Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»

Курсовой проект

По дисциплине: «Общая энергетика»

«Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия»

Вариант №40

Выполнил: студент группы: Эр-211

Веймер.Т.В

Проверил: Николаев. М.Ю

Омск 2012

Таблица 1 – Исходные данные

№ вар.	№ схемы	U1 кВ	U2 кВ	U3 кВ	P1 кВт	P2 кВт	P3 кВт	P4 кВт	P5 кВт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
40	2.13	110	10	0,66	1100	1200	1890	1900	–
	11	12	13	14	15	16	17	18	19
	P6 кВт	P7 кВт	P8 кВт	PМ1 кВт	PМ2 кВт	PСН кВт	TMAX час	cosφ	каб.*
	–	–	–	3150	2600	390	2500	0,84	1–3

Задание: по исходным данным варианта № 40 произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рисунок 2.13): трансформатор T1, Т3, выключатель нагрузки QF1, кабельную линию W2, силовые выключатели Q1, Q2, Q4, разъединителей QS1, QS2.

Материал жилы кабеля: медь

Место прокладки кабеля: в воде.

Описание схемы электроснабжения

Потребители P1–P4, M1, M2 питаются от силового трансформатора, выполненного с расщепленными обмотками низкого напряжения (т.е. имеются две обмотки низшего напряжения, обычно одинаковые по мощности) . Это делается для того, чтобы при больших мощностях силовых трансформаторов ограничить ток КЗ. В противном случае трудно будет найти выключатель Q1, который будет способен отключить ток КЗ без физического разрушения своей конструкции.

• Выбор электродвигателей М1 и М2

Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчёт и выбор двигателей М1 и М2.

1. Выбор электродвигателя производится по номинальной мощности и по номинальному напряжению: Р_М и U2.

Данные для выбора двигателя М1: Р_М1=3150 кВт; U_н=10 кВ.

Условия выбора: U_н.м 1≥U2; P _н.м 1≥Р_м1,

где U_н.м – номинальное напряжение двигателя по паспорту; P _н.м – номинальная мощность на валу двигателя по паспорту. Из (1, табл.4.6, с.184) выбираем асинхронный двигатель типа 4АЗМ- 3150/10000 УХЛ4.

Таблица 2 – Параметры двигателя М1

Параметры
4АЗМ- 3150/10000 УХЛ4	Установки
Uн=10 кВ	U2=10 кВ
Рн=3150 кВт	Рм= 3150 кВт
cosφ=0,9
КПД=97,2%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл.м, потребляемую из сети:

P_эл.м1= Р_н.м1/ КПД_двиг1=3150/0,972=3240,7 кВт.

б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м1 электродвигателя, потребляемую из сети:

S_эл.м1=Р_эл.м1/cosφ_м1=3240,7/0,9=3600 кВА.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя I_н.м1:

I_н.м1=S_эл.м1/(√3U2)=3600 /(√3·10)=207,8 А.

Данные для выбора двигателя М2 : Р_М2=2600 кВт; U_н=10.

Условия выбора: U_н.м 2≥U2; P _н.м 2≥Р_м2,

где U_н.м – номинальное напряжение двигателя по паспорту; P _н.м – номинальная мощность на валу двигателя по паспорту. Из (1, табл.4.6, с.184) выбираем асинхронный двигатель типа 4АЗМ- 3150/10000 УХЛ4.

Таблица 3 – Параметры двигателя М2

Параметры
4АЗМ- 3150/10000 УХЛ4	Установки
Uн=10 кВ	U2=10 кВ
Рн=3150 кВт	Рм= 2600 кВт
cosφ=0,9
КПД=97,2%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл.м, потребляемую из сети:

P_эл.м2= Р_н.м 2/ КПД_двиг2=3150/0,972=3240,7 кВт.

б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м2 электродвигателя, потребляемую из сети:

S_эл.м2=Р_эл.м2/cosφ_м1=3240,7/0,9=3600 кВА

в). Рассчитаем номинальный ток электродвигателя I_н.м2:

I_н.м2=S_эл.м2/(√3U2)= 3600 /(√3·10)=207,8 А.

• Выбор силового трансформатора Т1

Необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:

S_сум = S_м1+S_м2+(Р1+Р2+Р3+P4+Р_сн)/cosφ = 3600+3600+(1100+1200+1890+1900+390)/0,84=14914 кВА.

По суммарной мощности S_сум = 14914 кВА и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий (таблица 4).

