Министерство образования и науки РФ
Саратовский Государственный Технический Университет
Кафедра ЭПП
Контрольная работа
По курсу «Электроснабжение»
Выполнил: студент ЭФ, гр. ЭПП-51
Проверил: доцент кафедры ЭПП
Озерский В.М.
Саратов 2010г.
Вариант № 0
Задание 1
Для энергоцеха подшипникового завода рис.1. определить расчетную нагрузку по средней мощности и коэффициенту максимума.
Энергоцех должен быть запитан от цеховой трансформаторной подстанции, которая размещена в другом цехе на расстоянии 150м.
На щите 380 ТП на каждой секции шин имеются по четыре свободных рубильника на 400А и четыре автомата АВМ-4 с разъединителем типа З.
Для электродвигателя:
, , .
Рис 1.
Ведомость потребителей электроэнергии энергоцеха представлена в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование приводного механизма |
Ном. Мощность ЭД, Рн, кВт |
Кол-во n, шт |
Кu |
cosφ |
tgφ |
Рсм,кВт |
Qсм, кВАр |
| 1.Насос водяной |
20 |
4 |
0,65 |
0,8 |
0,75 |
52 |
39 |
| 2.Насос водяной |
4,5 |
3 |
0,65 |
0,8 |
0,75 |
8,8 |
6,6 |
| 3.Вентилятор |
2,8 |
3 |
0,65 |
0,8 |
0,75 |
5,46 |
4,1 |
| 4.Токарный станок |
4,6 |
4 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
2,58 |
4,46 |
| 5.Кран мостовой ПВ=25% |
24,2 |
1 |
0,3 |
0,75 |
0,88 |
3,6 |
3,2 |
| 6.Ножницы |
7 |
2 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
1,96 |
3,4 |
| 7.Станок трубогибный |
7 |
1 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
0,98 |
3,4 |
| 8.Трансформатор сварочный |
25кВА |
2 |
0,2 |
0,4 |
2,29 |
4 |
9 |
| 9.Электропечь сопротивления |
45 |
1 |
0,8 |
0,95 |
0,33 |
36 |
11,88 |
| 10.Компрессор |
100 |
1 |
0,75 |
0,85 |
0,62 |
75 |
46,5 |
| 11.Освещение |
0,9 |
0,95 |
0,33 |
Рассчитаем, средние максимальные, активные и реактивные мощности:
где -коэффициент использования,
- количество однотипных электроприемников
Для электроприемников, работающих в ПКР, приводим их работу к длительному режиму:
- электрический кран:
- сварочный трансформатор:
Результаты расчёта приведены в таблице 2.
Определим средневзвешенный коэффициент использования для ЭП длительного режима (группа А).
Определим эффективное число электроприёмников.
При и
- суммарная номинальная мощность группы А электроприёмников.
Определим коэффициент максимума по табл.[2]
Определим расчетные активные и реактивные мощности для электроприемников группы А:
Определим средневзвешенный коэффициент использования для ЭП ПКР (группа Б).
Определим эффективное число электроприёмников.
Определим коэффициент максимума по табл.[2]
Определим расчетные активные и реактивные мощности для электроприемников группы Б:
Определим расчетную осветительную нагрузку для ламп газоразрядных
,
где - удельная мощность,
- площадь помещения.
Определим полную расчетную мощность:
Разместим оборудование на плане. Рис.2.
Учитывая количество электроприемников и расположение на плане устанавливаем четыре распределительных пункта.
