Характеристика внутриплощадочных сетей

Введение

Внутризаводское электроснабжение промышленных предприятий и установок осуществляется в основном с помощью электрических сетей напряжением 6, 10, 35, 110 и 220 кВ. Основными вопросами при построении рациональных и экономичных систем электроснабжения промышленных предприятий являются вопросы выбора схемы электроснабжения, а соответственно и выбора напряжений питающих и распределительных сетей.

Система электроснабжения промышленного предприятия (СЭС), представляющая собой сочетание отдельных элементов, может быть условно разделена на: внешнюю и внутреннюю. К внешней части СЭС (внешнее электроснабжение) относятся питающие сети 6 – 220 кВ, обеспечивающие подачу электроэнергии на предприятие от точки присоединения к энергосистеме до приемного ЦРП или до ГПП (ТП). К внутренней части СЭС (внутреннее электроснабжение) относятся распределительные сети напряжением до 1 кВ и выше, предназначенные для распределения электроэнергии по территории предприятия и внутри цехов.

При выборе напряжений СЭС промышленного предприятия следует стремиться к минимальному числу ступеней трансформации (две-три), так как на каждой ступени трансформации теряется в среднем до 5 % проходящей через нее мощности.

В основе правильной организации электромонтажных работ (ЭМР) лежат высокая степень их механизации, индустриализации, а также выбор и применение высокопроизводительной монтажной технологии.

Под механизацией работ понимают выполнение ЭМР с помощью механизмов и приспособлений. Механизация работ, выполняемых в мастерских, осуществляется с помощью различных станков и механизмов. Для работ массового характера в мастерских создают специальные технологические линии. Механизация работ на объекте сводится, в основном, к применению механизированных способов установки крепежных деталей, опрессовыванию наконечников и соединительных гильз на жилах проводов и кабелей, а также применению подъемно-транспортных и других механизмов. При ЭМР широко применяют электросварку и разные виды газовой сварки, а при монтаже соединений проводов и жил кабелей – термитную сварку.

Все ЭМР обычно осуществляются в три этапа:

а) заготовительные работы, то есть работы, производимые вне зоны монтажа на заводах или в мастерских электромонтажных заготовок. К ним относятся изготовление крепежных деталей, конструкций, узлов, заготовок проводов, выполнение ревизий, сборку укрепленных узлов и блоков электрооборудования;

б) подготовительные работы в зоне монтажа. К ним относятся установка крепежных деталей, пробивка и разметка трассы, завоз оборудования;

в) непосредственно монтажные работы на объекте.

Все ЭМР выполняются по рабочим проектам с учетом требований, монтажных и заводских инструкций и технологических правил.

Электромонтажные работы распространяются на следующие виды установок: воздушные линии электропередач; внешние кабельные сети; распределительные устройства и подстанции; внутренние электропроводки; силовое электрооборудование; осветительное электрооборудование; автоматические и контрольно-измерительные приборы. Кроме того, специальные виды работ распространяются на аккумуляторные и конденсаторные батареи, тяжелые шины, крупные электрические машины.

В комплексе строительства ЭМР занимают видное место. Они являются завершающим этапом строительства и в значительной степени определяют сроки ввода объекта в эксплуатацию.

1. Характеристика механического участка

В механическом цехе производится обработка деталей, узлов и корпусов двигателей, изготавливаемых на проектируемом предприятии. Необходимые для этого заготовки, металл и отливки поступают со склада металла, заготовок и прочих материалов в отделение металлообрабатывающих станков.

Изготовленные и обработанные в механических отделениях детали, части и узлы передаются в сборочный цех завода. Схема технологического процесса приведена на рис. 1.1.

Таблица 1.1 Характеристика механического цеха

Рис. 1.1 Схема технологических потоков механического и сборочного цехов

2. Расчет внутренних проводок

2.1 Характеристика внутренних проводок (условия прокладки)

Для питания цеховых потребителей электроэнергий, в основном применяют систему трехфазного переменного тока напряжением 380 В с глухозаземленной нейтральностью цехового трансформатора.

На выбор схемы распределения электроэнергий и ее конструктивность использование оказывают влияние следующие факторы: требование к бесперебойности питания, размещения технологического оборудование площади цеха, условия среды цеха, размещение трансформаторных подстанций.

Распределительные устройства, как правило, размещают в близи центров нагрузки. Питающие сети должны иметь по возможности минимальную длину. Каждый участок или отделение цеха питаются от своих распределительных устройств. В установках с параллельными технологическими потоками рекомендуется схема распределения электроэнергии, строить так чтобы аварийное отключение или отключения ревизий или ремонта одного из элементов приводимого к отключению механизмов относящимся только к одному технологическому потоку.

В соответствие с ПУЭ производственные помещения в зависимости от характера окружающей среды делят на следующие классы: сухие, влажные, сырые, особые, жаркие.

Схемы питания силовых потребителей.

Линии цеховой сети, отходящие от не новой трансформаторной подстанции или водного устройства, образуют питающую сеть, а линии подводящие энергию от шинопроводов или распределительных пунктов, непосредственно к электроприёмникам – распределительную сеть.

