Курсовая. Курсовая работа %22Внутреннее электроснабжение промышленных и гр. Введение Целью курсового проекта является проектирование части системы внутреннего электроснабжения предприятия
 Скачать 353.04 Kb.
|
|
6 Выбор устройств компенсации реактивной мощности Основным предназначением устройства является снижение действия реактивной мощности, служит для увеличения и поддержания на определенном нормативном уровне величины коэффициента мощности в трехфазных распределительных сетях. Главное предназначение УКРМ, является аккумуляция в конденсаторах реактивной мощности. Это действие помогает разгрузить электрическую сеть от перетоков реактивной мощности, происходит стабилизация напряжения, увеличивается доля активной мощности. Основные функции УКРМ: понижение потребляемого нагрузочного тока на 30-50%; снижение составляющих элементов распределительной сети, увеличение их срока службы; повышение надежности и пропускной способности электрической сети; понижение тепловых потерь электрического тока; снижение воздействия высших гармоник; понижение несимметричности фаз, сглаживание сетевых помех; снижение до минимума стоимости индуктивной мощности. Установка компенсации реактивной мощности УКРМ отличается рядом преимуществ, обусловленных применением конденсаторов, дополненных третьим уровнем безопасности в виде полипропиленовой сегментируемой пленки пропитанной специальной жидкостью, обеспечивающих надежное использование, долговечность, невысокую стоимость при выполнении работ по техническому обслуживанию и ремонту. Для безопасной работы устройства предусмотрены защиты: блокировки, обеспечивающие защиту от прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением; защита, предохраняющая установку от короткого замыкания конденсатора; от превышения нормы электрического тока; от перенапряжения; от перекоса токов по фазам устройства; электромагнитное блокирование, предохраняющее от ошибочного включения коммутационных аппаратов УКРМ; механическое блокирование включения заземляющих ножей в работающей установке; наличие контактного выключателя, отключающего установку при открывании дверей при включенном оборудовании; тепловая защита, включающая принудительное охлаждение при повышении температуры конденсаторных батарей; термодатчик включающий обогрев в установке при понижении температуры. Существуют несколько типов установок УКРМ, применяемых в сетях 6-10 кВ, это: 1. Нерегулируемые установки, выполненные в модульном построении, состоящем из нескольких фиксированных ступеней, коммутация происходит в ручном режиме при отсутствии токов нагрузки. 2. Автоматические или регулируемые, базовое устройство предназначено для автоматического регулирования ступеней, каждая из которых состоит из трех конденсаторов, соединенных в звезду, операции по осуществлению коммутационных действий производят автоматически с использованием электронного блока, определяющего мощность и время включения. 3. Полуавтоматические установки применяются для снижения стоимости устройства компенсации реактивной мощности, цена становится доступной с одновременным сохранением качества работы устройства. Для этого в устройстве применяются, как регулированные ступени, так и фиксированные. 4. Высоковольтные установки с фильтрами, применяемыми для защиты от нелинейных гармонических искажений защитных антирезонансных дросселей. Применяются такие установки совместно с устройствами, генерирующими явление в сети высших гармоник, это: устройства, обеспечивающие плавный пуск и частотные преобразователи. Самым оптимальным подключением устройства компенсации реактивной мощности, является установка устройства в непосредственной близости к потребителю (индивидуальная компенсация). В этом случае, стоимость установки компенсации реактивной мощности, состоящая из суммы стоимости внедрения и дальнейшего обслуживания составляет значительную величину. При объединении нагрузок в единый комплекс по потреблению реактивной мощности, целесообразно применять групповую компенсацию. В этом случае применение цена устройства реактивной мощности становится наиболее приемлемой при внедрении в работу, но менее выгодной для пользователей из-за понижения активных потерь, в электрической сети оказывающих влияние на экономию средств. Компенсация реактивной мощности - один из важнейших вопросов электроэнергетики предприятия. Компенсация части реактивной мощности приводит к уменьшению потерь активной мощности, выбору трансформаторов меньшей мощности, уменьшению передаваемой реактивной мощности. Необходимая компенсирующая мощность определяется по формуле:
где  - экономический коэффициент мощности (принять  о.е.)Определим необходимую компенсирующую мощность по формуле (6.1):  В соответствие с расчетами (6.1) выбираем тип и количество компенсирующих устройств реактивной мощности (УКРМ). Выбираем УКРМ- 6,3-300-150 мощностью 300квар в количестве 5шт [10]. Проверим правильность выбора УКРМ по условию:
  Условие выполняется, значит УКРМ выбраны верно. Выбираем кабель ПвБВнг-(A)-LS (3x50) для УКРМ с предельно допустимым током по паспортным данным 240A. Проверим правильность выбора кабеля по условию (5.1):  Максимальный ток не превышает значение предельно допустимого, значит кабель выбран верно. 7 Выбор числа и мощности трансформаторов Трансформатор – электромагнитный аппарат, предназначенный для повышения или понижения напряжения переменного тока. Основные части трансформатора: замкнутый стальной сердечник и размещенные на этом сердечнике обмотки. Обмотки изолированы от стального сердечника и друг от друга, т. е. обмотки электрически не связаны между собой. Сердечники трансформаторов набирают из листов специальной так называемой трансформаторной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм. Листы стали изолируют друг от друга специальной бумагой или лаковой изоляцией. Трансформаторная сталь имеет повышенное по сравнению с обычной сталью электрическое сопротивление, способствующее, так же как и наличие прокладок и лака, уменьшению вихревых токов, индуктируемых в сердечнике, и связанных с ними потерь. В трансформаторной стали потери, связанные с перемагничиванием, меньше, чем в других сортах стали. Обмотка трансформатора, к которой подводится электрическая энергия, называется первичной обмоткой, другая, к которой присоединяются приемники энергии, - вторичной обмоткой. Соответственно все электрические величины (мощность, напряжение, ток, сопротивление и т. д.), относящиеся к электрической цепи первичной обмотки, называются первичными, а относящиеся ко вторичной обмотке, - вторичными. Обмотка с более высоким напряжением называется обмоткой высшего напряжения (в. н.), обмотка, присоединенная к сети с меньшим напряжением, называется обмоткой низшего напряжения (н.н.). Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, а если больше - повышающим. Режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка разомкнута, а к зажимам первичной подведено напряжение, называется холостым ходом. Для трансформации трехфазного тока применяют трехфазные трансформаторы (трехстержневые), или групповые, которые составляются из трех однофазных. Трехстержневые трехфазные трансформаторы имеют общую магнитную цепь для всех трех фаз, состоящую из трех вертикальных стержней и двух горизонтальных, связывающих вертикальные стержни. Каждый вертикальный стержень с двумя обмотками представляет собой однофазный трансформатор. Одна из обмоток является первичной ,а другая - вторичной. Процессы, происходящие в каждой фазе трехфазного трансформатора, не отличаются от процессов в однофазном трансформаторе. Трансформатор, имеющий только одну обмотку, часть которой является общей для первичной и вторичной цепи, называется автотрансформатором При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и магнитопровода за счет потерь энергии в них. Предельный нагрев частей трансформатора ограничивается изоляцией, срок службы которой зависит от температуры нагрева. Чем больше мощность трансформатора, тем интенсивнее должна быть система охлаждения. Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется путем естественной конвекции воздуха и частично лучеиспускания в воздухе. Такие трансформаторы получили название «сухих» Условно принято обозначать естественное воздушное охлаждение при открытом исполнении С; при защищенном исполнении СЗ, при герметизированном исполнении СГ, с принудительной циркуляцией воздуха СД. Допустимое превышение температуры обмотки сухого трансформатора над температурой охлаждающей среды зависит от класса нагревостойкости изоляции и согласно ГОСТ 11677-85 должно быть не больше: 60°С (класс А); 75°С (класс Е); 80°С (класс В); 100°С (класс F); 125°С (класс Н). Данная система охлаждения малоэффективна, поэтому применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВ  А при напряжении до 15 кВ.