порядок выполения работы

Указания к выполнению работы

Наименование работы: Расчет основных элементов системы электроснабжения промышленного предприятия.

Проверил: старший преподаватель кафедры ГЭМ Трифанов М.Г.

Варианты заданий приведены в таблице 1.

Вариант работы указывается студентом на титульном листе.

Входе выполнения работы, на основании исходных данных (табл. 1), студенту необходимо осуществить выбор основных элементов системы электроснабжения, аргументировать выбор проверочными расчѐтами, определить основные технико-эксплуатационные параметры системы.

Вкачестве исходных данных принята следующая информация:

1)Схема системы электроснабжения рис. 1 (общая для всех вариантов). На схеме:

Л1, Л2 – воздушные линии электропередачи; ГПП – главная понизительная подстанция; Т1, Т2 – трансформаторы ГПП; Л3 – линия электропередачи;

ТП – трансформаторная подстанция; Т3 – трансформатор ТП;

К1, К2, К3 – точки расчета токов короткого замыкания (КЗ).

2)В качестве источника выступает мощное энергетическое объединение, заданное мощностью КЗ Sк , МВА.

3)Величины высшего и низшего напряжений ГПП, кВ.

4)Расчетные электрические нагрузки ГПП:

активная мощность Рр, МВт; реактивная мощность Qр, МВАр.

5)Расчетные электрические нагрузки ТП:

активная мощность Ртп, МВт; реактивная мощность Qтп, МВАр.

6)Длина воздушных линий электропередачи Л1 и Л2, км.

7)Тип (кабельная или воздушная линия) и длина линий электропередачи Л3, км.

Исходные параметры

Таблица 1

Основные параметры						Варианты
	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12
U1, кВ	35	110	35	110	110	35	110	35	110	35	35	110
U2, кВ	6	10	10	10	6	6	10	6	6	10	6	6
SК, мВА	400	1000	450	500	500	480	1300	500	1000	550	570	800
Электрические нагрузки
ГПП:
активная (Рр ), мВт	6,87	15,0	7,3	13,0	10,2	7,79	25,0	7,8	22,0	6,8	9,0	15,0
реактивная (Qр ), мВАр	4,15	10,5	5,85	13,2	6,8	5,83	22,6	5,65	17,0	4,6	7,5	14,3
длина ЛЭП (Л1 , Л2 ) , км	3,5	25,0	6,3	9,0	10,0	7,5	35,0	4,8	50	3,5	8,0	18,0
Электрические нагрузки
ТП:
активная (Ртп ), кВт	970	1530	480	550	900	480	1050	700	1050	490	750	1100
реактивная ( Qтп ), кВАр	640	910	500	400	600	500	1100	550	950	350	730	980
Выходное напряжение	0,4	0,69	0,4	0,4	0,69	0,4	0,69	0,4	0,69	0,4	0,69	0,69
ТП, кВ
тип ЛЭП ( Лз )	КЛ	ВЛ	КЛ	КЛ	ВЛ	КЛ	ВЛ	КЛ	ВЛ	КЛ	ВЛ	ВЛ
длина ЛЭП ( Лз ), км	1,0	5,1	0,8	1,5	1,9	0,6	5,9	1,1	5,0	0,9	2,9	3,5

Рис. 1. Схема системы электроснабжения промышленного предприятия.

Порядок выполнения работы

1) Введение.

В ведении кратко формулируйте назначение и основные принципы построения систем электроснабжения, подходы выбора оборудования и порядка выполнения расчетов.

Фраза из введения для примера: «….Основное оборудование всегда стремятся выбрать однотипным, так как при этом обеспечивается возможность максимальной индустриализации строительства и ремонта, а также сокращается количество обслуживающего персонала. К основному оборудованию в электрической части станций и подстанций относят …».

Окончательная редакция введения производится после завершения работы, на основании полученного опыта и сформулированного заключения.

2) Исходные данные.

В разделе исходные данные следует привести исходные данные Вашего варианта, отразить графически схему электроснабжения (рис. 1).

3) Выбор силовых трансформаторов ГПП и ТП.

