
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Омский государственный технический университет
Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»
Курсовой проект
По дисциплине: «Общая энергетика»
«Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия»
Вариант №40
Выполнил: студент группы: Эр-211
Веймер.Т.В
Проверил: Николаев. М.Ю
Омск 2012
Таблица 1 – Исходные данные
№ вар. |
№ схемы |
U1 кВ |
U2 кВ |
U3 кВ |
P1 кВт |
P2 кВт |
P3 кВт |
P4 кВт |
P5 кВт |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
40 |
2.13 |
110 |
10 |
0,66 |
1100 |
1200 |
1890 |
1900 |
– |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
|
P6 кВт |
P7 кВт |
P8 кВт |
PМ1 кВт |
PМ2 кВт |
PСН кВт |
TMAX час |
cosφ |
каб.* |
|
– |
– |
– |
3150 |
2600 |
390 |
2500 |
0,84 |
1–3 |
Задание: по исходным данным варианта № 40 произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рисунок 2.13): трансформатор T1, Т3, выключатель нагрузки QF1, кабельную линию W2, силовые выключатели Q1, Q2, Q4, разъединителей QS1, QS2.
Материал жилы кабеля: медь
Место прокладки кабеля: в воде.
Описание
схемы электроснабжения
Потребители P1–P4, M1, M2 питаются от силового трансформатора, выполненного с расщепленными обмотками низкого напряжения (т.е. имеются две обмотки низшего напряжения, обычно одинаковые по мощности) . Это делается для того, чтобы при больших мощностях силовых трансформаторов ограничить ток КЗ. В противном случае трудно будет найти выключатель Q1, который будет способен отключить ток КЗ без физического разрушения своей конструкции.
Выбор электродвигателей М1 и М2
Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчёт и выбор двигателей М1 и М2.
1. Выбор электродвигателя производится по номинальной мощности и по номинальному напряжению: РМ и U2.
Данные для выбора двигателя М1: РМ1=3150 кВт; Uн=10 кВ.
Условия выбора: Uн.м 1≥U2; P н.м 1≥Рм1,
где Uн.м – номинальное напряжение двигателя по паспорту; P н.м – номинальная мощность на валу двигателя по паспорту. Из (1, табл.4.6, с.184) выбираем асинхронный двигатель типа 4АЗМ- 3150/10000 УХЛ4.
Таблица 2 – Параметры двигателя М1
Параметры |
|
4АЗМ- 3150/10000 УХЛ4 |
Установки |
Uн=10 кВ |
U2=10 кВ |
Рн=3150 кВт |
Рм= 3150 кВт |
cosφ=0,9 |
|
КПД=97,2% |
|
а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл.м, потребляемую из сети:
Pэл.м1= Рн.м1/ КПДдвиг1=3150/0,972=3240,7 кВт.
б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м1 электродвигателя, потребляемую из сети:
Sэл.м1=Рэл.м1/cosφм1=3240,7/0,9=3600 кВА.
в)
Рассчитаем номинальный ток электродвигателя
Iн.м1:
Iн.м1=Sэл.м1/(√3U2)=3600 /(√3·10)=207,8 А.
Данные
для выбора двигателя М2 : РМ2=2600
кВт; Uн=10.
Условия выбора: Uн.м 2≥U2; P н.м 2≥Рм2,
где Uн.м – номинальное напряжение двигателя по паспорту; P н.м – номинальная мощность на валу двигателя по паспорту. Из (1, табл.4.6, с.184) выбираем асинхронный двигатель типа 4АЗМ- 3150/10000 УХЛ4.
Таблица 3 – Параметры двигателя М2
Параметры |
|
4АЗМ- 3150/10000 УХЛ4 |
Установки |
Uн=10 кВ |
U2=10 кВ |
Рн=3150 кВт |
Рм= 2600 кВт |
cosφ=0,9 |
|
КПД=97,2% |
|
а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл.м, потребляемую из сети:
Pэл.м2= Рн.м 2/ КПДдвиг2=3150/0,972=3240,7 кВт.
б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м2 электродвигателя, потребляемую из сети:
Sэл.м2=Рэл.м2/cosφм1=3240,7/0,9=3600 кВА
в). Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн.м2:
Iн.м2=Sэл.м2/(√3U2)= 3600 /(√3·10)=207,8 А.
Выбор силового трансформатора Т1
Необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:
Sсум = Sм1+Sм2+(Р1+Р2+Р3+P4+Рсн)/cosφ = 3600+3600+(1100+1200+1890+1900+390)/0,84=14914 кВА.
По суммарной мощности Sсум = 14914 кВА и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий (таблица 4).
