
- •Институт экологии Кафедра энергоснабжения и теплотехники
- •Введение
- •Глава 1. Общая часть
- •1.1. Характеристика объекта электроснабжения и ближайшего источника питания
- •1.2. Анализ потребителей электроэнергии цеха
- •Перечень злектроприемников цеха
- •1.3. Характеристика помещений по условиям среды и их классификация по взрывоопасности, пожароопасности и опасности поражения электрическим током
- •Классификация помещений по взрывоопасности, пожароопасности и опасности поражения электрическим током
- •1.4. Схема электрических сетей внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия
- •Глава 2. Электроснабжение цеха
- •2.1. Разработка (выбор) схемы электроснабжения цеха
- •2.1.1. Выбор числа силовых трансформаторов в цеховой тп
- •2.1.2. Выбор схемы и конструктивного исполнения силовой сети цеха
- •2.1.3. Предварительная разработка плана силовой сети цеха
- •2.1.4. Распределение нагрузки по секциям сборных шин ру 0,4 кВ двухтрансформаторной цеховой тп
- •Распределение нагрузки по секциям сборных шин ру 0,4 кВ цеховой двухтрансформаторной тп
- •2.1.5. Составление упрощенной схемы электроснабжения цеха
- •2.2. Расчёт электрических нагрузок цеха
- •Расчёт ведётся в табличной форме (табл. 2.2) для каждого узла питания (срп, шра, сборки, щсу, троллея, шма, шин низкого напряжения цеховой тп), а также на стороне высокого напряжения (вн) цеховой тп.
- •Расчёт рекомендуется выполнять в следующем порядке.
- •Расчет электрических нагрузок
- •2.3. Расчёт мощности и выбор компенсирующего устройства
- •Основные технические характеристики комплектных конденсаторных установок напряжением 0,38 кВ
- •Сводная ведомость нагрузок до и после компенсации реактивной мощности
- •2.4. Определение мощности цеховой тп. Выбор трансформаторов с учётом компенсации реактивной мощности
- •Выбор трансформаторов цеховой тп
- •Характеристики выбранных трансформаторов цеховой тп
- •2.5. Определение параметров цеховой силовой сети напряжением до 1 кВ
- •2.5.1. Разработка плана силовой сети цеха
- •2.5.2. Разработка принципиальной схемы силовой сети цеха
- •2.5.3. Определение расчётных токов на участках силовой сети цеха
- •2.5.4. Выбор и проверка аппаратов защиты и силовых рп
- •2.5.5. Выбор сечений проводов, кабелей и шинопроводов силовой сети цеха по условию нагрева
- •2.5.6. Проверка линий силовой сети цеха по соответствию токам аппаратов защиты и по потере напряжения
- •Токи аппаратов защиты и минимально допустимые значения коэффициентов
- •Удельное активное сопротивление алюминиевых проводников
- •2.6. Расчёт и выбор кабельной линии напряжением 10(6) кВ, питающей цеховую тп
- •2.7. Расчёт токов короткого замыкания (кз)
- •2.7.1. Расчёт токов трёхфазного кз на стороне 10(6) кВ цеховой тп
- •Результаты расчёта токов короткого замыкания на стороне 10(6) кВ цеховой тп
- •2.7.2. Расчёт токов кз в цеховой силовой сети напряжением до 1 кВ
- •Сопротивления силовых понижающих трансформаторов мощностью до 2500 кВ.А, приведённые к вторичному напряжению 0,4 кВ (схема соединения обмоток y/Yн)
- •Коэффициенты трансформации кi и сопротивления первичных обмоток катушечных (многовитковых) трансформаторов тока
- •Сопротивления автоматических выключателей, рубильников и разъединителей напряжением до 1 кВ
- •Значения удельных сопротивлений комплектных шинопроводов
- •Значения удельных сопротивлений проводов и кабелей с алюминиевыми и медными жилами
- •Значения активных переходных сопротивлений неподвижных
- •Полное удельное сопротивление петли «фаза – нуль» Zп для кабеля или пучка проводов с алюминиевыми жилами при температуре жилы 65°с, мОм/м
- •2.7.3. Проверка элементов силовой сети цеха по условиям кз
- •Глава 3. Разработка электрической части цеховой трансформаторной подстанции
