Проектирование низковольтной распределительной сети - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Проектирование низковольтной распределительной сети

Выбор мощности трансформатора. Расчет сечения проводников линий электропередачи. Проверка оборудования на действия токов коротких замыканий. Проверка условия срабатывания защиты от однофазных токов коротких замыканий в электрической сети до 1000 В.


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.

Министерство образования и науки Российской Федерации
Новосибирский Государственный Технический Университет
по предмету «Системы электроснабжения»
Проектирование низковольтной распределительной сети
1. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ
3. ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
2. Расчет сечения проводников линий электропередачи
4. Проверка оборудования на действия токов коротких замыканий
5. Проверка условия срабатывания защиты от однофазных токов коротких замыканий в электрической сети до 1000 В
4. РАСЧЕТ И РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
1. Расчет отклонения напряжения в узлах электрической сети, выбор наилучшей отпайки ПБВ трансформатора ТП
2. Оценка диапазона отклонений напряжения на шинах 0,4 кВ ТП с доверительной вероятностью 0,95
3. Расчет отклонения напряжения в максимальном режиме на зажимах АД
5. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
1. Расчет максимальных потерь мощности во всех элементах расчетной схемы
2. Расчет потери электроэнергии за сутки в линии Л1 и трансформаторе
3. Оценка потерь мощности в элементах сети, обусловленных передачей реактивной составляющей
Электроснабжение - это процесс производства, преобразования, передачи и распределения электрической энергии среди электроприемников в электрифицированной жизнедеятельности человека, т.е. по сути это процесс обеспечения электроприемников электрической энергией. Получая электрическую энергию, электроприемники преобразуют её в другие виды энергии, необходимые для жизнедеятельности человека в различных сферах. В настоящее время, когда электрическая энергия проникла во все сферы жизни человека и появилась потребность в огромных её количествах, в большинстве случаев её производство осуществляется централизованно электроэнергетической системой, которая, по сути, обеспечивает потенциальную возможность получения потребителем электрической энергии. В этих условиях задача электроснабжения - это передача, преобразование и распределение электрической энергии, которая реализуется так называемой системой электроснабжения.
Целью данной курсовой работы является решение ряда проектных задач, таких как, проектирование низковольтной распределительной сети 0,4кВ и конкретной подстанции, расчёт электрических нагрузок как по объекту в целом, так и по отдельным группам электроприёмников, приобретение навыков по контролю распределения электрической энергии между потребителями.
На рис.1 представлен фрагмент типовой схемы системы электроснабжения, включающий следующие элементы: ЦП - центр электрического питания, например РУ 10 кВ главной понизительной подстанции (ГПП); Л1 - кабельная линия 10 кВ, одна из высоковольтной распределительной сети (ВВРС), питающая подстанцию ТП 10/0,4 кВ. Способ прокладки кабеля - в траншее (в земле);
ТП - трансформаторная понизительная подстанция; Л2 - одна из кабельных линий низковольтной распределительной сети (НВРС) номинальным напряжением 380 В, питающая РП. Способ прокладки - в кабельном канале; РП - распределительный пункт с автоматами, служащими для защиты ответвлений силовой распределительной сети; Л3 - ответвление от РП к электроприемнику (асинхронному двигателю АД). Способ прокладки - изолированными проводами в трубе; АД - асинхронный двигатель, необходимые паспортные данные которого приведены в таблице исходных данных.
1. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ
Схема компоновки цеха представлена на рис.2.
Установленную активную и реактивную мощности элетроприемников цеха рассчитываем по выражениям:
где P н - номинальная мощность электроприемников; ПВ - продолжительность включения (по умолчанию 100%); tgц - коэффициент реактивной мощности электроприемников.
Расчет электрической нагрузки производится по методу упорядоченных диаграмм, при этом все электроприемники делятся на две группы по коэффициенту использования (K и >0.6 и K и <0.6 ).
Электрическая нагрузка для электропиемников с K и >0.6 рассчитывается в следующей последовательности:
· рассчитываются среднесменные мощности:
где n i - количество соответствующих электроприемников.
· рассчитываются суммарные среднесменные мощности:
Таким образом, выделим из двух участков цеха электроприемники, у которых K и >0.6.
Электрическая нагрузка для электроприемников с K и <0.6 рассчитывается в следующей последовательности:
· рассчитываются среднесменные мощности:
· рассчитываются суммарные среднесменные мощности:
· определяется суммарная установленная мощность
где n i - количество соответствующих электроприемников.
