Преимущества этого вида изоляции: обладает высокими электроизоляционными и физико-механическими свойствами, обеспечивает высокую электрическую прочность изделия, являясь одновременно его несущей конструкцией, полностью герметизирует трансформатор, что повышает надежность изделия и сводит до минимума объем профилактических работ при его эксплуатации. По сравнению с аналогичными изделиями с использованием других видов изоляции (например, масляной) изделия имеют меньший вес и габариты и могут быть установлены в любом пространственном положении. Литая изоляция позволяет придать трансформатору любую форму, удобную для встраивания в электроустановку.

Трансформатор тока ТПОЛ-10М.

Трансформаторы предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам, устройствам защиты и управления, а также для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения в электрических установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц на класс напряжений до 10 кВ включительно.

Трансформаторы для дифференциальной защиты поставляются по специальному заказу. Трансформаторы предназначены для встраивания в распределительные устройства и токопроводы. Трансформаторы изготовлены в климатическом исполнении «УХЛ» категории размещения 2 по ГОСТ 15150 для работы в следующих условиях: окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли, химически активных газов и паров в концентрациях, разрушающих покрытия металлов и изоляцию; рабочее положение - любое. Трансформаторы комплектуются защитными прозрачными крышечками для раздельного пломбирования вторичных выводов.

Сухие трансформаторы

Термостойкие изоляционные материалы в трансформаторах класса F, класса Н (180°С) и выше - до класса R (220°С) обеспечивают существенные преимущества.

Сегодня изготовители располагают материалами, обладающими стойкостью к высоким температурам, в частности, арамидами, эмалями, смолами и лаками, что позволяет им производить системы изоляции, обеспечивающие высокую надежность при высоких температурах эксплуатации. Если предположить: что трансформатор обладает системой изоляции, основанной на таких материалах, как арамидные бумаги, обладающие тепловым показателем 220"С, то это позволяет эксплуатировать такую систему при температуре горячих точек до 220°С. Такой трансформатор сможет работать в непрерывном режиме при среднем превышении температуры до 150° К при температуре окружающей среды 40°С и при допуске в горячих точках в пределах 30°С.

В условиях высоких температур окружающей среды во многих местных стандартах содержится требование к эксплуатации при температуре на уровне 50°С. Поэтому такие системы могут выдержать превышение температуры на 140°С при допуске на горячие точки в пределах ЗСГС. Благодаря высокой термостойкости этой системы изоляции и уменьшению пространства, необходимого для охлаждения, по сравнению с трансформатором равной мощности, но рассчитанным на более низкие температуры, это оборудование будет более компактным и гораздо более легким. Более того, при каждом увеличении температурного класса размеры трансформатора можно будет уменьшать на 10-15%. Например, трансформатор мощностью 500 кВА класса R (220°С) будет до 15% меньше трансформатора класса Н (180°С) и почти на 30% меньше сопоставимого трансформатора класса F (155°С).

Однако, даже несмотря на то что во многих случаях уменьшение размеров и веса представляет большой интерес, чаще всего система изоляции класса R (220°C) применяется в трансформаторах, рассчитанных на работу по характеристикам классов F или Н. Этот выбор позволяет получить пользователям очень компактную установку, обеспечивающую высокую гибкость при эксплуатации, в том числе работу под большими нагрузками при пониженных потерях энергии, и такие установки вызывают во всем мире огромный интерес. Особенно привлекательны для районов, где наблюдается быстрый рост нагрузок и преобладают экстремальные климатические условия.

Аппараты с управляемой коммутацией (самоуправляемые аппараты)

Число выключателей с управляемой коммутацией за рубежом непрерывно растет. Управляемая коммутация решает проблему предотвращения опасных бросков тока и перенапряжений, увеличения ресурса оборудования и его надежности. Применение выключателей с управляемой коммутацией является шагом в направлении совмещения функций управления и защиты оборудования.

Совмещение систем управляемой коммутации с системами диагностики и мониторинга приведет к созданию так называемых умных аппаратов или аппаратов, обладающих «интеллектом». Такие аппараты получат широкое распространение к 2020 году, а к 2030 году все вновь устанавливаемые аппараты будут оснащены такими системами. Применение для управляемой коммутации быстродействующих управляемых коммутаторов (разрядников) расширит возможности «умных» аппаратов.