Таблица 4 – Условия выбора трансформатора Т1

Uвн≥Uуст.в	Uуст.в = 110 кВ
Uнн≥Uуст.н	Uуст.н = 10 кВ
Sн.тр≥Sрасч.тр	Sрасч.тр=14914 кВА

Таблица 5 – Параметры трансформатора Т1

Параметры
ТРДН-25000/110	Установки
Uвн = 110 кВ	Uуст.в = 110 кВ
Uнн = 6 кВ	Uуст.н = 10 кВ
Sн = 25000кВА	Sрасч.тр= 14914 кВА

Выбираем из (1, табл. 3.6, с.146) трансформатор типа ТМ-25000/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки:

S_{раб.мах}=1,5·S_н.тр,

где S_н.тр – номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор

S_{раб.мах}=1,5·25000=37500 кВА,

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I=S_тр/(√3·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

I_{раб.мах(вн)}=37500/(√3·110)=196,8 А

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора

I_{раб.мах(нн)}=37500/(√3·6)=3640,7 А

• Выбор силового трансформатора т3

Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю в нормальном режиме:

S_уст.тр=Р₁/cosφ=1100/0,84=1309,5 кВА.

По подключенной мощности S_уст=1309,5 кВА и напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий выбора (таблица 7)

Таблица 7 – Условия выбора силового трансформатора Т3

Uвн≥Uуст.в	Uуст.в = 10 кВ
Uнн≥Uуст.н	Uуст.н = 0,66 кВ
Sн.тр≥Sрасч.тр	Sрасч.тр=1309,5 кВА

Из (1, табл. 3.4, с.126) выбираем трансформатор типа ТМ-2500/10.

Таблица 8 – Параметры силового трансформатора Т3

Параметры
ТМ-2500/10	Установки
Uвн = 10 кВ	Uуст.в = 10 кВ
Uн.н = 0,69 кВ	Uуст.н = 0,66 кВ
Sн = 2500 кВА	Sрасч.тр=1309,5 кВА

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки: S_{раб.мах}=1,5·S_н.тр, где S_н.тр – номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор.

S_{раб.мах}=1,5·2500=3750 кВА.

Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет заданным условиям.

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I= S_н.тр/(√3·U).

Номинальный рабочий ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:

I_н.тр=2500/(√3·10)=144,09 А.

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

I_{раб.мах(вн)}=3750/(√3·10)=216,5 А.

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:

I_{раб.мах(нн)}=3750/(√3·0,69)=5434,7 А.

• Выбор выключателя нагрузки: qf1

Выбор производится по максимальному току на низкой стороне трансформатора нагрузки:

I_{раб.мах}=1,5·S_тр/(√3·U3)=1,5·2500/(√3·0,66)=3280.41 А.

Выбор производится, исходя из следующих положений:

U_н≥U_уст , где U_уст – линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата.

I_рас≤I_н, где I_рас – расчётный максимальный ток продолжительного рабочего режима участка цепи, для которого предусмотрен электрический аппарат.

Таблица 9 – Параметры выключателя нагрузки QF1

Параметры
Выключателя	Установки
Uн = 0,66 кВ	Uуст = 0,66 кВ
Iн = 6300 А	Iраб.мах=5434,7 А

Заданным параметрам соответствует выключатель типа ВА 77-47 (1, табл. 6.12).

• Выбор кабеля w2

Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.

Ток рабочего нормального режима I_н= 144,09А.

Ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора (из предыдущих расчётов): I_{раб.мах}=216,5 А.

Выбор производим, учитывая условия прокладки кабеля (см. исходные данные).

СБл(3 жилы)

Для медного кабеля со свинцовой оболочкой с браней из стальных или оцинкованных стальных лент и Т_MAX= 2500 часов находим экономическую плотность тока:

Jэк= 3 А/мм².

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ= I_{раб.мах}/Jэк=216,5/3=72,2 мм².

Выбрано стандартное сечение кабеля S=95 мм².

Таблица 10 – Параметры кабеля W3

Параметры
Кабеля	Установки
Uн = 10 кВ	Uуст = 10 кВ
S = 95 мм2	Sэ=72,2 мм2
Iдоп =340 А	Iраб.мах=216,5 А

Произведём проверку выбранного кабеля на выполнение условия:

I_{раб.мах} < I_доп ,

где I_{раб.мах} – максимальное значение тока при эксплуатации кабеля;

I_доп =340 А ≥ I_{раб.мах}=216,5 А

I_{раб.мах} ≤ I_доп – условие выполняется.