На основании исходных данных рассчитываем полную мощность ГПП.

S	р	P 2	Q 2
		р	р

Для двухтранформаторной ГПП принято выбирать два одинаковых трансформатора. Номинальную мощность одного трансформатора принимают из условия:

S			S р
	ном.тр	1,4

По величине необходимой номинальной мощности и величинам высшего и низшего напряжения выбираем силовой трансформатор. Выбор трансформатора осуществляется по справочникам (для примера: Федоров А.А., Справочник по электроснабжению и электрооборудованию, в 2 томах).

Приводим описание и технические характеристики выбранного трансформатора.

По паспортным данным трансформатора находим коэффициент загрузки:

S р

2Sном

Определяем годовые потери трансформатора:

P P	2 P	, кВт.
хх	кз

где: Pхх – потери активной мощности холостого хода, Pкз – потери активной мощности при коротком замыкании обмоток трансформатора.

Выбираем трансформатор ТП.

На основании исходных данных рассчитываем полную мощность ГПП.

	2		2
S	ртп Pртп	Q	ртп , кВА.

На основании величины Sртп выбираем трансформатор по справочным данным.

Аналогично трансформаторам ГПП производим расчеты коэффициента загрузки и потери мощности.

4) Выбор проводов воздушных линий и кабелей.

Для каждой линии электропередач (Л1, Л2, Л3) выбираем тип провода либо тип кабеля и сечение проводников.

Выбор сечения проводов воздушных линий и жил кабелей производится по техническим и экономическим условиям. К техническим условиям относят выбор сечений по нагреву расчетным током, механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Выбор сечения по нагреву осуществляют по расчетному току. Для линий Л1 и Л2 в качестве расчетного тока принимают ток послеаварийного режима, когда одна из линий вышла из строя.

I р	S p			, А
		3U

где: Iр – расчетный ток в фазе; Sр – расчетная полная мощность, U – напряжение, под которым находится проводник.

По справочным данным (табл. 3) принимают ближайшее большее стандартное сечение, с учетом прокладки и условий окружающей среды работы линии.

Далее производим проверку выбранного сечения по экономической плотности тока. Расчет сечения по экономической плотности тока производят исходя из значений коэффициентов экономической плотности Jэк, которое определяется согласно требований ПУЭ (правил устройства электроустановок). Справочные данные значений экономической плотности тока, для различных линий электропередач, приведены в таблице 4.

		I p	2
	sJ		, мм
		J эк

Расчет падения напряжения в линиях электропередач.

Падение напряжения в линиях электропередач находят из выражения:

U 3I рl(rуд cos худ sin ) , В

где Iр – расчетный ток линии, А; rуд, xуд – активное и реактивное сопротивление линии (табл. 5,6), Ом/км; l – длина линии, км; sinφ, cosφ – соответствуют коэффициенту мощности в конце линии.

Далее находим процентное соотношение просадки напряжения в линии к номинальному напряжению линии. По процентной величине оцениваем допустимость просадки к конкретным условиям. Просадка не должна превышать 5% от уровня номинального напряжения.

5) Расчет токов короткого замыкания

На основании заданной схемы электроснабжения (рис.1) составляем схему замещения, где для каждого элемента схемы (Т1, Т2, Т3, Л1, Л2, Л3) указываем величины активных и реактивных сопротивлений. Отмечаем точки короткого замыкания К1, К2, К3 (рис.2).

Рис. 2. Схема замещения.

Для точки К1 произведем расчет тока КЗ в именованных единицах.

	I			U1
		К1
				3Z К1

где: ZК1 – полное сопротивление цепи до точки КЗ.

Z	К1	(х	с	х	л1	)2	r 2 л1

где xc – результирующее индуктивное сопротивление энергосистемы; xл1 и rл1 – индуктивное и активное сопротивление линии Л1 (xл1 = xл1уд l);

	хс	U1
		SК

где Sк – мощность короткого замыкания источника.

Для точек К2 и К3 расчет токов короткого замыкания производим в относительных единицах, поскольку в расчете участвуют элементы разных ступеней энергосистемы.

