Электроснабжение промышленных предприятий

Министерство образования и науки РФ

Саратовский Государственный Технический Университет

Кафедра ЭПП

Контрольная работа

По курсу «Электроснабжение»

Выполнил: студент ЭФ, гр. ЭПП-51

Проверил: доцент кафедры ЭПП

Озерский В.М.

Саратов 2010г.

Вариант № 0

Задание 1

Для энергоцеха подшипникового завода рис.1. определить расчетную нагрузку по средней мощности и коэффициенту максимума.

Энергоцех должен быть запитан от цеховой трансформаторной подстанции, которая размещена в другом цехе на расстоянии 150м.

На щите 380 ТП на каждой секции шин имеются по четыре свободных рубильника на 400А и четыре автомата АВМ-4 с разъединителем типа З.

Для электродвигателя:

, , .

Рис 1.

Ведомость потребителей электроэнергии энергоцеха представлена в таблице 1.

Таблица 1

Наименование приводного механизма	Ном. Мощность ЭД, Рн, кВт	Кол-во n, шт	Кu	cosφ	tgφ	Рсм,кВт	Qсм, кВАр
1.Насос водяной	20	4	0,65	0,8	0,75	52	39
2.Насос водяной	4,5	3	0,65	0,8	0,75	8,8	6,6
3.Вентилятор	2,8	3	0,65	0,8	0,75	5,46	4,1
4.Токарный станок	4,6	4	0,14	0,5	1,73	2,58	4,46
5.Кран мостовой ПВ=25%	24,2	1	0,3	0,75	0,88	3,6	3,2
6.Ножницы	7	2	0,14	0,5	1,73	1,96	3,4
7.Станок трубогибный	7	1	0,14	0,5	1,73	0,98	3,4
8.Трансформатор сварочный	25кВА	2	0,2	0,4	2,29	4	9
9.Электропечь сопротивления	45	1	0,8	0,95	0,33	36	11,88
10.Компрессор	100	1	0,75	0,85	0,62	75	46,5
11.Освещение			0,9	0,95	0,33

Рассчитаем, средние максимальные, активные и реактивные мощности:

где -коэффициент использования,

- количество однотипных электроприемников

Для электроприемников, работающих в ПКР, приводим их работу к длительному режиму:

- электрический кран:

- сварочный трансформатор:

Результаты расчёта приведены в таблице 2.

Определим средневзвешенный коэффициент использования для ЭП длительного режима (группа А).

Определим эффективное число электроприёмников.

При  и

- суммарная номинальная мощность группы А электроприёмников.

Определим коэффициент максимума по табл.[2]

Определим расчетные активные и реактивные мощности для электроприемников группы А:

Определим средневзвешенный коэффициент использования для ЭП ПКР (группа Б).

Определим эффективное число электроприёмников.

 

Определим коэффициент максимума по табл.[2]

Определим расчетные активные и реактивные мощности для электроприемников группы Б:

Определим расчетную осветительную нагрузку для ламп газоразрядных

,

где - удельная мощность,

- площадь помещения.

Определим полную расчетную мощность:

Разместим оборудование на плане. Рис.2.

Учитывая количество электроприемников и расположение на плане устанавливаем четыре распределительных пункта.

Исходные данные и расчетные параметры приведены в таблице 2.

Таблица 2

Наименование ЭП	Рн, кВт	Кол-во, шт.	Кu	cosφ	tgφ	Iном, А	Рсм, кВт	Qсм, кВАр
ПР-1
1.Насосы	20	2	0,65	0,8	0,75	39	26	19,5
2.Насосы	4,5	2	0,65	0,8	0,75	9,3	5,85	4,4
3.Токарный станок	4,6	2	0,14	0,5	1,73	15	1,3	2,2
ПР-2
1.Насосы	20	2	0,65	0,8	0,75	39	26	19,5
2.Насосы	4,5	1	0,65	0,8	0,75	9,3	2,9	2,2
3.Токарный станок	4,6	2	0,14	0,5	1,73	15	1,3	2,2
ПР-3
1.трансформатор сварочный	10	1	0,2	0,4	2,29	38	2	4,5
2.Ножницы	7	2	0,14	0,5	1,73	23	2	3,4
3.Станок трубогибный	7	1	0,14	0,5	1,73	23	1	1,7
4.Кран мостовой	12	1	0,3	0,75	0,88	50	7,26	3,2
5.Вентилятор	2,8	1	0,65	0,75	0,75	5,8	1,82	1,36
ПР-4
1.Электропечь	45	1	0,8	0,95	0,33	79	36	12
2.вентиляторы	2,8	2	0,65	0,75	0,75	5,8	3,64	2,73
3.Трансформатор сварочный	10	1	0,2	0,4	2,29	38	2	4,5

Определим расчетную мощность и расчетный ток распределительных пунктов.

