Разработка системы электроснабжения промышленного предприятия (число часов использования максимума нагрузки - 3770 ч/год)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Электроснабжения

Курсовой проект

Проектирование системы электроснабжения

промышленных предприятий

Студент: Николаев М.Г.

Специальность: 140211

Курс: 4

Шифр: 7101031031

Форма обучения: заочно-ускоренная

Преподаватель: Зайцев Герман Зельманович

Санкт-Петербург

2010 г.

Задание на курсовой проект. …………………………………………………….	3
Исходные данные…………………………………………………………………	4
1.  Определение расчетных нагрузок………………………………………………	5
1.1. Определение расчетных нагрузок корпусов…………………………………….	5
1.2. Определение расчетной нагрузки для выбора цеховых трансформаторов…….	5
1.3. Определение потерь в трансформаторах и цеховых сетях……………………..	5
1.4. Определение полной расчетной мощности силовой нагрузки…………………	5
2.  Выбор места расположения ГПП………………………………………….........	6
2.1. Построение картограммы электрических нагрузок цехов.....………………….	6
2.2. Определение координат центра нагрузок всего предприятия…………………	7
2.3. Месторасположение ГПП…………………………………………………….	7
3.  Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП…………………………….	7
3.1. Выбор количества трансформаторов……………………………………………	7
3.2. Выбор мощности трансформаторов…………………………………………….	7
4.  Выбор сечения ВЛ-110 кВ……………………..………………………………..	11
5.  Выбор схемы ГПП………………………………………………………………..	12
6.   Выбрать режимы работы нейтралей  трансформаторов ГПП.	12
7.    Расчет токов короткого замыкания. Выбор коммутационной аппаратуры……………………………………………………………………….	12
7.1. Составление схемы замещения…………………………………………………..	12
7.2. Определение ударного тока КЗ………………………………………………....	14
7.3. Выбор электрических аппаратов 110 и 10 кВ……………………………………	15
8.    Выбор типа, числа  и мощности ТП, количества ТП и мест их расположения………………………………………………………………….…	20
9.    Выбор схемы распределительной сети 10 кВ……………………………………	22
10.  Компенсация реактивной мощности. Выбор компенсирующих устройств.…	22
10.1.Компенсация реактивной мощности на стороне 0,4 кВ………………………..	22
10.2.Компенсация реактивной мощности на стороне 10 кВ………………………..	25
11.     Выбрать сечение кабельных линий 10 кВ.
Список литературы………………………………………………………………..	28

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Основным содержанием курсового проекта является разработка  системы электроснабжения промышленного предприятия.

В процессе проектирования необходимо выполнить следующее:

1.  Определить расчетные нагрузки корпусов и предприятия.

2.  Составить картограмму нагрузок и выбрать место расположения главной понизительной подстанции (ГПП).

3.  Выбрать число и мощность трансформаторов ГПП.

4.  Определить сечение ВЛ 110 кВ, питающих предприятие.

5.  Составить схему электрических соединений ГПП.

6.  Выбрать режимы работы нейтралей  трансформаторов ГПП.

7.  Произвести расчет токов к.з., выбрать коммутационные аппараты РУ ГПП и определить минимально допустимые сечения отходящих кабельных линий по термической стойкости токам к.з.

8.  Выбрать типы, число и мощности трансформаторов цеховых ТП, количество  ТП в каждом корпусе и места их расположения.

9.  Составить схему распределения электроэнергии по территории предприятия на напряжение 10 кВ.

10. Выбрать компенсирующие устройства на напряжении до и выше 1000 В.

11. Выбрать сечение кабельных линий 10 кВ.

12. Вычертить:

а) ситуационный план предприятия с нанесением на него картограммы нагрузок, мест расположения ГПП, ТП и распределительных пунктов (РП), трасс воздушных и кабельных линий;

б) принципиальную схему электроснабжения предприятия.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Ситуационный план предприятия приведен на рис.1, в масштабе  1: 10000;

2. Данные по корпусам предприятия даны в таблице 1, где  К_и – коэффициент использования по корпусам;

3. Число часов использования максимума нагрузки:      Тм = 3770 ч/год;

4. Установленная энергосистемой предельно допустимая реактивная нагрузка на шинах        10 кВ ГПП в часы максимума нагрузки:     Q max.доп. = 15,5 Мвар;

5. По площади корпусов вся нагрузка распределена равномерно; категории нагрузок даны для электроприемников 380/220 В по требованиям к надежности электроснабжения;

6. Источник питания – шины 110 кВ районной подстанции;

7. Мощность короткого замыкания на шинах 110 кВ районной подстанции:

S к.з. = 1000 МВ·А;

8. Расположение районной подстанции относительно предприятия: справа;

расстояние от районной подстанции до предприятия:   = 11 км.