Естественное масляное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 16000 кВ А включительно. Рисунок 7.1. Системы охлаждения трансформаторов. а - система охлаждения типа М; б - типа Д; в - типа ДЦ;1 - бак; 2 — выемная часть; 3 — охлаждающая поверхность;4 — коллектор; 5 - трубчатый радиатор; 6 - электронасос;7 - охладители; 8 – вентиляторы. В таких трансформаторах тепло, выделенное в обмотках и магнитопроводе, передается окружающему маслу, которое, циркулируя по баку и радиаторным трубам, передает его окружающему воздуху. При номинальной нагрузке трансформатора температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превышать +95°С. Для лучшей отдачи тепла в окружающую среду бак трансформатора снабжается ребрами, охлаждающими трубами или радиаторами в зависимости от мощности. Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д) применяется для более мощных трансформаторов. В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб помещаются вентиляторы. Вентилятор засасывает воздух снизу и обдувает нагретую верхнюю часть труб. Пуск и останов вентиляторов могут осуществляться автоматически в зависимости от нагрузки и температуры нагрева масла. Трансформаторы с таким охлаждением могут работать при полностью отключенном дутье, если нагрузка не превышает 100% номинальной, а температура верхних слоев масла не более +55°С, также при минусовых температурах окружающего воздуха и при температуре масла не выше +45°С независимо от нагрузки. Максимально допустимая температура масла в верхних слоях при работе с номинальной нагрузкой +95°С. Форсированный обдув радиаторных труб улучшает условия охлаждения масла, а следовательно, обмоток и магнитопровода трансформатора, что позволяет изготовлять такие трансформаторы мощностью до 80000 кВ А.Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для трансформаторов мощностью 63000 кВ А и более.Охладители состоят из системы тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители.  Рисунок 7.2. Принципиальная схема охладителя системы ДЦ: 1 - бак трансформатора; 2 - электронасос; 3 - адсорбный фильтр; 4 - охладитель; 5 - вентиляторы обдува Благодаря большой скорости циркуляции масла, развитой поверхности охлаждения и интенсивному дутью охладители обладают большой теплоотдачей и компактностью. Переход к такой системе охлаждения позволяет значительно уменьшить габариты трансформаторов. Охладители могут устанавливаться вместе с трансформатором на одном фундаменте или на отдельных фундаментах рядом с баком трансформатора.  Рисунок 7.3. Автотрансформатор однофазный АОДЦТН-500/330: 1 - бак (нижняя часть); 2 - бак (съемная часть); 3 - скоба для подъема съемной части бака; 4 - стрелочный маслоуказатель; 5 - предохранительная труба; 6 - газовое реле; 7 - ввод 35 кВ; 8 - вводы НН; 9 - ввод ВН; 10 - установка трансформаторов тока ВН; 11 - выносные маслоохладители; 12 - ввод СН; 13 - ввод нейтрали; 14 поворотная каретка; 15 - регулятор напряжения На рисунке показан однофазный автотрансформатор с системой охлаждения ДЦ с выносными охладителями, связанными с баком маслопроводами. Бак колокольного типа с нижним разъемом. Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц) принципиально устроено так же, как система ДЦ, но в отличие от последнего охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между трубками движется масло. Температура масла на входе в маслоохладитель не должна превышать +70°С. Чтобы предотвратить попадание воды в масляную систему трансформатора, давление масла в маслоохладителях должно превышать давление циркулирующей в них воды не менее чем на 0,02 МПа (2 Н/см2). Эта система охлаждения эффективна, но имеет более сложное конструктивное выполнение и применяется на мощных трансформаторах (160 MBА и более). Масляно-водяное охлаждение с направленным потоком масла (НЦ) применяется для трансформаторов мощностью 630 MB А и более.На трансформаторах с системами охлаждения ДЦ и Ц устройства принудительной циркуляции масла должны автоматически включаться одновременно с включением трансформатора и работать непрерывно независимо от нагрузки трансформаторов. В то же время число включаемых в работу охладителей определяется нагрузкой трансформатора. Такие трансформаторы должны иметь сигнализацию о прекращении циркуляции масла, охлаждающей воды или об останове вентилятора. Следует отметить, что в настоящее время ведутся разработки новых конструкций трансформаторов с обмотками, охлаждаемыми до очень низких температур. Металл при низких температурах обладает сверхпроводимостью, что позволяет резко уменьшить сечение обмоток. Трансформаторы с использованием принципа сверхпроводимости (криогенные трансформаторы) будут иметь малую транспортировочную массу при мощностях 1000 MB А и выше[9].Выбор числа трансформаторов ГПП и ТП следует производить в соответствии с категорией надежности предприятия и цехов. Мощность трансформаторов ГПП выбирается с учетом компенсации реактивной мощности. Суммарная реактивная расчетная мощность предприятия с учетом компенсации определяется по формуле:
