отчет по практике. Металлургического оборудования

• Название: Металлургического оборудования
• Анкор: отчет по практике
• Дата: 17.03.2023
• Размер: 1.94 Mb.
• Имя файла: Otchet_saed.docx
• Тип: Документы; #996246
• страница: 13 из 13

Расчет сети заземления (петли «фазный – нулевой провод») и проверка действия защиты от замыкания на землю

Широкое применение напряжения 380 В с заземленной нейтралью трансформатора в сочетании с надежной защитой обеспечивает быстрое отключение поврежденного участка и повышает безопасность обслуживания электроустановок.

Гарантией безопасности обслуживания является надежная работа защиты при однофазных замыканиях на землю.

Согласно ПУЭ для обеспечения нормативного времени отключения повреждённой цепи защитно-коммутационным аппаратом проверяется как согласованы характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников. При определении однофазного тока короткого замыкания выбирается наиболее удалённая точка цеховой сети – универсально-заточной станок № п/п 1, Р_н = 5,5 кВт. Схема его присоединения к КТП представлена на рис. 6.7.1.

10/0,4 кВ Кабель АВВГ ШРА №1 Провод ПВ3 КЗ №1



Рисунок 6.7.1 – Схема питания электроприемника № п/п 1

Однофазный ток короткого замыкания:



где U_н = 380 В – напряжение сети НН трансформатора.

Для определения тока однофазного короткого замыкания необходимо найти сопротивления прямой и нулевой последовательностей (сопротивление обратной последовательности равно сопротивлению прямой) всех элементов указанной цепи. Для этого составим её схему замещения рис. 6.7.2.

Трансформатор Кабель АВВГ ШРА №1 Провод ПВ3 КЗ №1

rт xт rк xк rшра xшра rк xк



Рисунок 6.7.2 – Схема замещения цепи питания электроприёмника № п/п 1

Сопротивление масляных трансформаторов мощностью 200 кВА:

- r1T = 11,2 мОм; последовательности;	x1T = 32 мОм	–	сопротивление	прямой
- r0T = 11,2 мОм; последовательности	x0T = 32 мОм	–	сопротивление	нулевой

Сопротивление кабеля АВВГ 3 × 150 + 1 × 70 мм²:

• 
  r_пог.к = 0,21 мОм/м – погонное активное сопротивление прямой последовательности;
  
• 
  x_пог.к = 0,0596 мОм/м – погонное реактивное сопротивление прямой последовательности.
  

Длина кабеля: l = 31,7м.

r_1к = r_пог.к ∙ l = 0,21 ∙ 31,7 = 6,67 мОм;

x_1к = x_пог.к · l = 0,0596 ∙ 31,7 = 1,888мОм.

Сопротивление нулевой последовательности кабеля определяется по приближенной формуле:

r_0к = 3 · r_1к = 19,971 мОм;

x_0к = 3 · x_1к = 5,668 мОм.

Сопротивление провода ПВ 3 × 2,5 мм² очень мало, поэтому принимаем его равным нулю.

Суммарное активное сопротивление прямой последовательности:

r_1Σ = r_1т + r_1к = 0,0112+ 0,00667= 0,0179 Ом.

Суммарное реактивное сопротивление прямой последовательности:

x_1Σ = x_1т + x_1к = 0,032 + 0,00188 = 0,03388 Ом.

Суммарное активное сопротивление нулевой последовательности:

r_0Σ = r_0т + r_0к = 0,0112+ 0,02 = 0,0312 Ом.

Суммарное реактивное сопротивление нулевой последовательности:

x_0Σ = x_0т + x_0к = 0,032 + 0,00567 = 0,03767 Ом.

Однофазный ток короткого замыкания:



Автоматический выключатель DX3-E 6А х-ка С с номинальной отключающей способностью 6000 А превышает расчетный ток короткого замыкания, и время срабатывания защиты меньше 0,2с. Следовательно требования ПУЭ к заземлению выполняются.

2. КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНЫХ НАГРУЗОК

В качестве источника реактивной мощности применяем конденсаторную батарею (КБ) в зависимости от требуемой мощности. Выбор оптимального места расположения КБ, на высокой или низкой стороне трансформаторной подстанции, будет осуществляться по технико-экономическим расчетам.

1. Выбор мощности конденсаторных батарей

В цехе применяются конденсаторные установки. Для выбора мощности конденсаторной батареи задается P_см и tgφ. P_см определяется из расчета нагрузок (табл. 2.3.2), а tgφ_вх принимается равным 0,33.

Q_к = P_см · (tgφ - tgφ_вх) = 200,7 · (184,98 / 200,7 - 0,33) = 118,8 квар.

В качестве компенсирующих установок применяются две конденсаторные установки типа АКУ 0,4-75-12,5 УХЛ3.