· рассчитывается средневзвешенный коэффициент использования
· определяется эффективное число электроприемников
· оценивается значение коэффициента максимума
Таким образом, выделим из двух участков цеха электроприемники, у которых K и <0.6.
· Средневзвешенный коэффициент использования:
· Активная и реактивная мощности группы с K и <0.6:
· Кроме электроприемников, в цехе имеется осветительная нагрузка
Таким образом, полная нагрузка для линии Л1
Вычислим расчетную мощность 6 электроприемников наиболее удаленных от ТП. Пусть это станки под номерами 2, 3, 17, (электроприемники №2 и №3 входят в это множество дважды, электроприемник №17 входит в это множество трижды), находящиеся на токарном участке.
трансформатор электропередача линия замыкание
· Средневзвешенный коэффициент использования:
· Расчетная полная мощность для Л2:
В качестве нагрузки линии Л3 в данной работе примем один из наиболее удаленных электроприемников, например ЭП номер 2.3:
где з=0,9 - коэффицент полезного действия данной электроустановки.
3. ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
В основе выбора мощности трансформаторов лежит их перегрузочная способность, которая заключается в том, что трансформатор, работая в часы минимальных нагрузок и имея температуру перегрева ниже длительно допустимой, может быть перегружен в часы максимальных нагрузок, т.к. обладает большой тепловой инерционностью. Но при этом величина перегрузки и длительность её действия не должны привести трансформатор к перегреву свыше длительно допустимой температуры.
Существует методика выбора мощности трансформаторов по перегрузочной способности, отраженная в ГОСТ 14209-97 (Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов). В этом стандарте для трансформаторов с соответствующими системами охлаждения взаимоувязаны между собой: коэффициент загрузки трансформатора в часы минимальных нагрузок; коэффициент перегрузки в часы максимальных нагрузок; допустимая длительность перегрузки. При этом суточный график нагрузки перестраивается в эквивалентный двухступенчатый.
Для наиболее распространенных потребителей, работающих по односменному режиму работы, в практике проектирования систем электроснабжения часто пользуются упрощенной методикой выбора мощности трансформаторов, которая выработана на основе оценки мощности по перегрузочной способности. Так для однотрансформаторных подстанций номинальная мощность трансформатора оценивается по условию.
где S см - средняя за наиболее загруженную смену мощность нагрузки, (для указанного выше графика нагрузки это период с 8 до 16 часов).
S см =( S 9-10 + S 11-12 + S 13-14 + S 15-16 )/4=(90+100+80+95)/4=91,25%
S см = S см *S р =0,9125*402,95=367,69 кВА
Выбираем трансформатор типа ТМ-400/10 с паспортными характеристиками:
S ном тр = 400 кВА, ДP КЗ =5,5 кВт, ДP ХХ =0,83 кВт, U k =4,5 %.
Найдем сопротивления обмоток трансформатора:
Выбор сечения производим по допустимой токовой нагрузке:
В соответствии с полученным значением допустимого тока и условий прокладки кабеля для линии № 1(в земле) выбираем кабель марки ААБ 3х16 мм 2 , I доп =70 А, r 01 =1,25Ом/км , x 01 =0,0675 Ом/км, l 1 =0,5 км.
X 1 =x 01 •l 1 =0,0675•0,5=0.03375 Ом
Выбор сечения производим по допустимой токовой нагрузке:
В соответствии с полученным значением допустимого тока и условий прокладки кабеля для линии № 2(в кабельном канале) выбираем кабель марки АВВГ 4х6 мм 2 , I доп =90А, r 02 =5,21Ом/км, x 02 =0,09Ом/км , l 2 =0,04 км.
X 2 =x 02 •l 2 =0,09•0,04=0,0036 Ом
Выбор сечения производим по допустимой токовой нагрузке
В соответствии с полученным значением допустимого тока и условий прокладки кабеля для линии № 3(изолированными проводами в трубе) выбираем кабель 5АПВ 3х2,5мм 2 , I доп =19А, r 03 =12,5Ом/км, x 03 =0,116Ом/км, l 3 =0,01 км.
X 3 =x 03 •l 3 =0,116•0,01=0,00116 Ом
Потеря напряжения для линий с подключенной в конце нагрузкой рассчитывается по выражению:
где - активная и реактивная составляющие электрической нагрузки (кВт, квар); - активное и реактивное сопротивление линии (Ом), - номинальное напряжение сети (кВ).
Потеря напряжения до удаленного потребителя, подключенного к распределительной сети 0,38 кВ не должно превышать 4-6%. Если это условие не соблюдается, то необходимо увеличить сечение, что приводит к уменьшению активного сопротивления, и соответственно, к уменьшению потери напряжения.