Исходные данные и расчетные параметры приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Наименование ЭП |
Рн, кВт |
Кол-во, шт. |
Кu |
cosφ |
tgφ |
Iном, А |
Рсм, кВт |
Qсм, кВАр |
| ПР-1 |
||||||||
| 1.Насосы |
20 |
2 |
0,65 |
0,8 |
0,75 |
39 |
26 |
19,5 |
| 2.Насосы |
4,5 |
2 |
0,65 |
0,8 |
0,75 |
9,3 |
5,85 |
4,4 |
| 3.Токарный станок |
4,6 |
2 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
15 |
1,3 |
2,2 |
| ПР-2 |
||||||||
| 1.Насосы |
20 |
2 |
0,65 |
0,8 |
0,75 |
39 |
26 |
19,5 |
| 2.Насосы |
4,5 |
1 |
0,65 |
0,8 |
0,75 |
9,3 |
2,9 |
2,2 |
| 3.Токарный станок |
4,6 |
2 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
15 |
1,3 |
2,2 |
| ПР-3 |
||||||||
| 1.трансформатор сварочный |
10 |
1 |
0,2 |
0,4 |
2,29 |
38 |
2 |
4,5 |
| 2.Ножницы |
7 |
2 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
23 |
2 |
3,4 |
| 3.Станок трубогибный |
7 |
1 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
23 |
1 |
1,7 |
| 4.Кран мостовой |
12 |
1 |
0,3 |
0,75 |
0,88 |
50 |
7,26 |
3,2 |
| 5.Вентилятор |
2,8 |
1 |
0,65 |
0,75 |
0,75 |
5,8 |
1,82 |
1,36 |
| ПР-4 |
||||||||
| 1.Электропечь |
45 |
1 |
0,8 |
0,95 |
0,33 |
79 |
36 |
12 |
| 2.вентиляторы |
2,8 |
2 |
0,65 |
0,75 |
0,75 |
5,8 |
3,64 |
2,73 |
| 3.Трансформатор сварочный |
10 |
1 |
0,2 |
0,4 |
2,29 |
38 |
2 |
4,5 |
Определим расчетную мощность и расчетный ток распределительных пунктов.
Результаты расчета сведем в таблицу 3.
Таблица 3
| №ПР |
nэф |
Км |
Рр,кВт |
Qр,кВАр |
Sр,кВА |
Iр,А |
Тип ПР-22 |
||
| Вводной АВ |
Линейные АВ |
||||||||
| тип |
кол |
||||||||
| ПР1 |
3 |
1,55 |
51 |
26,1 |
57 |
86 |
А3734С |
А3714Б |
6 |
| ПР2 |
2 |
1,6 |
48 |
23,9 |
53,6 |
81 |
А3734С |
А3714Б |
6 |
| ПР3 |
2 |
1,6 |
22,5 |
14,16 |
26,8 |
40,6 |
А3734С |
А3714Б |
6 |
| ПР4 |
2 |
1,6 |
66 |
19,23 |
317 |
68,7 |
А3734С |
А3714Б |
6 |
Произведем расчет и выбор установок автоматических выключателей:
Условия выбора:
для ПР
для двигателей
Условия выбора кабельных линий
Где - ток срабатывания защиты
=1 – коэффициент защиты
Результаты расчёта сведём в таблицу 4.
Таблица 4
| Наименование электроприёмника |
Рн,кВт |
I,А |
Номинальный ток выкл.,А |
Номинальный ток расцепителя |
Тип автоматического выключателя |
Марка КЛ |
| Насос |
20 |
39 |
160 |
63 |
А3714Б 63/315 |
АВВГ3х25+1х10 (Iдоп= 75А) |
| Насос |
4,5 |
9,3 |
160 |
16 |
А3714Б 16/80 |
АВВГ 4х4 (Iдоп= 27А) |
| Токарный станок |
4,6 |
15 |
160 |
16 |
А3714Б 16/80 |
АВВГ 4х4 (Iдоп= 27А) |
| Ножницы |
7 |
23 |
160 |
25 |
А3714Б 25/250 |
АВВГ 4х6 (Iдоп= 35А) |
| Станок трубогибный |
7 |
23 |
160 |
25 |
А3714Б 25/250 |
АВВГ 4х6 (Iдоп= 35А) |
| Вентиляторы |
2,8 |
5,8 |
160 |
10 |
А3714Б 10/50 |
АВВГ 4х4 (Iдоп= 27А) |
| Электропечь |
45 |
79 |
160 |
80 |
А3714Б 80/240 |
АВВГ3х35+1х16 (Iдоп= 95А) |
| Трансформатор сварочный |
10 |
38 |
160 |
63 |
А3714Б 63/315 |
АВВГ3х25+1х10 (Iдоп= 75А) |
| Кран |
12 |
50 |
160 |
63 |
А3714Б 63/315 |
АВВГ3х25+1х10 (Iдоп= 75А) |
Рассчитаем уставки вводных автоматических выключателей в ПР.
