Электроснабжение коксохимического производства - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Электроснабжение коксохимического производства

Выбор схемы распределения электроэнергии; компенсирующего устройства для повышения мощности сети; силового трансформатора; питающей линии, высоковольтного оборудования подстанции. Расчет электрических нагрузок, токов короткого замыкания и релейной защиты.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Электроэнергетика как отрасль промышленности зародилась в России в конце XIX в. Первоначально электроэнергию вырабатывали с помощью электрохимических источников (батарей), затем получили распространение генераторы, приводимые в движение поршневыми паровыми либо гидравлическими двигателями. На электростанциях небольшой мощности использовались двигатели внутреннего сгорания. Наиболее распространенными видами топлива в то время были мазут и каменный уголь. Электростанции строились для снабжения энергией конкретных объектов (промышленных предприятий, элеваторов, элементы городского хозяйства) и работали изолированно друг от друга. Электроэнергия передавалась на незначительные расстояния: электростанции соединялись с потребителем линиями длиной не более 1--2 км. При этом использовались невысокие значения напряжения. Случаи использования напряжения выше 10 кВ в России носили единичный характер (к 1913 г. протяженность подобных высоковольтных линий составляла 109 км).
Единые стандарты отсутствовали: применялись постоянный, однофазный переменный, трехфазный переменный ток; частоты и напряжения в сетях различались. Начиная с 1890-х гг. получили распространение центральные электростанции, обеспечивавшие освещение и транспорт в крупных городах. Крупнейшей из электростанций России до первой мировой войны стала московская тепловая электростанция (ТЭС мощностью 58 МВт).
К последнему предвоенному 1913 году суммарная установленная мощность электростанций России составила 1,1 тыс. кВт, выработка электроэнергии -- около 2 млрд. кВт.час, что соответствует показателям одного энергоблока современной крупной электростанции.
В ходе Первой мировой и Гражданской войны электроэнергетическое хозяйство было в значительной мере разрушено. Принципиально новым этапом развития отрасли стал послевоенный план ГОЭЛРО -- государственный план электрификации России. В его утвержденном в 1921 году виде план ГОЭЛРО выходил за рамки электроэнергетики и представлял собой комплексный стратегический план развития экономики страны на базе ее электрификации. План предусматривал: Программу А -- использование и восстановление существующих электростанций; Программу В -- строительство новых электростанций; Программу С -- развитие экономики на основе электрификации на перспективу 10--15 лет.
Основными принципами плана ГОЭЛРО являлись: концентрация производства электроэнергии на крупных станциях с централизацией энергоснабжения потребителей; согласование строительства мощностей с развитием экономики данного региона; развитие электрических сетей; создание крупных энергосистем. Если раньше станции, как правило, располагались рядом с потребителями, то в соответствии с планом ГОЭЛРО их стали строить у крупнейших местных источников энергии (месторождений топлива, лучших створов рек). Каждая станция создавалась для энергоснабжения потребителей на определенных территориях. Поэтому станции получили название электроцентралей или государственных районных электростанций (ГРЭС).
Следующий период развития электроэнергетики -- со времени выполнения плана ГОЭЛРО (начало 1930-х гг.) до начала Великой Отечественной войны (22 июня 1941 г.). На этом этапе темпы развития отрасли ускорились, электроэнергетика росла опережающими темпами по сравнению с другими отраслями Советской экономики. В 1931 г. объем ввода новых мощностей впервые превысил 1 млн. кВт в год. К середине 1930-х гг. производство электроэнергии увеличилось на порядок по сравнению с довоенным уровнем 1913 года. Вместо тридцати районных электростанций, предусмотренных планом ГОЭЛРО, к середине 1930-х гг. было введено сорок.
К середине 1930-х гг. страна в основном отказалась от импорта энергетического оборудования. Развитие отечественного энергомашиностроения позволило распространить практику наращивания мощности действующих станций. В 1930-х гг. мощность целого ряда ГРЭС была существенно увеличена по сравнению с уровнем, заложенным в плане ГОЭЛРО.
