Внутреннее электроснабжение жилых зданий. Контрольная работа Вариант 4 1 Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения согласно пуэ 2 Основные сведения о распределении электроэнергии
 Скачать 112.89 Kb.
|
|
Контрольная работа Вариант 4 1 Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения согласно ПУЭ 2 Основные сведения о распределении электроэнергии Задача 1 Для потребителей РУ-0,4 кВ выбрать автоматические выключатели, кабели. Составить схему электроснабжения. Наименование приемников Категория Рном, кВт cos φ РЩ1 – РЩ4 I 110 0,8 РЩ5 – РЩ8 II 50 0,8 Характерной особенностью схем внутризаводского распределения электроэнергии является большая разветвленность сети. При построении общей схемы внутризаводского электроснабжения необходимо принимать варианты, обеспечивающие рациональное использование ячеек распределительных устройств, минимальную длину распределительной сети, максимум экономии коммутационно-защитной аппаратуры. Внутризаводское распределение электроэнергии выполняют по магистральной, радиальной и смешанной схеме. Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей, их территориальным размещением, особенностями режимов работы: - радиальная схема электроснабжения (рисунок 4.2, а) – схема, в которой электроэнергия от источника питания передается непосредственно к приемному пункту. Применяется в основном для питания сосредоточенных потребителей (насосные станции, печи, преобразовательные установки, цеховые подстанции), расположенные в различных направлениях от центра питания; - двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП (рисунок 4.2, б), применяются для питания через РП (имеющих высоковольтную нагрузку) потребителей электроэнергии, так как нецелесообразно загружать основной центр питания предприятия с дорогими ячейками КРУ большим количеством мелких отходящих линий. От вторичных РП питание подается на цеховые ТП без сборных шин высшего напряжения. В этом случае используют глухое присоединение трансформаторов или предусматривают выключатель нагрузки, при мощности трансформатора 400 кВ×А и ниже можно использовать разъединитель с предохранителем. Коммутационно-защитную аппаратуру при этом устанавливают на РП; - магистральные схемы распределения электроэнергии (рисунок 4.2, в) применяют в том случае, когда потребителей много и радиальные схемы нецелесообразны. Основное преимущество магистральной схемы заключается в сокращении звеньев коммутации. Магистральные схемы целесообразно применять при расположении ТП, близком к линейному, что способствует прямому прохождению магистрали от источника питания до потребителей и тем самым сокращению длины линии.  Рисунок 4.2- Схемы внутризаводского электроснабжения: а - радиальная схема; б - магистральная схема; в - двухступенчатая радиальная схема с промежуточным РП. Примеры схем электроснабжения представлены на рис. 4.3а - 4.3в. 4.3 Расчет реактивной мощности, подлежащей компенсации на стороне 0,4 кВ цеховых тп Определив число трансформаторов соответствующей мощности и схему внутризаводского электроснабжения, необходимо выбрать мощность компенсирующих устройств на шинах 0,4 кВ ТП. Реактивная составляющая Q полной мощности S расходуется на создание магнитных полей в отдельных элементах электрической сети, в частности в трансформаторах, электрических двигателях, линиях электропередачи, газоразрядных источниках света, дуговых сталеплавильных печах и др. Практически она не потребляется, а перетекает от ИП (генератора) к ЭП и обратно. Так как это перетекание Q совершается через элементы сети, содержащие активное сопротивление R, то на его нагрев расходуется мощность, т.