Результаты расчета сведем в таблицу 3.

Таблица 3

№ПР	nэф	Км	Рр,кВт	Qр,кВАр	Sр,кВА	Iр,А	Тип ПР-22
							Вводной АВ	Линейные АВ
								тип	кол
ПР1	3	1,55	51	26,1	57	86	А3734С	А3714Б	6
ПР2	2	1,6	48	23,9	53,6	81	А3734С	А3714Б	6
ПР3	2	1,6	22,5	14,16	26,8	40,6	А3734С	А3714Б	6
ПР4	2	1,6	66	19,23	317	68,7	А3734С	А3714Б	6

Произведем расчет и выбор установок автоматических выключателей:

Условия выбора:

 для ПР

 для двигателей

Условия выбора кабельных линий

Где - ток срабатывания защиты

=1 – коэффициент защиты

Результаты расчёта сведём в таблицу 4.

Таблица 4

Наименование электроприёмника	Рн,кВт	I,А	Номинальный ток выкл.,А	Номинальный ток расцепителя	Тип автоматического выключателя	Марка КЛ
Насос	20	39	160	63	А3714Б 63/315	АВВГ3х25+1х10 (Iдоп= 75А)
Насос	4,5	9,3	160	16	А3714Б 16/80	АВВГ 4х4 (Iдоп= 27А)
Токарный станок	4,6	15	160	16	А3714Б 16/80	АВВГ 4х4 (Iдоп= 27А)
Ножницы	7	23	160	25	А3714Б 25/250	АВВГ 4х6 (Iдоп= 35А)
Станок трубогибный	7	23	160	25	А3714Б 25/250	АВВГ 4х6 (Iдоп= 35А)
Вентиляторы	2,8	5,8	160	10	А3714Б 10/50	АВВГ 4х4 (Iдоп= 27А)
Электропечь	45	79	160	80	А3714Б 80/240	АВВГ3х35+1х16 (Iдоп= 95А)
Трансформатор сварочный	10	38	160	63	А3714Б 63/315	АВВГ3х25+1х10 (Iдоп= 75А)
Кран	12	50	160	63	А3714Б 63/315	АВВГ3х25+1х10 (Iдоп= 75А)

Рассчитаем уставки вводных автоматических выключателей в ПР.

Результаты расчёта сведём в таблицу 5.

Таблица 5

№ПР	Iр,А	Ном. ток выкл.,А	Ном. ток расцепителя,А	Iуст.кз,А	Тип выключателя	Iдл.доп.КЛ	Марка КЛ
ПР1	86	400	160	480	А3734С 160/480	2х140=280А	2АВВГ3х70+1х35
ПР2	81	400	160	480	А3734С 160/480	2х140=280А	2АВВГ3х70+1х35
ПР3	40,6	400	160	480	26,8 А3734С 160/480	280А	2АВВГ3х70+1х35
ПР4	68,7	400	160	480	317 А3734С 160/480	280А	2АВВГ3х70+1х35

Распределительные пункты ПР1, ПР3 и ПР2, ПР4 запитаем от щита подстанции шлейфом.

Фидерные автоматические выключатели серии АВМ-4С будем выбирать по сумме токов

 и

Примем к установке автоматические выключатели с номинальными токами расцепителя ; с током уставки от перегрузки

;

с током уставки от КЗ

.

Выбранные автоматические выключатели АВМ 250/750 обеспечат селективность.

Кабельные линии, запитывающие распределительные пункты выбираем по условиям:

 где

Выбранные автоматические выключатели проверим на отключающую способность однофазного тока КЗ:

где - полное сопротивление трансформатора току замыкания (для ТМ 630/6)

- фазное напряжение

- полное сопротивление петли фаза-нуль кабельной линии.

,

где - для кабеля 2АВВГ3х70+1х35

Условие проверки:

Автоматические выключатели будут срабатывать при однофазном коротком замыкании.

Выберем фидерные автоматические выключатели для двигателей мощностью 100кВт.

Номинальный ток двигателя:

Принимаем к установке АВМ-4С 250/1250.