В годы Великой Отечественной войны значительная часть энергетического потенциала была разрушена: установленная мощность электростанций сократились более чем на 40 %; было выведено из строя 10 тыс. км линий высокого напряжения свыше 10 кВ. Однако уже в военное время началось восстановление отрасли. К 1945 г. протяженность сетей превысила довоенный уровень, а суммарная мощность генерации СССР достигла довоенного уровня и превысила его в 1946 г.
В послевоенные годы электроэнергетика в количественном и качественном отношениях быстро развивалась. В 1947 г. СССР вышел на второе место в мире после США по производству электроэнергии. К 1950 г. установленная мощность электростанций достигла 19,6 ГВт против 11,2 ГВт в 1940 г.
В послевоенные годы активно внедрялись системы удаленного и автоматического управления процессами производства и передачи электроэнергии: противоаварийные устройства, устройства телемеханики управления подстанциями и ГЭС, новые средства связи для оперативно-диспетчерского управления и т.д. Автоматизируются технологические процессы ТЭС.
Важный этап развития энергетики -- ввод в эксплуатацию Волжских ГЭС и дальних электропередач 400--500 кВ. В 1956 г. введена в эксплуатацию первая электропередача 400 кВ Куйбышев -- Москва. Ввод в работу этой электропередачи позволил присоединить на параллельную работу с энергосистемами Центра Куйбышевскую энергосистему района Средней Волги. Этим было положено начало объединению энергосистем различных районов и созданию ЕЭС европейской части СССР. В 1957 г. создано ОДУ ЕЭС европейской части СССР.
Во второй половине 50-х гг. завершился процесс объединения энергосистем Закавказья и продолжилось объединение энергосистем Северо-Запада, Средней Волги и Северного Кавказа. В конце 50-х -- начале 60-х гг. созданы ОДУ Северо-Запада, Средней Волги, Северного Кавказа, Сибири и Средней Азии.
Формирование ЕЭС страны потребовало создания высшей ступени иерархии диспетчерского управления. В 1969 г. создано Центральное диспетчерское управление -- ЦДУ ЕЭС СССР.
В 1970 г. начался новый этап развития энергетики страны -- формирование ЕЭС СССР.
С пуском в 1954 г. первой в мире атомной электростанции в г. Обнинске открылась эра атомной энергетики, в последующие десятилетия заметно изменившей структуру энергобаланса и саму энергосистему страны.
Атомная энергетика стала приобретать промышленные масштабы. В 1964г. были введены в эксплуатацию два энергоблока с водо-водяными реакторами (ВВЭР) на Белоярской и Нововоронежской АЭС. Во второй половине 1960-х гг. введены следующие энергоблоки на этих АЭС. Максимальная мощность энергоблоков, введенных на АЭС в эти годы, составила 365 МВт, а суммарная мощность атомных электростанций к концу десятилетия превысила 1 ГВт.
Атомная энергетика занимает важное место в энергетике России. Относительная однородность оборудования создает хорошие условия для его совершенствования, модернизации оборудования и эксплуатации.
Кроме своего прямого назначения -- производства электроэнергии -- гидроэнергетика решает дополнительно важнейшие для общества и государства задачи. Прямая выгода от них заключается в создании систем питьевого и промышленного водоснабжения; развитии судоходства; создании ирригационных систем в интересах сельского хозяйства; рыборазведении; регулировании стока рек, позволяющем осуществлять борьбу с паводками и наводнениями, обеспечивая безопасность населения.
Гидроэнергетика -- ключевой элемент обеспечения системной надежности ЕЭС страны, так как располагает более чем 90 % резерва регулировочной мощности. Из всех существующих типов электростанций именно ГЭС наиболее маневренны и способны при необходимости существенно увеличить объемы выработки энергии в считанные минуты, покрывая пиковые нагрузки. Для тепловых станций этот показатель измеряется часами, а для атомных -- сутками.