- •3.1. Классификация цеховых тп и рекомендации по их проектированию
- •3.2. Выбор схемы электрических соединений цеховой тп (ктп)
- •3.3. Выбор аппаратов и токоведущих частей ру 10(6) кВ с проверкой на действие токов кз
- •Условия выбора и проверки разъединителей и выключателей нагрузки
- •3.4. Комплектация ру 10(6) кВ цеховой некомплектной тп. Опросный лист
- •3.5. Комплектация ру 0,4 кВ цеховой некомплектной тп. Опросный лист. Проверка ру 0,4 кВ на действие токов кз
- •Комплектация ру 0,4 кВ некомплектной тп
- •3.6. Компоновка основного электрооборудования некомплектной тп
- •3.7. Ктп и их выбор
- •3.8. Комплектация ктп. Опросный лист
- •Комплектация шкафами ру 0,4 кВ ктп типа 2ктпп-400/10(6)/0,4 кВ Чебоксарского завода силового электрооборудования «Электросила»
- •3.9. Компоновка ктп
- •3.10. Расчёт заземляющего устройства тп 6(10)/0,4 кВ
- •3.10.1. Методика расчета
- •Наибольшие допустимые значения сопротивления заземляющего устройства Rз в трёхфазных сетях с различным режимом нейтрали [19]
- •Приближённые значения удельного сопротивления грунтов (ρ)
- •Характеристики климатических районов и приближённые значения коэффициентов сезонности для вертикальных и горизонтальных заземлителей [24]
- •Рекомендуемые электроды для заземляющего устройства [31]
- •. Значения коэффициентов использования электродов заземлителя
- •Библиографический список
- •Приложение 1 некоторые термины и определения
- •Исходные данные
- •Вопросы для разработки
- •Отчетный материал
- •Защита курсового проекта п4.1. Контрольные вопросы для подготовки к защите курсового проекта
- •П4.2. Памятка студенту по защите курсового проекта
- •П4.3. Доклад студента на защите курсового проекта (вариант)
- •Приложение 5 Обозначения условные графические и буквенный код элементов электрических схем
- •Приложение 6 Размеры графических обозначений наиболее применяемых элементов схем электрических соединений
- •Выдержки из гост 21.614—88. Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах
- •Приложение 8 бланки опросных листов чзсэ «электросила»
- •Приложение 9 Технические данные автоматических выключателей серии ва
- •Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных
- •Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами
- •Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в земле
Приложение 1 некоторые термины и определения
.
Электроустановка (ЭУ) – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии.
ЭУ разделяют по назначению, роду тока (постоянного или переменного) и по напряжению (до 1 кВ и выше 1 кВ). Как правило, на промышленных предприятиях применяются ЭУ напряжением не выше 220 кВ.
По назначению различают следующие ЭУ: производящие электрическую энергию –электростанции; потребляющие ее – электроприемники; передающие, преобразующие и распределяющие – электрические сети.
Открытая или наружная электроустановка – электроустановка, не защищённая
зданием от атмосферных воздействий.
Закрытая или внутренняя электроустановка – электроустановка, размещённая внутри здания, защищающего от атмосферных воздействий.
Энергетическая система (энергосистема) (ЭС) – совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединённых между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.
Электрическая часть энергосистемы (ЭЧ ЭС) – совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей энергосистемы.
Электроэнергетическая система (ЭЭС) – электрическая часть энергосистемы и питающиеся от неё приёмники электрической энергии, объединённые общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.
Электроснабжение (ЭСН) – обеспечение потребителей электрической энергией.
Система электроснабжения (СЭС) – совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией.
