Добавил:
volobl035@yandex.ru Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Системы электроснабжения городов и мышленных предприятий

.pdf
Скачиваний:
32
Добавлен:
23.05.2021
Размер:
400.85 Кб
Скачать

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроснабжения

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Методические указания и задания на контрольную работу

Факультет электроэнергетический

Направление 13.03.02 – Электроэнергетика и электротехника Профиль: Электроснабжение

Вологда

2017

УДК 621.311

Алюнов, А.Н. Системы электроснабжения. Методические указания и задания на контрольную работу / А.Н. Алюнов, А.А. Кушнерев : Вологда, ВоГУ, 2017. – 33 с.

В методических указаниях приведены контрольные задания, пример решения задания и справочные материалы, необходимые для выполнения контрольной работы, а также список учебной и методической литературы.

Методические указания предназначены для обучающихся по направлению 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», профиль «Электроснабжение», изучающих дисциплину «Системы электроснабжения городов и промышленных предприятий».

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГУ

Авторы:

А.Н. Алюнов, канд. техн. наук, доцент кафедры электроснабжения А.А. Кушнерев, канд. техн. наук, доцент кафедры электроснабжения

Рецензент:

А.Н. Андреев, канд. техн. наук, доцент кафедры управляющих и вычислительных систем

2

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для практического закрепления самостоятельно изученного теоретического и практического материала по дисциплине «Системы электроснабжения городов и промышленных предприятий» обучающиеся выполняют контрольную работу.

В методических указаниях приводятся контрольные задания, пример выполнения контрольной работы и справочные материалы, необходимые для выполнения контрольной работы, а также список учебной и методической литературы.

Контрольная работа по дисциплине оформляется в виде записки, выполненной в соответствии с требованиями стандартов ВоГУ [1] на листах формата А4 с указанием дисциплины, фамилии и инициалов обучающегося и номера варианта. Исходные данные к заданию приведены ниже. Вариант каждого задания определяется по списку группы. В приложениях приведены справочные данные, необходимые для решения заданий.

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

Задача 1

Выполнить эскизный проект электроснабжения многоквартирного жилого дома со встроенно-пристроенным на первом этаже магазином в соответствии с вариантом исходных данных (табл. 1), а именно:

1.Определить расчетную электрическую нагрузку здания;

2.Выбрать марку и сечение кабелей питающей сети от трансформаторной подстанции;

3.Выбрать типы электрических аппаратов для защиты питающей сети, вводно-распределительного устройства (ВРУ) здания и наиболее удаленной от ВРУ квартиры;

4.Рассчитать уставки защит электрических аппаратов;

5.Выбрать марки и определить сечения кабелей (проводов) электрической сети дома, квартиры;

6.Составить электрическую схему проектируемого участка сети жилого дома;

3

7.Рассчитать токи короткого замыкания и произвести проверку электрических аппаратов по стойкости к токам КЗ.

Принятые решения согласовать с требованиями действующих Правил

устройства электроустановок [2]. Данные по удельной расчетной нагрузке электроприемников квартир представлены в приложении. Недостающие данные принять из свода правил [3], приложения и примера расчета.

Таблица 1 – Исходные данные к задаче 1 по вариантам

Количество, тип

 

 

Варианты (вторая цифра)

 

 

 

Первая

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

Кол-во этажей

0, 1

2

3

4

5

9

10

12

16

9

5

2, 3

5

9

16

12

10

9

5

4

3

2

 

Грузоподъемность лифтов, кг

0, 1

400

630

400

630

400

2, 3

400

630

400

630

400

 

Кол-во подъездов

0, 1

2

3

4

4

4

4

3

3

4

5

2, 3

6

3

2

2

3

3

3

3

4

3

 

 

0

27

36

60

81

120

108

144

150

75

Кол-во квартир

1

24

24

48

57

78

116

104

140

140

72

2

90

81

128

96

90

78

55

44

24

24

 

 

3

87

78

124

92

87

81

52

48

21

12

Магазин продовольственный,

0

70

45

35

200

75

400

250

127

140

площадь торгового зала, м2

1

30

40

55

60

150

220

300

350

220

190

Магазин промтоварный,

2

50

110

120

150

110

380

75

25

42

40

площадь торгового зала, м2

3

60

90

100

180

95

660

85

70

36

50

Трансформаторная подстанция:

0

250

400

400

400

630

630

630

400

400

1

400

250

400

250

630

400

630

630

630

250

мощность трансформаторов,

2

400

630

630

400

30

400

400

250

630

400

кВ·А

3

630

400

630

630

400

630

250

400

250

250

 

Расстояние от дома до подстан-

0, 1

80

90

120

40

65

100

130

70

145

115

ции, м.