Для запитки двигателя выбираем кабель 2АВВГ3х70+1х35 с

Выберем магнитные пускатели к электродвигателям.

Условия выбора:

Результаты расчёта сведём в таблицу 6.

Таблица 6

Номинальная мощность,кВт	Iном,А	Iн.пуск,А	Тип пускателя (контактора)
100	184	250	КП-6032
45	79	110	ПА-511
20	39	63	ПА-411
12	50	63	ПА-411
10	38	63	ПА-411
7	23	25	ПМЕ-211
4,5	9,3	25	ПМЕ-211
4.6	15	25	ПМЕ-211
2,8	5,8	10	ПМЕ-111

Рис 3. Схема электроснабжения

Задание 2

Определить необходимое число устанавливаемых в цехе трансформаторов и цеховых подстанций ТП, суммарную мощность конденсаторов БК на напряжение 380В и на каждой ТП со стороны 380В, если в цехе имеется распределительный пункт (РП) 10кВ, на каждую секцию шин РП 10кВ работают два синхронных двигателя СД по 3200кВт с частотой вращения 1000 об/мин, коэффициент загрузки СД 0,8.

Определить реактивную мощность от СД, которая будет передаваться в сеть 380В.

СД1: 2х1600кВт Q1=800кВАр

СД2: 6х3200кВт Q2=1600кВАр

Решение

Определяем минимальное число трансформаторов в цехе:

 - трансформатора

где - расчётная нагрузка цеха

 - коэффициент загрузки

 - Номинальная мощность трансформаторов; кВА

Оптимальное число трансформаторов

Определим наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передавать через трансформаторы в сеть с напряжением до 1кВ.

Суммарная мощность конденсаторов в сети до 1кВ можно определить так:

Мощность конденсаторов в сети до 1кВ для снижения потерь мощности в трансформаторах цеховых ТП определяется:

где =0,48 – расчётный коэффициент

Принимаем ККУ мощностью 450кВАр

()

Определим суммарную реактивную мощность всех двигателей

СД с Р=3200кВт экономически целесообразно использовать как источник реактивной мощности

где - коэффициент допустимой перегрузки СД, зависящий от его загрузки по активной мощности.

Экономически целесообразная реактивная мощность СД с Р=1600кВт принимается равной:

Суммарная располагаемая мощность всех СД

Суммарная реактивная нагрузка на шинах 10кВ:

где

Задача 3

Для подшипникового завода, генплан которого изображен на рис. 1, необходимо выполнить следующее:

а) определить расчетную нагрузку по цехам по методу коэффициента спроса и установленной мощности;

б) определить центр электрических нагрузок для цехов и завода; нанести картограмму электрических нагрузок на генплан завода;

в) указать место цеховых подстанций и главной понизительной подстанции (ГПП), считая, что источником питания завода является районная понизительная подстанция, расположенная сверху чертежа генплана.

Заданные величины представлены в табл. 1.

Таблица № 1 - Данные, согласно варианта

наименование	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Установленная мощность по цехам , кВт	1800	2900	1400	850	900	2000	950	870	880	950	2010	2100
Расчётная нагрузка освещения, кВт	100	180	200	120	130	150	135	140	120	130	125	120
Число трансформаторных подстанций в цехах	1	2	2	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Установленная мощностьпо цехам , кВт( с учётом коэф.=0,9)	1800	2900	1400	850	900	2000	950	870	880	950	2010	2100
Расчётная нагрузка освещения, кВт	100	180	200	120	130	150	135	140	120	130	125	120

Коэффициент: 1

Решение

Расчетную нагрузку группы однородных по режиму работы приемников определяют по формулам:

Р_р = К_с×Р_ном;

Q_р = Р_р×tg j;

S_р = .

Для нашего случая представлены только активные мощности приемников. Составим таблицу расчетных нагрузок.

Наименование	Номер цеха по генплану
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Установленная мощность по цехам, кВт (силовых электроприемников)	1800	2900	1400	850	900	2000	950	870	880	950	2010	2100
Расчетная нагрузка освещения в цехах, кВт	100	180	200	120	130	150	135	140	120	130	125	120
	0,48/0,9	0,88/0,79	0,75/0,8	0,8/0,6	0,88/0,75	0,48/0,9	0,75/0,8	0,75/0,8	0,75/0,8	0,75/0,8	0,88/0,75	0,48/0,9
Число трансформаторных подстанций в цехах	1	2	2	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Полная расчетная нагрузка в цехах, кВа	1788	2070	1303	967	941	1800	706	769	869	820	1970	1856
Kc	0,85	0,5	0,65	0,8	0,7	0,75	0,5	0,6	0,7	0,6	0,7	0,75

