Проектирование системы электроснабжения промышленного района

Петрозаводский государственный университет 
 
 
Кафедра энергообеспечения предприятий и энергосбережения.

 

 

 
 
              Курс «Электропривод»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проектирование системы электроснабжения промышленного района

 

Курсовой проект

 

 

 

 

 

 

Исполнитель : студентка гр. 21410

 

Руководитель: Борисов Г.А.

 

 

 

 

 

 

                                                  Петрозаводск 2013

 

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………………………..2

1. Задание на  курсовую работу…………………………………………………......................3

1.1 Исходные данные…………………………………………………………………....3

1.2 Анализ исходных  данных……………………………………………………............3

2. Ситуационный  план и план размещения  электроприемников………………..……...4

3. Характеристики  электроприемников. Обоснование.

 принципиальной  схемы электроснабжения и рабочих  напряжений. ............................5

3.1 Категории электроприёмников…………………………………………………....5

4. Расчет нагрузок  электроприемников и элементов электросети………………..……..6

5. Выбор оптимального  напряжения……………………………………………………......8

5.1 Общие положения………………………………………………….........................8

5.2 Расчет оптимальных  напряжений 

в высоковольтных линиях от ГПП до поселков……………………………………....8

6. Выбор сечения  проводов……………………………………………………………….......9

6.1 Общие положения…………………………………………………………………..9

6.2 Расчёт и  выбор сечения проводов по  условию нагрева…………………….…...10

6.2.1 ВЛ ГПП – П/пс №1…...…………………………………………....…...10

6.2.2 ВЛ ГПП – П/пс № 2……………………………………..……………...10

6.2.3 ВЛ ГПП – П/пс № 3…………………………………..………………...10

6.3 Выбор сечения  проводов по условию механической  прочнос…………………...11

6.4 Расчёт и  выбор сечения проводов по  экономической плотности тока……....11

6.4.1 ВЛ ГПП – П/пс № 1…………………………………………………….11

6.4.2 ВЛ ГПП – П/пс № 2…………………………………………………….12

6.4.3 ВЛ ГПП – П/пс № 3…………………………………………………….12

6.5. Расчёт и  выбор сечения проводов по 

условию величины падения напряжения……………………………………………...12

6.5.1 ВЛ ГПП – П/пс № 1……………………………………………………..12

6.5.2 ВЛ ГПП – П/пс № 2……………………………………………………..12

6.5.3 ВЛ ГПП – П/пс № 3……………………………………………………..12

6.6 Выбор сечения  по условию тлеющего разряда..…………………………………13

7. Расчет и выбор  сечения проводов 

линий от понизительных подстанций до потребителей…………………………..………14

8. Выбор мощности  трансформаторов……………………………………………………...15

8.1 Общие положения……………………………………………………………...…..15

  8.2 Расчет мощностей и подбор трансформаторов……………………………......17

9. Выбор типа  компенсирующих устройств и их  размещение…………………….….….21

9.1 Общие положения……………………………………………………….................21

9.2 Расчет компенсации  реактивной мощности и подбор  КУ……….……………..21

10. Расчет сопротивления  заземлителя из вертикальных 

электродов, связанных полосой прямоугольного сечения.................................................24

11. Расчет токов  короткого замыкания…………………….………………………….…...26

11.1 Общие положения……………………………………………………………..….26

11.2 Определение сопротивлений  трансформатора

в относительных единицах…………………………………………………………....27

11.3 Определение  сопротивлений  воздушных 

линий в относительных единицах………………………………………………....…..29

11.4 Расчет токов  короткого замыкания……………………………………………32

12.Выбор коммутационной  аппаратуры………………………………………….…………35

12.1 Основные положения…………………………………………………...................35

12.2 Выбор выключателей……………………………………………………………...35

12.3 Выбор плавких  вставок релейной защиты……………………………………....36

12.4 Защита трансформаторов……………………………………………………….39

12.5 Защита воздушных  линий…………………………………………………............40

13. Средства обеспечения  техники безопасности и охраны  труда………………………..44

13.1 Требования  техники безопасности……………………………….……………....44

13.2  Средства  обеспечения охраны природы………………………….……………...46

14. Заключение………………………………………………………………………………..….49

15.Список литературы………………………………………………………………………...