2, 3

110

160

75

95

85

140

150

135

55

105

Примечание: для вариантов с 1 по 9, первую цифру варианта принять 0.

Задача 2

Обосновать возможность прямого пуска асинхронного электродвигателя вентилятора, питающегося по кабельной линии от шин низкого напряжения подстанции 10/0,4 кВ (рис.1) в соответствии с вариантом исходных данных (табл. 2). Выбрать и обосновать приемлемый способ пуска, выбрать аппараты управления, разработать принципиальную электрическую схему подключения электродвигателя, выбрать типы защит электродвигателя и определить уставки этих защит. Пуск электродвигателя считать успешным при развитии относительного момента MД*≥0,5.

4

Таблица 2 – Исходные данные к задаче 2 по вариантам

Исходные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты (вторая цифра)

 

 

 

 

 

 

данные

первая

0

 

1

2

 

3

 

4

5

 

6

 

7

8

9

Номин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мощность,

0,1,2,3

315

300

280

 

250

 

225

200

 

180

160

140

125

кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

0,935

0,925

0,92

 

0,91

 

0,93

0,91

 

0,92

0,92

0,915

0,925

2,3

0,925

0,92

0,93

 

0,92

 

0,91

0,90

 

0,93

0,915

0,92

0,925

 

0,2

0,95

0,945

0,94

 

0,935

 

0,93

0,92

 

0,94

0,935

0,91

0,92

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(КПД)

1,3

0,945

0,94

0,91

 

0,93

 

0,92

0,92

 

0,93

0,91

0,925

0,915

Кол-во,

0 (Cu)

2×95

2×70

185

 

2×50

 

150

2×50

 

95

2×35

70

50

материал

1 (Cu)

2×120

2×95

2×70

150

 

2×50

120

 

2×35

95

2×35

2×25

жил и сече-

2 (Al)

2×185

2×185

2×150

2×95

 

2×70

2×95

 

2×50

150

120

95

ние пи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тающего

3 (Al)

2×240

2×150

2×185

2×120

 

2×95

2×70

 

2×70

185

150

120

кабеля, мм2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина ка-

0

 

 

 

95

90

 

85

 

75

80

 

70

 

65

60

55

1

 

115

110

105

 

100

 

120

125

 

130

135

140

145

бельной

 

 

 

 

2

 

95

 

90

75

 

85

 

80

60

 

65

 

70

55

60

линии, м.

 

 

 

 

 

 

3

 

130

115

100

 

135

 

145

105

 

150

110

120

125

 

 

 

 

 

Трансф.

0,1

630

1000

630

 

630

 

630

400

 

630

400

630

400

SHOM, кВ·А

2,3

1000

630

630

 

630

 

400

630

 

400

630

400

400

UK, %

0,1,2,3

5,5

6

5,5

 

6

 

4,5

5,5

 

6

 

5,5

4,5

8

PK, кВт

0,1,2,3

8,1

7,6

8,6

 

7,8

 

7,1

8,0

 

6

 

5,7

5,3

4,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Принципиальная схема электроснабжения асинхронного двигателя

Задача 3

Определить коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения на шинах 0,4 кВ КТП 10/0,4 кВ в нормальном и максимальном режимах при работе тиристорных возбудителей ТВУ-2-247-320, мощностью 79 кВт (КПД 94%; сosφ=0,5) с трансформаторами типа ТСП-160/0,5-68 с первичным напряжением 380 В, для возбуждения синхронных двигателей СТД-8000-2. Питание осуществляется от двухтрансформаторной подстанции. К каждой секции шин дополнительно подключены асинхронные электродвигатели и си-

5

ловые трансформаторы (см. рис. 2). Исходные данные приведены в таблице 3. Электроприемники распределить равномерно по секциям шин.

Таблица 3 – Исходные данные к задаче 3 по вариантам

Исходные данные

 

 

 

Варианты (вторая цифра)

 

 

 

первая

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

 

Количество синхр.