Обозначение		Технические характеристики
	Мощность, квар	Мощность минимальной ступени, квар	Габариты, мм
АКУ 0,4-75-12,5 УХЛ3	75	12,5	1500 × 600 × 600

Автоматические конденсаторные установки компенсации реактивной мощности АКУ-0,4 кВ реактивной мощностью от 20 до 3000 квар (аналог КРМ-0,4, УКМ 58, УКМФ 70 и др.) оснащенные автоматическим регулятором (микропроцессорным контроллером) производят полную компенсацию реактивной мощности (КРМ) индуктивной нагрузки, подключая необходимое число конденсаторных секций. Конденсаторная установка АКУ помогает значительно сократить до 30 % затраты на оплату электроэнергии, а также снизить нагрузку и увеличить срок службы силовых трансформаторов и кабелей.

АКУ состоит из модульных конденсаторных батарей, которые включаются и выключаются автоматически по команде контроллера посредством контакторов, оснащенных устройством, способным ограничивать пик тока включения на основе требуемой для установки емкостной реактивной мощности.

Технические характеристики автоматических конденсаторных установок (АКУ) 0,4 кВ:

• 
  номинальная мощность составляет (квар) – 50 – 800;
  
• 
  частота тока (Гц) – 50;
  
• 
  величина номинального напряжения переменного тока (В) – 380;
  
• 
  модульная разборная конструкция;
  
• 
  монтаж компонентов на основе клемм и кабельных наконечников;
  
• 
  климатическое исполнение УХЛ1, УХЛ2, УХЛ3;
  
• 
  защита от внешнего воздействия IP-21, IP-54; IP-55;
  
• 
  индивидуальная защита конденсаторных ступеней предохранителями.
  

В рабочем положении все установки должны располагаться вертикально для обеспечения эффективной и долговечной работы. При необходимости разрешается отклонение от имеющегося рабочего положения, но при этом угол отклонения не должен быть больше 5 градусов.

Безопасность работы установок обеспечивается в соответствии со всеми нормативными документами (ПУЭ, «Правилами техэксплуатации электроустановок потребителями» которые утверждены Минэнерго) и требованиями ГОСТ. Требования и правила пожарной безопасности в соответствии с ГОСТом 12.1.004-85.

Автоматические конденсаторные установки 0,4 кВ(АКУ) производятся в виде шкафов, внутри которых установлены конденсаторные модульные батареи, специальный разъединительный выключатель, предохранители, контакторы. Монтаж АКУ, имеющих мощность 100 – 200 квар, производится в специальных металлических шкафах, при помощи особых креплений, расположенных на задней стенке и позволяющих надежно закрепить установку на стене. Установки, мощность которых больше 200 квар предусматривают напольное расположение в шкафах. При необходимости автоматические установки снабжаются встроенным вентилятором.

Конденсаторные установки с автоматическим управлением предусматривают возможности работы в автоматическом или ручном режиме регулирования. Специальный регулятор, размещенный в установке, позволяет обеспечить автоматическое отключение, а также включение конденсаторов при установленной выдержке времени в условиях изменения значения реактивной мощности. Работа регулятора, имеющего 6 или 12 ступеней, осуществляется с учетом текущего значения.

Внешний вид АКУ представлен на рис. 7.1.



Рисунок 7.1 – Внешний вид АКУ

2. Компенсация реактивной мощности на напряжении 0,4 кВ

Средняя мощность потребителей с учетом компенсации:



Коэффициент загрузки:


Приведенные затраты определяются по формуле:

З = Е_З· K + C_Δw,

где Е_З = 0,12 – суммарный коэффициент отчислений от капитальных вложений;

K – единовременные капитальные вложения, руб.;

C_Δw – ежегодные издержки производства при нормальной эксплуатации, руб., которые рассчитываются по формуле:

C_Δw = a · ΔР_т + b · ΔW,

где a – стоимость 1 кВт мощности нагрузки, 206,2 руб / кВт;

ΔР_т – годовые потери активной мощности в трансформаторах цеха;

b – стоимость 1 кВт · ч потребляемой активной энергии,

3,85 руб / кВт·ч;

ΔW – годовые потери активной энергии в трансформаторах цеха.

Рассчитываются потери активной мощности в трансформаторах цеха по формуле:

ΔР_т = n · ΔР_хх + (K_з)² · n ·ΔР_кз,

где ΔР_хх – потери холостого хода, кВт;

Р_кз – потери короткого замыкания, кВт;

K_з – коэффициент загрузки трансформатора;

n – число трансформаторов.

ΔР_т = (0,55 + 0,51² · 2,8) · 2 = 2,6 кВт.