е. от генератора требуется дополнительная энергия. Актуальность компенсации реактивной мощности обусловлена следующими причинами: - возникающие потери активной мощности и потери напряжения в сети за счет передачи реактивной мощности увеличивают капитальные затраты в системе электроснабжения; - реактивная мощность излишне загружает все элементы сети, поскольку они выбираются по полной мощности и полному току; - загрузка элементов сети реактивной мощностью уменьшает пропускную способность линии и трансформаторов по активной мощности и току. Полные затраты на производство и передачу всей необходимой предприятию реактивной мощности от шин электростанций в большинстве случаев значительно больше, чем затраты на производство реактивной мощности непосредственно в системе электроснабжения предприятия. Поэтому экономически целесообразно от генераторов электростанций передавать меньшую часть реактивной мощности, а большую - компенсировать на шинах подстанций предприятия. Наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы одного типоразмера в сеть 0,4 кВ, определяют по формуле:   , (4.5)где  и  соответствуют значениям, принятым в расчетах по формуле (4.2).При этом не должно получиться отрицательным. Если получается отрицательным, то:а) необходимо изменить коэффициент загрузки трансформаторов  в формуле (4.2) и соответственно в формуле (4.5), при этом нужно следить, чтобы новое значение  , получаемое по формуле (4.2), не изменило бы общее число принятых трансформаторов;б) вернуться к пункту 4.1 и пересмотреть число и мощность выбираемых трансформаторов. Дополнительная мощность батарей статических конденсаторов, устанавливаемых на шинах ТП в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в сети напряжением 6-10 кВ, рассчитывается по формуле:  , (4.6)где  и - суммарные мощности батарей конденсаторов, определенные на двух указанных этапах расчета.Первый этап расчета мощности низковольтных батарей конденсаторов: - суммарная мощность батарей конденсаторов на напряжение 0,4 кВ рассчитывается по формуле  , (4.7)где  - суммарная реактивная мощность всех потребителей цеховых ТП, где установлены одинаковые по мощности трансформаторы; - принимаем из расчета по формуле (4.5);- суммарная мощность НБК, приходящаяся на один трансформатор, рассчитывается по формуле  . (4.8)Второй этап расчета мощности низковольтных батарей конденсаторов: - дополнительная мощность  батарей конденсаторов для данной группы трансформаторов на ТП определяется по формуле , (4.9)где  - суммарная реактивная мощность потребителей на данном ТП; Рисунок 4.3а- Схема электроснабжения трансформаторных подстанций высоковольтной нагрузки от ГПП  Рисунок 4.3б- Схема электроснабжения трансформаторных подстанций и высоковольтной нагрузки от РП 1  Рисунок 4.3в- Схема электроснабжения трансформаторных подстанций и высоковольтной нагрузки от РП2  - количество трансформаторов на ТП;g - расчётный коэффициент, зависящий от расчётных параметров  и , и схемы питания цеховой ТП:- для радиальной схемы g определяют по рис. П.Д.2; - для магистральной схемы с двумя трансформаторами - по рисунку П.Д.3; - для магистральной схемы с тремя и более трансформаторами g = Кр1/30; - для двухступенчатой схемы питания трансформаторов от РП 6-10 кВ, на которых отсутствуют источники реактивной мощности, g = Кр1/60; - значение для Дальнего Востока принимается 9 (таблица 4.6 [22]);- значение принимается по табл. П.Д.1;- если ТП питается от РП с СД, то  .Если в расчетах окажется, что <0, то для данной группы трансформаторов на ТП реактивная мощность принимается равной нулю.Результаты расчёта свести в табл. 4.4. Таблица 4.4- Реактивная мощность, подлежащая компенсации
Задача 2 На основании расчетной трансформаторной мощности выбрать силовой трансформатор типа ТМ, ТМГ U1н = 10 кВ, U2н = 0,4 кВ, Рсм = 76,5 кВт, Qсм = 15,3 квар, Кз = 0,7. Выбор числа трансформаторов Однотрансформаторные подстанции используются в двух случаях. Во-первых, для объектов III категории электроснабжения. Во-вторых, для потребителей, имеющих возможность резервирования электроснабжения с помощью АВР (автоматического включения резерва) с другого источника питания. При питании потребителей I и II категории в аварийном режиме на двухтрансформаторной подстанции после срабатывания АВР целый трансформатор принимает на себя нагрузку неисправного. Поэтому его перегрузочной способности должно хватить на время замены вышедшего из строя трансформатора. В нормальном режиме трансформаторы работают недогруженными, что экономически нецелесообразно. Поэтому при