Схемы могут быть:

1) радиальными,

2) магистральными,

3) смешанными с односторонним и двух сторонним питаниями.

При магистральной схеме питание от подстанций к отдельным узлам нагрузки и мощными приемниками осуществляется по отдельным линиям. Чаще всего только схемы применяют в цехах машиностроительных заводов, в цехах цветной металлургии, на предприятиях приборостроений

Магистральные сети выполняются шинопроводами или кабелями.

Подключение магистрали к сборным шинам распределяет устройство КТП, осуществляется через линейные автоматические выключатели.

Схемы блоков трансформаторных магистралей применяют, как правило с числом отходящих от КТП магистралей, не прерывающих числа установленных трансформаторов (рис.2.1), (рис.2.2).

Рис. 2.1 Схема подключения трансформаторных магистралей

Рис. 2.2 Схема подключения магистралей к КТП через автомат выключателя отходящей линии

Магистральные схемы выполнены шинопроводами, относятся к высоконадежным элементам системы электроснабжения. Их применяют для питания потребителей любой посторонний надежности.

Рис. 2.3 Схема подключения трансформатора двухтрансформаторной подстанции

Рис. 2.4 Схема подключения к однофазной подстанции

Рис. 2.5 Схема трех и более ответвлений с токами

При использовании на однотрансформаторных подстанций секционного выключателя, устанавливают в цехе, он должен быть сбалансировать с выключателем, установленным на подстанции.

Магистральные сети выполнены комплексными шинопроводами, поэтому их применяют для трех и более ответвлений с токами, не менее 250 А.

При распределении ТП и щита в одном помещении или в соседних помещениях не требуется установка коммутационных аппаратов на магистралях и шины щита рассматривают, как продолжения сборных шин ТП.

Рис. 2.6 Щит

Магистральные схемы выполнены комплексными шинопроводами типа ШМА-68, Н-1600 допускаются кратковременные перегрузки, используют для питания машин контактной сварки. В тех случаях, когда характер среды в цехе или размещение технологического оборудования по площади цеха, делают невозможным применения магистрального кабеля. Как правило, сечение кабелей магистрали выполняются одинаково по всей длине. Выбор схемы зависит от условий среды в цехе, от размещения и габаритов оборудования, от особенностей подъема транспортных работ в цехе.

2.2 Выбор сечения и пускозащитной аппаратуры

Провода и кабели должны быть выбраны таким образом, чтобы температура провода при длительном протеканий рабочего тока нагрузки не была больше предельной допустимой. При расчетах провода внутренних электропроводок выбирают по значению предельно допустимого тока.

Так как выбор проводок по допустимому нагреву тесно связаны с выбором защитных аппаратов, то расчет начинаются с выбора защиты от перегрузок и коротких замыканий. Расчет внутренних электропроводок по допустимому нагреву заключается в следующим. В соответствие с методикой выбирают плавкие предохранители или автоматические выключателей. По принятому значению номинального тока плавкой вставки или тока срабатывания расцепителя автомата находят допустимый ток проводника I_доп. По условию согласования с защитой. Согласно ПУЭ значению I_доп. Определяют по следующим условиям:

Для проводников с резиновой и подобной ей по тепловым характеристикам изоляций (U_доп. = 65°C) прокладываемых в пожароопасных и взрывоопасных помещениях, а также для осветительных сетей жилых и общественных зданий, торговых помещений, служебно-бытовых помещений промышленных предприятий и сетей, заменяемых плавкими вставками предохранителей или мгновенно девствующим электромагнитом расцепителям автомат.

I_{доп. в} или I_доп. 1.25_{ср. э.} для тех же проводников, но прокладываемых во всех других помещениях, а также для кабелей с бумажной изоляцией не зависимо от типа помещения.

I_доп.I_в или I_доп. I_{ср. э.} где I_в – начальный ток плавкой вставке. I_{ср. э.} – ток срабатывания электромагнитного расцепителя.

Для проводников всех марок при защите их автоматами с расципителями, имеющими обратно зависимую от тока характеристику.

I_доп. I_ср.т. где I_ср.т. – ток срабатывания расципителя.

Для ответвлений к электродвигателям и невзрывоопасных помещений.

1)

Где I_ср.р. ток срабатывания расцепителя с регулируемой обратнозависимой от характеристики тока.

Для ответвлений к электродвигателям и невзрывоопасных помещений.

2)

Где номинальный ток электродвигателя. Под значением I_доп в таблицах допустимых значений токов для принятой марки провода выбирает соответствующую площадь сечения проводника по условию.

3)

Где I_доп.т. – допустимый табличный ток. Если I_доп не совпадает с табличным, то можно принять ближайшую меньшую площадь сечения проводника, если выполняется условия.

Выбранный проводник проверяют по рабочему току нагрузки.

4)

Где R – поправочный коэффициент, учитывающий несовпадений действительных условий с принятыми при составлений таблиц допустимых токов.

5)

Здесь R_u – поправочный коэффициент на температуру окружающей среды.

