Содержание

Введение	2
1 Общая часть	4
Краткая техническая характеристика объекта и электрооборудования	4
2 Внутрицеховая силовая часть	6
2.1 Выбор рода токов, напряжения и схемы внутрицехового электроснабжения	6
2.2 Расчёт электроснабжения нагрузок	6
2.3 Компенсация реактивной мощности	16
2.4 Выбор числа и мощности трансформаторной подстанции	18
2.5 Определение центра электрических нагрузок	19
2.6 Выбор местоположения цеховой трансформаторной подстанции	21
2.7 Выбор защитной и коммутационной аппаратуры	22
2.8 Выбор марок и сечения проводников на всех участках силовой части	29
2.9 Выбор магистральных, распределительных троллейных шонопроводов, распределительных пунктов	31
2.10 Расчёт токов короткого замыкания	32
2.11 Расчёт и выбор питающей линии напряжением выше 1000В	36
3 Цеховая трансформаторная подстанция	40
3.1 Выбор типа трансформаторной подстанции	40
3.2 Выбор электрооборудования	40
4 Спецвопрос	43
4.1 Способы регулирования напряжения в электрических сетях	43
5 Литература	46

Введение

Электроэнергетика России является важнейшей жизнеобеспечивающей отраслью страны. В ее состав входят более 700 электростанций общей мощностью 215,6 млн. кВт; в отрасли работают более 1 млн. человек

Стратегия развития отечественной энергетики предусматривает дальнейший рост производства электроэнергии всеми электростанциями России. К 2015 г. намечается достичь годовой выработки электроэнергии 1460 млрд. кВт-ч.

Основными потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия и гражданские здания. Они расходуют более 78 % всей электроэнергии, вырабатываемой в нашей стране.

Ввод в действие новых предприятий, расширение существующих, рост их энерговооруженности, широкое внедрение различных видов электротехнологий во всех отраслях производств, огромное жилищное строительство выдвигают проблему рационального электроснабжения потребителей.

Системой электроснабжения называют совокупность установок для выработки, распределения и потребления электроэнергии.

Система распределения большого количества электроэнергии должна обладать высокими техническими и экономическими показателями и базироваться на новейших достижениях современной техники. Поэтому электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий должно основываться на использовании современного конкурентоспособного электротехнического оборудования и прогрессивных схем питания, широком применении автоматизации.

Современное электрооборудование требует качественное и надежное электропитание. Получение электроэнергии требует больших материальных затрат от государства и приводит к нарушению экологии. Поэтому перед энергетикой ставится проблема экономии электроэнергии.

Одним из испробованных путей минимизации потерь электроэнергии является компенсация реактивной мощности потребителей при помощи местных источников реактивной мощности, причем важное значение имеет правильный выбор их типа, мощности, местоположения и способа автоматизации. Также более экономичны сети и установки трёхфазного тока с частотой 50 Гц по сравнению с сетями и установками однофазного применения, т.к. от трехфазных сетей могут питаться как однофазные, так и трехфазные потребители.

Наряду с трехфазным током в некоторых отраслях применяют постоянный ток, который получают путем выпрямления переменного тока. В большинстве случаев это электролизные установки химической промышленности и цветной металлургии, а так же железнодорожный и городской электротранспорт.

В современных условиях главными задачами специалистов, осуществляющих проектирование, монтаж и эксплуатацию современных систем электроснабжения промышленных предприятий и гражданских зданий, являются правильное определение электрических нагрузок, рациональная передача и распределение электроэнергии, обеспечение необходимой степени надежности электроснабжения, качества электроэнергии на зажимах электроприёмников, электромагнитной совместимости приемников электрической энергии с питающей сетью, экономия электроэнергии и других материальных ресурсов.

1 Общая часть

1.1 Краткая техническая характеристика объекта и

электрооборудования

Объектом проектирования является сталеплавильный цех металлургического завода. Цех представляет собой отдельно стоящее одноэтажное здание размерами 24х36м. Стены цеха железобетонные, толщина внешних стен 600мм, внутренних стен 200мм. Размер колонн 1027х392мм. Высота цеха от пола до ферм перекрытия 10м, пол цеха бетонный.

В цехе установлено электрооборудование, технические характеристики которого представлены в таблице 1. Электроприемники получают питание от сети трехфазного переменного тока напряжением 380В.

Электроприемники цеха относятся к II категории по надежности электроснабжения. Питание электроприёмников цеха осуществляется по расчётной схеме.

Распределительная сеть цеха выполнена кабелем марки ВВГ, проложенным в трубах в подливке пола на отметке -0,100 м. Режим нейтрали распределительной сети глухозаземленный.

Питающая сеть цеха выполнена кабелем марки ВВГ, кабели питающей сети проложены по лоткам на отметке +4.000. В качестве узлов питания в цехе установлены распределительные шкафы типа ПР8501 серии 058, 047, 094. В качестве узлов питания схемы внутрицехового электроснабжения используются: распределительные шкафы типа ПР8501.