9. Для всех корпусов эффективное число приёмников n_э > 50.

Таблица 1

№ корпуса		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Распределение нагрузок по категориям, %	I	3	0	0	0	0	0	0	5	0	30	17	0
	II	82	10	5	85	90	90	100	95	80	55	73	100
	III	15	90	95	15	10	10	0	0	20	15	10	0
Рном, кВт		3600	1000	1600	8900	13400	11600	1000	10400	11600	7000	15600	500
Ки		0,49	0,38	0,4	0,5	0,49	0,44	0,43	0,53	0,59	0,57	0,41	0,65
tg φ		0,88	0,48	0,49	0,59	0,61	0,75	0,58	0,88	0,95	0,75	0,59	0,67

Масштаб 1:10000

Рис.1 Ситуационный план предприятия

РАСЧЕТНАЯ  ЧАСТЬ

1.  Определение расчетных нагрузок корпусов и предприятия.

1.1. Определение расчетных нагрузок корпусов.

P с.м.  и Q с.м. – средние нагрузки за максимально загруженные смены;

P с.м.=  К_{и с.в.} · Рном ;                                                                                                                                                     (1)                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

Ниже приведен расчет для 1-го цеха, для остальных цехов расчет производим идентично. Полученные данные расчетов заносим в табл. 1.1.

P с.м.₁ =  К_и1 · Рном₁ = 0,49 · 3600 = 1764 кВт;

Q с.м.=  tg φ с.в. · P с.м.;                                                                                                                                                     (2)                                                                                                                                                    

Q с.м.₁=  tg φ₁ · P с.м₁ = 0,88 · 1764 = 1552,32 квар;

P расч.  и  Q расч. – максимальные расчетные нагрузки электроприемников  380/220 В  корпусов   (ф. 9.15. [1]);

P расч.  = К_р · Рс.м,                                                                                                                                                     (3)                                                                                                                                                     где К_р – коэффициент расчетной нагрузки на шинах низшего напряжения цеховых трансформаторов и магистральных шинопроводов, занесен в табл. 1.1.

К_р = f (К_и, n_э)                по табл. 9.2. [1].

Так как эффективное число приемников n >50, следовательно при K_И ≤ 0,5, K_Р = 0,7;                 при K_И ≥ 0,5, K_Р = 0,8.

P расч.₁  = К_р1 · Рс.м.₁ =  0,7 · 1764 = 1234,8 кВт;

Q _расч1  = L_р1 Q с.м.₁ =0,7∙1552,32 = 1086,624 квар,    ф. 9.16. [1]                                                                                                                                                     (4)                                                                                                                                                     где  L_р – коэффициент расчетной реактивной нагрузки на шинах низшего напряжения цеховых трансформаторов и магистральных шинопроводов, принимаем  L_р = К_р.

1.2.  Определение расчетной нагрузки для выбора цеховых трансформаторов.

,                                                                                                                                                     (5)

где  S расч – полная расчетная нагрузка i-го цеха.

кВ А;

1.3.  Определение потерь в трансформаторах и цеховых сетях.

ΔР_ц @0,03 · S_РАСЧ;                                                                                                                                                        (6)                                                                                                                                                    

ΔQ_ц @ 0,1 · S_РАСЧ;                                                                                                                                                     (7)

ΔР_ц1 @0,03·S_РАСЧ1 = 0,03·1644,835= 49,345 кВт ; ΔQ_ц1 @ 0,1·S_РАСЧ1 = 0,1·1644,835=164,83 квар;

1.4.  Определение полной расчетной мощности силовой нагрузки.

P _{РАСЧ.  ГПП}  = К₀ · (S Р_РАСЧ  + S ΔР_ц + ∆Р_кв),                                                                                                                                                     (8)

где К₀  – коэффициент одновременности максимумов нагрузки К₀ = f (К_и)

∆Р_кв – потери активной мощности в кабелях высокого напряжения, т.к. ∆Р_кв << (ΣР_расч + S ΔР_ц), считаем  ∆Р_кв = 0.

                                                                                                                                                     (9)                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

SР_С.М. =42401  кВт, SР_НОМ = 86200 кВт    (см. табл. 1.1.);

= 0,492

По табл. 9.4. [1] принимаем К₀ = f (К_и) = 0,85

SР_РАСЧ = 31347,8 кВт; SΔР_ц = 1175,417 кВт      (см. табл. 1.1.);

P _{РАСЧ. ГПП} = К₀ · (S Р_РАСЧ  + SΔР_ц+ ∆Р_кв) = 0,85 · (31348 +1175+0) = 27644 кВт;

                                                                                                                                                     (10)

= 39012 кВ·А;

                                                                                                                                                     (11)

= 31694 кВ·А.

Суммарная мощность компенсирующих устройств (без учета потерь