Рассчитываются потери активной энергии в трансформаторах цеха по формуле:

ΔW = n · ΔР_хх · Т_в + (K_з)² · n · ΔР_кз · τ,

где Т_в – годовое число часов работы оборудования (Т_в = 4000 ч,

Т_м = 4750 ч, τ = 3750 ч);

ΔW = 2 · 0,55· 4000 + 0,51² · 2 · 2,8 · 3750 = 9847,5 кВт · ч.

Определим ежегодные издержки:

C_Δw = 206,2 · 2,6 + 3,85 · 9847,5 = 38439,2 руб.

Определяем капитальные вложения в конденсаторные батареи и трансформаторы:

K = K_кб + K_тр = Q_к / 100 · С_0,4 + K_тр,

где Q_к – суммарная компенсируемая реактивная мощность (Q_к = 150 квар);

С_0,4 – стоимость 100 квар реактивной энергии, вырабатываемой на напряжении 0,4 кВ (С_0,4 = 20,8 тыс.руб.);

K_тр – общая стоимость трансформаторов (K _тр = 300000 руб),



З₁ = 0,12·331200 + 38439,2 = 78183,2 руб.

3. Компенсация реактивной мощности на напряжении 10 кВ

Коэффициент загрузки трансформатора





Рассчитаем потери активной мощности в трансформаторе цеха:

ΔР_т = (0,55 + 0,68² · 2,8) · 2 = 3,7 кВт.

Рассчитаем потери активной энергии в трансформаторе цеха:

ΔW = 2 · 0,55 · 4000 + 0,68² · 2 · 2,8 · 3750 = 14178,1 кВт · ч.

C_Δw = 206,2 · 3,7 + 3,85 · 14178,1 = 55350,2 руб.

Определим капитальные вложения в конденсаторные батареи и трансформаторы:



З₂ = 0,12·328200 + 55350,2 = 94734,2 руб.

Приведенные затраты:

З₁ = 78183,2 руб. < З₂ = 94734,2 руб.

Из сравнения вариантов видно, что затраты в первом варианте меньше чем во втором, поэтому компенсацию реактивной мощности осуществляем на напряжении 0,4 кВ.

Список литературы

1. Общие требования и правила оформления текстовых документов в учебном процессе: Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: НГТУ, 1998. – 28 с.

2. 
   Общие требования и правила выполнения электрических схем. - Новочеркасск: НГТУ, 1998. – 35 с.
   
3. 
   Положение по организации и методике проведения курсового проектирования в Южно – Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте). – Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000. – 12 с.
   
4. 
   Организация учебного процесса в Южно – Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте). – Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000. – 204 с.
   
5. 
   Каждан А.Э. Учебно-методическое пособие к курсовому проекту и выпускной квалификационной работе «Системы электроснабжения», 2-е издание / Под ред. А.Э. Каждана, И.И. Надтоки, А.В. Павлова. – Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2014. – 63 с.
   
6. 
   Барыбин Ю.Г. «Справочник по проектированию электроснабжения промышленных предприятий» /Под ред. Ю.Г. Барыбина, Л.Е. Федорова, М.Г. Зименкова и др. – Москва: Энергоатомиздат 1990. – 576 с.
   
7. 
   Федоров А.А. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 томах. Том 1. / под общ. ред. А.А. Федорова. – Москва: Энергоатомиздат, 1986. – 568 с.
   
8. 
   Правила устройства электроустановок: Все действующие разделы ПУЭ-6 и ПУЭ-7. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2008. – 853 с.
   
9. 
   Троицкий А.И. Монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования электроэнергетических систем: учебное пособие / А.И. Троицкий, С.С. Костинский. – Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2015. – 324 с.
   
10. 
    Троицкий А.И. Электробезопасность: учебное пособие / А.И. Троицкий. – Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2014. – 107 с.
    
11. 
    Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций справочные материалы для курсового и дипломного проектирования / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. – Москва: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.
    
12. 
    Пономарева Н.А. Оценка экономической эффективности инвестиций в развитие электрических сетей: Учебно-методическое пособие к организационно-экономической части дипломных проектов / Н.А. Пономарева, Л.Ф. Отверченко. − Новочеркасск: ЮРГТУ, 2011. – 104 с.
    
13. 
    Надтока И.И. Электроснабжение промышленных предприятий и городов: учебно - методическое пособие к выполнению лабораторных работ / И.И. Надтока, С.Л. Кужеков, А.В. Демура, А.Ю. Морхов, С.С. Костинский, К.Н. Исаев. − Новочеркасск: ЮРГТУ, 2013. – 87 с.
    
14. 
    Большам Я.М. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей. Изд. 2-е, Перераб. и доп. / Я.М. Большам, В.И. Крупович, М.Л. Самовер. – Москва, «Энергия», 1975. ­ – 696 с.