Снаружи цеха пристроена комплектная трансформаторная подстанция типа 2КТП-400/10/0,4-13УЗ ОАО Компании «Электромонтаж».

В состав комплектной трансформаторной подстанции входит следующее электрооборудование:

1. трансформатора типа 2КТП-400-10/0,4-13УЗ - 2 шт;

2. шкафа ввода высокого напряжения типа ШВВ-1 - 2 шт;

3. шкафа ввода низкого напряжения типа ШНВ-2- 2 шт;

4. линейных шкафов типа ШНЛ-2 - 4 шт;

д) секционного шкафа типа ШНС-2- 1 шт.

Комплектная трансформаторная подстанция получает питание от главной понизительной подстанции завода. Внешнее электроснабжение цеха выполнено двумя кабелями ААШв 3 95, проложенными в траншеях и выбранных с учётом характеристики электрических сетей, представленной в таблице 2.

С целью снижения потребления реактивной мощности из энергосисте-

мы предусмотрено подключение компенсирующего устройства типа УКБ – 0,38 - 150УЗ в количестве 2 штук по центральной схеме подключения компенсирующего устройства.

Для внешнего электроснабжения цеха выбран кабель марки ААШв. Сечение кабеля 95мм² проверено по экономической плотности, по нагреву рабочим током, по термической стойкости при протекании тока короткого замыкания и по допустимому отклонению напряжения. Кабельная линия внешнего электроснабжения работает в режиме изолированной нейтрали. Кабель внешнего электроснабжения выбран с учетом расчетной нагрузки цеха и характеристик энергетической системы, представленных в таблице 2.

В спецвопросе курсового проекта описаны способы регулирования напряжения в электрических сетях:

1. напряжение генераторов электростанций;

2. коэффициент трансформации трансформаторов и автотрансформаторов;

3. параметры питающей сети;

4. величину реактивной мощности, протекающей по сети.

2 Внутрицеховая силовая часть

2.1 Выбор рода тока, напряжения и схемы внутрицехового электроснабжения

Согласно исходным данным U_ном электроприёмников цехов должно быть 0,38 кВ трёхфазного переменного тока, поэтому для внутрицеховой силовой сети принимается U=0,38 кВ трёхфазного переменного тока.

Для сталеплавильного цеха металлургического завода выбрана радиальная схема внутрицехового электроснабжения, так как электроприемники размещены в разных направлениях от узлов питания и электроприемники имеют малую и среднюю номинальные мощности.

2.2 Расчет электрических нагрузок

Всё электрооборудование и необходимые исходные данные определяются в соответствии с индивидуальным вариантом и заносятся в таблицу 3.

Расчет электрических нагрузок выполняется по форме Ф636-90 представленной в таблице 3 для распределительного шкафа РП-1.

Все электроприемники группируются по характерным категориям с одинаковыми k_и и tg φ.

В каждой строке таблицы 3 указываются электроприемники одной характерной категории.

Расчет выполняется для каждой характерной категории электроприемников отдельно.

Название характерной категории электроприемников указываются в графе 1 таблицы 3 согласно таблице 1.

Количество электроприемников n, шт., для каждой характерной категории электроприемников указывается в графе 2 таблицы 3.

Номинальная мощность р_ном, кВт, одного электроприемника характерной категории указывается в графе 3 таблицы 3.

Общая номинальная (установленная) мощность электроприемников характерной категории Р_ном, кВт, определяется по формуле:

P_ном = n · p_ном, (1)

где n – количество электроприемников в характерной категории, шт;

p_ном – номинальная мощность одного электроприемника характер-

ной категории, кВт.

P_ном1 = 1 · 26, 5 = 26, 5 кВт;

P_ном2 = 2 · 11, 5 = 23 кВт.

Результаты расчета заносятся в графу 4 таблицы 3.

Коэффициент использования электроприемников характерной категории k_и определяется по таблице 9 [5.8] с учетом режима работы электроприемника, указанного в таблице 1 и указывается в графе 5 таблицы 3. При наличии в справочных материалах интервальных значений для расчета принимаются наибольшие значения.

= 0,24,

= 0,25.

Коэффициент мощности электроприемников характерной категории tg φ определяется по таблице 11 [5.8] с учетом значения коэффициента мощности cos φ и указывается в графе 6 таблицы 3.

tg φ₁ = 0,48;

tg φ₂ = 0,88.

Средняя активная мощность характерной категории электроприемников Р_с, кВт, определяется по формуле:

Р_с = k_и · Р_ном, (2)

где k_и – коэффициент использования электроприемников характерной категории;

Р_ном – общая номинальная (установленная) мощность характерной категории электроприемников, кВт.

Р_с1 = 0,24 · 26,5 = 6,36 кВт;

Р_с2 = 0,25 · 23 = 5,75 кВт.