Результаты расчёта сведём в таблицу 5.
Таблица 5
| №ПР |
Iр,А |
Ном. ток выкл.,А |
Ном. ток расцепителя,А |
Iуст.кз,А |
Тип выключателя |
Iдл.доп.КЛ |
Марка КЛ |
| ПР1 |
86 |
400 |
160 |
480 |
А3734С 160/480 |
2х140=280А |
2АВВГ3х70+1х35 |
| ПР2 |
81 |
400 |
160 |
480 |
А3734С 160/480 |
2х140=280А |
2АВВГ3х70+1х35 |
| ПР3 |
40,6 |
400 |
160 |
480 |
26,8 А3734С 160/480 |
280А |
2АВВГ3х70+1х35 |
| ПР4 |
68,7 |
400 |
160 |
480 |
317 А3734С 160/480 |
280А |
2АВВГ3х70+1х35 |
Распределительные пункты ПР1, ПР3 и ПР2, ПР4 запитаем от щита подстанции шлейфом.
Фидерные автоматические выключатели серии АВМ-4С будем выбирать по сумме токов
и
Примем к установке автоматические выключатели с номинальными токами расцепителя ; с током уставки от перегрузки
;
с током уставки от КЗ
.
Выбранные автоматические выключатели АВМ 250/750 обеспечат селективность.
Кабельные линии, запитывающие распределительные пункты выбираем по условиям:
где
Выбранные автоматические выключатели проверим на отключающую способность однофазного тока КЗ:
где - полное сопротивление трансформатора току замыкания (для ТМ 630/6)
- фазное напряжение
- полное сопротивление петли фаза-нуль кабельной линии.
,
где - для кабеля 2АВВГ3х70+1х35
Условие проверки:
Автоматические выключатели будут срабатывать при однофазном коротком замыкании.
Выберем фидерные автоматические выключатели для двигателей мощностью 100кВт.
Номинальный ток двигателя:
Принимаем к установке АВМ-4С 250/1250.
Для запитки двигателя выбираем кабель 2АВВГ3х70+1х35 с
Выберем магнитные пускатели к электродвигателям.
Условия выбора:
Результаты расчёта сведём в таблицу 6.
Таблица 6
| Номинальная мощность,кВт |
Iном,А |
Iн.пуск,А |
Тип пускателя (контактора) |
| 100 |
184 |
250 |
КП-6032 |
| 45 |
79 |
110 |
ПА-511 |
| 20 |
39 |
63 |
ПА-411 |
| 12 |
50 |
63 |
ПА-411 |
| 10 |
38 |
63 |
ПА-411 |
| 7 |
23 |
25 |
ПМЕ-211 |
| 4,5 |
9,3 |
25 |
ПМЕ-211 |
| 4.6 |
15 |
25 |
ПМЕ-211 |
| 2,8 |
5,8 |
10 |
ПМЕ-111 |
Рис 3. Схема электроснабжения
Задание 2
Определить необходимое число устанавливаемых в цехе трансформаторов и цеховых подстанций ТП, суммарную мощность конденсаторов БК на напряжение 380В и на каждой ТП со стороны 380В, если в цехе имеется распределительный пункт (РП) 10кВ, на каждую секцию шин РП 10кВ работают два синхронных двигателя СД по 3200кВт с частотой вращения 1000 об/мин, коэффициент загрузки СД 0,8.
Определить реактивную мощность от СД, которая будет передаваться в сеть 380В.