аварийной ситуации некоторые потребители III категории электроснабжения отключают от сети. Перерыв питания объектов II категории ограничен временем в одни сутки. Для восстановления схемы необходим стратегический складской резерв оборудования необходимого для ликвидации аварии. При этом мощность нового трансформатора должна быть идентична заменяемому. Таким образом, сокращается количество резервного оборудования. Как выбрать силовой трансформатор по мощности Сбор и анализ мощностей потребителей, запитанных от одного трансформатора, не всегда оказывается достаточным. Для производственных объектов руководствуются порядком ввода оборудования в работу. При этом учитывают, что все потребители не могут быть включены одновременно. Однако также принимают во внимание возможное увеличение производственной мощности. Поэтому при расчете и выборе мощности силового трансформатора руководствуются графиком среднесуточной и полной активной нагрузки подстанции, а также длительностью максимальной нагрузки. Если рассчитывается трансформатор, который будет участвовать в электроснабжении объектов жилой инфраструктуры, то учитывают и время года. В зимнее время нагрузка увеличивается за счет включения электрического обогрева, летом – кондиционеров. Таблица №1 - Выбор силового трансформатора по мощности и допустимым аварийным нагрузкам
При отсутствии точных сведений активная нагрузка определяется по формуле: Sном ≥ ∑ Pmax ≥ Pp; Где ∑ Pmax – максимальная активная мощность; Pp– проектная мощность подстанции. Если график работы подстанции характеризуется кратковременным пиковым режимом мощности – 30 мин или не более 1 часа, то тр-ор будет работать в недогруженном режиме. Поэтому выгоднее подбирать трансформатор с мощностью, приближенной к продолжительной максимальной нагрузке и полностью использовать перегрузочные возможности трансформатора с учетом систематических перегрузок в нормальном режиме. В реальных условиях значение допустимой перегрузки определяется коэффициентом начальной загрузки. На выбор величины нагрузки влияет температура окружающего воздуха, в котором находится работающий трансформатор. Коэффициент загрузки всегда меньше единицы. Kн = Pc/Pmax = Ic/Imax ; где Pc, Pmax и Ic, Imax – среднесуточные и максимальные мощности и тока. Таблица №2 - Рекомендуемые коэффициенты загрузки силовых трансформаторов цеховых ТП. Коэффициент ограничивает перегрузку трансформатора оставляя по мощности некоторый запас.
Таблица №3 - длительности и величины перегрузки при аварийных режимах с принудительным охлаждением масла устанавливается по заводским параметрам. ПТЭ и ПТБ электроустановок тб. ЭП-4-1
Характер суточной нагрузки эквивалентен температуре окружающей среды, постоянной времени трансформатора, типу охлаждения, допускаются периодические перегрузки.  Рисунок 1 - Расчетный график нагрузки. 1 – суточный по факту; 2 – двухступенчатый эквивалентный фактическому Согласно графику, начальный период нагрузки характеризуется работой трансформатора с номинальной нагрузкой за 20 часов и коэффициентом начальной нагрузки – 0,705. Второй период – коэффициент перегруза kпер.= 1,27 и временем – 4 часа. Значит, перегрузки определяются графиком нагрузки преобразованном в эквивалентный график с учетом тепла. Допустимая нагрузка тр-ра зависит от номинальной нагрузки, ее длительности и максимального пика, определяется по коэффициенту превышения нагрузки: kпер = Iэ max / Iном коэффициент начальной нагрузки kн.н. = Iэ.н./ Iном Iэ max – эквивалентный максимум нагрузки; Iэ.н - эквивалентная начальная нагрузка. Перегрузки трансформаторов допустимы, но их возможности: время и величина ограничены нормативами, установленными заводом изготовителем. Правила ПТЭЭП, глава 2. 1. 20 и гл. 2. 1. 21. ограничивают перегрузку трансформатора до 5%. Таблица №4 - Перегрузка по времени для масляных трансформаторов
Таблица №5 - Перегрузка по времени для сухого трансформатора