0,1

4

5

4

3

4

5

4

6

5

4

двигателей (ТВУ)

2,3

7

8

6

7

8

6

8

7

7

6

Тип КТП

0,1

 

 

 

КТП-2×630; UK=5,5%

 

 

 

2,3

 

 

 

КТП-2×1000; UK=6,5%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность системы,

0,2

245

195

235

205

215

225

265

255

240

230

 

МВ·А

1,3

175

185

190

165

375

160

155

180

190

200

 

PH=45 кВт;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ко-

КПД 91%;

0,1

5

6

5

6

6

5

5

6

6

5

лич.аси

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нхр.дв

PH=70 кВт;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

игат.

КПД 92%;

2,3

5

5

7

6

6

4

5

6

6

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ко-

SH=63 кВ·А;

0,1

3

2

2

3

2

2

3

3

2

3

UK=5.5%

лич.тра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SH=100 кВ·А;

2,3

2

3

3

2

4

2

3

2

2

4

нсф.

UK=7.5%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1 C2

~~

 

 

Q

 

СШ I 10 кВ

 

 

СШ II 10 кВ

T1

 

 

T2

MS MS MS

MS

MS

MS MS

QF1

 

 

QF2

СШ I 0,4 кВ

 

QF3

СШ II 0,4 кВ

 

 

T3

 

 

T4

 

 

 

M

M

M

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТВУ ТВУ ТВУ ТВУ

ТВУ ТВУ ТВУ

Рисунок 2 – Расчетная схема электрической сети для расчета коэффициента искажения

синусоидальности кривой напряжения

6

Задача 4

Выполнить эскизный проект электроснабжения компрессорной станции по варианту исходных данных, представленных в таблице 4. Электродвигатели компрессоров получают питание от распределительного пункта (РП) 10 кВ, находящегося в здании компрессорной станции. РП–10 может быть подключено к главной понизительной подстанции (ГПП) предприятия, а последнее получает энергию от узла энергосистемы напряжением 110 кВ. Время действия основной релейной защиты на отходящих линиях 10 кВ ГПП равно 1 с.

В рамках задачи определить расчетную нагрузку компрессорной станции; выбрать тип и мощность двигателя компрессора; разработать схему РП– 10 компрессорной станции; выбрать и проверить кабели, питающие РП; выбрать и проверить вводные и линейные выключатели РП–10 компрессорной станции.

Таблица 4 – Исходные данные к задаче 4 по вариантам

 

 

 

 

 

Варианты

 

 

 

 

Исходные данные

Пер-

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

вая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производитель-

0

295

285

255

245

275

265

235

245

225

ность компрессо-

1

305

275

270

315

280

325

290

335

300

295

ров в смену (8 ч.),

2

345

195

355

310

220

320

365

345

195

375

тыс.м3

3

370

240

175

145

185

205

165

190

160

170

Удельный расход

0,1

95

90

85

100

90

80

75

105

70

97

эл. энергии,

2,3

107

103

93

87

82

101

89

95

73

99

кВт/тыс. м3

Мощность энерго-

0,2

1950

1750

1700

1650

1550

1600

1500

1800

1450

1400

системы, МВ·А

1,3

1100

1150

1200

1250

1300

1050

1350

1850

1770

1140

Расстояние от

0,3

4,9

5,4

5,6

5,9

4,4

3,9

4,2

5,1

3,4

3,7

ГПП до энерго-

1,2

6,1

5,8

5,2

4,7

4,1

6,4

5,0

6,9

4,8

6,7

системы, км

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номинальная

0

-

125

80

80

32

40

32

25

25

32

мощность транс-

1

125

40

40

80

40

80

125

80

80

40

форматоров ГПП,

2

40

25

80

40

25

40

80

80

32

80

МВ·А

3

40

32

25

16

25

16

16

25

40

16

Расстояние от РП-

0

-

115

120

110

125

105

130

100

135

95

1

90

140

85

145

80

150

155

160

165

170

10 компрессорной

2

175

180

185

190

195

110

200

105

205

115

до ГПП, м.

3

210

266

215

250

220

245

225

240

230

235

 

7

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задача 1

Выполнить эскизный проект электроснабжения жилого дома со встро- енно-пристроенным на первом этаже магазином. Определить расчетную электрическую нагрузку здания; выбрать марку и сечение кабелей питающей сети от трансформаторной подстанции; выбрать типы электрических аппаратов для защиты питающей сети, водно-распределительного устройства (ВРУ) здания и наиболее отдаленной от ВРУ квартиры; рассчитать уставки защит этих аппаратов; выбрать марки и определить сечение кабелей (проводов) электрической сети дома и квартиры; рассчитать токи короткого замыкания и произвести проверку электрических аппаратов по стойкости к токам КЗ. Разработать принципиальную электрическую схему проектируемого участка электроснабжения.