Определим суммарную реактивную расчётную мощность предприятия с учетом компенсации по формуле (7.1):  кварСуммарная полная расчетная мощность предприятия с учетом компенсации определяется по формуле:
Определим суммарную полную расчётную мощность предприятия с учетом компенсации по формуле (7.2):  Окончательный выбор мощности трансформаторов для ГПП производится по формуле:
где  - коэффициент загрузки трансформаторов, принимается равным 0,7 о.е; - число трансформаторов, шт.Произведем окончательный выбор мощности трансформаторов для ГПП по формуле (7.3):  Для ГПП выбираем два трансформатора ТМН-2500/35/6. Мощность трансформаторов для ТП производится по формуле:
Определим мощность трансформаторов для ТП каждого цеха по формуле (7.4):  Для ТП кузнечно- прессового цеха выбираем два трансформатора ТМ- 2500/6/0,4 [8].  Для ТП главного корпуса выбираем один трансформатор ТМ- 1000/10/0,4.  Для ТП блока вспомогательных цехов выбираем два трансформатора ТМ-630/10/0, 4.  Для ТП электроремонтный цеха выбираем два трансформатора ТМ-160/6/0, 4. 8 Расчет картограммы нагрузок предприятия Подстанции ГПП, ТП являются одними из основных звеньев системы электроснабжения. Поэтому оптимальное размещение подстанций по территории промышленного предприятия является важнейшим моментом при построении рациональных систем электроснабжения. Картограмма нагрузок предприятия представляет собой размещенные по генеральному плану окружности, причем площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха. Центр нагрузок цеха или предприятия является символическим центром потребления электрической энергии цеха (предприятия). Главную понизительную, распределительную и цеховые подстанции следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяженность как распределительных сетей высокого напряжения предприятия, так и цеховых электрических сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии. Картограмма электрических нагрузок позволяет проектировщику достаточно наглядно представить распределение нагрузок на территории промышленного предприятия. Как уже отмечалось, картограмма нагрузок предприятия состоит из окружностей и площадь, ограниченная каждой из этих окружностей, в выбранном масштабе и равна расчетной нагрузке соответствующего цеха. При проектировании систем электроснабжения предприятий различных отраслей промышленности разрабатывается генеральный план проектируемого объекта, на который наносятся все производственные цеха. Расположение цехов определяется технологическим процессом производства. На генеральном плане указываются расчётные мощности цехов и всего предприятия. При рациональном размещении ГПП, ТП на территории промышленного предприятия технико-экономические показатели системы электроснабжения оказываются оптимальными и, следовательно, обеспечиваются минимум приведённых годовых затрат. Для определения места положения ГПП, ТП при проектировании системы электроснабжения на генеральный план промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок, которая представляет собой размещённые на генеральном плане окружности, причём площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчётным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха. Картограмма нагрузок строится на втором листе графической части курсового проекта в соответствии с координатами цехов, представленными в задании и расчетными полными мощностями цехов. Размеры предприятия  .Радиуса i-го круга определяется по формуле
Определим радиус круга для каждого цеха по формуле (8.1):     Абсциссы центра электрических нагрузок предприятия определяются по формуле (8.2):
Определим абсциссу центра электрических нагрузок предприятия по формуле (8.2):   Ордината центра электрических нагрузок предприятия определяются по формуле (8.3):