Для расчета в относительных единицах зададимся базовым значением мощности Sб, например:

Sб=100МВА;

Расчет токов КЗ в точке К2.

Для точки К2 примем Uб=U2. За базисное значение напряжения обычно принимается напряжение ступени системы электроснабжения, на которой рассчитывается ток КЗ.

Базисный ток находим из выражения:

	I			Sб
		б
				3Uб

Найдем сопротивления всех элементов системы электроснабжения в базисных единицах используя исходные параметры элементов.

1) Сопротивление системы xc приведенное к базисным единицам:

	x*c	Sб
		Sк

2)Сопротивление линий электропередач Л1 и Л2 приведенные к базисным единицам:

	x	х		Sб	,	r	r		Sб
			л1 U 2 б					л1 U 2 б
	*л1					*л1

где xл1 и rл1 – индуктивное и активное сопротивление линии Л1 (xл1

= xл1уд l, rл1 = rл1уд l);

3) Т1, Т2. Трансформаторы двухобмоточные.

Исходные параметры: Uкз, %; Sном, кВА; Сопротивление элемента в относительных единицах:

	х*т	Uкз Sб
		100 Sномт

Далее определяем общее сопротивление элементов в цепи от источника напряжения до точки К2 путем параллельного и последовательного сложения сопротивлений:

	х*Л 1Т 1	х*Л 1 х*Т 1 , х*Л 2Т 2 х*Л 2 х*Т 2
	х*кз2	х*с	х*Л1Т1 х*Л 2Т 2
			х*Л1Т1	х*Л 2Т 2

	r*кз2			r*Л1 r*Л 2
				r*Л1	r*Л 2
I				Iб
	кз2
			r 2*кз2			х2*кз2
Аналогично находится ток короткого замыкания в точке К3.
6) Проверка выбранных сечений						жил кабельных линий				по
термической стойкости.

Для проверки сечения жил кабелей по термической стойкости на основании величины установившегося значения тока короткого замыкания находят минимально допустимое сечение:

		I		tкз	2
s	кз					, мм
		K
			т

где: I∞ - действующее значение установившегося тока КЗ; tкз – время протекания тока КЗ, определяется как время срабатывания защиты (можно принять величину tкз=0,2 с.); Кт – температурный коэффициент, учитывающий ограничение допустимой температуры нагрева (справочная информация для кабельных линий см. таб. 2).

Допустимые температуры нагрева жил кабелей и температурный коэффициент.

Таблица 2.

В случае несоответствия выбранных сечений кабельных линий условиям термической стойкости токам КЗ необходимо выбрать другие сечения линии и повторить расчет токов КЗ.

7)Заключение.

8)Список литературы.

В списке литературы указываем всю использованную при выполнении работы литературу, включая справочники. В тексте работы ставим сноски, особенно на справочники при выборе оборудования.

Допустимо длительный ток алюминиевых проводов

			Таблица 3
Провод марки А		Провод марки АС
Сечение жилы, мм2	Допустимо	Сечение жилы, мм2	Допустимо
	длительный ток, А		длительный ток, А
А-16	105	АС-10	84
А-25	136	АС-16	111
А-35	170	АС-25	142
А-50	215	АС-50	210
А-70	265	АС-70	265
А-95	320	АС-95	330
А-120	300	АС-120	390
А-150	350	АС-150	450
А-185	500	АС-185	510
А-240	560	АС-240	590

Экономическая плотность тока

			Таблица 4
	Значение экономической плотности тока
	(А/мм2) при максимуме нагрузки Т ч/год
	>1000 -3000	>3000-5000	>5000
Неизолированные провода:
- алюминиевые и сталеалюминиевые	1,3	1,1	1,0
Кабели с бумажной изоляцией
и с жилами:
медными	3,0	2,5	2,0
алюминиевыми	1,6	1,4	1,2
Кабели с резиновой и пластмассовой
изоляцией и с жилами:
медными	3,5	3,1	2,7
алюминиевыми	1,9	1,9	1,6