Вентиляция помещения электроустановки должна обеспечить отвод тепла, чтобы при перегрузке и максимальной температуре воздуха нагрев трансформатора не превышал допустимое значение. Часто в условиях жары на отдаленных от населенных пунктов месторождений прибегают к естественной вентиляции, открывая двери трансформаторного отсека. Правила ПУЭ разрешают максимальный послеаварийный перегруз трансформатора до 40% на время не более 6 часов в течение 5 суток. Выбор силового трансформатора по расчетной мощности. Для выбора используют требования нормативных документов Таблица №6 - Зависимости коэффициентов допустимой перегрузки масляных трансформаторов для одно, двух и трехтрансформаторных подстанций и коэффициента загрузки в обычном режиме работы
Производитель электрооборудования, предлагая покупателю трансформатор, предоставляет сведения о разрешенных перегрузках. По нормам СН 174-75 «Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий» для каждого объекта принимают различные коэффициенты загрузки: Двухтрансформаторная подстанция для нагрузки I категории – 0,65 до 0,7. Подстанция с одним трансформатором с резервированием для нагрузки II категории – от 0,7 до 0,8. Для нагрузки категории II и III с использованием резерва – 0,9-0,95. Таким образом, можно сделать вывод, что нормальный режим трансформатора – это загруженность на 90 или даже 95%. Выбор трансформатора по расчетной мощности заключается в сравнении полной мощности объекта (кВА) и интервалами допустимой нагрузки тр-ров для различных типов потребителей в аварийном и нормальном режимах работы. Руководствуются методикой выбора мощности силового трансформатора и нормативными документами. Условия выполнения задания: 1. Время проведения: 2 академических часа. 2. Требования охраны труда: техника безопасности при работе с компьютерной техникой. 3. Оборудование: персональный компьютер Литература для обучающегося Основные источники (ОИ): 1. Щербаков Е.Ф. Электроснабжение и электропотребление на предприятиях М.: ИНФРА-М, 2019 2. Николаев Н.Я., Савиновских А.Г.Станции и подстанции. Учебное пособие для СПО. – М.: Профобразование, 2019. 3. Синюкова Т.В., Ленин П.Н. Проектирование электроустановок. Учебное пособие Липецкий государственный технический университет, 2018г. 4. Абрамова Е.Я. Курсовое проектирование по электроснабжению промышленных предприятий. Учебное пособие. Оренбургский государственный университет,2017г. 5. Правила устройства электроустановок. Седьмое издание – Ч.: ООО «ИСЦ Дизайнбюро», 2016. 6. СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение. 7. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. 8. ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам. 9. ГОСТ 2.316-68 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц. 10. ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. 11. ГОСТ 21.608-84 СПДС. Внутреннее электрическое освещение. Рабочие чертежи. 12. ГОСТ 21.613-88 СПДС. Силовое электрооборудование. Рабочие чертежи. 13. ГОСТ 21.614-88 СПДС. Изображения условные графические электрооборудования и электропроводок на планах. 14. СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий». Дополнительные источники (ДИ): 1. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник- М.: Форум – Инфра - М, 2009 2. Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов – М.: Академия, 2007 3. Коробов Г.В., Картавцев В.В., Черемесинова Н.А. Электроснабжение. Курсовое проектирование – С.-Пб.: Лань, 2014 4. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных и гражданских зданийМ.:Академия, 2014. 5.. Кудрин Б.И. Системы электроснабжения М.:Академия, 2011 6. Е.А. Конюхова Электроснабжение объектов. – М.: Мастерство, 2007. 6. Электрооборудование, шинопроводы, электромонтажные изделия, инструменты и механизмы: справочник / ООО компания "Электромонтаж". - М.: [б. и.], 2011. 7. С.И. Гамазин и др. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию промышленных предприятий и общественных зданий. –М.: Издательский дом МЭИ, 2012. Отечественные журналы: 1. Новости электротехники. 2. Рынок электротехники. 3. Справочник энергетика Интернет-ресурсы (И-Р) 1.http://www.electroshield.ru 2. http://www.policond.ru 3.http://www.wel.net.ua | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, квар
, квар
, квар
, квар