Важнейший элемент повышения надежности работы энергетических систем -- развитие гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). Графики потребления электроэнергии современных энергообъединений отличаются высокой степенью неравномерности, что создает трудности как с покрытием пиков, так и в еще большей степени с прохождением ночных провалов суточных графиков электрической нагрузки. Особенно актуальна эта проблема для энергосистем европейской части России, где преобладают низкоманевренные блоки ТЭС, ТЭЦ и АЭС. В этой ситуации ГАЭС обладают максимальными маневренными преимуществами. В отличие от других типов маневренных электростанций, способных покрывать только пиковые нагрузки, ГАЭС могут работать и в насосном режиме в период провала графика электрической нагрузки, обеспечивая более благоприятный базисный режим для ТЭС и АЭС.
Целью курсового проекта является решение вопроса по проектированию электрооборудования подстанции коксохимического производства.
Проект выполнен в соответствии с заданием.
Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) в отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприёмники разделяются на три категории.
Электроприёмники I категории - электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.
Электроприёмники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.
Из состава электроприёмников I категории следует выделить особую группу приёмников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. К особой группе можно отнести приёмники аварийной вентиляции, электродвигатели задвижек и запорной аппаратуры, аварийное освещение ряда цехов некоторых химических производств.
Для электроснабжения особой группы электроприёмников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.
Электроприёмники II категории - электроприёмники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
Рекомендуется обеспечивать эти приёмники электропитанием от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. При нарушении электроснабжения допустимы перерывы на время, необходимое для включения резервного питания.
Электроприёмники III категории - все остальные приёмники, не подходящие под определения I и II категории. Для электроприёмников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для замены или ремонта необходимого элемента системы, не превышают 1 суток.
Потребители коксохимического производства относятся к I и II категории, поэтому для их электроснабжения необходимы два независимых взаимно резервирующих источника питания.
Электрические сети внутри объекта выполняются по магистральным, радиальным и смешанным схемам.
Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются в тех случаях, когда пункты приёма расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть одно- или двухступенчатыми. На небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей используются одноступенчатые схемы. Двухступенчатые радиальные схемы выполняются для крупных и средних объектов с подразделениями, расположенными на большой территории. При двухтрансформаторных подстанциях каждый трансформатор питается отдельной линией по блочной схеме линия - трансформатор. Пропускная способность блока в послеаварийном режиме рассчитывается исходя из категорийности питаемых потребителей. При однотрансформаторных подстанциях взаимное резервирование питания небольших групп приёмников первой категории осуществляется при помощи кабельных или шинных перемычек на вторичном напряжении между соседними подстанциями. Радиальная схема характеризуются тем, что от источника питания, отходят линии, питающие крупные электроприемники или групповые распределительные пункты, от которых, в свою очередь, отходят линии, питающие прочие мелкие электроприемники.
- легко применяются элементы автоматики.
Недостатки: большие затраты на установку распределительных пунктов и проводку кабелей и проводов.
Магистральные схемы напряжением от 6 до 10 кВ применяют при линейном размещении подстанций на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приёма могут быть проложены без значительных обратных направлений. Магистральные схемы выполняются одиночными и двойными, с односторонним и двусторонним питанием.
Одиночные магистрали применяются тогда, когда отключение одного потребителя вызывает необходимость отключения всех остальных потребителей. Надёжность схемы с одиночными магистралями можно повысить, если питаемые или ТП расположить так, чтобы была возможность осуществить частичное резервирование по связям низкого напряжения между ближайшими подстанциями.
Схемы с двойными («сквозными») магистралями применяются для питания ответственных и технологически связанных между собой потребителей одного объекта.