Централизованное электроснабжение – электроснабжение потребителей электрической энергии от энергосистемы.
Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определённой территории.
Электростанция – предприятие или установка, предназначенные для производства электрической энергии или электрической и тепловой энергии [13]. На электростанциях различные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, ветра, атомная энергия и др.) с помощью генераторов преобразуются в электрическую энергию.
В зависимости от используемого вида первичной энергии все существующие электростанции подразделяются на следующие виды: тепловые (ТЭС), гидравлические (ГЭС), атомные (АЭС), дизельные (ДЭС), ветряные (ВЭС) и др.
Подстанция (ПС) – это электроустановка, служащая для преобразования и распределения электрической энергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных сооружений [17]. Подстанции называются трансформаторными (ТП), преобразовательными (ПП), распределительными (РП) в зависимости от преобладания той или иной функции.
Распределительное устройство (РУ) – электроустановка, служащая для приёма и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты, автоматики, телемеханики, связи и измерений.
Открытое распределительное устройство (ОРУ) – РУ, всё или основное оборудование которого расположено на открытом воздухе.
Закрытое распределительное устройство (ЗРУ) – РУ, оборудование которого расположено в помещении.
Комплектное распределительное устройство (КРУ) – РУ, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами измерения, защиты и автоматики и соединительных элементов (например, токопроводов), поставляемых в собранном или полностью подготовленном к сборке виде.
Комплектное распределительное устройство, предназначенное для внутренней установки, сокращённо обозначается КРУ, а для наружной – КРУН. Разновидностью КРУ является КСО – камера сборная одностороннего обслуживания.
Комплектное распределительное устройство элегазовое (КРУЭ) – РУ, в котором основное оборудование заключено в оболочки, заполненные элегазом (SF6), служащим изолирующей и/или дугогасящей средой.
Трансформаторная подстанция – электроустановка, предназначенная для приёма, преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов, РУ, устройств управления, технологических и вспомогательных сооружений.
Цеховая трансформаторная подстанция (ТП) преобразует электроэнергию с напряжения 6(10) кВ на напряжение 0,4/0,23 или 0,69/0,4 кВ и служит для питания электроприёмников одного или нескольких близлежащих цехов или части большого цеха.
Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) – подстанция, состоящая из трансформаторов, блоков (КРУ, КРУН) и других элементов, поставляемых в собранном или полностью подготовленном на заводе-изготовителе к сборке виде.
КТП, устанавливаемые в закрытом помещении, относятся к внутренним установкам. КТП, устанавливаемые на открытом воздухе, относятся к наружным установкам.
Главная понизительная подстанция (ГПП) – подстанция, получающая электроэнергию от энергосистемы на напряжении 35 - 220 кВ, преобразующая и распределяющая её на более низком напряжении (6 или 10 кВ) по предприятию или отдельному его району [13].
Глубокий ввод (ГВ) – система электроснабжения, при которой питающие линии высокого напряжения 35 - 220 кВ, идущие от энергосистемы или узловой распределительной подстанции (УРП), вводятся в глубь предприятия, возможно ближе к электроустановкам потребителей, для уменьшения числа ступеней трансформации, снижения потерь мощности и энергии [13]. К ним подключаются подстанции глубокого ввода (ПГВ), расположенные около энергоёмких узлов нагрузки.
Подстанция глубокого ввода (ПГВ) – трансформаторная подстанция с первичным напряжением 35 - 220 кВ, выполняемая по упрощенным схемам коммутации на первичном напряжении, получающая питание от энергосистемы или узловой распределительной подстанции (УРП) данного предприятия и предназначенная для питания отдельного цеха, корпуса, группы цехов предприятия [17].
Узловая распределительная подстанция (УРП) – центральная подстанция предприятия напряжением 110 - 220 кВ, получающая электроэнергию от энергосистемы и распределяющая ее на том же напряжении по главным понизительным подстанциям (ГПП) или подстанциям глубокого ввода (ПГВ) по территории предприятия [17]. УРП имеет иногда районное значение, так как может обслуживать несколько промышленных предприятий и других потребителей, или она может обслуживать данное предприятие, но находиться в ведении и эксплуатации энергосистемы.
