ГБОУ СПО «ВПТ»

Методические указания

по выполнению практических работ

и курсового проекта по учебной дисциплине «Электроснабжение отрасли»

специальность 140613 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования

Разработал:

преподаватель ВПТ Клочкова Г.В.

Содержание

Аннотация ………………………………………… 3

1. Выбор проводников по допустимому нагреву. ……. 4

2. Расчет нагрузок узла. . . ……………………………… 7

3. Выбор силовых шкафов и аппаратов токовой защиты. 11

4. Компенсация реактивной мощности………………… 17

5. Выбор силовых трансформаторов…………………… 20

6. Составление схемы заполнения комплектной

трансформаторной подстанции …………………….. 24

7. Расчет токов короткого замыкания. ……………….. 26

8. Выбор высоковольтного оборудования…………..... 31

9. Расчет защитного заземления……………………….. 35

   1. Приложение. ………………………………………… 41

Список литературы ………………………………… 60

Аннотация

Методическое пособие по выполнению практических работ по учебной дисциплине " Электроснабжение отрасли" разработано на основании перечня практических работ, предусмотренных рабочей программой в соответствии с минимумом требований к подготовке студентов по специальности 140613 " Техническая эксплуатация, ремонт и обслуживание электрического и электромеханического оборудования".

Методическое пособие позволяет выполнить практические работы по девяти основным блокам. Общее количество часов необходимое для проведения работ – 36 часов. Каждую практическую работу предусматривается проводить в течение четырех учебных часов. На первом занятии преподаватель дает краткие рекомендации по выполнению работы и с помощью фронтального опроса, помогает студентам вспомнить основной материал данной темы.

В течение оставшегося времени и второго занятия студенты должны выполнить и оформить работу.

В каждой разработке предусмотрено: индивидуальное задание, теоретическое обоснование, основные расчетные формулы и пример выполнения и оформления работы. В приложении предлагаются справочные данные необходимые для выполнения расчетов и выбора оборудования и проводников.

Данное пособие позволит студентам специальности 140613 " Техническая эксплуатация, ремонт и обслуживание электрического и электромеханического оборудования" лучше усвоить изучаемый материал и выработать навыки по выполнению основных расчетов и выбору оборудования. Полученные навыки необходимы как при выполнении курсового, так и дипломного проектирования.

1 Выбор проводников по допустимому нагреву

Цель работы: выработать навык выбора марки и сечения проводников по допустимому нагреву с учетом условий прокладки проводников.

1.1 Теоретическое обоснование

Для правильного выбора сечения проводников по допустимому нагреву необходимо учесть продолжительность включения ЭП, условия окружающей среды в цехе, количество параллельно проложенных проводов. Учебные расчеты позволяют не учитывать коэффициент запаса.

1.2 Основные расчетные формулы

Условие выбора проводника по допустимому нагреву:

I_р – расчетный ток продолжительного режима, А.

I_доп – допустимый ток при данном сечении проводника, А.

Расчетный ток с учетом продолжительности включения:

,

где Р_н – номинальная мощность ЭП, кВт;

U_н – номинальное напряжение ЭП, кВ;

η – коэффициент полезного действия двигателя;

cosφ – коэффициент активной мощности;

,

где К_П1 – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды;

К_П2 – коэффициент, учитывающий количество проложенных рядом проводников.

Задача: ЭП работает в повторно-кратковременном режиме с ПВ=40%; Р_н=12,3кВт; cosφ=0,9; η=0,88. Электропроводка выполнена проводом АПВ, проложенном в лотке в пучке, количество проводов в пучке – 8 шт., из них два нулевых, t'_окр.с.=20 ⁰С

Задание: выбрать сечение провода по допустимому нагреву.

1) Расчетный ток ЭП.

По расчетному току выбираем сечение провода 2,5 мм² с допустимым током 24А

2. Допустимый ток проводника с учетом условий прокладки.

