Электроснабжение восточной части Феодосийского района электрических сетей с разработкой сетей резервного источника питания потребителей

Так как мощность выбранного трансформатора 10МВА, то рассчитывают для него дифференциальную защиту.

Выбираем начальный ток срабатывания по двум условиям.

По уставке от скачка тока намагничивания.

где  - коэффициент уставки, равный  при защите с реле РНТ и  с реле ДЗТ.

 - номинальный ток трансформатора для основной стороны (110 кВ) в крайнем начальном положении РПН.

А

А

По условию отстройки от расчетного тока небаланса Iнб при возникновении КЗ.

где  = 1,3 – коэффициент надежности.

 - относительное значение свободного диапазона регулирования напряжения обмоток.

 - внешний расчетный ток КЗ приведенный к стороне с большим вторичным током.

 А

Сначала проверим возможность использования реле РНТ-565 без торможения.

 А

Коэффициент чувствительности

Т.к.  продолжаем расчет с использованием реле РНТ 565. Причем с большим вторичным напряжением 10 кВ принимается за основу и подключается к рабочей обмотке. Ток срабатывания реле основной стороны.

 А.

Расчет числа витков основной стороны находится:

Берем ближнее меньшее значение .

Трансформаторы тока 110 кВ подключаются к первой управляющей и к рабочей обмотке реле.

За начальное число витков неосновной обмотки:

Принимаем 20 витков.

Составляющая начального тока небаланса зависит от степени окружения числа витков неосновной стороны, важна для случайного повреждения на стороне 10 кВ.

Начальный ток разбаланса с учетом составляющей.

 А.

Уточненное значение тока срабатывания защиты.

 A.

Уточним минимальный коэффициент чувствительности.

Т.к. , то дифференциальная защита является чувствительной.

2.7 Характеристика объекта

Механический участок занимается ремонтом и изготовлением различных деталей и металлоконструкций, необходимых для основного производства. В состав цеха водят различные металлообрабатывающие станки, сварочное и грузоподъёмное оборудование, вентиляторы. Мощность электроприёмников цеха составляет от 5 до 105 кВт. Электроприёмники работают в длительном (металлообрабатывающий станки, вентиляторы) и в повторно кратковременном режимах (машины дуговой сварки, грузоподъёмное оборудование ). Электроприёмники цеха работают на переменном 3-х фазном токе (металлообрабатывающии станки, вентиляторы, грузоподъёмное оборудование ) и однофазном токе (машины дуговой сварки, освещение). Электроприёмники цеха относятся к третьей категории по требуемой степени надёжности электроснабжения. Окружающая среда в цехе нормальная, поэтому всё оборудование в цехе выполнено в нормальном исполнении. Площадь цеха составляет 1728м2

Таблица 1

2.8 Описание схемы электроснабжения

Электроснабжение механического участка осуществляется от 2х трансформаторной подстанции 6/0,4кВ с мощностью трансформаторов по 250 кВА каждый. В свою очередь ТП6/0,4 кВ питается по взаиморезервируемым кабельным линиям ААБ 3х35, проложенных в земле, от вышестоящей подстанции 35/6кВ с трансформатором мощностью 4000кВА, которая запитывается от энергосистемы по одноцепной воздушной линии АС-25. На стороне 6кВ ТП 6/0,4 в качестве защитного коммутационного оборудования установлены масляные выключатели и разъединители. На стороне 0,4 кВ в качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания установлены предохранители.

2.9 Конструкция силовой и осветительной сети

Для приема и распределения электроэнергии на механическом участке установлены распределительные щиты. Электроприемники запитываются от ШР проводом, проложенным в трубах. В качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания применены предохранители.

Освещение цеха выполнено 55-ю светильниками Гс с лампами накаливания мощностью 500Вт. Осветительные сети выполняются проводом АПВ-2,5мм² проложенным в трубе.

Питание рабочего освещения производится от осветительного щитка ОЩВ-12, в котором в качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания и перегруза установлены автоматические выключатели.

3. Расчетная часть

3.1 Расчет освещения

Расчет освещения проводится по методу коэффициента использования

светового потока. В качестве источника света примем к установке лампы накаливания мощностью 500Вт.