СД1: 2х1600кВт Q1=800кВАр
СД2: 6х3200кВт Q2=1600кВАр
Решение
Определяем минимальное число трансформаторов в цехе:
- трансформатора
где - расчётная нагрузка цеха
- коэффициент загрузки
- Номинальная мощность трансформаторов; кВА
Оптимальное число трансформаторов
Определим наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передавать через трансформаторы в сеть с напряжением до 1кВ.
Суммарная мощность конденсаторов в сети до 1кВ можно определить так:
Мощность конденсаторов в сети до 1кВ для снижения потерь мощности в трансформаторах цеховых ТП определяется:
где =0,48 – расчётный коэффициент
Принимаем ККУ мощностью 450кВАр
()
Определим суммарную реактивную мощность всех двигателей
СД с Р=3200кВт экономически целесообразно использовать как источник реактивной мощности
где - коэффициент допустимой перегрузки СД, зависящий от его загрузки по активной мощности.
Экономически целесообразная реактивная мощность СД с Р=1600кВт принимается равной:
Суммарная располагаемая мощность всех СД
Суммарная реактивная нагрузка на шинах 10кВ:
где
Задача 3
Для подшипникового завода, генплан которого изображен на рис. 1, необходимо выполнить следующее:
а) определить расчетную нагрузку по цехам по методу коэффициента спроса и установленной мощности;
б) определить центр электрических нагрузок для цехов и завода; нанести картограмму электрических нагрузок на генплан завода;
в) указать место цеховых подстанций и главной понизительной подстанции (ГПП), считая, что источником питания завода является районная понизительная подстанция, расположенная сверху чертежа генплана.
Заданные величины представлены в табл. 1.
Таблица № 1 - Данные, согласно варианта
| наименование |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
| Установленная мощность по цехам , кВт |
1800 |
2900 |
1400 |
850 |
900 |
2000 |
950 |
870 |
880 |
950 |
2010 |
2100 |
| Расчётная нагрузка освещения, кВт |
100 |
180 |
200 |
120 |
130 |
150 |
135 |
140 |
120 |
130 |
125 |
120 |
| Число трансформаторных подстанций в цехах |
1 |
2 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
| Установленная мощностьпо цехам , кВт( с учётом коэф.=0,9) |
1800 |
2900 |
1400 |
850 |
900 |
2000 |
950 |
870 |
880 |
950 |
2010 |
2100 |
| Расчётная нагрузка освещения, кВт |
100 |
180 |
200 |
120 |
130 |
150 |
135 |
140 |
120 |
130 |
125 |
120 |
Коэффициент: 1
Решение
Расчетную нагрузку группы однородных по режиму работы приемников определяют по формулам:
Рр
= Кс
×Рном
;
Qр
= Рр
×tg j;
Sр
= .
Для нашего случая представлены только активные мощности приемников. Составим таблицу расчетных нагрузок.
| Наименование |
Номер цеха по генплану |
|||||||||||
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
| Установленная мощность по цехам, кВт (силовых электроприемников) |
1800 |
2900 |
1400 |
850 |
900 |
2000 |
950 |
870 |
880 |
950 |
2010 |
2100 |
| Расчетная нагрузка освещения в цехах, кВт |
100 |
180 |
200 |
120 |
130 |
150 |
135 |
140 |
120 |
130 |
125 |
120 |
|
|
0,48/0,9 |
0,88/0,79 |
0,75/0,8 |
0,8/0,6 |
0,88/0,75 |
0,48/0,9 |
0,75/0,8 |
0,75/0,8 |
0,75/0,8 |
0,75/0,8 |
0,88/0,75 |
0,48/0,9 |
| Число трансформаторных подстанций в цехах |
1 |
2 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
| Полная расчетная нагрузка в цехах, кВа |
1788 |
2070 |
1303 |
967 |
941 |
1800 |
706 |
769 |
869 |
820 |
1970 |
1856 |
| Kc
|
0,85 |
0,5 |
0,65 |
0,8 |
0,7 |
0,75 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,6 |
0,7 |
0,75 |
Проводим произвольно оси координат и находим координаты центров нагрузок цеха (в мм по чертежу):
х1
= 55 мм; х2
= 86 мм; х3
= 55 мм; х4
= 86 мм;
х5
= 55 мм; х6
= 86 мм; х7
= 26 мм; х8
= 26 мм;
х9
= 26 мм; х10
= 55 мм; х11
= 113 мм; х12
= 102 мм;
у1
= 100 мм; у2
= 102 мм; у3
= 66 мм; у4
= 67 мм;
у5
= 30 мм; у6
= 35 мм; у7
= 98 мм; у8
= 65 мм;
у9
= 32 мм; у10
= 14 мм; у11
= 64 мм; у12
= 117 мм.