Результаты расчета заносятся в графу 7 таблицы 3.

Средняя реактивная мощность характерной категории Q_с, квар, определяется по формуле:

Q_с = Р_с · tg , (3)

где Р_с - средняя активная мощность характерной категории электроприемников, кВт;

tq - коэффициент мощности характерной категории электроприемников.

Q_с1 = 6,36 · 0,90 = 5,72 квар;

Q_с2 = 5,72 · 0,75 = 4,29 квар.

Результаты расчета заносятся в графу 8 таблицы 3.

Далее расчет выполняется для всего узла питания РП-1. Результаты расчета заносятся в строку «Итого по РП-1».

Общее количество электроприемников n, шт, по узлу питания определяется по формуле:

n = n₁ + n₂, (4)

где n₁, n₂ – количество электроприемников в каждой характерной категории, шт.

n = 1 + 2 = 3 шт.

Результаты расчета заносятся в графу 2 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

По графе 3 таблицы 3 определяется наименьшая р_нмин и наибольшая р_нмак мощности электроприемников из всех характерных категорий.

р_нмин = 11,5 кВт; р_нмак = 26,5 кВт.

Результаты расчета заносятся в графу 3 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

Общая номинальная (установленная) мощность узла питания Р_номУП, кВт, определяется по формуле:

Р_номУП = Р_ном1 + Р_ном2, (5)

где Р_ном1, Р_ном2 – номинальные (установленные) мощности характерных категорий электроприемников, кВт.

Р_номУП = 26,5 + 24 = 50,5 кВт.

Результаты расчета заносятся в графу 4 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

Средняя активная мощность узла питания Р_сУП, кВт, определяется по формуле:

Р_сУП = Р_с1 + Р_с2, (6)

где Р_с1, Р_с2 – средние активные мощности характерных категорий электроприемников, кВт.

Р_сУП = 6,36 + 5,72 = 12,08 кВт.

Результаты расчета заносятся в графу 7 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

Средняя реактивная мощность узла питания Q_сУП, квар, определяется по формуле:

Q_сУП = Q_с1 + Q_с2, (7)

где Q_с1, Q_с2 – средние реактивные мощности характерных категорий электроприемников, квар.

Q_сУП = 5,72 + 4,29 = 10,01 квар.

Результаты расчета заносятся в графу 8 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

Средневзвешенный коэффициент использования k_и определяется по формуле:

(8)

где - общая номинальная (установленная) мощность узла питания, кВт;

- средняя активная мощность узла питания, кВт.

Результаты расчета заносятся в графу 5 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

Средневзвешенный коэффициент реактивной мощности tq определяется по формуле:

(9)

где - средняя реактивная мощность, квар;

- средняя активная мощность узла питания, кВт.

Результаты расчета заносятся в графу 6 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

Коэффициент мощности определяется по таблице 11 [5.8] с учётом значения коэффициента мощности tg φ и указывается в графе 6 таблицы 3.

= 0,7.

Эффективное число электроприемников n_э определяется по формуле:

(10)

где - общая номинальная (установленная) мощность узла питания, кВт;

р_нмак – номинальная мощность наиболее мощного электроприемника, подключенного к узлу питания, кВт.

Найденное по этой формуле число n_э, оказалось больше n, тогда принимаем n_э = n:

n_э = 3 шт.

Результат заносится в графу 9 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

Коэффициент расчетной нагрузки определяется по таблице 6 [5.8] с учетом значения средневзвешенного коэффициента использования k_и и эффективного числа электроприемников n_э.

= 2,31.

Результаты расчета заносятся в графу 10 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

Расчетная активная мощность узла питания , кВт, определяется по формуле:

= Р_сУП · k_р, (11)

где - средняя активная мощность узла питания, кВт;

- коэффициент расчетной нагрузки.

= 12,08 · 2,31 = 27,9 кВт.

Результаты расчета заносятся в графу 11 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

Расчетная реактивная мощность узла питания , квар, определяется по формуле:

= 10,01 Q_сУП, так как n_э ≤ 3, (12)

где - средняя реактивная мощность, квар.

= 1,1 · 10,01 = 11,011 квар.

Результаты расчета заносятся в графу 12 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

Полная расчетная мощность узла питания , кВА, определяется по формуле:

(13)

где - расчетная активная мощность узла питания, кВт;

- расчетная реактивная мощность, квар.

Результаты расчета заносятся в графу 13 строки «Итого по РП-1»

таблицы 3.

Значение расчетной токовой нагрузки узла питания , определяется по формуле:

(14)

где U_номУП – номинальное напряжение узла питания, кВ;

- полная расчетная мощность узла питания, кВА.

Результаты расчета заносятся в графу 14 строки «Итого по РП-1» таблицы 3.

Далее расчет узлов питания выполняется аналогично. Результаты расчетов представлены в таблице 3.