Источники бесперебойного питания

Источники питания, предназначенные для питания ответственных потребителей электроэнергии, а также потребителей, чувствительных к качеству электроэнергии, составляют особую группу среди значительного количества различных источников, которые классифицируют по таким, например, признакам, как величина напряжения, принцип действия, назначение и др. Сюда относятся агрегаты бесперебойного питания (АБП), источники бесперебойного питания (ИБП), системы бесперебойного питания (СБП), системы гарантированного электроснабжения (СГЭ) и т.д., отличающиеся друг от друга выходным напряжением, выходной мощностью, принципом работы и другими параметрами.

Эти источники не только питают, но и защищают питаемое ответственное оборудование от помех, от внезапного пропадания, повышения, понижения или искажения сетевого напряжения. Ответственными потребителями являются компьютеры, электронные устройства управления, микропроцессорная техника и др.

Новый предохранитель ППНИ

Преимущество новой серии предохранителей по сравнению с ПН-2 становится очевидно, если сравнить их по такому показателя, как потеря мощности при напряжении 380/400В. Очевидна экономичность предохранителей ППНИ по сравнению с ПН-2: потери мощности у новых предохранителей ниже, чем у ПН-2 на 30-50% .

Эффективность новой разработки становится еще более очевидной, если рассматривать не отдельный предохранитель, а собранный распределительный шкаф. Зная, что средняя стоимость электроэнергии в России для населения и предприятий равна 1,5 руб./кВт-час, можно подсчитать экономию не только в киловаттах, но и в рублях. Отметим, что наиболее значительный эффект экономии достигается в щитах собранных на большом количестве предохранителей. Примером таких щитов является всем известные шкафы распределения силовые ШРС и вводные распределительные устройства ВРУ, в которых отходящие линии собраны на предохранителях.

Если ВРУ с отходящими линиями на 250 А собран на новых типах предохранителях, например ППНИ, то экономия электроэнергии составит 2488 кВт-час или 3732 рублей в год. Такая бережливость для экономики России, которая до сих пор характеризуется высокой энергоемкостью, весьма желательна.

Серия предохранителей ППНИ уже поступила в продажу. Однако надеяться, что новая разработка, как и многие другие, будет быстро и активно внедряться, вряд ли стоит. Анализ показывает, что основные принципы энергосберегающей политики государства, определенные статьей 4 Федерального закона «Об энергосбережении», не реализуются в полной мере из-за отсутствия в законе четко определенных практических механизмов проведения энергосберегающей политики и неопределенности полномочий государственных и региональных органов власти в части обеспечения должного контроля за осуществлением проектов и программ, направленных на повышение энергоэффективности.

Широкое использование новых энергосберегающих приборов и технологий - один из шагов, которые надо делать незамедлительно. Но поскольку обязательной нормы об использовании энергосберегающих приборов и технологий нет, остается надеяться на общую информированность, профессиональную адекватность и лояльность инженеров, проектировщиков и снабженцев к провозглашенной энергетической стратегии России.

Пускатели-контроллеры серии TESYS U на токи до 800А

Для управления мощными нагрузками разработан пускатель-контроллер TeSys U. Имея аналогичные размеры и такой же модульный принцип конструктивного исполнения, что и пускатель на токи до 32 А, он в то же время обладает целым рядом принципиальных отличий.

Основное заключается в том, что в пускателе-контроллере отсутствует функция коммутации, а управление электродвигателем осуществляется включением и выключением внешнего контактора (реверсивного или нереверсивного). Данные о режимах работы пускатель-контроллер получает с помощью трансформаторов тока. Для обеспечения обмена данными как о состоянии самого пускателя (готовность к работе, аварийные события, функции возврата и др.), так и управляемого контактора имеется также 10 входов и 5 выходов. Блоки управления предлагаются в двух исполнениях: усовершенствованном и многофункциональном. Они обеспечивают управление нагрузками до 315 кВт.

Возможности пускателей-контроллеров могут быть расширены путем добавления модуля связи Modbus, модуля аналоговой индикации нагрузки электродвигателя 4-20 мА или модуля предварительной сигнализации тепловой перегрузки. Фактически пускатель-контроллер является многофункциональным реле, предназначенным для защиты и управления электродвигателем.

2. Выбор напряжения и рода тока

При выборе номинального напряжения внешнего участка сети принимаются во внимание существующие напряжения возможных источников питания энергосистемы, расстояние от источников до предприятия и нагрузка предприятия в целом.