Таблица 4 – Условия выбора трансформатора Т1
Uвн≥Uуст.в |
Uуст.в = 110 кВ |
Uнн≥Uуст.н |
Uуст.н = 10 кВ |
Sн.тр≥Sрасч.тр |
Sрасч.тр=14914 кВА |
Таблица 5 – Параметры трансформатора Т1
Параметры |
|
ТРДН-25000/110 |
Установки |
Uвн = 110 кВ |
Uуст.в = 110 кВ |
Uнн = 6 кВ |
Uуст.н = 10 кВ |
Sн = 25000кВА |
Sрасч.тр= 14914 кВА |
Выбираем из (1, табл. 3.6, с.146) трансформатор типа ТМ-25000/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.
Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки:
Sраб.мах=1,5·Sн.тр,
где Sн.тр – номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор
Sраб.мах=1,5·25000=37500 кВА,
Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:
I=Sтр/(√3·U).
Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:
Iраб.мах(вн)=37500/(√3·110)=196,8 А
Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора
Iраб.мах(нн)=37500/(√3·6)=3640,7 А
Выбор силового трансформатора т3
Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю в нормальном режиме:
Sуст.тр=Р1/cosφ=1100/0,84=1309,5 кВА.
По подключенной мощности Sуст=1309,5 кВА и напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий выбора (таблица 7)
Таблица 7 – Условия выбора силового трансформатора Т3
Uвн≥Uуст.в |
Uуст.в = 10 кВ |
Uнн≥Uуст.н |
Uуст.н = 0,66 кВ |
Sн.тр≥Sрасч.тр |
Sрасч.тр=1309,5 кВА |
Из (1, табл. 3.4, с.126) выбираем трансформатор типа ТМ-2500/10.
Таблица
8 – Параметры силового трансформатора
Т3
Параметры |
|
ТМ-2500/10 |
Установки |
Uвн = 10 кВ |
Uуст.в = 10 кВ |
Uн.н = 0,69 кВ |
Uуст.н = 0,66 кВ |
Sн = 2500 кВА |
Sрасч.тр=1309,5 кВА |
Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки: Sраб.мах=1,5·Sн.тр, где Sн.тр – номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор.
Sраб.мах=1,5·2500=3750 кВА.
Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет заданным условиям.
Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:
I= Sн.тр/(√3·U).
Номинальный рабочий ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:
Iн.тр=2500/(√3·10)=144,09 А.
Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:
Iраб.мах(вн)=3750/(√3·10)=216,5 А.
Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:
Iраб.мах(нн)=3750/(√3·0,69)=5434,7 А.
Выбор выключателя нагрузки: qf1
Выбор
производится по максимальному току на
низкой стороне трансформатора нагрузки:
Iраб.мах=1,5·Sтр/(√3·U3)=1,5·2500/(√3·0,66)=3280.41 А.
Выбор производится, исходя из следующих положений:
Uн≥Uуст , где Uуст – линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата.
Iрас≤Iн, где Iрас – расчётный максимальный ток продолжительного рабочего режима участка цепи, для которого предусмотрен электрический аппарат.
Таблица 9 – Параметры выключателя нагрузки QF1
Параметры |
|
Выключателя |
Установки |
Uн = 0,66 кВ |
Uуст = 0,66 кВ |
Iн = 6300 А |
Iраб.мах=5434,7 А |
Заданным параметрам соответствует выключатель типа ВА 77-47 (1, табл. 6.12).
Выбор кабеля w2
Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.
Ток рабочего нормального режима Iн= 144,09А.
Ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора (из предыдущих расчётов): Iраб.мах=216,5 А.
Выбор производим, учитывая условия прокладки кабеля (см. исходные данные).
СБл(3 жилы)
Для медного кабеля со свинцовой оболочкой с браней из стальных или оцинкованных стальных лент и ТMAX= 2500 часов находим экономическую плотность тока:
Jэк=
3 А/мм2.
По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:
Sэ= Iраб.мах/Jэк=216,5/3=72,2 мм2.
Выбрано стандартное сечение кабеля S=95 мм2.
Таблица 10 – Параметры кабеля W3
Параметры |
|
Кабеля |
Установки |
Uн = 10 кВ |
Uуст = 10 кВ |
S = 95 мм2 |
Sэ=72,2 мм2 |
Iдоп =340 А |
Iраб.мах=216,5 А |
Произведём проверку выбранного кабеля на выполнение условия:
Iраб.мах < Iдоп ,
где Iраб.мах – максимальное значение тока при эксплуатации кабеля;
Iдоп =340 А ≥ Iраб.мах=216,5 А
Iраб.мах ≤ Iдоп – условие выполняется.