Одиночные и двойные магистрали с двусторонним питанием («встречные магистрали») применяются при питании от двух независимых источников, требуемых по условиям обеспечения надёжности электроснабжения для потребителей первой и второй категории.
Смешанные схемы питания, сочетающие принципы радиальных и магистральных систем распределения электроэнергии, имеют наибольшее распространение на крупных объектах. Степень резервирования определяется категорийностью потребителей. Потребители первой категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников. В качестве второго источника питания могут быть использованы секционированные сборные шины электростанций или подстанций, а также и перемычки в сетях на низшем напряжении, если они подают питание от ближайшего распределительного пункта.
- не требуют установки распределительного щита на подстанции;
- распределение энергии осуществляется по схеме блок-трансформатор-магистраль, что упрощает и удешевляет сооружение цеховой подстанции;
- надёжно для электроснабжения потребителей первой, второй, третьей категории.
- повреждение магистрали приводит к отключению всех потребителей, питаемых от нее.
Для данного курсового проекта выбираем радиальную схему электропитания, так как достоинством её является, обеспечение высокой надёжности питания и в этой схеме легко могут быть использованы элементы автоматики. Также радиальная схема является простой и наглядной, что повышает ее оперативную надежность, а также возможность легкого приспособления схемы к изменяющимся условиям работы, как в эксплуатации, так и при расширении станции, возможность ремонтов оборудования РУ без нарушения нормальной работы присоединений.
Так как потребители проектируемой подстанции относятся к I и II категориям по бесперебойности электроснабжения, выбираем радиальную схему с секционированием шин, которая обеспечивает наличие двух независимых источников питания.
Расчет электрических нагрузок проводим методом коэффициента максимума по методике, представленной в литературе [2]. Расчет проводим для каждой секции отдельно. Сначала проведем расчет для секции шин 10 кВ.
Исходные данные и результаты расчетов представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Исходные данные и результаты расчетов
Определяем номинальную мощность для группы электроприемников Р ном i , кВт, по формуле
где Р ном - номинальная мощность электроприемника, кВт;
n - количество электроприемников, шт.
Определяем среднюю активную нагрузку за наиболее нагруженную смену для каждой группы электроприемников Р см i , кВт, по формуле
где к и i - коэффициент использования для каждой группы электроприемников.
Определяем среднюю реактивную нагрузку за наиболее нагруженную смену Q см i , квар, по формуле
где tg ? i - коэффициент изменения мощности.
Определяем групповой коэффициент использования для секции шин к и по формуле
Определяем эффективное число электроприемников упрощенным методом по формуле
Так как m < 3, эффективное число электроприемников
По справочной литературе [2] определяем коэффициент максимума к м ,
Определяем среднюю активную нагрузку за наиболее нагруженную смену для электроприемников секции шин Р см , кВт, по формуле
Определяем максимальную расчетную активную нагрузку для секции шин 10 кВ Р мр , кВт, по формуле
Определяем среднюю реактивную нагрузку за наиболее нагруженную смену для электроприемников секции шин Q см , квар, по формуле
Q см = 211,2 + 1064 + 997,5 = 2272,7 квар
Так как n э ? 10, определяем максимальную расчетную реактивную нагрузку для секции шин 10 кВ Q мр , квар, по формуле
Определяем полную максимальную расчетную нагрузку для секции шин 10 кВ S мр , кВ·А, по формуле
Далее выполняем расчет нагрузок для секции шин напряжением 0,4 кВ. Исходные данные и результаты расчетов представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Исходные данные и результаты расчетов
Определяем номинальную мощность для группы электроприемников
Определяем среднюю активную нагрузку за наиболее нагруженную смену для каждой группы электроприемников Р см i , кВт, по формуле (2)
Определяем среднюю реактивную нагрузку за наиболее нагруженную смену Q см i , квар, по формуле (3)
Определяем групповой коэффициент использования для секции шин 0,4 кВ по формуле (4)
Определяем эффективное число электроприемников по формуле (5)
Так как m < 3, то эффективное число приемников
По справочной литературе [2] определяем коэффициент максимума к м , к м = 1,43
Определяем среднюю активную нагрузку за наиболее нагруженную смену для секции шин 0,4 кВ Р см , кВт, по формуле (6)
Р см = 200 +292,5 + 108 + 115 = 715,5 кВт
Определяем максимальную расчетную активную нагрузку для секции шин 0,4 кВ Р мр , кВт, по формуле (7)
Определяем среднюю реактивную нагрузку за наиболее нагруженную смену для секции шин 0,4 кВ Q см , квар, по формуле (8)
Q см = 346 + 219,4 + 51,8 + 117,3 = 743,5 квар
Так как n э ? 10, определяем максимальную расчетную реактивную нагрузку для секции шин 10 кВ Q мр , квар, по формуле (9)
Определяем полную максимальную нагрузку для секции шин 0,4 кВ S мр , кВ·А, по формуле (10)
2.2 Выбор компенсирующего устройства
Установка компенсирующего устройства позволяет повышать коэффициент мощности и снижать потери напряжения в сети.