Распределительный пункт (РП) – распределительное устройство, предназначенное для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации, не входящее в состав подстанции [13]. При напряжении 10(6) кВ в практике электроснабжения широко применяется эквивалентное понятие «распределительная подстанция» (РП). РП 10(6) кВ питаются в основном от ГПП, иногда от ПГВ. Распределительный пункт напряжением до 1 кВ называют, как правило, силовым (СРП).
Центральная распределительная подстанция (ЦРП) – подстанция предприятия, получающая электроэнергию от энергосистемы на напряжении 10(6) кВ и распределяющая её на том же напряжении по территории предприятия [17].
Пристроенная подстанция (пристроенное РУ) – подстанция (РУ), непосредственно примыкающая (примыкающее) к основному зданию.
Встроенная подстанция (встроенное РУ) – закрытая подстанция (закрытое РУ), вписанная (вписанное) в контур основного здания.
Внутрицеховая подстанция – подстанция, расположенная внутри производственного здания (открыто или в отдельном закрытом помещении)
Приемный пункт (или пункт приема) электроэнергии (ППЭ) – электроустановка, на которую поступает электроэнергия для электроприёмников предприятия от внешнего источника питания. В зависимости от потребляемой мощности и от удаленности предприятия от источника питания приемными пунктами электроэнергии могут быть УРП, ГПП, ПГВ, ЦРП, РП, ТП 10(6) кВ [13].
Приемник электрической энергии (электроприемник) (ЭП) – аппарат, агрегат и др., предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. В ЭП электроэнергия преобразуется в механическую, тепловую, химическую, световую энергию, в энергию электростатического и электромагнитного поля и другую энергию.
Потребитель электрической энергии – электроприёмник или группа электроприёмников, объединённых технологическим процессом и размещающихся на определённой территории.
В широком плане потребитель электроэнергии – это предприятие, организация, территориально обособленный цех, строительная площадка и другие объекты, у которых электроприёмники присоединены к электрической сети и используют электрическую энергию [11].
В отношении обеспечения надежности электроснабжения, характера и тяжести последствий от перерыва питания электроприемники согласно [19] разделяются на три категории: первой, второй и третьей категории. Наиболее ответственными по надежности электроснабжения являются электроприемники первой категории.
Надёжность электроснабжения – это свойство системы электроснабжения, обусловленное её безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью и обеспечивающее нормальное выполнение заданных функций [23].
Источник питания (ИП) или центр питания (ЦП) – распределительное устройство генераторного напряжения (ГРУ) электростанции или распределительное устройство вторичного напряжения (РУ НН) понижающей подстанции энергосистемы или подстанции 35 - 220 кВ промышленного предприятия, к которому присоединены распределительные сети предприятия [13].
В общем случае источник питания это электроустановка, от которой осуществляется питание электроэнергией потребителя или группы потребителей.
Независимый источник питания – источник питания, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом или других источниках питания.
К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:
каждая из секций или систем шин, в свою очередь, имеет питание от независимого источника питания;
секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин.
Воздушная (BJI) или кабельная (КЛ) линия электропередачи – электроустановка, представляющая совокупность токоведущих элементов, их изоляции и несущих конструкций и предназначенная для передачи электрической энергии на расстояние [13].
Воздушная линия электропередачи напряжением до 1 кВ – устройство для передачи и распределения электроэнергии по изолированным или неизолированным проводам, расположенным на открытом воздухе и прикреплённым линейной арматурой к опорам, изоляторам или кронштейнам, к стенам зданий и к инженерным сооружениям.
Воздушная линия электропередачи напряжением до 1 кВ с применением самонесущих изолированных проводов обозначается ВЛИ.