R_п – поправочный коэффициент, на число совместно прокладываемых в трубах, коробках и в лотках проводов.

Если условия R_{1 доп.т} ? I_р не соблюдено, то выбирают большую площадь поперечного сечения проводника. Затем выбранные по условию допустимого нагрева проводников на допустимую потерю напряжения.

Рис. 2.7 Выбор сечения и пусковой защиты аппарата

Таблица 2.1 Выбор сечения и пусковой защиты аппарата

Решение: 220+300+300+294=1114 кВт

Выбираем мощность трансформатора ТМ3 – 1000.

2.3 Компенсация реактивной мощности

Одним из основных мероприятий по улучшению качества электроэнергии и ее экономии является компенсация реактивной мощности электрических установок конденсаторами. Это повышение достигается выработкой реактивного тока. Компенсировать реактивную мощность экономически выгодно в той же сети, где она потребляется, при этом будут минимальные потери энергии, а, следовательно, потребуется меньше мощности трансформаторов. Для поддержания наивыгоднешего режима работы промышленного предприятия целесообразно осуществлять устройства, автоматически регулирующие мощность конденсаторных установок в зависимости от времени суток изменяется ток или напряжения.

Виды компенсации реактивной мощности в распределительных сетях промышленных предприятий с помощью компенсирующих конденсаторных установок (ККУ).

Таблица 2.2 Виды компенсации реактивной мощности в распределительных сетях с помощью ККУ

Автоматическое включение и отключение батарей конденсаторов осуществляется с помощью специализированного контроля и другой коммутационной защитой аппаратуры. При отклонении коэффициента мощности от заданного значения контроль подключает или отключает ступени конденсаторов, исключая тем самым возможность возникновения режима недекомпенсаций или перекомпенсаций, поскольку включенная мощность конденсаторов строго соответствует реактивной мощности, потребляемой в данный конкретный момент времени.

Рис. 2.8 Схема присоединения батарей конденсаторов

На рис.2.8 показаны простейшие регулируемые схемы присоединения батарей конденсаторов высокого и низкого напряжения; а) – через выключатель 6..10 кВт; б) – через рубильник с предохранителем 380 В.

В распределительных сетях промышленного предприятия наиболее эффективной, безусловно, является централизованная компенсация. Этот вид компенсаций позволяет выполнить компенсацию реактивной мощности в строгом соответствии с ее фактическими потребителями в течение суток, а так же в течение отдельных смен работы промышленного предприятия.

Выбор БК

Q_расчет = Q_ш – 0,33 Р = 445 – 0,33 * 594 = 249 квар

Q_ш = S * sinц = 743 * 0,6 = 445 квар

Установка БК Q_ном = 250 квар

Q_расчет = 445 – 250 = 195 квар

S = = 625 кВА.

После ионизации устанавливаем трансформатор Т 630.

3. Расчет освещение участка

Электрической осветительной установкой обеспечивается определенная (нормируемая) освещенность на рабочих поверхностях и благоприятное распределение яркости стен и потолка в поле зрения. Рабочими поверхностями в цехах и торговых залах являются столы, в координатах – пол, в складских помещения – стеллажи.

Проектирование осветительной установки производится в такой последовательности: установление величины нормируемой освещенности для принимаемых источников света (ламп накаливания или люминесцентных ламп) и системы освещения, выбор типа светильников и их размещения, расчет мощности осветительной установки и мощности применяемого источника света, проверочной расчет на минимальную освещенность.

На основании общих норм для помещений предприятий торговли и общественного питания минимальная освещенность при высоте 0,8 м от пола принимается лк: в торговых залах – 75…100 (200…300); в цехах – 75 (200); для коридоров, вестибюлей, кладовых – 15…30 (50…75) (в скобках указаны нормы для люминесцентного освещения).

В помещения применяется система общего или комбинированного освещения. Система комбинированного освещения включает общее и местное освещение мест. В помещения предприятий торговли и общественного питания в основном применяется система общего равномерного освещения. Система комбинированного освещения применяется в конторских помещения, кабинетах и мастерских.

В процессе эксплуатаций осветительной установки освещенности рабочих мест снижается вследствие запыления и загрязнения светильников, а также из-за снижения светового потока ламп при их старений. В зависимости от пылевыделений и характера помещения применяется различной величины коэффициент запаса, который повышает расчетную освещенность по сравнению с нормируемой. В большинстве помещений предприятий торговли и общественного питания содержится менее 0,5 мг/м³ пыли, дыма и копоти, поэтому коэффициент запаса осветительных установок принимается равным 1,3 при освещении лампами накаливания и 1,5 люминесцентными лампами. Для горячих цехов этот коэффициент может приниматься соответственно 1,5 и 1,7.

Выбор и размещение светильников. Тип светильника выбирают исходя из условий среды помещений, а также требований к светораспределителю и экономичности осветительной установки в целом. Светильники прямого света следует применять для освещений производственных помещений; светильники рассеянного света и светильники преимущественно отраженного света, с кольцевыми металлическими заменителями. При этом часть светового потока попадает на потолок и стены, окрашенные в светлые тона, и, отражаясь, равномерно освещать рабочие поверхности.