?U?=?U1+?U2+?U3=0,142+3,09+0,362=3,594%<5%
Суммарные потери напряжения не превышают допустимые.
3.2.5 Расчет сечения по экономической плотности тока
Расчет сечения линии 1 по экономической плотности тока производится для электрических сетей выше 1000 В (для систем электроснабжения это сети 10 кВ).
Экономическое сечение линии 1 электропередачи определяется по выражению:
где j Э - экономическая плотность тока.
3.3.1 Выбор автомата QF для отключения Л1
Выбираем защитно-коммутационный автомат QF1(линейный выключатель в РУ 10 кВ ГПП) по следующим условиям:
1. По номинальному напряжению U ном.а ?10 кВ
2. По номинальному току I ном.а ?I 1 =22А
3.3.2 Выбор автомата QF2 и QF3(вводной автомат в РУ 0,4 кВ)
Выбираем защитно-коммутационный автомат QF2 и QF3 по следующим условиям:
1. По номинальному напряжению U ном.а ?0,4 кВ
2. По номинальному току I ном.а ?1,25•I 2 =87,25А
Выбираем ВА47-100 с I ном.а =100 А.
3.3.3 Выбор автомата QF4 для защиты Л3
Выбираем защитно-коммутационный автомат QF4 по следующим условиям:
1. по условию нагрева максимальным рабочим током: I нр ?1,25•I 3 =19,4А;
2. по несрабатыванию при пусковых токах асинхронного двигателя (принять 7-и кратным от номинального тока): I эм ?1,25•I пуск =135,6А.
Для того чтобы было возможным определить защитную характеристику модульного автомата, рассчитаем ток срабатывания электромагнитного расцепителя. Принимая кратность пускового тока равным 7:
Рассчитаем кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току теплового расцепителя:
В соответствии с требуемыми условиями в качестве защитно-коммутационного аппарата для присоединения линии Л3, идущей к электроприемнику, выбираем автомат серии ВА27-29 с характеристикой В.
3.4 Проверка оборудования на действия токов коротких замыканий
Расчет токов КЗ необходим для проверки электрических аппаратов по условиям динамического действия токов КЗ, а также для проверки проводников и аппаратов по условиям нагрева при КЗ.
Результирующее эквивалентное сопротивление Xc определяется по выражению:
где Uном номинальное напряжение 10,5 кВ, I К1 примем равным 9кА.
При расчете токов КЗ принято считать, что максимальное значение тока короткого замыкания наступает через 0,01 с от момента возникновения КЗ. Такой ток, вызывающий в этом случае наибольшие электродинамические усилия, называется ударным и используется для проверки электрических аппаратов и проводников электродинамических и термических действиях токов короткого замыкания.
Для электрических аппаратов в качестве справочной информации приводятся значения предельного тока электродинамической стойкости. Аппарат пригоден для установки в данной цепи, если выполняется соотношение:
где i дин - амплитудное значение тока электродинамической стойкости.
Проверка на отключающую способность, т.е. на способность отключить ток КЗ. Эта способность характеризуется номинальным током отключения. Для правильного выбора должно быть выполнено соотношение:
где I ном откл - номинальный ток отключения защитного аппарата.
Степень термического воздействия тока КЗ на проводники и электрические аппараты определяет тепловой импульс, выделяемый при протекании тока КЗ. Для определения теплового импульса в электрических сетях систем электроснабжения можно воспользоваться следующим выражением:
где t КЗ - время протекания тока КЗ (время с момента возникновения КЗ до полного его отключения).
В справочных данных электрического аппарата приводятся значения тока и времени термической стойкости:
где I ТС - ток термической стойкости; t ТС - время термической стойкости.
Выбранный выключатель ВМП соответствует всем требованиям.
Определяем минимальное сечение проводника по условию термической стойкости:
3.5 Проверка условия срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании в сети до 1000 В
В соответствии с требованиями ПУЭ однофазное короткое замыкание на электроприемниках должно быть отключено за время не более 0,4 с.
Проверим, обеспечит ли автомат с выбранной защитной характеристикой отключение токов короткого замыкания за требуемое время.
По табл.9, табл.11 [3] определим расчетное сопротивление трансформатора и удельные сопротивления петли фаза-ноль для выбранных марок кабелей:
Расчетная формула токов короткого замыкания:
Кратность этого тока к номинальному току теплового расцепителя автомата QF4 определяется по выражению:
Выбранный модульный автомат с соответствующей защитной характеристикой обеспечит отключение однофазного короткого замыкания на электроприемнике за 0,4 с.