Расчёт сводится к определению необходимого числа ламп в соответствии с нормированной освещённостью. Число ламп определяется по формуле:

N = E · Kз · Z · S / U · Фл, (1)

где E – нормированная освещенность, Е = 150лк [1, табл. П 15];

Z – коэффициент, учитывающий снижение светового потока при эксплуатации, Z = 1,1 [1, С. 344];

Kз – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения светового

потока по освещаемой поверхности, Kз = 1,3 [1, табл.19.1];

S – площадь помещения, м²;

Фл – световой поток одной лампы, Фл = 8200лм, [2, табл.3.12];

U – коэффициент использования светового потока, определяется в зависимости от типа светильника, лампы, показателя помещения и коэффициентов отражения: рn – от потолка, рс – от стен, рр – от рабочей поверхности.

Показатель помещения ι находим по формуле:

ι = (А · В)/ Нр · (А + В), (2)

где А – длина помещения, м;

В – ширина помещения, м;

Нр – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.

ι = (36 · 48)/ 4 · (36 + 48) = 5,14

Для светильника Гс при: рn - 50℅, рс - 30℅, рр -10℅, ι=5,14 U=82% [2,прил.5,табл.3], определяем по формуле (2) число ламп:

N =150 · 1,3 · 1,1 · 1728/0,82 · 8200 = 55 шт

Примем к установке 55 светильников типа Гс с лампой накаливания Г220-500, которые установим в пять рядов по 11 светильников.

Находим число ламп аварийного освещения ( 25℅ от рабочего ).

55 · 0,25 = 14 шт

3.2 Расчет электрических нагрузок

Расчет силовых электрических нагрузок ведётся по узлу нагрузки ( шкаф распределительный, шинопровод, трансформаторная подстанция). Все приёмники данного узла нагрузки делятся на характерные технологические группы.

Для каждой группы по [3, табл. 4.1] находят коэффицент использования Ки, коэффициент активной мощности cos φ и коэффициент реактивной мощности tg φ.

Находят установленную мощность для каждой группы электроприёмников по формуле:

Руст=N * Рном , (3)

где N – число электроприёмников;

Рном – номинальная мощность одного электроприёмника, кВт.

Для каждой технологической группы находят среднесменную активную Рсм и среднесменную реактивную Qсм мощности по формулам:

Рсм = Ки * Руст , (4)

Qсм = Рсм * tg φ, (5)

По узлу нагрузки находят суммарную установленную мощность ∑Pуст, активную суммарную среднесменную мощность ∑Pсм и сумарную среднесменную реактивную мощность ∑Qсм:

∑Pуст = ∑Pуст i , (6)

∑Pсм = ∑Pсм i , (7)

∑Qсм = ∑Qсм i , (8)

где ∑Pуст i – суммарная установленная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт;

∑Pсм I - активная суммарная среднесменная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт;

∑Qсм I - суммарная среднесменная реактивная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт.

Определяют групповой коэффициент использования по формуле:

Ки.гр = ∑Pсм / ∑Pуст , (9)

Определим модуль нагрузки:

m = Рном. max/Рном. min, (10)

где Рном. max - наибольшая активная номинальная мощность приёмника в группе, кВт;

Рном. min - наименьшая активная номинальная мощность приёмника в группе, кВт.

Определяют эффективное число приёмников.

При m ≤ 3, nэ = N.

Далее определяем в зависимости от группового коэффициента использования и эффективного числа электроприёмников коэффициент максимума Км [4, табл 2-7]

Определяют расчётную максимальную активную Рм и реактивную Qм мощности по формулам:

Рм = Км ∙ ∑Рсм, (11)

Qм = Lм ∙ ∑Qсм, (12)

где Lм – коэффициент максимума реактивной мощности.

Определяют полную максимальную мощность Sм и максимальный расчётный ток Iр:

Sм = √Рм2 + Qм2 , (13)

Iр = S/√3 ∙ Uном, (14)

Для остальных распределительных шкафов расчёт аналогичен, результаты сведены в табл. 2

Таблица 2

3.3 Компенсация реактивной мощности

Чтобы уменьшить потери мощности необходимо компенсировать реактивную нагрузку. Найдем необходимую мощность компенсирующего устройства:

Qку = α · PрΣ · (tg φ ср.вз. - tgφс ) , (15)

где α – коэффициент, учитывающий возможность снижения реактивной

мощности естественными способами, принимается равным 0,9 [4];