В питающих и распределительных сетях небольших и средних предприятий и городов применяются номинальные напряжения 6 и 10 кВ. Как правило, следует применять напряжение 10 кВ как более экономичное, чем напряжение 6 кВ. Напряжение 6 кВ применяется при преобладании на объекте электроприемников с напряжение 6 кВ. В ряде случаев электроснабжение электроприемников с напряжением 6 кВ осуществляется по питающим линиям напряжением 10 кВ с последующей трансформацией на напряжение 6 кВ непосредственно для данных электроприемников. В данном курсовом проекте применяется напряжение с высокой стороны U=10 кВ, с низкой стороны U=380 В.

Существуют два вида рода тока: постоянный и переменный. Постоянный род тока применяется, если на предприятии есть электроприемники постоянного тока. Т. к. в данном курсовом проекте нет электроприёмников постоянного тока, то применяется трехфазный переменный род тока промышленной частоты ƒ = 50 Гц.

3. Выбор схемы распределения электроэнергии

Под питающей сетью понимают кабельные линии и магистрали, отходящие от распределительных устройств подстанций для питания цеховых распределительных магистралей, пунктов и щитков, а также кабельные линии, отходящие от цеховых распределительных магистралей, пунктов и щитков к другим цеховым распределительным магистралям, пунктам и щиткам.

Под распределительной сетью понимают линии, отходящие от распределительных устройств подстанций, от питающих магистралей, распределительных магистралей, пунктов и щитов непосредственно к электроприемникам.

Питающие и распределительные сети имеют три вида схем: магистральные; радиальные; смешанные (магистральные и радиальные).

Магистральные схемы имеют несколько меньшую надежность в подаче питания, чем радиальные схемы, т. к. при повреждении магистрали одновременно отключаются все подключенные к ней распределительные магистрали, пункты, щиты и отдельные мощные электроприемники, что нежелательно.

При радиальных схемах питающей сети подстанции выполняются с большими низковольтными распределительными устройствами, предназначенными для распределения всей мощности подстанции. К положительным качествам радиальных схем можно отнести большую надежность питания, т. к. авария на одной линии не отражается на работе электроприемников, питающихся от других радиальных линий.

Для распределения электроэнергии по цеху применить магистральные и радиальные схемы в чистом виде не всегда представляется возможным и в таких случаях находят применение смешанные схемы, сочетающие в себе, как магистральное, так и радиальное питание.

В данном проекте принят смешанный вид схемы распределения электроэнергии, что обусловлено расположением технологического оборудования в цехе, а также категорией по надежности электроснабжения (для наиболее важных потребителей принята радиальная схема распределения).

4. Расчёт электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм

Определение ожидаемых электрических нагрузок на всех ступенях электрических сетей является основной частью проекта электроснабжения объекта. Нагрузки определяют необходимые технические характеристики электрических сетей – сечение жил и марки проводников, мощности и типы трансформаторов, электрических аппаратов и другого электротехнического оборудования.

Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства; занижение нагрузки – к снижению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприёмников. Правильное определение электрических нагрузок обеспечивает правильный выбор средств компенсации реактивной мощности, устройств регулирования напряжения, а также релейной защиты и автоматики электрических сетей.

В данном курсовом проекте расчёты производим методом упорядоченных диаграмм, т.к. этот метод более точен, погрешность около 10-15%, что на стадии проектирования вполне допустимо. Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1-Исходные данные для расчёта электрических нагрузок

Наименование электроприёмника	Номер подгруппы	Номер по плану	Рн, кВт		n , шт		Kи	cosφ	tgφ
ШР1
Насос	I	1	22,00		1		0,80	0,85	0,62
Вентилятор		2,3	0,37		2
Нагревательный прибор	II	4,5	4,50		2		0,80	0,95	0,33
ШР2
Транспортёр	III	6-8	4,00		3		0,60	0,80	0,75
Печь с неавтоматической загрузкой изделий	IV	9,10	7,20		2		0,50	0,95	0,33
Вентилятор	V	11-13	2,20		3		0,80	0,85	0,62
ШР4
Фрезерный станок	VI	14,15		10,00		2	0,16	0,6	1,33
Кран-балка ПВ-40%	VII	16		12,50 7,90		1	0,10	0,50	1,73
I секция
Сварочный аппарат шовный ПВ=50%	VIII	17	100,00 49,50		1		0,50	0,70	1,02

Рассчитываем суммарную номинальную активную мощность потребляемую электроприёмниками шкафа ШР1, ∑Рншр1, кВт, по формуле

∑Рншр1 = ,

где Рнi – активная номинальная мощность одного электроприёмника, кВт;

ni – число электроприёмников, шт.