Проводим произвольно оси координат и находим координаты центров нагрузок цеха (в мм по чертежу):

х₁ = 55 мм; х₂ = 86 мм; х₃ = 55 мм; х₄ = 86 мм;

х₅ = 55 мм; х₆ = 86 мм; х₇ = 26 мм; х₈ = 26 мм;

х₉ = 26 мм; х₁₀ = 55 мм; х₁₁ = 113 мм; х₁₂ = 102 мм;

у₁ = 100 мм; у₂ = 102 мм; у₃ = 66 мм; у₄ = 67 мм;

у₅ = 30 мм; у₆ = 35 мм; у₇ = 98 мм; у₈ = 65 мм;

у₉ = 32 мм; у₁₀ = 14 мм; у₁₁ = 64 мм; у₁₂ = 117 мм.

Х₀ =  

 

у₀ =  

r₀ =  =  

ГПП должна находится в пределах окружности радиуса r₀ с центром в точке О(73;72).

Рис.2

Задача 4

Определить мощность компенсирующих устройств предприятия, на котором имеется распределительный пункт (РП) 6 кВ. От РП питаются двигатели 6 кВ асинхронные (АД), синхронные (СД) и цеховые подстанции ТП. Питание РП раздельное (секционный выключатель в нормальном режиме отключен).

Реактивная мощность от энергосистемы по каждому вводу Q_э = 400 кВар.

Не скомпенсированная мощность в сети 380 В цеховых подстанций на каждую секцию шин 6 кВ 180 кВар.

Мощность каждого из асинхронных двигателей АД1-АД6 - 400 кВт.

Мощность каждого из синхронных двигателей СД1, СД2 - 250 кВт.

Решение

Выбираем тип СД. Принимаем синхронный двигатель СДН-14-44-10.

Из справочника выписываем необходимые данные для выбранного СД.

Тип двигателя - СДН-14-44-10.

Номинальное напряжение U_ном = 6 кВ.

Активная мощность Р_ном.СД = 800 кВт.

Реактивная мощность Q_ном.СД = 325 квар.

Частота вращения n = 600 об/мин.

К.п.д. h = 93,8.

Коэффициент мощности tg j_ном = 0,48 (cos j = 0,9).

Коэффициент загрузки К_СД = 0,8 (выбрано самостоятельно).

Количество рабочих СД - 2.

Определяем суммарную реактивную мощность всех СД:

Q_СДå =  = 2×(0,8×325) = 520 квар.

Целесообразно использовать полностью располагаемую реактивную мощность СД, у которых К_СД < 1.

Q_СДэ = a_м× = 185 квар,

где a_м = 0,45 (по рис. 9.4 [1, стр. 227]).

Так как имеем два ввода, то реактивная мощность от энергосистемы

Q_эå = 2×400 = 800 квар.

Полная реактивная мощность от энергосистемы и от СД:

Q_полн = Q_СДэ + Q_эå = 2×185 + 800 = 1170 квар.

Определим реактивную мощность потребителей.

Выбираем асинхронные двигатели ДАЗ02 с параметрами:

- напряжение питания U_н = 6000 В;

- номинальная мощность на валу Р_н = 300 кВт;

- число оборотов ротора n = 375 об/мин;

- коэффициент мощности cos j = 0,86;

- к.п.д. h = 0,89.

Определим суммарную реактивную мощность асинхронных АД:

Q_АД = 6×Р_н×tg j = 6×400×0,593 = 1423,2 квар.

Полная нескомпенсированная реактивная мощность

Q_неск = 1423,2 + 5×180 = 2323,2 квар.

Определяем суммарную мощность ВБК из условия баланса реактивной мощности:

Q_ВБК = Q_неск - Q_полн = 2323,2 - 1170 = 1153,2 квар.

Список использованной литературы

1.  Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин «Электрооборудование станций и подстанций», Москва «Энергия» 1980.

2.  И.И. Артюхов, В.Д.Куликов, В.В.Тютьманова «Электрооборудование электрических станций и подстанций», Саратов 2005.

3.  Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков «Электрическая часть электрических станций и подстанций», Москва. Энергоатомиздат. 1989.

4.  Г.Н. Ополева «Схемы и подстанции электроснабжения» Москва ФОРУМ-ИНФРА-М 2006.