Х0
=
у0
=
r0
= =
ГПП должна находится в пределах окружности радиуса r0
с центром в точке О(73;72).
Рис.2
Задача 4
Определить мощность компенсирующих устройств предприятия, на котором имеется распределительный пункт (РП) 6 кВ. От РП питаются двигатели 6 кВ асинхронные (АД), синхронные (СД) и цеховые подстанции ТП. Питание РП раздельное (секционный выключатель в нормальном режиме отключен).
Реактивная мощность от энергосистемы по каждому вводу Qэ
= 400 кВар.
Не скомпенсированная мощность в сети 380 В цеховых подстанций на каждую секцию шин 6 кВ 180 кВар.
Мощность каждого из асинхронных двигателей АД1-АД6 - 400 кВт.
Мощность каждого из синхронных двигателей СД1, СД2 - 250 кВт.
Решение
Выбираем тип СД. Принимаем синхронный двигатель СДН-14-44-10.
Из справочника выписываем необходимые данные для выбранного СД.
Тип двигателя - СДН-14-44-10.
Номинальное напряжение Uном
= 6 кВ.
Активная мощность Рном.СД
= 800 кВт.
Реактивная мощность Qном.СД
= 325 квар.
Частота вращения n = 600 об/мин.
К.п.д. h = 93,8.
Коэффициент мощности tg jном
= 0,48 (cos j = 0,9).
Коэффициент загрузки КСД
= 0,8 (выбрано самостоятельно).
Количество рабочих СД - 2.
Определяем суммарную реактивную мощность всех СД:
QСД
å
= = 2×(0,8×325) = 520 квар.
Целесообразно использовать полностью располагаемую реактивную мощность СД, у которых КСД
< 1.
QСДэ
= aм
× = 185 квар,
где aм
= 0,45 (по рис. 9.4 [1, стр. 227]).
Так как имеем два ввода, то реактивная мощность от энергосистемы
Qэ
å
= 2×400 = 800 квар.
Полная реактивная мощность от энергосистемы и от СД:
Qполн
= QСДэ
+ Qэ
å
= 2×185 + 800 = 1170 квар.
Определим реактивную мощность потребителей.
Выбираем асинхронные двигатели ДАЗ02 с параметрами:
- напряжение питания Uн
= 6000 В;
- номинальная мощность на валу Рн
= 300 кВт;
- число оборотов ротора n = 375 об/мин;
- коэффициент мощности cos j = 0,86;
- к.п.д. h = 0,89.
Определим суммарную реактивную мощность асинхронных АД:
QАД
= 6×Рн
×tg j = 6×400×0,593 = 1423,2 квар.
Полная нескомпенсированная реактивная мощность
Qнеск
= 1423,2 + 5×180 = 2323,2 квар.
Определяем суммарную мощность ВБК из условия баланса реактивной мощности:
QВБК
= Qнеск
- Qполн
= 2323,2 - 1170 = 1153,2 квар.
Список использованной литературы
1. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин «Электрооборудование станций и подстанций», Москва «Энергия» 1980.
2. И.И. Артюхов, В.Д.Куликов, В.В.Тютьманова «Электрооборудование электрических станций и подстанций», Саратов 2005.
3. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков «Электрическая часть электрических станций и подстанций», Москва. Энергоатомиздат. 1989.
4. Г.Н. Ополева «Схемы и подстанции электроснабжения» Москва ФОРУМ-ИНФРА-М 2006.