Определяем коэффициент мощности подстанции cos ? пс для решения вопроса о необходимости установки компенсирующего устройства по формуле
где Р см10 - средняя активная нагрузка за наиболее нагруженную смену секции шин 10 кВ, кВт;
Р см0,4 - средняя активная нагрузка за наиболее нагруженную смену секции шин 0,4 кВ, кВт; Q см10 - средняя реактивная нагрузка за наиболее нагруженную смену секции шин 10 кВ, квар;
Q смр0,4 - средняя расчетная реактивная нагрузка за наиболее нагруженную смену секции шин 0,4 кВ, квар.
Так как cos ? пс меньше оптимального значения коэффициента мощности cos ? опт = 0,92 ? 0,95, необходимо наличие компенсирующего устройства. Мощность компенсирующего устройства Q ку , квар определяем по формуле
Q ку = Р см (tg ? пс - tg ? опт ), (12)
где Р см - средняя активная нагрузка подстанции за наиболее нагруженную смену, кВт;
tg ? пс - коэффициент мощности подстанции;
tg ? опт - оптимальный коэффициент мощности.
Q ку = 2505,5 • (1,2 - 0,33) = 2179,8 квар
По литературе [2] выбираем компенсирующее устройство, имеющее ближайшую меньшую мощность. Выбираем батареи конденсаторов: УК-6/10 -1125ЛУЗ, ПУЗ мощностью 1125 квар, УК-6/10Н -1125Л, П мощностью 900 квар
Определяем действительный коэффициент мощности подстанции с учетом выбранных компенсирующих устройств cos ? пс ' по формуле
где Q ку - суммарная номинальная мощность выбранного компенсирующего устройства, квар, Q ку = 1125 + 900 = 2025 квар
Выбранное компенсирующее устройство удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям. Оно повышает cos ? почти до оптимального значения.
2.3 Расчет и выбор силового трансформатора
Так как по надежности электроснабжения электроприемники данной подстанции относятся к первой и второй категории, то используется раздельная работа двух трансформаторов.
Определяем максимальную расчетную полную нагрузку подстанции с учетом компенсирующих устройств S мр пс , кВ·А, по формуле
Определяем номинальную мощность силового трансформатора S ном т , кВ·А, по формуле
где К 1,2 - доля электроприемников 1,2 категории в общей нагрузке подстанции, К 1,2 = 1
По справочной литературе [5] выбираем два типа трансформаторов, подходящих по мощности, первичному и вторичному напряжению. Данные выбранных трансформаторов представлены в таблице 3.
Проводим технико-экономическое сравнение выбранных трансформаторов.