PрΣ – суммарная активная нагрузка на шинах 0,38кВТП;

tg φ ср.вз – средневзвешенное значение реактивного коэфициента мощности;

tgφс – реактивный коэфициент мощности, который необходимо достич после компенсации tgφс = 0,15 по заданию;

Qку = 0,9 · 439,7· ( 1,05 – 0,15 ) = 356,2 кВАр

tg φ ср.вз. = Q рΣ/PрΣ , (16)

tg φ ср.вз. = 462 / 439,7 = 1,05,

где РрΣ – суммарная расчётная активная нагрузка на шинах 0,38кВ ТП;

QрΣ – суммарная расчётная реактивная нагрузка на шинах 0,38кВ ТП.

По [5, табл. 10.11] выбираем комплектное компенсирующие устройство

УК – 0,38 – 150НУ3 и УК – 0,38 – 220НУ3. Мощность компенсирующего устройства 370 кВАр. Находим уточнённую расчётную нагрузку на шинах 0,38кВ ТП:

Sр = √ Рр∑2 + (Q рΣ - Qку)² (17)

Sр = √ 439,7² + ( 462 – 370)² = 452 кВА

2.4 Выбор трансформаторов питающей подстанции

Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховых промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.

Критериями при выборе трансформаторов являются надёжность электроснабжения, условие обеспечения режима работы системы электроснабжения с минимумом потерь электроэнергии.

Учитывая, что электропреимники цеха относятся к потребителям 3-й категории по надёжности электроснабжения, на питающей подстанции можно установить трансформатор.

В соответствии с нагрузкой намечаем 2 варианта мощности трансформаторов:

1вар.- 1х630 кВА

2вар.- 2х250 кВА

Расчёт покажем на примере 2-ого варианта.

1)Определяем коэффициент загрузки трансформаторов:

Кз = Sр/N * Sном.тр, (18)

где N – число устанавливаемых трансформаторов;

Sном.тр – номинальная мощность одного трансформатора

Кз = 452/2 * 250 = 0,9 ,

2)Проверяем трансформаторы по аварийному режиму.

Так как масляные трансформаторы в аварийном режиме допускают перегрузку на 40% по 6 часов в сутки в течении 5 суток, то при отключении одного трансформатора второй с учётом допустимого перегруза пропустит

0,4·250 = 350кВА

Дефицит мощности составит

452-350 = 102кВА,

но т.к. электроприёмники относятся к 3 категории по надёжности электроснабжения, то часть их на время ремонта можно отключить.

3)Проверяем трансформаторы по экономически целесообразному режиму.

Находим стоимость потерь энергии:

Сn=Со∙N∙Tм[∆Рхх+Ки.п∙Iхх∙Sном.тр/100+Кз2∙(∆Ркз+Кип∙Uк∙Sном.тр/100)], (19)

где Со – стоимость одного кВт·ч, на текущий, Со = 0,81 руб/кВт∙ч;

Тм – число использования максимума нагрузки. Тм = 2000ч, [3, с. 38];

∆Рхх – потери мощности холостого хода, ∆Рхх=0,91кВт [5, табл. 27.6];

Ки.п – Коэффициент изменения потерь, Ки.п = 0,03 кВт/кВАр [5];

Iхх – ток холостого хода, Iхх= 2,3% [5, табл. 27.6];

∆Ркз – потери мощности короткого замыкания, ∆Ркз=3,7 [5, табл. 27.6];

Uк – напряжение короткого замыкания, Uк = 6,5% [5, табл. 27.6]

Сn=0,81∙2∙2000[0,74+0,03∙2,3∙250/100+0,9(3,7+0,03∙6,5∙250/100]=8576,6 руб,

Находим капитальные затраты:

К = N · Cс.тр, (20)

где Cс.тр – стоимость одного трансформатора, Cс.тр = [5, табл. 27.6];

Са = Ка · К (21)

Са = 0,12 · 1500 = 180руб

где Ка - коэффициент учитывающий отчисления на амортизацию и эксплуатацию, для трансформаторов Ка = 0,12 [5]

Находим суммарные ежегодные затраты:

Таблица 3

С∑= Сn + Са (22)

С∑= 8576,6 + 180 = 8756,6руб

Для первого варианта расчёт аналогичен, результаты сведены в табл. 3

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8