При равномерном размещении создается одинаковая освещенность всей площади помещения в целом. Расстояние между светильниками в каждом ряду, а также между рядами берется постоянным. Лучший вариант равномерного размещения светильников – расположение их в шахматном порядке или по вершинам квадрата. Расстояние между рядами и между светильниками принимают в зависимости от расчетной высоты h (высоты подвеса светильника над рабочей поверхностью). Эту высоту определяют по формуле:

1) h=H–,

где H – высота помещения, м; – высота рабочей поверхности, м; h_св.– свет светильника (расстояние от потолка до светильника), м.

Высота рабочей поверхности стола при работе сидя принимается равно 0,8 м. при работе стоя – 1 м. Высоту света светильника для помещений высотой 3…4 м принимают равной 0,3…0,5 м.

Расстояние между светильниками определяют по формуле L=(1,4…2,8)h, хотя для простейших расчетов L=1,5h с последующим корректированием при расстановке светильников до стены принимают 0,5L. При расположении рабочих поверхностей непосредственно у стен это расстояние уменьшается до 0,3L.

Люминесцентные светильники располагаются обычно рядами. Для светильников типа ЛСПО2-2 расстояние между ними принимается Д=1,2h. При больших нормах освещение люминесцентные светильники располагают непрерывными рядами, соединяя их торцами один с другим.

Светильники с лампами накаливания после определения расстояний между ними и между рядами наносятся на план помещений условными обозначениями.

Светильники с люминесцентными лампами наносятся на план после окончания расчёта.

Расчет освещения методом коэффициента использования. Коэффициент использования осветительной установки (U) показывает, какая часть светового потока ламп падает на рабочую поверхность:

2) U=,

где Ф – световой поток, падающий на рабочую поверхность, лм; n – количество ламп; – световой поток одной лампы, лм.

Величина коэффициента использования зависит от типа светильника, коэффициентов отражения потолка , стен и индекса помещения , учитывающего соотношение его размеров. Коэффициенты отражения чистых побеленных потолка и стен в сухих помещениях 70%, во влажных – 50, бетонных потолков и стен, оклеенных обоями, – 30%.

3) =,

где А, В – длинна и ширина освещаемого помещения, м; h – расчетная высота, м.

Величину коэффициента использования определяют по приложению 4. В формулу расчёта освещения коэффициент подставляется в долях единицы.

Расчет освещения лампами накаливания заключается в определении светового потока лампы , необходимого для обеспечения заданной минимальной освещённости:

4) = ,

Где E – нормальная минимальная освещённость, лк; S – площадь помещения , ; k – коэффициент запаса, связанны со старением лампы (снижением светового потока) и запылением светильников.

Для помещений с малым выделением пыли, дыма или копоти при лампах накаливания k = 1,5; z – коэффициент минимальной освещённости, равный отношению средней освещенности к нормированной минимальноё Е.

При отношении = 1,5 коэффициент z принимают равным 1,2; n – количество устанавливаемых светильников (ламп); U – коэффициент использования осветительной установки.

По найденной величине светового потока одной лампы по табл. 3.1 определяется мощность лампы накаливания принятого напряжения, у которой световой поток близок к .

Расчет освещения методом коэффициента использования (при освещении люминесцентными лампами) заключается в определении количества необходимых ламп для обеспечения нормируемой освещённости. Предварительно выбирают определённую мощность лампы, потому что ассортимент их невелик.

Расчетной формуле придают следующий вид:

5) n =,

коэффициент z принимают равным 1,15.

Определив количество ламп, подбирают количество светильников и ламп в каждом из них с учетом архитектурных, монтажных и экономических соображений.

Расчет освещения

Порядок расчета производственного освещения с использованием ламп накаливания.

Расчет помещения

h=H– = 7-0,8-1 = 5,2

Индекс помещения

= = = 3,06

Коэффициент отражения чистых побеленных потолков и стен 70% определяет коэффициент использования осветительной установки.

U= 34 коэффициент использования в относительных единицах 0,34,

E = 75, k = 1,3, z = 1,15

Определяем осветительный поток одной лампы.

Ф – световой поток,

Е – нормированный минимальный поток,

S – площадь,

k – коэффициент запаса,

z – коэффициент минимальной освещенности,

n – количество ламп,

V – коэффициент использования.

= = = 7486

Проверяем освещенность на рабочей поверхности

= = = 74,99

Лампа 230-240 Гц = 500 Вольт

Световой поток 8225.

4. Характеристика внутриплощадочных сетей

Трансформаторные подстанции промышленных предприятий подключаются к питающей сети различными способами в зависимости от требований надежности бесперебойного электроснабжения потребителей.

Типовыми схемами, осуществляющими бесперебойное электроснабжение, являются радиальная, магистральная или кольцевая.

В радиальных схемах от распределительного щита трансформаторной подстанции отходят линии, питающие крупные электроприёмники: двигатели, групповые распределительные пункты, к которым присоединены более мелкие приёмники. Радиальные схемы применяются в компрессорных, насосных станциях, цехах взрыво- и пожароопасных пыльных производств. Они обеспечивают высокую надежность электроснабжения, позволяют широко использовать автоматическую аппаратуру управления и защиты, но требуют больших затрат на сооружение распределительных щитов, прокладку кабеля и проводов.

Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются в тех случаях, когда пункты приема расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двух- или одноступенчатыми. На небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей используются одноступенчатые схемы. Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП выполняются, для крупных и средних объектов с подразделениями, расположенными на большой территории. При наличии потребителей первой и второй категории РП и ТП питаются не менее чем по двум раздельно работающим линиям. Допускается питание электроприемников второй категории по одной линии состоящей не менее чем из двух кабелей.

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 приемников первой категории осуществляется при помощи кабельных или шинных перемычек на вторичном напряжении между соседними подстанциями.

Вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП или ГПП, а на питаемых от них ТП предусматривается преимущественно глухое присоединение трансформаторов. Иногда трансформаторы ТП присоединяются через выключатель нагрузки и разъединитель.

Радиальная схема питания обладает большой гибкостью и удобствами в эксплуатации, так как повреждение или ремонт одной линии отражается на работе только одного потребителя.

Магистральные схемы применяются при равномерном распределении нагрузки по площади цеха, когда не требуется сооружать распределительный щит на подстанции, что удешевляет объект; можно использовать сборные шинопроводы, что ускоряет монтаж. При этом перемещение технологического оборудования не требует переделки сети.

Магистральные схемы напряжением 6… 10 кВ применяются при линейном размещении подстанций на территории объектов, когда линий от центра питания до пунктов приема могут быть проложены без значительных обратных направлений. Магистральные схемы имеют следующие преимущества: лучшую загрузку кабелей при нормальном режиме, меньшее число камер на РП. К недостатком магистральных схем следует отнести усложнение схем коммутации при присоединений ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающих от магистрали, при ее повреждений. Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали, обычно не превышает двух-трех при мощности трансформаторов 1000…2500 кВ-А и четырех-пяти при мощности 250…630 кВ-А.

Магистральные схемы выполняются одиночными и двойными, с односторонним и двухсторонним питанием.

Одиночные магистрали без резервирования применяются в тех случаях, когда отключение одного потребителя вызывает необходимость по условиям технологий производства отключением всех остальных потребителей. При кабельных магистралях их трасса должна быть доступна для ремонта в любое время года, что возможно при прокладке в каналах, туннелях и т.п. Надежность схемы с одиночными магистралями можно повысить, если питаемые ими однотрансформаторные подстанций расположить таким образом, чтобы была возможность осуществить частичное резервирование по связям низкого напряжения между ближайшими подстанциями. На рис. 4.2 показана схема, на которой близко расположенные трансформаторные подстанций питаются от разных одиночных магистралей с резервированием по связям на низком напряжении. Такие магистральные схемы можно применять и для потребителей первой категории, если их мощность не превышает 15…20 % от общей нагрузки трансформаторов. Трансформаторы подключаются к разным магистралям, присоединенным к разным секциям РП или РУ.

Рис. 4.1 Магистральные схемы с односторонним питанием: а – одиночные; б – двойные с резервированием на НН

Одиночные магистрали с глухими отпайками, т.е. без разъединителей на входе и выходе магистрали применяются главным образом на воздушных линиях. На кабельных линиях глухое присоединение может быть применено лишь для питания неответственных подстанций мощностью не выше 400 кВ*А.

Схемы с двойными («сквозными») магистралями применяются для питания ответственных и технологически слабо связанных между собой потребителей одного объекта. Установка разъединителей на входе и выходе линии магистрали не требуется.

На крупных предприятиях применяются два или три магистральных токопровода, прокладываемые по разным трассам через зоны размещения основных электрических нагрузок. На менее крупных предприятиях применяются схемы с одиночными двухцепными токопроводами. На ответвлениях от токопроводов к распределительным подстанциям устанавливаются реакторы для ограничения, мощности которого замыкания до величины отключаемой мощности выключателей типа ВМП. От каждого трансформатора питаются два токопровода перекрестно, т.е. разные цепи каждого токопровода питаются от разных трансформаторов.

Одиночные и двойные магистрали с двусторонним питанием («встречные магистрали») применяются при питании от двух независимых источников, требуемых по условиям обеспечения надежности электроснабжения для потребителей первой и второй категории. При использовании в нормальном режиме обоих источников производится деление магистрали примерно посередине на одной из промежуточных подстанций. Секционные выключатели нормально разомкнут и снабжены устройством АВР.

5. Характеристика цеховой подстанции

Блочные комплектные трансформаторные подстанции (КТПБ) серии «ЭКТА» предназначены для приёма, преобразования и распределения электрической энергии трёхфазного переменного тока частотой 50 гц в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью на стороне 6(10) кВ и глухозаземлённой нейтралью на стороне 0,4 кВ. Они применяются для организации электроснабжения различных потребителей нефтегазовой отрасли, промышленных предприятий, сельскохозяйственных объектов, а также коттеджных поселков и зон индивидуальной застройки.