4. РАСЧЕТ И РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
При проектировании и управлении системами электроснабжения, когда отсутствует информация о графиках электрических нагрузок, оценить качество напряжения можно по двум предельным режимам нагрузки: максимальному и минимальному. Эти предельные значения электрической нагрузки определяются на основании гипотезы о распределении её по нормальному закону распределения вероятностей.
При совместном расчете режима распределительных сетей 10 и 0,38кВ оценки напряжений и потерь напряжений будем представлять в процентах от номинального напряжения, причем учитываем только продольную составляющую потери напряжения.
Рассчитаем среднесуточное отклонение активной и реактивной мощностей, приняв среднеквадратическое отклонение мощности 15% от расчетной:
Считая, что нагрузка распределена по нормальному закону, найдем значения средней и минимальной мощностей:
На шинах ГПП в течение суток поддерживается постоянное напряжение равное 10,5 кВ. Рассчитаем отклонения напряжения на шинах ГПП:
4.1 Расчет отклонения напряжения в узлах электрической сети, выбор наилучшей отпайки ПБВ трансформатора ТП
Определим отклонения напряжений в заданной сети:
· рассчитывается потеря напряжения в линии Л1:
· определяется отклонение напряжения в узле 2 (перед трансформатором)
· рассчитывается потеря напряжения в трансформаторе:
· определяется отклонение напряжения в узле 3 (за трансформатором)
Определим отклонения напряжений в заданной сети в режиме передачи максимальной мощностей:
· рассчитывается потеря напряжения в линии Л1:
· определяется отклонение напряжения в узле 2 (перед трансформатором)
· рассчитывается потеря напряжения в трансформаторе:
· определяется отклонение напряжения в узле 3 (за трансформатором)
Определим значения отклонения напряжения в режиме передачи минимальной мощности:
· рассчитывается потеря напряжения в линии Л1:
· определяется отклонение напряжения в узле 2 (перед трансформатором)
· рассчитывается потеря напряжения в трансформаторе:
· определяется отклонение напряжения в узле 3 (за трансформатором)
4.2 Оценка диапазона отклонений напряжения на шинах 0,4 кВ ТП
Требуется рассчитать отклонения напряжения в узле 4:
· отклонение напряжения в узле 4 (РП 0,4 кВ):
4.3 Расчет отклонения напряжения в максимальном режиме на зажимах АД
Определим отклонения напряжений на зажимах асинхронного двигателя в режиме передачи максимальной мощности:
· Отклонение напряжения на зажимах АД
Потери напряжения до самого удаленного потребителя в распределительной сети 0,38 кВ не должны превышать 5%. Рассчитав отклонение напряжения на зажимах электроприемника в режиме максимальных нагрузок, получили приемлемое значение отклонения напряжения. Построим эпюры падений напряжения на каждом участке цепи.
5. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
5.1 Расчет максимальных потерь мощности во всех элементах расчетной схемы
Доля потерь активной мощности на каждом участке цепи:
5.2 Расчет потерь электроэнергии за сутки в линии 1 и трансформаторе
Расчет потерь электроэнергии в линии 1:
Разобьем формулу расчета потерь электроэнергии в линии 1 на 2 части и произведем отдельный расчет для каждой части:
Расчет потерь электроэнергии в трансформаторе:
Разобьем формулу расчета потерь электроэнергии в трансформаторе на части и произведем отдельный расчет для каждой части:
Полная переданная мощность за сутки:
Оценим долю потерь по отношению к передаваемой по линии электроэнергии:
5.3 Расчет потерь мощности в элементах сети, обусловленные передачей реактивной мощности
- доля потерь мощности, обусловленных передачей реактивной мощности, от полных потерь мощности в линии 1.
- доля потерь мощности, обусловленных передачей реактивной мощности, от полных потерь мощности в трансформаторе.
- доля потерь мощности, обусловленных передачей реактивной мощности, от полных потерь мощности в линии 2.
- доля потерь мощности, обусловленных передачей реактивной мощности, от полных потерь мощности в линии 3.
В процессе выполнения курсовой работы произведён расчет для заданного участка СЭС, а именно определена расчётная нагрузка, выбраны марки проводов и их сечения. Для линий подобраны автоматические выключатели. Выбран трансформатор для однотрансформаторной подстанции. Рассчитано отклонение напряжения в НВРС и установлено, что оно оказалось в пределах допустимых. Производился расчет потерь мощности и электроэнергии в элементах схемы. Также были оценены потери от передачи реактивной мощности и вследствие неравномерности графика потребления. Доля потерь вызванных передачей реактивной мощности достаточно велика (60-90%), целесообразна компенсация реактивной мощности.