ВВЕДЕНИЕ

 

В условиях необходимости обеспечения роста объемов производств, как в промышленных, так и в сельскохозяйственных сферах экономики страны, возникает ряд задач, непосредственно связанных с энергоснабжением потребителей. Одной из таких задач является качественное и бесперебойное снабжение электроэнергией. Ее решением может послужить проектирование новых линий электропередач и понижающих подстанций у потребителей.

Неизбежен рост потребления электроэнергии, не только имеющимися в настоящее время крупными промышленными центрами и предприятиями практически любых отраслей, но прогнозируемыми и организующимися мелкими фирмами, организациями, а так же бытовыми потребителями.

Исходя из вышесказанного, актуальной остается проблема проектирования схем электроснабжения небольших районов и потребителей с относительно малыми нагрузками.

Курсовой проект по дисциплине “Электропривод ” выполняют на четвертом курсе студенты, обучающиеся энергетическим специальностям. Этот проект должен развить у студентов навыки практического использования знаний, которые он получил при изучении курса “Электропривод”. Следующий за теоретическим изучением курса учебный проект завершает работу над этой важной для каждого энергетика дисциплиной. Первые шаги в области проектирования убеждают студента, что полученные знания, умение проводить различные расчеты сетей, недостаточны для выполнения проекта. Расчетные задачи решаются по определенным формулам по известной методике на основе необходимых исходных данных. Задачи, которые поставлены в проекте системы электроснабжения, в большинстве случаев не имеют однозначного решения. Выбор наиболее удачного варианта производится не только путем теоретических расчетов, но и на основе различных соображений, производственного опыта. Выполнение курсового проекта и дает возможность студенту получить некоторый опыт, развивать проектное мышление, и только после нескольких лет молодой инженер становится полноценным специалистом в области проектирования систем электроснабжения.

Выбор наиболее приемлемого варианта, удовлетворяющего технико-экономическим требованиям, - это один из основных вопросов при проектировании любого инженерного сооружения, в том числе и системы электроснабжения.

 

1. Задание на курсовую  работу по проектированию  электроснабжения промышленного района.

 

1.1 Исходные  данные.

В районе месторасположения подстанции  энергосистемы с двумя трехобмоточными трансформаторами с РПН 2х ТДТН -10000/110/35/10 находятся три населенных пункта с двумя автономно работающими дизельными электростанциями мощностью 200 и 120 кВт.

Первые два населенных пункта, удаленные между собой на 12 км, расположены в одном направлении от подстанции. В дальнем из них планируется построить деревоперерабатывающее производство с двухсменным потреблением 200 кВт мощности при максимальном удалении от подстанции в 23 км. Коммунальная нагрузка этих поселков соответственно 120 и 130 кВт. Третий поселок имеет производственный цех, работающий в одну смену с максимальным потреблением 80 кВт (рыбоконсервный цех) и коммунальную нагрузку 80 кВт. Запроектировать и обосновать для поселков наиболее эффективный вариант электроснабжения.

 

1.2 Анализ  исходных данных.

При проектировании электроснабжения объекта целесообразно рассмотреть следующие вопросы: 

• Ситуационный план и описание размещения электроприемников.
• Классификация  и общие характеристики потребителей электроэнергии  (по роду тока, напряжению, надежности и т. п.).
• Расчет нагрузок приемников и элементов электросети.
• Выбор  схемы  электроснабжения  предприятия и выбор рационального напряжения для распределительной сети предприятия.
• Расчет площади сечений проводов сети.
• Выбор типа компенсирующих устройств и их размещение.
• Расчет заземления и выполнение эскиза заземляющего контура.
• Выбор числа, мощности и типа силовых трансформаторов главной понизительной подстанции  (ГПП)  и цеховых подстанций.
• Расчёт токов короткого замыкания.
• Выбор коммутационной аппаратуры системы электроснабжения.
• Выбор плавких вставок и уставок релейной защиты.
• Средства обеспечения техники безопасности и охраны природы.
• Технико-экономическое обоснование проекта.