Определим ординату центра электрических нагрузок предприятия по формуле (8.2):   По результатам расчетов абсциссы и ординаты центра электрических нагрузок принимается решение о месте расположения ГПП на территории предприятия. Размеры ГПП следует принять равными 10м x10 м. 9 Описание схемы защиты трансформатора напряжением 35-6/10 кВ, подключенного к линии отделителем и короткозамыкателем На чертеже приведена схема защиты понижающего трансформатора с первичным напряжением 35 кВ и вторичным напряжением 6-10 кВ. На выводах высшего напряжения трансформатора устанавливают короткозамыкатель и отделитель. При срабатывании защиты поврежденного трансформатора подается импульс на включение короткозамыкателя с помощью специального привода ШПК. Короткозамыкатель включается и создает на выводах высшего напряжения трансформатора искусственное короткое замыкание, под действием которого защиты, установленные на питающей подстанции, срабатывают и отключают линию. После отключения линии отделитель поврежденного трансформатора отключается, отсоединяя трансформатор от линии. Вслед за этим линия может быть включена вновь устройством АПВ. Заключение В ходе выполнения курсового проекта мы произвели расчет электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм. В соответствии с исходными данными произведен расчет электрических нагрузок предприятия, выбраны понижающие трансформаторы 35/10/6 кВ и 6/0,4 кВ. Правильный выбор трансформаторов помог снизить расход электроэнергии и исключить работу трансформаторов в режиме холостого хода при малых нагрузках. Кабели выбранные в ходе курсового проекта не перегреваются при нормальных режимах работы так же обладают достаточной механической прочностью. Нельзя не отметить что выбранные кабели марки ПвБВнг(А)-LS являются медными кабелями не распространяющие горение с пониженным уровнем выделения дыма, что положительно сказывается на пожаробезопасности предприятия. При рассмотрении вопроса защиты оборудования были выбраны автоматические выключатели марки ВА47-29 3Р. Для компенсации реактивной мощности были выбраны УКРМ-6,3-300-150 мощностью 300 квар в количестве 5 шт. С учетом скомпенсированной мощности были выбраны два трансформатора ТМН-2500/35/6 для ГПП. Правильный выбор УКРМ позволил разгрузить электрическую сеть от перетоков реактивной мощности и стабилизировать напряжение, увеличить долю активной мощности. В ходе курсового проекта получилось спроектировать достаточно надежную систему электроснабжения промышленного предприятия. Требуемый уровень надежности и безопасности системы электроснабжения обеспечен. Повышение эффективности работы любого предприятия возможно за счет научно-технического прогресса. В области электроснабжения потребителей тока необходимо повышение уровня проектно-конструкторских разработок, внедрение и рациональная эксплуатация современного оборудования, снижение расхода электроэнергии при ее передаче, распределении и потреблении, повышение качества электроэнергии. Список литературы 1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Утверждены Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 №204. Главы 1.2.18-1.2.21. 2.Л.Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова, Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учеб. пособие для техникумов: Москва «Энергоатомиздат», 2012г. 3. Е.А. Конюхова Электроснабжение объектов: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / Е.А. Конюхова – 9-е изд., испр. – М. : Издательский центр «Академия», 2013. – 320с. 4. Справочник под ред. Большама Я.М., Круповича В.И., Самовера М.Л. Изд. 2-е, Перераб. и доп. М., «Энергия», 1975. 696 с., ил. (Электроустановки промышленных предприятий). 5.А.А. Малошенко Методические указания для курсового проектирования на тему «Внутреннее электроснабжений промышленного предприятия» 2017. – 21с. 6.http://www.promkabel.su/ (Кабель ВВГ-нг-LS, дата обращения 8.12.19). 7.http://www.favoritel.ru/index.php?unifid=a6a3e3360b8b343fa764aecbc7615bc0 (Автоматический выключатель ВА47-29 3Р 13А, дата обращения 11.12.19). 8. http://leg.co.ua/info/spravka/spravochnye-dannye-po-transformatoram-s-vysshim-napryazheniem-35-kv.html/ (Трансформаторы ТМ, дата обращения 13.12.19). 9.http://www.gigavat.com/transformator_sistemi_ohlazhdeniya.php (Теоретический материал: виды охлаждения трансформаторов, даты обращения 26.11.19; 27.11.19;15.12.19). 10. http://www.nwtechnic.ru/uploads/files/ukrm.pdf (УКРМ- 6,3-300-150, дата обращения 19.12.19). 11. А.Ю. Жерешенков Учебно-методическое пособие УГО (Размеры УГО, дата обращения 19.12.19). 12. Ю.Д. Сибикин Злектроснабжение промышленных и гражданских зданий (УКРМ- 6,3-300-150, дата обращения 19.12.19). 13. Б.Ю. Липкин Электроснабжение промышленных предприятий и установок (схема гр.часть лист 3, дата обращения 19.12.19). 14. «Кабели силовые» издание 7, дата обращения 20.12.19). 15. Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций (дата обращения 19.12.19). |