Рис.5.1 КТПБ серии «ЭКТА»

Подстанции могут комплектоваться как маслонаполненными, так и сухими трансформаторами с диапазонами мощностей от 250 кВА до 1600 кВА. КТПБ серии «ЭКТА» размещаются в блочных утеплённых зданиях из панелей типа «сэндвич» и содержат внутренние коридоры обслуживания, которые позволяют производить регламентные работы с оборудованием в любое время года.

Широкие функциональные возможности позволяют полностью повторять все используемые в настоящее время схемные решения и использовать подстанции в различных вариантах распределительных сетей класса напряжения 6(10) кВ. Помимо реализации традиционных тупиковых или проходных подстанций различной степени сложности на базе КТПБ серии «ЭКТА» могут быть построены быстровозводимые распределительные пункты.

Современный дизайн и широкая цветовая гамма помогут органично вписать данные блочные комплектные трансформаторные подстанции в предполагаемое место установки без нарушения окружающего архитектурного облика. После эксплуатации на одном месте КТПБ серии «ЭКТА» могут быть перемещены в другое место без ущерба их назначению. Применение данных подстанций позволяет сократить согласование сроков отчуждения земель, планируемых под электротехническое строительство.

В сравнении с классическими подстанциями из кирпича или из железобетонных панелей, строящимися на месте будущей эксплуатации, сроки монтажа комплектных трансформаторных подстанций серии «ЭКТА» существенно ниже.

Заземление и молниезащита

В КТПБ выполнено внутреннее заземляющее устройство для стороны высокого и низкого напряжения в виде замсы 40×4 мм, окрашенной по всей длине полосами жёлтого и зелёного цвета, это заземляющий контур приварен к каркасу у стен и к полу у дверей в местах, где нет камер или панелей. На лицевой стороне КСО и ЩО имеются уголки для приваривания полосы заземления и втулки для присоединения переносных заземляющих устройств. Вокруг площади, занимаемой подстанцией, размещается замкнутый горизонтальный контур внешнего заземления, присоединённый к общему заземляющему устройству. Количество и характер элементов для устройства внешнего контура заземления определяется проектной организацией непосредственно при привязке проекта к конкретным условиям места установки. Полоса внутреннего контура заземления через технологические отверстия в стенах блоков подключается к внешнему контуру заземления при помощи сварки. Отверстия, через которые пропускается стальная полоса контура заземления, при монтаже закрываются специальными уплотняющими заглушками или заполняются герметиком после остывания приваренной стальной полосы, а стены в этом месте маркируются знаками «заземление». Все металлические нетоковедущие части оборудования, установленного в КТПБ, которые могут оказываться под напряжением, присоединяются к внутреннему контуру заземления посредством болтовых соединений с использованием гибких изолированных медных проводников.

Каркас КТПБ серии «ЭКТА», кровля крыши и другие металлические элементы конструкции имеют связь с внутренним контуром заземления посредством гибких изолированных проводов. Крыша покрыта профнастилом толщиной 0,8 мм, что обеспечивает достаточный уровень молниезащиты (в соответствии с СО 153-34.21.122-2003), поэтому дополнительных мероприятий по молниезащите не требуется.

Пример организации заземления для различных вариантов КТПБ серии «ЭКТА» приведен в Приложении 1.

Рис. 5.2 Соединение внутреннего контура заземления с внешним

Силовые трансформаторы

В КТПБ серии «ЭКТА», как правило, применяются силовые трансформаторы типа ТМГ мощностью от 250 кВА до 1600 кВА производства Минского завода имени В.И. Козлова. Трансформаторы типа ТМГ изготавливаются в герметичном исполнении.

По желанию заказчика возможно также применение масляных трансформаторов других серий или сухих трансформаторов той же мощности. Подключение силовых трансформаторов по сторонам высокого и низкого напряжений в зависимости от их мощности и взаиморасположения трансформаторов и РУ выполняется кабельными перемычками или жёсткой ошиновкой (медь или алюминий).

Для защиты силового трансформатора от возможных перенапряжений в ячейку силового трансформатора могут устанавливаться ОПН-РТ/TEL.

Панели распределительных щитов ЩО-70

РУНН комплектуются панелями распределительных щитов ЩО-70 либо изготавливается в виде низковольтной сборки.

На стороне 0,4 кВ для двухтрансформаторной КТПБ серии «ЭКТА» принята одинарная секционированная рубильником или автоматическим выключателем система сборных шин.

Распределительные панели РУНН имеют модульную конструкцию и выполняются в виде металлических шкафов.

На фасадной стороне ЩО располагаются измерительные приборы и ручки управления коммутационными аппаратами. Сборные шины панелей закрываются защитным кожухом, исключающим случайное прикосновение оперативного персонала к токоведущим частям электроустановки.

Силовые трансформаторы присоединяются к сборным шинам через разъединитель (рубильник) и автоматический выключатель. Для защиты отходящих линий используются предохранители или автоматические выключатели. Количество и характеристики защитных аппаратов выбираются на этапе привязки проекта КТПБ. Дополнительно для РУНН имеется возможность организации подключения линий уличного освещения с автоматическим включением и отключением по сигналу от фотореле и пофидерного учёта электроэнергии.

