Расчет характеристик электроприемников

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

1.     Расчет характеристик электроприемников………………………….........5

2.     Расчет электрических нагрузок……………………………........................5

3.     Выбор элементов электрической схемы…………….………………….....7

3.1   Выбор мощности трансформатора…...........................................................7

3.2   Расчет сечения проводников линий электропередачи……………….......9

3.2.1   Расчет сечения кабеля Л1…………………………………………….......9

3.2.1   Расчет сечения кабеля Л2…………………………………………….......9

3.2.1   Расчет сечения проводов Л3………………………………………….....10

3.3  Выбор  электрических аппаратов …………………………………………11

3.4  Выбор  шкафов распределительных пунтов………………………………13

3.5  Выбор  КТП………………………………………………………………….13

4     Расчет токов КЗ……………………………………………………………..13

5.    Расчет и регулирование напряжения……………….……………………..15

6.    Расчет потерь активной мощности  и электроэнергии…………………....18

Заключение………………………………………………………………………20

Список используемой литературы………………………………………….….21

Приложение 1……………………………………………………………………22

 

 

Введение

Для реализации задачи курсовой работы в качестве объекта электрифицированного объекта жизнедеятельности человека берется производственный цех, состоящий из двух производственных участков. Указанные производственные объекты являются потребителями III категории по надежности электроснабжения.

В ходе  работы необходимо выполнить расчет электрических нагрузок, осуществить выбор элементов электрической сети и выполнить их проверку на действие токов коротких замыканий, рассчитать возможное отклонение напряжения и осуществить его регулирование, а также рассчитать потери активной мощности и электроэнергии.

 

 

Исходные данные.

 

Исходные данные:

ЦП - центр электропитания

Л1 – кабельная линия 10кВ, питающая подстанцию ТП 10/0.4

         ТП – трансформаторная понизительная подстанция.

           Л2 – одна из линий низковольтной распределительной сети (НВРС) номинальным напряжением 380В, питающая РП

          РП – распределительный пункт с автоматами, служащими для защиты ответвлений силовой          Рис1. Расчетная схема.                                                  распределительной сети.

          Л3 – ответвление от РП к электроприемнику.

                                                        АД – асинхронный двигатель

Рис.1. Расчетная схема

 

Рис.2. Схема цеха

 

1. Расчет характеристик электроприемников

Характеристиками электроприемников являются их установленные мощности, рассчитанные с учетом количества одинаковых приемников и продолжительностями их включения:

,

,

где – паспортная мощность электроприемника, – паспортная продолжительность включения в относительных единицах, n- количество одинаковых электроприемников.

   Исходные и расчетные данные характеристик электроприемников  сведены в прил. 1, табл.1.

Так же необходимо учесть освещение цеха.

S=6*4+6*8=1152 м2 – площадь цеха

Удельная мощность на квадратный метр для люминесцентных ламп составляет 12,2 Вт. Значит полная мощность затрачиваемая на освещение цеха:

Pосв=12,2*1152=14 кВт

 

 

2. Расчет электрических нагрузок

Расчетная электрическая нагрузка – фиктивное, неизменное во времени значение мощности нагрузки, которое за время 3Т0 создает в конце расчетного интервала величину перегрева точно такую же, что и реально изменяющийся во времени ток.

   В  качестве метода оценки расчетной  нагрузки используется метод  упорядоченных диаграмм, согласно  которому все электроприемники делятся на две группы в соответствии с коэффициентом использования: Kи ≥ 0,6 и Kи≤ 0,6.

Рассчитываются среднесменные мощности электроприемников.

Для освещение:

 

 

Затем суммарные среднесменные для группы с одинаковым коэффициентом использования. Для группы Kи≥ 0,6:

 

 

И суммарная установленная мощность:

 

 

Средневзвешенный коэффициент использования:

 

Эффективное число приемников:

 

Расчетная нагрузка определяется по выражениям:

 

 

Км – определяется по табл.6. [1, стр.18]

KmQ =1,1 при nэ≤10,  KmQ =1 при nэ>10.

 

Все рассчитаные данные сведены в прил. 1, табл.1.

Учитывая мощность субабонента питающегося от шин РУ 0.4 кВ,

 

полная мощность нагрузки на подстанцию равна:

 

 

 

 

 

3. Выбор элементов электрической  сети

1. Выбор мощности трансформатора

В основе выбора мощности трансформаторов лежит их перегрузочная способность, заключающаяся в том, что в часы минимальных нагрузок, имея температуру ниже длительно допустимой, может быть перегружен в часы максимальных нагрузок, поскольку обладает большой тепловой инерционностью.

   При  выборе трансформатора применяется  метод преобразования реальных  суточных графиков нагрузки в  эквивалентные им суточные двухступенчатые графики.

Табл.1. График нагрузки

часы	1-2	3-4	5-6	7-8	9-10	11-12	13-14	15-16	17-18	19-20	21-22	23-24
Нагр,%	20	20	20	50	90	100	80	95	60	50	40	30
S,кВА	136	136	136	341	614	682	545	648	409	341	273	205

 

Рис.3. График нагрузки и двухступенчатый график нагрузки

Коэффициент начальной нагрузки K1 и коэффициент перегрузки эквивалентного графика нагрузки

 

 

 

 

Так как , то

Продолжительность перегрузки:

 

 

Рис.4. Кривые допустимых перегрузок

Допустимое значение для продолжительности перегрузки около трех часов. Рассчитанное значение не превышает допустимое, выбор трансформатора осуществлен верно.