I'_доп=К_П1·К_П2·I_доп=1,04·0,75·24=18,72А

Допустимый ток с учетом продолжительности включения не рассчитываем, т.к. сечение проводника меньше 10мм². Исходя из полученных значений, т.к. основное условие выбора не соблюдается I_р> I'_доп, выбираем провод большего сечения 4мм² c I_доп=32A .

3. Допустимый ток проводника с учетом условий прокладки

I'_доп=К_П1·К_П2·I_доп=1,04·0,75·32=24,96А

Сечение провода 4мм² проходит по допустимому нагреву I'_доп> I_р;

24,96А >23,6А. Следовательно, для подключения электроприемника выбираем провод 4АПВ(1х4)

Задачи для самостоятельного решения.

ЭП работает в повторно-кратковременном режиме. Выбрать сечение

проводника к ЭП по допустимому нагреву.

Таблица 1.1 - Условия задания

7	18	0,8	0,87	0,38	40	+10	ПВ	3	воздух	-
8	20	0,82	0,89	0,38	40	+15	АПВ	4	воздух	-
9	100	0,87	0,8	0,38	32	+20	ВВГ	2	земля	100
10	80	0,86	0,82	0,38	40	+25	АВВГ	3	земля	200
11	50	0,83	0,81	0,38	60	+20	ВВГ	2	земля	300
12	40	0,84	0,83	0,38	30	+15	АВВГ	3	земля	100
13	73	0,83	0,8	0,38	20	+35	АПВГ	2	земля	200
14	27	0,88	0,82	0,38	25	+20	АПВ	8	воздух	-
15	50	0,86	0,8	0,38	10	+10	АПВГ	2	земля	200

№ вариан- та	Рном, кВт	cosφ	КПД	Uн, кВ	ПВ, %	tокр.ср 0С	марка провод-ника	кол. провод- ников	среда	расстояние между проводниками, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	20	0,81	0,86	0,38	30	+15	АПВ	4	воздух	-
2	22	0,81	0,87	0,38	40	0	ПР	6	воздух	-
3	16	0,86	0,85	0,38	20	+30	АПР	8	воздух	-
4	20	0,87	0,82	0,38	35	+5	АПР	10	воздух	-
5	10	0,8	0,86	0,38	20	+25	ПВ	4	воздух	-
6	12	0,8	0,81	0,38	30	+30	АПВ	8	воздух	-

Продолжение таблицы 1.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
16	18,5	0,88	0,89	0,38	35	+10	ПВ	3	воздух	-
17	22	0,9	0,9	0,38	45	+15	АПВ	4	воздух	-
18	30	0,9	0,91	0,38	25	+20	ВВГ	6	земля	100
19	37	0,9	0,91	0,38	35	+25	АПВГ	3	земля	200
20	45	0,9	0,92	0,38	20	+20	ВВГ	2	земля	300
21	55	0,9	0,925	0,38	30	+45	АВВГ	3	воздух	100
22	75	0,9	0,93	0,38	35	+35	АПВГ	2	земля	200
23	90	0,91	0,93	0,38	40	+20	АПВГ	4	земля	300
24	110	0,9	0,935	0,38	25	-5	АПВГ	5	земля	100
25	132	0,9	0,93	0,38	35	+10	ПВГ	3	земля	200
26	160	0,91	0,93	0,38	20	0	ААБ	4	земля	300
27	200	0,92	0,935	0,38	30	-5	ВВГ	2	земля	100
28	250	0,92	0,94	0,38	35	+25	ААБ	3	земля	200
29	315	0,92	0,945	0,38	40	+20	ВВГ	2	земля	300
30	15	0,92	0,94	0,38	20	+15	АВВГ	3	земля	100
31	45	0,81	0,88	0,38	30	+10	АПВ	8	воздух	-
32	54	0,82	0,89	0,38	35	+15	ПВ	6	воздух	-
33	65	0,83	0,85	0,38	40	+20	АВВГ	3	воздух	-
34	76	0,84	0,89	0,38	20	+25	АВВГ	2	воздух	-
35	87	0,85	0,81	0,38	30	-0	ВВГ	5	воздух	-
36	91	0,86	0,83	0,38	35	+5	АПВГ	7	воздух	-
37	98	0,87	0,87	0,38	40	+15	ВВГ	3	воздух	-
38	71	0,88	0,8	0,38	20	+20	АВВГ	2	земля	100