∑Рншр1 = (22+0,37·2)+4,5·2 = 22,74+9 = 31,74 кВт.

Находим суммарную активную сменную мощность электроприёмников шкафа ШР1, ∑Рсмшр1, кВт

∑Рсмшр1 = ,

где Киi – коэффициент использования, принятый по каталогу [1, таблица 2.1].

∑Рсмшр1 = 22,74·0,8+9·0,8 = 18,19+7,2 = 25,39 кВт.

Определяем групповой коэффициент использования Kи по формуле

Ки = ,

Ки = = 0,8 >0.2.

Рассчитываем показатель силовой сборки m

m = ,

где Рнmax (Pнmin) – номинальная максимальная (минимальная) активная мощность одного электроприёмника в подгруппе соответственно, кВт.

m = = 59,46 >3.

Т.к. Ки >0,2,m >3, n ≥ 4, Рн ≠const, то эффективное число электроприёмников nэ, шт. определяем по формуле

nэ = ,

nэ = = 3 шт. < n = 5шт.

При nэ=3 и Ки=0,8 определяем коэффициент максимума Кm по справочнику [2, таблица 9.1]

Кm = 1,12.

Рассчитываем максимальную активную мощность, потребляемую электроприёмниками шкафа ШР1 Рmшр1, кВт

Рmшр1 = Кm·∑Рсмшр1 ,

Рmшр1 = 1,12·25,39 = 28,4 кВт.

Определяем реактивную сменную мощность электроприёмников , кВар

= ,

где tgφi – коэффициент реактивной мощности, соответствующий коэффициенту активной мощности.

= 18,19·0,62+7,2·0,33 = 11,28+2,38 = 13,66 кВар.

Т.к. nэ ≤10, то суммарная максимальная реактивная мощность, кВар, будет определяться по формуле

= 1,1·,

= 1.1·13,66=15,03 кВар.

Определяем полную максимальную мощность потребляемую электроприёмниками шкафа ШР1 Smшр1, кВА

Smшр1= ,

Smшр1 = = 32,13 кВА.

Рассчитываем максимальную величину тока, создаваемую электроприёмниками шкафа ШР1, Imшр1, А, по формуле

Imшр1 = ,

где Uн –номинальное напряжение сети, кВ.

Imшр1 = = 48,8 А.

Находим коэффициенты активной (cosφшр1) и реактивной мощности ( tgφшр1) мощности данного узла питания

cosφшр1 = ,

cosφшр1 = = 0,88,

tgφшр1 = ,

tgφшр1 = = 0,53.

Аналогично расчёту электрических нагрузок шкафа ШР1 выполняем расчёт остальных узлов питания

Рассчитываем нагрузки шкафа ШР2

∑РнIII-V = 4·3+7,2·2+2,2·3 = 12+14,4+6,6 = 33 кВт,

∑РсмIII-V = 12·0,6+14,4·0,5+6,6·0,8 = 7,2+7,2+5,3 = 19,7 кВт,

Ки = = 0,6 >0,2,

m = = 3 =3.

Т.к. Ки >0,2, m =3, n ≥4, Pн ≠const, то

nэ = = 9 шт >8.

Т.к nэ больше n, то принимаем nэ равное n=8 шт.

При nэ=8, Ки=0,6 определяем коэффициент максимума Кm по справочнику [3, таблица 2.13]

Кm = 1,33,

РmIII-V = 1,33·19,7 = 26,2 кВт,

QсмIII-V = 7,2·0,75+7,2·0,33+5,3·0,62 = 11,06 кВар,

QmIII-V = 1,1·11,06 = 12,17 кВар,

SmIII-V = = 28,9 кВар.

Определяем нагрузки шкафа ШР3

Qmшр3 = 34,5·0,78 = 26,9 кВар,

Smшр3 = = 43,75 кВА,

Imшр3 = = 66,5 А.

Определяем максимальную активную мощность шкафа ШР2 Рmшр2, кВт, с учётом электроприёмников шкафа ШР3

Рmшр2 = Рm3-5+Pmшр3 ,

Рmшр2 = 26,2+34,5 = 60,7 кВт.

Определяем максимальную реактивную мощность электроприёмников шкафа ШР2, кВар

Qmшр2 = Qm3-5+Qmшр3,

Qmшр2 = 12,17+26,9 = 39,07 кВар,

Smшр2 = = 72,2 кВА,

Imшр2 = = 109,8 А,

cosφшр2 = = 0,84,

tgφшр2 = = 0,64.