Принятые решения согласовать с требованиями действующих правил устройства электроустановок [2] и свода правил СП 256.1325800.2016 [3].

Исходные данные:

 

Количество этажей....................................

5

Количество квартир..................................

87

Количество подъездов..............................

6

Магазин продовольственный:

 

площадь торгового зала...........................

60 м2

Трансформаторная подстанция:

 

Мощность..................................................

630 кВ·А

Расстояние от дома до подстанции.........

110 м

Решение:

Категория надежности электроснабжения III (см. табл. П.1). Определим расчетную нагрузку квартир по формуле (1) из [3]:

РР.КВ=pУД.·NКВ=0,915·87=79,6 кВт; QР.КВ.= РР.КВ · tgϕ=79.6·0,29=23,08 квар,

где pУД.=0,915 кВт/квартиру принято методом интерполяции из табл. П.2. для квартир с плитами на природном газе;

8

tgϕ=0,29 по табл. П.5.

Расчетная нагрузка встроенного магазина:

РР.М.=pУД.·FМ=0,25·60=15 кВт; QР.М.= РР.М.·tgϕ=15·0,62=9,3 квар,

где pУД.=0,25 кВт/м2и tgϕ = 0,62 приняты для магазина с кондиционированием из табл. П.6.

Так как количество этажей в доме 5, то лифты отсутствуют, а, следовательно, формулы (5), (6) из [3] не используем.

Расчетной нагрузкой санитарно-технический устройств (насосы, дымоудалители и т.д.) в контрольной работе допустимо пренебречь.

Полная расчетная нагрузка здания по формуле (13) из [3]:

Рр= Рзд.макс+ К1Рзд1, + К2Рзд2+ … + КnРзд.n, кВт,

где Рзд.макс – максимальная из нагрузок зданий, питаемых линией (трансформаторной подстанцией), кВт;

Рзд1…Рзд.n – расчетные электрические нагрузки всех зданий, кроме здания с наибольшей нагрузкой Рзд.макс, питаемых линией (трансформаторной подстанцией), кВт;

К1, К2, Кn – коэффициенты, учитывающие долю электрических нагрузок общественных зданий (помещений) и жилых домов (квартир и силовых электроприемников) в наибольшей расчетной нагрузке Рзд.макс, принимаемые по таблице П.8.

Рр = 79,6 + 0,8·15=91,6 кВт; Qр = 23.08 + 0,8·9,3=30,52 квар;

SР= P 2

+ Q

 

 

2 , кВ·А;

 

 

р

 

 

р

 

 

 

 

 

=96,6 кВ·А.

SР=

91.62 + 30.522

 

Расчетный ток здания:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!"# А.

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

Выбор кабелей и проводов.

Выбираем питающий кабель марки АПвБбШв-4×95-1 по условию:

IР IДОП·КПР·КСР·0,92, А

где IДОП – допустимый ток для кабеля по табл. П.9, А. Поскольку часть длины кабеля от ТП до жилого дома будет положена в воздухе, то допустимый ток принимаем для прокладки в воздухе;

КПР – коэффициент совместной прокладки кабелей по табл. П.11 (принимаем КПР =1, так как проложен один работающий кабель).

КСР – коэффициент окружающей среды, принимаем КСР=1.

IР.ЗД = 147 А ≤ IДОП·КПР·КСР·0,92 = 170·1·1·0,92 = 56,4 А.

Потеря напряжения в питающем здание кабеле W1:

$%&'

( ) *+, -./012,/3405 ' 6

, %,

 

где l – длина кабеля, км;

rУД, xУД – удельные активное и индуктивное сопротивление кабеля, мОм/м (или Ом/км), определяемые по табл. П.12;

cosφ, sinφ – соответствуют нагрузке кабеля:

; 78 9 .

 

<

>

 

$%&'

':; '' ' =1 ' 6

?6.

 

 

Определим нагрузку подъезда (стояка) W2:

РР.СТ.=РУД.·NКВ=1,8·15=27 кВт; QР.СТ.= РР.СТ.·tgϕ=27·0,29=7,83 квар;

@AB CDE F GE кВ·А

AB AB, ;

@AB C#E F # HE H !, кВ·А;

10