По выбору заказчика могут применяться панели ЩО с различными габаритными размерами.

Рис. 5.3 Отсек силовых трансформаторов

Монтаж

На месте монтажа подстанция устанавливается на ленточный или свайный бетонный либо кирпичный фундамент, представляющий собой подвал глубиной примерно 1 м, выполненный с учётом габаритов КТПБ и предназначенный для ввода и вывода кабельных линий высокого и низкого

напряжения. В местах стыка фундамента и основного блока могут использоваться отливы, выполненные из металлических листов, защищающие КТПБ от атмосферных осадков. Фундамент КТПБ содержит два вида отсеков. Один из них располагается под камерами с масляными трансформаторами и при мощности их 630 кВА и более обязательно содержит кессоны, предназначенные для сбора масла в случае разгерметизации.

Второй вид отсека служит непосредственно для прокладывания и подключения кабельных линий высокого и низкого напряжения. Ввод и вывод кабелей из кабельного фундамента производится через асбоцементные трубы диаметром 100 мм, в каналах для прокладки кабеля, заливаемые затем цементным раствором. Фундамент должен иметь гидроизоляцию. Пример строительной части КТПБ серии «ЭКТА» дан в Приложении 2.

Монтаж трансформатора осуществляется через двери трансформаторной камеры. В случае установки нескольких блоков, они крепятся друг с другом посредством болтовых соединений сквозь стены подстанции. Затем производится раскладывание крыши и герметизация мест стыков в случае единой крыши для нескольких модулей. Места стыков блоков закрываются специальными нащельниками и сверху монтируется покрытие из профнастила. После проведения всего комплекса мероприятий по установке

подстанции производится монтаж воздушного ввода (при необходимости), подключение трансформатора, питающих и распределительных линий сетей высокого и низкого напряжения, секционных перемычек. По завершению всех работ производятся необходимые приёмосдаточные испытания, и подписывается «Акт о включении подстанции в работу».

Монтаж блоков, электромонтаж, наладка должны осуществляться силами специализированных монтажной и наладочной организаций.

6. Защита от неформальных и аварийных режимов

Релейная защита – это устройство, предназначенное для защиты электроустановки от не нормальных аварийных режимах.

Ненормальными режимами называются режимы, при которых ток возрастает не значительно перегрузки. Аварийные режимы, при которых происходит короткое замыкания сопровождающееся резким увеличением тока. От работы релейной защиты зависит устойчивость работы электросистемы.

Требование к релейной защите

1. Надежность:

I. Безотказность.

II. Надежное срабатывание защиты при максимально рабочих режимах.

2. Быстродействие.

3. Чувствительность – способность защиты реагировать на номинальный ток короткого замыкания в конце защищаемой зоны.

Каждая защита должна срабатывать в основной зоне короткого замыкания в конце защищаемой зоны и регулировать последующую защиту.

4. Селективность – избирательность, при коротком замыкании в точке К1 должен срабатывать автомат АВ2 (чувствительность) если автомат АВ2 не сработает, то должен сработать автомат АВ1, который отключает все линии подключенные к вводу. Для обеспечения такой последовательности работу защит не обходимо выполнение других условий.

1. Чем ближе защита к источнику, тем больше ток срабатывания защиты.

2. Чем ближе защита к источнику, тем больше время срабатывания защиты.

Таблица 6.1 Электропередачи

Кабельные линии с напряжением 10 кВ защищаются МТЗ и ТО, действующие на отклонение и защиты замыкания на землю.

Расчеты:

1) I_{с.з расчет} =

К_н, К_з, К_в – коэффициент надежности сама запуска и возврата К_з – 1, К_н – 1,2, К_в – 0,85

I_{с.з расчет} =

I_{с.з расчет} =

I_{с.з расчет} =

I_{с.з расчет} =

I_{с.з расчет} =

I_{с.з расчет} =

Ток срабатывание реле

I_ср = =

I_ср =

I_ср =

К₁ I_ср =

К₂ I_ср =

К₃ I_ср =

Установка на реле рТ40 I_у I_с

1,4 А

5,5 А

5,1 А

7 А

5,9 А

Действительный ток срабатывания защиты

I_с.з.д = =

I_с.з.д =

I_с.з.д =

I_с.з.д =

I_с.з.д =

7. Потери электроэнергии и пути снижения

Анализ зарубежного опыта показывает, что рост потерь электроэнергии в сетях — это объективный процесс для стран с кризисной экономикой и реформируемой энергетикой, признак имеющихся разрывов между платежеспособностью потребителей и тарифами на электроэнергию, показатель недостаточности инвестиций в сетевую инфраструктуру и систему учета электроэнергии, отсутствия полномасштабных автоматизированных информационных систем по сбору и передаче данных о полезном отпуске электроэнергии, структуре потоков электроэнергии по ступеням напряжения, балансом электроэнергии в электрических сетях.