2 Расчеты электрических нагрузок узла

Цель работы: научиться производить расчет электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм.

2.1 Теоретическое обоснование

Для выбора питающей линии, выбора аппаратов токовой защиты необходимо определить расчетный ток группы потребителей. Необходимо также выработать навыки расчета электрических нагрузок для выполнения аналогичных расчетов в курсовом проекте по электроснабжению отрасли и дипломном проекте.

2.2 Основные расчетные формулы

2.2.1 Среднесменная активная и реактивная мощности оборудования

,

где К_ui–коэффициент использования однотипного

оборудования; [2]

Р_уст – установленная мощность однотипного оборудования, кВт.

,

где tgφ – коэффициент реактивной мощности группы однотипного оборудования.

2.2.2 Средний коэффициент использования

2.2.3 Эффективное число электроприемников

Эффективное число электроприемников может быть приравнено к действительному числу и определено по упрощенной формуле в зависимости от величины коэффициента использования и числа m=P_{ном. max}/Р_{ном. min}

2.2.4 Коэффициент максимума К_м [3]

справочная величина, определяемая исходя из К_u и n_эф. [таблица 6]

2.2.5. Расчетная мощность потребителей.

Р_р = К_м·Р_см

Q_p= K'_м·Q_см,

где K'_м – коэффициент максимума реактивной мощности [3]

2.2.6 Нагрузка узла без учета потерь в линии

2.2.7Средний коэффициент активной и реактивной мощности

tgφ_ср = Q_см/P_см; сosφ_ср= P_см/S_см

Задача. Дана группа ЭП со следующими параметрами

поз. обоз.	Рн, кВт	n	Руст, кВт	Кu	cosφ	tgφ	режим нагрузки
1	20	30	600	0,2	0,75	0,81	перем.
2	60	3	180	0,3	0,7	1,02	перем.
3	120	5	600	0,5	0,85	0,62	перем.
4	40	5	200	0,7	0,85	0,62	перем.
Итого:	Руст	43	1580кВт
5	180	4	720	0,8	0,96	0,29	пост.
Итого:	Руст	4	720кВт

Определить расчетную нагрузку методом упорядоченных диаграмм.

1. Среднесменная активная и реактивная мощность оборудования, работающего с переменной нагрузкой

где Р_уст1=600кВт – установленная мощность первой группы однотипного оборудования,

К_u1=0,2 – коэффициент использования первой группы однотипного оборудования.

2. Средний коэффициент использования

3.Эффективное число электроприемников

4. Коэффициент максимума K_м=1,19 [3]

5. Расчётная мощность потребителей с переменной нагрузкой

Р_РА=K_м·P_сма=1,19·614=730,7кВт

Q_PA=K^/_м·Q_сма=1·425,1 = 425,1 кВар

6.Расчетная мощность потребителей с постоянной нагрузкой

7. Расчетная нагрузка узла без учета потерь в линии электропередач

Р_р=Р_рА+Р_рБ=730,7+576=1306,7кВт

Q_р=Q_рA+Q_рБ=425,1+167=592,1кВар

8. Средний коэффициент активной и реактивной мощности

cosφ_ср.=Р_см/S_см=1316,8/1443,8=0,89

tgφ_cр.=Q_см/P_см=592,1/1190=0,5

9. Расчетный ток для данной группы ЭП

Задачи для самостоятельного решения.