Закреплены, систематизированы и расширены теоретические знания и практические навыки с помощью решения комплексных инженерных задач электроснабжения промышленного объекта.
1. Системы электроснабжения: учебник / Н.П. Гужов, В.Я. Ольховский, Д.А. Павлюченко. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. - 258 с.
2. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М: Энергоатомиздат, 1991. - 464 с.: ил. - (Электроустановки промышленных предприятий / Под общ. ред. Ю.Н. Тищенко и др.)
3. Электроснабжение: Задание и методические указания по выполнению контрольной работы для студентов заочного отделения / НГТУ; Сост.: Н.П. Гужов. - Новосибирск, 2007.
Методы решения инженерных задач электроснабжения промышленного объекта. Расчётная схема цеха и электроприемников. Выбор мощности трансформатора и сечения линий электропередачи. Проверка условия срабатывания защиты от однофазных токов коротких замыканий. контрольная работа [1,0 M], добавлен 20.01.2012
Изучение методов расчета коротких замыканий в электрической системе. Определение токов трёхфазного, однофазного и двухфазного коротких замыканий. Анализ примеров выполнения расчетов указанных токов с использованием специализированной программы "ТоКо". дипломная работа [2,2 M], добавлен 29.08.2013
Расчет параметров срабатывания дистанционных защит от коротких замыканий. Составление схемы замещения. Расчет уставок токовых отсечек. Выбор трансформаторов тока и проверка чувствительности защит. Проверка остаточного напряжения на шинах подстанций. курсовая работа [3,4 M], добавлен 04.05.2015
Расчеты нормальных режимов, предшествующих коротким замыканиям. Метод и алгоритм расчета установившегося режима электрической сети. Электромагнитные переходные процессы при симметричных и несимметричных коротких замыканиях. Выбор и расчет релейной защиты. курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.10.2011
Обеспечение защиты сети от коротких замыканий и перегрузок с помощью предохранителей, их проверка на чувствительность и селективность. Расчет номинального, рабочего и пускового токов. Определение потерь напряжения в сети трансформаторной подстанции. контрольная работа [25,8 K], добавлен 18.01.2012
Понятие и основные функции дистанционной защиты. Расчет дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой сопротивления срабатывания реле. Определение защиты от внешних коротких замыканий и от перегрузки трансформатора, междуфазных коротких замыканий. контрольная работа [550,7 K], добавлен 27.02.2013
Построение схемы замещения и определение ее параметров в относительных базисных единицах. Расчет ударного тока трехфазного короткого замыкания. Векторные диаграммы токов и напряжений для несимметричных коротких замыканий. Выбор заземляющих устройств. курсовая работа [1,8 M], добавлен 14.02.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Проектирование низковольтной распределительной сети курсовая работа. Физика и энергетика.
Барышня Крестьянка Сочинение 6 Класс По Плану
Отчет По Практике В Колледже
Контрольная работа по теме Анализ бухгалтерского баланса на примере ЦБ РФ
Курсовая работа по теме Тенденции развития современного туристского рынка
Реферат: Методические рекомендации по выполнению контрольной работы по учебной дисциплине
Реферат по теме Правовое обеспечение землеустройства
Лабораторные Работы По Физике Скачать Бесплатно
Дипломная работа по теме Беременность и материнство
Контрольная работа: Политология - объект, предмет и основные функции, категории, методы и закономерности. Место политологии в системе социально-гуманитарных наук
Курсовая На Тему Транспорт
Курсовая Работа На Тему Оценка Безопасности Методом "Дерева Отказов" На Примере Трубоукладчика Komatsu D355с
Реферат по теме Религиозный фактор в геополитике
Спб Собрание Сочинений
Сочинение: Поэма Реквием Анны Ахматовой как выражение народного героя
Курсовая работа: Основные направления, выдвинутые в процессе проведения административной реформы и оптимизация механизма управления
Курсовая работа: Сущность чрезвычайного положения, обстоятельства и порядок его введения
Курсовая работа по теме Ползучесть неравномерно нагретого по радиусу сплошного цилиндра в условиях облучения
Реферат Основы Информационных Систем
Дипломная работа: Финансовый контроль на предприятии
Реферат по теме Шпаргалки к экзамену
Место и роль музыкальных программ в концепции радиостанции - Журналистика, издательское дело и СМИ курсовая работа
Исследование организации учета основных средств и анализ их состава и использования - Менеджмент и трудовые отношения дипломная работа
Анализ организации ООО "Производственник" - Менеджмент и трудовые отношения реферат