Таблица 3 - Каталожные данные трансформаторов
Определяем реактивные потери при холостом ходе ?Q хх , квар, по формуле
S ном т - номинальная мощность силового трансформатора, кВ·А
Определяем реактивные потери при коротком замыкании ?Q кз , квар, по формуле
где U кз напряжение короткого замыкания, %
Определяем приведенные потери активной мощности при коротком замыкании ?Р кз ', кВт, по формуле
?Р кз ' = ?Р кз + к пп ·?Q кз , (19)
где к пп - коэффициент повышения потерь, , к пп = 0,05;
?Р кз - потери активной мощности при коротком замыкании, кВт
?Р кз1 ' = 50 + 0,05 • 661,5 = 83,1 кВт
?Р кз2 ' = 55,16 + 0,05 • 661,5 = 88,2 кВт
Определяем приведенные потери активной мощности при холостом ходе ?Р хх , кВт, по формуле
?Р хх ' = ?Р хх + к пп ·?Q хх , (20)
где ?Р хх - потери активной мощности при холостом ходе, кВт
?Р хх1 ' = 10 + 0,05 · 63 = 13,2 кВт
?Р хх2 ' = 27,3 + 0,05 · 234,4 = 39 кВт
Определяем полные приведенные потери активной мощности ?Р', кВт, по формуле
?Р' = n(?Р хх ' + к з 2 · ?Р кз '), (21)
где n - число параллельно работающих трансформаторов, n=1;
к з - коэффициент загрузки трансформатора
?Р 1 ? = 13,2 + 0,61 2 · 83,1 = 44,1 кВт
?Р 2 ? = 39 + 0,61 2 · 88,2 = 71,8 кВт
Определяем стоимость потерь активной мощности трансформаторов С п , тыс. руб., по формуле
где С 0 - удельная стоимость потерь, , С 0 = 0,8 ;
Т г - годовое число часов работы, Т г = 6500ч
С п1 = 0,8 · 44,1 · 6500 = 22932 руб ? 229,32 тыс. руб
С п2 = 0,8 · 71,8 · 6500 = 373360 руб ? 373,36 тыс. руб
Определяем стоимость амортизационных отчислений С а , тыс. руб., по формуле
где р а норма амортизации, р а = 0,05;
К т - стоимость трансформаторов, тыс. руб
Определяем стоимость эксплуатационных расходов С э , тыс. руб., по формуле
С э1 = 229,32 + 375 = 604,32 тыс. руб
С э2 = 373,36 + 355 = 728,36 тыс. руб
Определяем приведенные годовые затраты З, тыс. руб., по формуле
З 1 = 604,32 + 0,125 · 7500 = 1541,82 тыс.руб
З 2 = 728,36 + 0,125 · 7100 = 1615,86 тыс.руб
Окончательно выбираем трансформатор типа ТМН-6300/110, так как приведенные годовые затраты у него меньше, чем у трансформатора
Питающая линия служит для связи источника питания с подстанцией.
При номинальном напряжении 35 кВ и выше используют воздушные ЛЭП. Воздушную линию выбирают по нагреву.
где I дл.доп - длительно-допустимый ток, величина справочная, это максимальный ток, при прохождении которого длительное время через проводник заданного сечения не происходит нагрева проводника выше допустимого значения, А;
I мр - максимальный расчетный ток, протекающий по линии в послеаварийном режиме, А.
Выбираем по справочной литературе [4]
Выбираем по экономической плотности тока сечение линии
где j эк - экономическая плотность тока, величина справочная, зависит от типа линии, рода проводящего материала и часов работы в году;
I р - расчетный ток, протекающий в линии в нормальном режиме работы, А.
По справочной литературе [4] выбираем j эк , j эк = 1
По справочной литературе [4] принимаем ближайшее стандартное значение
Проверяем выбранное сечение по допустимым потерям напряжения ?U, % по формуле
где Х 0 - удельное индуктивное сопротивление линии, ,
cos? и sin? берем с учетом компенсирующего устройства,
R 0 - удельное активное сопротивление линии, ,
Минимальное допустимое сечение проводов ВЛ по условиям механической прочности с толщиной стенки гололеда 15 мм и более для сталеалюминевых проводов q = 35 мм 2 . Условие выполняется.