Задание: определить расчетную нагрузку узла методом упорядоченных диаграмм.

Таблица 2.1. Сводная таблица нагрузок узла

Поз. обоз.	Рном, кВт	n шт	Ки	cosφ	Рном, кВт	n шт	Ки	cosφ	Рном,/* кВт	n шт	Ки	cosφ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
	1 вариант				2 вариант				3 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	75 22 17,5 20 32 40	3 1 2 5 7 1	0,12 0,14 0,17 0,6 0,12 0,16	0,5 0,5 0,65 0,8 0,65 0,6	15 22 17 80 32 22	3 4 6 1 4 2	0,2 0,12 0,17 0,24 0,7 0,2	0,65 0,6 0,5 0,68 0,8 0,65	13 3,3 9 5,5 28 4,5	2 4 10 3 1 5	0,13 0,16 0,17 0,2 0,22 0,25	0,5 0,6 0,65 0,8 0,82 0,85
	4 вариант				5 вариант				6 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	3 12 2,2 30 17,5 11	20 4 3 1 2 4	0,2 0,4 0,16 0,7 0,2 0,7	0,65 0,6 0,5 0,68 0,8 0,65	13 32 22 30 17,5 11	20 4 3 1 2 4	0,2 0,4 0,26 0,7 0,2 0,7	0,7 0,64 0,4 0,85 0,58 0,65	30 12 2,2 30 17 11	12 8 3 1 2 4	0,2 0,4 0,26 0,6 0,2 0,7	0,7 0,64 0,4 0,55 0,48 0,75
7 вариант					8 вариант				9 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	1,7 17 4,5 2,8 3,3 11	10 2 4 12 1 4	0,12 0,14 0,16 0,17 0,12 0,16	0,5 0,55 0,75 0,65 0,5 0,85	4,5 7 1,7 14 63 20	10 8 1 4 1 12	0,14 0,12 0,13 0,17 0,16 0,2	0,6 0,6 0,5 0,65 0,65 0,7	60 63 15 11 5,5 12	4 2 1 10 4 2	0,2 0,25 0,12 0,14 0,17 0,16	0,8 0,65 0,6 0,5 0,65 0,65
10 вариант					11 вариант				12 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	11 7 20 22 63 17	2 3 1 6 4 1	0,7 0,4 0,2 0,14 0,16 0,18	0,75 0,8 0,6 0,85 0,5 0,6	1,7 4,5 2,8 2,2 9,5 11	2 1 1 2 10 4	0,17 0,2 0,25 0,3 0,14 0,16	0,6 0,6 0,65 0,65 0,6 0,6	15 11 30 38 62 9	7 2 1 10 10 4	0,17 0,12 0,12 0,14 0,16 0,6	0,82 0,85 0,7 0,65 0,88 0,85
13 вариант					14 вариант				15 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	2,8 3,3 9 7,5 5,5 15	10 20 2 1 3 1	0,12 0,14 0,13 0,6 0,17 0,25	0,8 0,6 0,65 0,7 0,5 0,45	14 60 4,5 14 7 15	1 4 1 2 3 5	0,17 0,14 0,12 0,16 0,6 0,12	0,6 0,8 0,65 0,75 0,85 0,7	6 18 12 11 10 9	4 2 3 8 4 4	0,12 0,14 0,13 0,2 0,25 0,25	0,8 0,6 0,5 0,65 0,65 0,8
16 вариант					17 вариант				18 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	30 4,0 55 7,5 11 15	2 3 1 6 14 10	0,25 0,4 0,16 0,7 0,2 0,7	0,65 0,86 0,75 0,68 0,89 0,65	18,5 22 30 37 45 55	4 2 3 8 4 4	0,2 0,25 0,12 0,14 0,17 0,16	0,87 0,65 0,68 0,85 0,75 0,65	76 80 120 110 10 9	4 2 3 1 4 4	0,12 0,14 0,43 0,2 0,35 0,25	0,78 0,86 0,5 0,65 0,65 0,8