2. Ситуационный план и план размещения

                 электроприемников.

 

Ситуационный план и план размещения электроприемников указан на рисунке 1.

 

 

 

 

 

 

рис.1  Ситуационный план.

 

3. Характеристики электроприемников. Обоснование

принципиальной схемы электроснабжения и рабочих

напряжений.

 

Требованиям технологического оборудования лесозаготовительного предприятия и рыбоконсервного цеха удовлетворяют трехфазные асинхронные двигатели холодильные установки и т.д., поэтому для работы электрооборудования нами был выбран трехфазный переменный ток, промышленной частотой 50 Гц и напряжением 380/220 В, допускающий питание силовых и осветительных токоприемников от общего трансформатора.

 

3.1 Категории электроприёмников

Технологические установки и агрегаты в отношении требуемой надежности электроснабжения делятся на три категории:

Электроприемники I категории —  установки, у которых перерыв питания электроприемников может повлечь за собой опасность для людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждения оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса. Эти потребители должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников, и перерыв их электроснабжения допускается лишь на время автоматического включения резерва.

Электроприемники II категории — электроприемники, у которых перерыв питания связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих механизмов и рабочего транспорта. Для этой категории допускаются перерывы электроснабжения на время, необходимое для ручного включения резерва дежурным персоналом или выездной бригадой. В нашем курсовом проекте электроприемником II категории является рыбоконсервный комбинат, т.к. на нем установлены холодильные установки, не допускающие длительного перебоя в электроснабжении.

Электроприемники III категории – вспомогательные производства, некоторые склады неответственного назначения, поселки и т.п. Они допускают перерыв питания на время ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения продолжительностью до одних суток. На этих предприятиях следует применять такие способы прокладки проводов и кабелей и такое размещение трансформаторов, которое обеспечивает быстрый их ремонт или замену. К потребителям третьей категории относятся электроприемники ДОКа и поселка.

4. Расчет нагрузок электроприемников и элементов

электросети.

 

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы и надежность работы электрооборудования.

Расчет нагрузок в поселках:

Первый поселок:

P∑1 = Pбыт + Pпр-во = 130 + 200 = 330 кВт

Sбыт = Pбыт /cosφ = 130/0.85 = 152.94 кВА

Sпр-во = Pпр-во /cosφ =200/0.8 = 250 кВА

S∑1 = Sбыт + Sпр-во = 152.94 + 250 = 402,94 кВА

Qбыт = Pбыт · tgφ =130·0.62 =80.57 кВАр

Qпр-во = Pпр-во · tgφ = 200·0.75 = 150 кВАр

Q∑1 = Qбыт + Qпр-во =80.57 + 150 =230,57 кВАр

Второй поселок:

P∑2 = Pбыт = 120 кВт

Sбыт = Pбыт /cosφ = 120/0.85 = 141,18 кВА

S∑2 = Sбыт =141,18 кВА

Qбыт = Pбыт · tgφ =120·0.62 =74,4 кВАр

Q∑2 = Qбыт = 74,4 кВАр

Третий поселок:

P∑3 = Pбыт + Pпр-во = 80 + 80 = 160 кВт

Sбыт = Pбыт /cosφ = 80/0.84 = 95.24 кВА

Sпр-во = Pпр-во /cosφ =80/0.84 = 95,24 кВА

S∑3 = Sбыт + Sпр-во = 95.24 + 95.24 = 190.48 кВА

Qбыт = Pбыт · tgφ =80·0.65 =51.67 кВАр

Qпр-во = Pпр-во · tgφ = 80·0.65 =51.67 кВАр

Q∑3 = Qбыт + Qпр-во =51.67+ 51.67 =103.35 кВАр

 

 

 

Расчет нагрузок электроприемников и элементов электросети указан в сводной таблице 1.