Проверяем выбранное сечение провода по условиям «короны».
Для ВЛ напряжением 110-220 кВ по условиям потерь на корону минимальный диаметр проводов должен быть не менее 11,4 мм (АС70/11).
Окончательно выбираем провод марки АС сечением q = 70 мм 2 , так как он удовлетворяет всем требованиям.
2.5 Расчет токов короткого замыкания
Токи короткого замыкания рассчитываем в двух точках на напряжение 110 кВ и 10 кВ.
Составляем расчетную схему, рисунок 1.
S и = 700 МВ•А = 7 км S ном т = 6300 кВ·А
U ном и = 110 кВ R 0 = 0,41 U кз = 10,5%
S кз = 3500 МВ·А X 0 = 0,4 U 1 = 115 кВ
По расчетной схеме составляем схему замещения, рисунок 2.
Определяем значения сопротивлений элементов схемы замещения в относительных единицах при базисных условиях. Задаемся базисными условиями
где Х и * - относительное сопротивление источника питания,
S ном и - номинальная мощность источника питания, МВ•А.
где Х 0 , R 0 - активное и реактивное сопротивление ВЛЭП, Ом,
X 0 = 0,4 , R 0 = 0,41 ; - длина ВЛЭП, м, = 7 км;
U ср - среднее значение напряжения обмотки ВН трансформатора,
где u кз - напряжение короткого замыкания трансформатора, величина справочная, %, u кз = 10,5 %;
S ном т - номинальная мощность трансформатора, кВ•А.
Х рез б * = Х иб * + Х лб * + Х тб * (37)
Х рез б * = 0,03 + 0,021 + 1,67 = 1,721
Проводим расчет токов короткого замыкания в именованных единицах, так как Х расч * > 3.
Определяем сопротивление источника Х и , Ом, по формуле
где U ср - среднее напряжение, кВ, U ср = 115 кВ;
S кз - мощность короткого замыкания, МВ·А
Определяем реактивное и активное сопротивление линии R л , Ом, и Х л , Ом, по формулам
Определяем сопротивление трансформатора Х т , Ом, по формуле
Определяем результирующее сопротивление короткого замыкания для точки К1 Х рез 1 , Ом, по формуле
Так как 3R рез > Х рез1 , то результирующее сопротивление определяем по формуле
Приводим результирующее сопротивление к напряжению в точке короткого замыкания
Определяем ток короткого замыкания I кз1 , кА, по формуле
Так как периодическая составляющая тока короткого замыкания носит незатухающий характер, токи в разные моменты времени равны между собой
I кз 1 = I 01 = I ? = I ? = 8,46 кА
Определяем ударный ток i у , кА, по формуле
где к у - ударный коэффициент, к у = 1,82
Определяем мощность короткого замыкания в момент отключения выключателей S ? 1 , МВ·А, по формуле
Определяем результирующее сопротивление второй точки короткого замыкания К2 Х рез 2 , Ом, по формуле
Х рез 2 = 3,78 + 2,8 + 220 = 226,58 Ом
Так как 3R рез < Х рез2 , то результирующее сопротивление
Приводим результирующее сопротивление к напряжению в точке короткого замыкания по формуле (45)
Определяем ток короткого замыкания I кз2 , кА, по формуле (46)
I кз 2 = I 02 = I ?2 = I ? 2 = 2,94 кА
Определяем ударный ток i у , кА, по формуле (47)
Определяем мощность короткого замыкания S ? 2 ,МВ·А,
2.6 Выбор высоковольтного оборудования
Все высоковольтное оборудование выбирается по номинальному току и напряжению.
Номинальный ток - максимальный ток, при протекании которого длительное время токоведущие части не нагреваются выше допустимого.