Продолжение таблицы 2.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
19 вариант					20 вариант				21 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	14,5 70 19,7 14 63 20	10 2 4 12 2 4	0,2 0,4 0,16 0,7 0,25 0,75	0,75 0,8 0,6 0,85 0,5 0,6	14,5 27 16,7 24 63 20	10 4 11 12 3 5	0,5 0,5 0,65 0,8 0,65 0,6	0,75 0,85 0,65 0,87 0,65 0,76	110 75 20 22 63 17	2 3 1 6 4 1	0,7 0,4 0,2 0,14 0,16 0,18	0,75 0,8 0,6 0,85 0,5 0,6
22 вариант					23 вариант				24 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	17,5 24 7,5 20 32 40	3 8 2 5 4 8	0,2 0,4 0,17 0,6 0,12 0,16	0,5 0,5 0,65 0,8 0,65 0,6	45 22 17,5 80 32 22	3 4 6 1 4 2	0,25 0,2 0,17 0,24 0,7 0,8	0,65 0,6 0,5 0,68 0,8 0,65	13 3,3 19 15,5 28 14,5	2 4 10 3 1 5	0,3 0,6 0,17 0,2 0,2 0,25	0,75 0,86 0,65 0,8 0,82 0,85
25 вариант					26 вариант				27 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	35 18 12,2 30 17,5 11	2 4 3 1 2 4	0,25 0,14 0,16 0,7 0,2 0,7	0,85 0,65 0,85 0,68 0,8 0,65	13 37 2,2 30 45 11	20 4 3 1 2 4	0,2 0,4 0,16 0,7 0,2 0,7	0,78 0,86 0,5 0,65 0,65 0,8	3 12 22 30 17,5 11	20 4 3 6 8 4	0,2 0,45 0,16 0,7 0,2 0,7	0,78 0,86 0,5 0,65 0,65 0,8
28 вариант					29 вариант				30 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	24,5 17 29,7 14,5 61 22	8 3 4 12 2 4	0,2 0,45 0,16 0,7 0,25 0,75	0,75 0,89 0,68 0,85 0,5 0,6	4,5 27 6,7 12,4 16,3 20	10 4 11 12 3 5	0,5 0,5 0,65 0,8 0,65 0,6	0,75 0,85 0,65 0,87 0,65 0,76	11,0 7,5 21,0 22 36 17	2 3 1 6 4 1	0,7 0,4 0,2 0,17 0,26 0,18	0,75 0,8 0,6 0,85 0,5 0,6
31 вариант					32вариант				33 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	13 37 2,2 30 45 11	8 3 4 12 2 4	0,7 0,4 0,2 0,17 0,26 0,18	0,55 0,57 0,65 0,82 0,65 0,62	5,5 7,5 11 15 18,5 22	2 4 10 3 1 5	0,28 0,14 0,22 0,37 0,26 0,18	0,65 0,64 0,75 0,68 0,8 0,65	30 37 45 55 4,0 5,5	8 3 4 12 2 4	0,25 0,14 0,16 0,65 0,2 0,7	0,8 0,6 0,65 0,78 0,57 0,45
34вариант					35 вариант				36 вариант
1. 2. 3. 4. 5. 6.	30 37 37 45 7,5 11	2 3 1 6 4 1	0,25 0,2 0,17 0,24 0,7 0,68	0,7 0,64 0,4 0,55 0,48 0,75	45 22 17,5 80 32 22	6 4 3 1 4 2	0,5 0,75 0,65 0,82 0,65 0,6	0,5 0,55 0,75 0,65 0,5 0,85	2,2 11 37 74 44 25	11 8 4 2 3 5	0,25 0,14 0,16 0,17 0,2 0,17	0,55 0,62 0,65 0,68 0,82 0,85