Самонесущий изолированный провод (СИП) – скрученные в жгут изолированные жилы, причём несущая жила может быть как изолированной, так и неизолированной. Механическая нагрузка может восприниматься или несущей жилой, или всеми проводниками жгута.
Воздушная линия электропередачи напряжением выше 1 кВ – устройство для передачи электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикреплённым при помощи изолирующих конструкций и арматуры к опорам, несущим конструкциям, кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях (мостах, путепроводах и т. п.).
Воздушная линия электропередачи напряжением выше 1 кВ и до 20 кВ, выполненная проводами с защитной изолирующей оболочкой (защищёнными проводами), обозначается ВЛЗ.
Кабельная линия – линия для передачи электроэнергии, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепёжными деталями, а для маслонаполненных линий, кроме того, с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла.
Кабельное сооружение – сооружение, специально предназначенное для размещения в нём кабелей, кабельных муфт, а также маслоподпитывающих аппаратов и другого оборудования, предназначенного для обеспечения нормальной работы маслонаполненных кабельных линий.
К кабельным сооружениям относятся: кабельные туннели, каналы, короба, блоки, шахты, этажи, двойные полы, кабельные эстакады, галереи, камеры, подпитывающие пункты.
Токопровод – устройство, предназначенное для передачи и распределения электроэнергии, состоящее из неизолированных или изолированных проводников и относящихся к ним изоляторов, защитных оболочек, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций.
Шинопровод – жесткий токопровод напряжением до 1 кВ заводского изготовления, поставляемый комплектными секциями.
В зависимости от назначения шинопроводы подразделяются на магистральные, распределительные, троллейные и осветительные.
Электропроводка – совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями.
Низковольтное комплектное устройство (НКУ) – совокупность конструкций, аппаратов и приборов, предназначенных для приема и распределения электрической энергии (НКУ распределения электроэнергии). Может осуществлять функцию управления электроприемниками (НКУ распределения и управления, НКУ управления) [17].
Вводное устройство (ВУ) – совокупность конструкций, аппаратов и приборов, устанавливаемых на вводе питающей линии в здание или его обособленную часть. Вводное устройство, включающее в себя также аппараты и приборы отходящих линий, называется вводно-распределительным (ВРУ).
Главный распределительный щит (ГРЩ) – распределительный щит, через который снабжается электроэнергией все здание или его обособленная часть. Роль ГРЩ может выполнять ВРУ или щит низкого напряжения подстанции.
Распределительный шкаф (пункт) (РШ или РП) – устройство напряжением до 1 кВ, в котором установлены аппараты защиты и коммутационные аппараты (или только аппараты защиты) для отдельных электроприемников или их групп.
Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на: ЭУ напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземлённой или эффективно заземлённой нейтралью; ЭУ напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземлённой через дугогасящий реактор или резистор нейтралью; ЭУ напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземлённой нейтралью; ЭУ напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.
Глухозаземлённая нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора, присоединённая непосредственно к заземляющему устройству.
Изолированная нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора, неприсоединённая к заземляющему устройству или присоединённая к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.
Заземляющее устройство (ЗУ) – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.
Проводящая часть – часть, которая может проводить электрический ток.
Открытая проводящая часть – доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции.
Искусственный заземлитель – заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.
Естественный заземлитель – сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.
Сторонняя проводящая часть – проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.
Заземляющий проводник – проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.
Заземление – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности.
Рабочее заземление – заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).
Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ – преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока.
Защитный (РЕ) проводник – проводник, предназначенный для целей электробезопасности.
Нулевой защитный проводник – защитный проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для присоединения открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
З А Д А Н И Е
к курсовому проекту «Электроснабжение цеха промышленного предприятия» по дисциплине «Электроснабжение предприятий и электропривод»
Студенту ______________________________ Учебная группа _______________________
Дата выдачи задания ____________________ Срок сдачи курсового проекта ___________
Количество часов, отводимых на выполнение проекта ________
Срок защиты курсового проекта___________________________