Номинальное напряжение - максимальное напряжение, которое выдерживает изоляция аппарата длительное время.
Высоковольтное оборудование проверяется на термическую и электродинамическую устойчивость к токам короткого замыкания, а высоковольтные выключатели - на отключающую способность и мощность.
Сечение шин выбирают по длительно допустимому току (по нагреву) и экономической целесообразности. Проверку шин производят на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ.
Для выбора шин по нагреву должно выполняться условие
где I дл доп - длительно допустимый ток, величина справочная, максимальный ток, при протекании которого длительное время через провод заданного сечения не происходит нагрева провода выше допустимой температуры, А ;
I мр - максимальный расчетный ток, протекающий по линии в послеаварийном режиме, А.
По справочной литературе [4] выбираем
q = (40 х 5) мм 2 , I дл доп = 540 А
Выбранное сечение проверяем на термическую устойчивость к токам короткого замыкания
где ? - температурный коэффициент, зависит от материала ? = 11;
t п - приведенное время короткого замыкания, с.
где t па - время апериодической составляющей тока короткого замыкания, с.
где ?'' - температурный коэффициент теплоемкости
q = (40 х 5) > q min = 66,1 мм 2 , поэтому выбираем сечение шин
Проверяем шины на механическую прочность
где ? доп - допустимое механическое напряжение, МПа
? расч - расчетное механическое напряжение, определяется по формуле, МПа
где F расч - расчетное усилие динамического воздействия тока короткого замыкания, определяется по формуле, Н.
F расч = 1,76 • 10 -7 · i у 2 · , (57)
где - длина пролета между изоляторами, = 1 м;
а - расстояние между фазами, а = 0,45 м;
W - момент сопротивления шины, определяется по формуле
где h - ширина (высота) одной шины, мм;
W = = 1333 мм 3 = 1,333 • 10 -6 м 3
F расч = 1,76 • 10 -7 · (21,77 • 10 3 ) 2 · = 185,4 Н
Выбранное сечение шин не удовлетворяет условию электродинамической устойчивости.
Принимаем шины сечением q = (60?6) мм 2 , I дл доп = 870 А
Выбранное сечение шин удовлетворяет условию электродинамической устойчивости.
Окончательно выбираем шины алюминиевые сечением
Изоляторы выбираются по номинальному напряжению и проверяют на ра
Электроснабжение коксохимического производства курсовая работа. Физика и энергетика.
Контрольные Работы По Школа 2100 Математика
Финансовое Мошенничество Реферат
Собрание Сочинений М А Булгакова Вышло В
Реферат: Курманджан Датка. Скачать бесплатно и без регистрации
Дипломная работа по теме Термодинамика химической и электрохимической устойчивости медно-никелевых сплавов
Крапивин Полное Собрание Сочинений Купить
Реферат На Тему Мотивация
Практическое задание по теме Движение и предпосылки движения декабристов (доклад)
Сложное Предложение Курсовая Работа
Реферат по теме Государственное устройство Канады
Реферат по теме Что такое стохастический резонанс?
Как Заполняется Дневник По Практике
Курсовая работа: Денежная система. Сущность кредита. Центральный банк . Скачать бесплатно и без регистрации
Дипломная работа по теме Разработка экспертной системы по определению оптимальной конфигурации ПК
Контрольная работа: Льготы по налогу на доходы физических лиц
Реферат: Скорость химических реакций. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Экономико-статистические методы анализа эффективности сельскохозяйственного производства
Сочинение Воспитание Человека Важно
Реферат На Тему Bios
Поздний Час Бунин Сочинение
Организация гидрометеорологического обеспечения основных отраслей экономики - Геология, гидрология и геодезия курсовая работа
Интервальное регулирование движения поездов с применением систем спутниковой навигации - Транспорт курсовая работа
Цивилизация Майя - История и исторические личности реферат