В странах, где перечисленные факторы имеют место, потери электроэнергии в электрических сетях, как правило, высоки и имеют тенденцию к росту. Динамика потерь в отечественных электрических сетях за последние 10-12 лет показывает, что наша страна в том смысле не является исключением. Стоимость потерь – это часть затрат на передачу и распределение электроэнергии по электрическим сетям. Чем больше потери, тем выше эти затраты и соответственно тарифы на электроэнергию для конечных потребителей. Известно, что часть потерь является технологическим расходом электроэнергии, необходимым для преодоления сопротивления сети и доставки потребителям выработанной на электростанциях электроэнергии. Этот технологически необходимый расход электроэнергии должен оплачиваться потребителем. Он – то, по существу, и является нормативом потерь.

Потери, обусловленные неоптимальными режимами работы электрической сети, погрешностями системы учета электроэнергии, недостатками в энергосбытовой деятельности, являются прямыми убытками энергоснабжающих организаций и, безусловно, должны снижаться.

7.1 Структура потерь

Общие потери в электрических сетях складываются из технических и коммерческих потерь. В основе норматива потерь лежат технические потери электроэнергии в электрических сетях, обусловленные физическими процессами передачи и распределения электроэнергии, определяемые расчетным путем и включающие «переменные» и условно – постоянные потери, а также нормативный расход электроэнергии на собственные нужды подстанций.

Рис.7.1 Структура потерь электроэнергии

Коммерческие потери электроэнергии – потери, определяемые как разность абсолютных и технических потерь. Коммерческие потери обусловлены несовершенством системы учета потребления электрической энергии, не одновременностью оплаты за электроэнергию и её хищениями. В идеальном случае коммерческие потери электроэнергии в электрической сети, должны быть равны нулю. Очевидно, однако, что в реальных условиях отпуск в сеть, полезный отпуск и технические потери определяются с погрешностями. Разности этих погрешностей фактически и являются структурными составляющими коммерческих потерь. Они должны быть по возможности сведены к минимуму за счет выполнения соответствующих мероприятий. Если такая возможность отсутствует, необходимо внести поправки к показаниям электросчетчиков, компенсирующие систематические погрешности измерений электроэнергии.

7.2 Классификация мероприятий по снижению потерь электрической энергии

Все мероприятия по снижению потерь электрической энергии делятся на три группы:

1) Организационные – по совершенствованию эксплуатации оборудования электрических сетей и оптимизации их схем и режимов;

2) Технические – по реконструкции, модернизации и строительству сетей;

3) Мероприятия по совершенствованию учета электрической энергии, которые могут как практически беззатратными, так и требующими дополнительных затрат. Эти мероприятия не снижают физически существующих потерь электроэнергии, однако они упорядочивают учет, уточняют исходную информацию и в ряде случаев снижают коммерческие потери.

Организационными мероприятиями являются:

– оптимизация режимов по напряжению и реактивной мощности;

– оптимизация мест размыкания сетей 6…35 кВ;

– перевод генераторов электростанций в режиме СК при недостатке реактивной мощности в ЭЭС;

– отключение трансформаторов в рамках малых нагрузок;

– выравнивание нагрузок фаз в электрических сетях 0,38 кВ и др.

Технические мероприятия включают в себя:

– установку компенсирующих устройств;

– замену проводов на провода с большим сечением;

– замену перегруженных и недогруженных трансформаторов;

– установку трансформаторов с РПН, ЛР, ВДТ, шунтирующих реакторов и т.п.;

– установку устройств регулирования потоков мощности в неоднородных замкнутых сетях высокого сверхвысокого напряжения;

Перевод сетей на более высокое номинальное напряжение и др.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта произведен расчет электрических нагрузок. Выбрано количество и мощность трансформаторов с учетом оптимального коэффициента их загрузки и категории питающихся электроприемников. Выбрано наиболее надежный вариант сечения проводов и кабелей питающих и распределительных линий. Произведен расчет токов короткого замыкания. Определена мощность компенсирующих устройств. Произведен расчет оптимального количества и сопротивление заземляющих устройств.

На основе произведенных расчетов можно сделать вывод, что выбран наиболее оптимальный и рациональный вариант электроснабжения участка механического цеха.

электрический трансформатор сопротивление

Список литературы:

1. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учебное пособие для вузов- М.: Энергоатомиздат, 2005

2. Правила устройства электроустановок- М.: Госэнергонадзор, 2008

3. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов – М.: Высшая школа, 2009

4. Справочная книга электрика/ под редакцией В.И. Григорьева. – М. Колос. 2004

5. Неклипаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Энергоатомиздат, 2008

6. Б.И. Кудрин Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Интермет Инжиниринг, 2005

7. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: А.А. Федоров, Г.В. Сербиновский – М: Энергия, 2009

8. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Электрооборудование и автоматизация/под общ. Ред. А.А. Федоров и Г.В. Сербиновский- 2-е изд., перераб. и доп. – М: Энергоиздат, 2000

9. А.А. Федоров, В.В. Каменева Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов.-3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1979

Приложения

Приложение 1

Рис. 1 Примеры организации заземления

Приложение 2

Рис.2 Примеры строительной части