2. Выбираем ТМ-630-10/0,4;   
   Расчет сечения проводников линий электропередачи
1. Расчет сечения кабеля Л1

Сечение проводов и кабелей выбирают исходя из условия нормального режима работы.

• По наибольшем длительно допустимому току нагрузки по условиям нагрев

 

• По экономической плотности тока

 – при Tmax 1000…3000 ч.

 

• По термической стойкости к токам короткого замыкания

 [2, стр. 171, табл. 6,6]

Токи трехфазных КЗ рассчитаны в пункте 4.

Степень термического воздействия тока КЗ

 

- время срабатывания  релейной защиты

 - время отключения выключателя BB/TEL-10-12.5, выбор которого будет описан далее.

 

Кабель ААШв 3х50

r0=0.625 Ом/км, х0=0,085 Ом/км

Длительно допустимый ток Iдд=134 А[4, стр. 11]

 

2. Расчет сечения кабеля Л2

Сейчас и в дальнейшем проектирование низковольтной сети электроснабжения цеха будем рассматривать на примере РП1 – самого дальнего РП от КТП [стр.4, рис. 2].

Расчетные нагрузки электроприемников питаемых от РП1:

 

 

 

 

Кабель АВВГ 4х50, Iдд=137А

r0=0.625 Ом/км, х0=0,085 Ом/км

Расчеты данного пункта сведены в прил.1 табл.2.

3. Расчет сечения кабелей Л3

От РП1 запитаны станки 1.1, 1.2 и 1.3.

Для низковольтной распределительной сети выбираем четыре одножильных провода типа АПВ.

Расчетный ток станка 1.1

 

АПВ 4, Iдд=28А

По условию, что длительно допустимый ток провода должен быть больше номинального тока зависимого расцепителя автомата

 

r0=7.81 Ом/км, х0=0,107 Ом/км

Расчетный ток станка 1.2

 

АПВ 6, Iдд=36А.

 

r0=5.21 Ом/км, х0=0,1 Ом/км

 

 

Расчетный ток станка 1.3

 

АПВ 10, Iдд=50А.

 

r0=3.12 Ом/км, х0=0,099 Ом/км

 

3. Выбор электрических аппаратов

Выбор высоковольтного выключателя QF1

Выбран выключатель BB/Tel-10-20/630 [5, стр.1].

• По номинальному току:

 

 

• По номинальному напряжению

 

 

• По току электродинамической стойкости

 

 

51 кА 28 кА

• По номинальному току отключения

 

 

• По термической стойкости

 

 

 

Выбор автомата QF2

 

Устанавливаю автоматический выключатель ABB Emax

Iном=1250 А

Выбор автомата QF3

Для коммутации кабельной линии до РП1

 

 

- пусковой ток самого мощного двигателя группы ()

- коэффициент использования  и номинальный ток мощного  двигателя

Наибольший двигатель в группе имеет станок 1,3 мощностью 7,5 кВт,

 

 

Устанавливаем автомат ВА51-35М

- ток теплового расцепителя

- уставка срабатывания  элетромагнитного расцепителя

Выбор автомата QF4

Питание станка 1.1.

 

 

Автомат ВА51-35,

 

 

Питание станка 1.2.

 

 

Автомат ВА51-35,

 

 

Питание станка 1.3.

 

 

Автомат ВА51-35,

 

 

4. Выбор  шкафов распределительных пунктов

Для РП1 один выбираем Шкаф ПР 8503, 660 V; выключатели

распределения ВА 51-35, 1х25 А, 8х31,5 А; 1х40 А.

5. Выбор комплектной трансформаторной подстанции

Комплектная трансформаторная подстанция предназначена для приема, преобразования и распределения электрической энергии.

   Выбор  КТП осуществляется на основе  мощности и типа выбранного  трансформатора. В технических данных  подстанции указывается перечень  встраемого оборудования.

Выбираем КТП-630-10/04 [6, стр. 2]

 

 

4. Расчет токов коротких замыканий

 

Рис.4. Схема замещения

Параметры схемы замещения приведенные к напряжению 0,4 кВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ток трехфазного КЗ в точке К1

 

Ток трехфазного КЗ в точке К2  

Ток трехфазного КЗ в точке К3  

 

Расчет токов однофазного КЗ

В соответствии с ПУЭ в электрических сетях напряжением до 1000В с глухим заземлением нейтрали при коротком однофазном замыкании защитные аппараты должны надежно обеспечивать отключение. Необходимо чтобы индивидуальная защита присоединения срабатывала не более чем за 0.4с, в групповая 5с.

 

 сопротивление трансформатора ТМ 630 в режиме однофазного КЗ

сопротивление петли фаза – ноль с учетом нулевого проводника, сопротивления автоматов и контактов.

Нулевой проводник берется таким же сечением, что и фаза.

Автомат QF2 r=0.2мОм, x=0.9мОм

Автомат QF3 r=1.1мОм, x=0.5мОм

Автомат QF4 r=1.1мОм, x=0.5мОм 

Сопротивление контактов при КЗ на зажимах двигателя r=20 мОм

[7, стр. 26].

Короткое замыкание на зажимах станка 1.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5. Время-токовая характеристика автомата ВА51-35

При такой кратности тока время срабатывания автомата будет менее 0,02с. Значит установленный автомат удовлетворяет требованиям ПУЭ.

 

5. Расчет и регулирование напряжения

При расчете режима распределительных сетей 10 кВ и 0,38 кВ оценку потерь напряжения в элементах удобно представлять в процентах от номинального.

При проектировании и управлении системами электроснабжения, когда отсутствует информация о графиках электрических нагрузок, оценить качество напряжения можно по двум предельным режимам: максимальному и минимальному.