Рассчитываем нагрузки шкафа ШР4

Рассчитываем номинальную активную мощность кран-балки, приведённую к длительному режиму работы Рн16, кВт

Рн16 = Рн ·,

где ПВ - продолжительность включения, в относительных единицах

Рн16 = 12,5 · = 7,9 кВт,

∑Рншр4 = 10·2+7,9 = 27,9 кВт,

∑Рсмшр4 = 20·0,16+7,9·0,1 = 3,2+0,79 = 3,99 кВт,

Ки = =0,14 <0,2,

m = = 1,27 <3.

Т.к. Ки <0,2, m < 3, n <4, то эффективное число электроприёмников определяем по формуле

Pmшр4 = Кз·∑Рн ,

где Кз – коэффициент загрузки. Для электроприёмников с продолжительным режимом работы Кз=0,9.

Рmшр4 = 0,9·27,9 = 25,11 кВт,

∑Qсмшр4 = 3,2·1,33+0,79·1,73 = 5,62 кВар,

∑Qmшр4 = 1,1·5,62 = 6,18 кВар,

Smшр4 = = 25,86 кВА,

Imшр4 = = 39,3 А,

cosφ = = 0,97,

tgφ = = 0,25.

Рассчитываем нагрузки сварочного аппарата шовного.

РнVIII = Sн · cosφ ·,

РнVIII = 100 · 0,7· = 49,5 кВт,

РсмVIII = 49,5·0,5 = 24,75 кВт,

PmVIII = 0,9·49,5 = 44,55 кВт,

QсмVIII = 24,75·1,02=25,25 кВар,

QmVIII = 1,1·25,25 = 27,78 кВар,

SmVIII = = 51,2 кВА.

Определяем нагрузки распредилительного шкафа ШР5

Qmшр5 = 40,6·0,72 = 29,2 кВар,

Smшр5 = = 50 кВА,

Imшр5 = = 75,97 А.

Определяем нагрузки осветительного шкафа ЩО

Imщо == 14,89 А.

Определяем активную максимальную мощность дополнительной нагрузки Pmд.н., кВт

Pmд.н. = Smд.н.·cosφд.н.,

Рmд.н.=196,7·0,78=153,4 кВт.

Определяем реактивную максимальную мощность дополнительной нагрузки Qmд.н., кВар

Qmд.н. = ,

Qmд.н. ==123,1 кВар.

Imд.н.= =298,8 A

Рассчитываем нагрузки I секции.

Рm1c =Pmшр1+Pmшр2+Pmшр4+PmVIII+Pmшр5+Pmщо+Pmд.н.,

Рm1c = 28,4+60,7+25,11+44,55+40,6+9,8+153,4=362,56 кВт,

Qm1c = Qmшр1+Qmшр2+Qmшр4+QmVIII+Qmшр5+Qmд.н.,

Qm1с =15,03+39,07+6,18+27,78+29,2+123,1 = 240,36 кВар,

Sm1c = =435 кВА,

Im1c = = 660,9 А.

Находим нагрузки цеха с учётом симметричной нагрузки II секции

Рmц = 2·362,56= 725,12 кВт,

Qmц =2·240,36= 480,72 кВар,

Smц == 870 кВА,

Imц = = 1321,8 А.

Рассчитываем средневзвешанные коэффициенты активной (cosφсрв) и реактивной (tgφсрв) мощности по цеху

cosφсрв == 0,83,

tgφсрв == 0,66.

Итак, по полной максимальной мощности Smц =870 кВА выбираем число и мощность силовых трансформаторов. По максимальному току Imц =1321,8 А выбираем питающие сети и защитную аппаратуру, по средневзвешенному коэффициенту активной мощности будем решать вопрос о необходимости компенсации реактивной мощности.

5. Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителям электроэнергии.

Реактивная мощность, потребляемая электроприемниками производственных предприятий распределяется между отдельными видами электроприемников следующим образом: 65-70% приходится на асинхронные двигатели, 20-25% - трансформаторы и около 10% - воздушные электросети и другие электроприемники.

Увеличение потребления реактивной мощности электроустановокой вызовет рост тока в проводниках любого звена системы электроснабжения и снижение величины коэффициента мощности электроустановки.

Повышение коэффициента мощности зависит от снижения потребления реактивной мощности.

В результате расчёта электрических нагрузок максимальная реактивная мощность, потребляемая электроприёмниками цеха составила Qmц=480,72 кВар, при средневзвешанном коэффициенте мощности сosφсрв=0,83 (tgφсрв=0,66).

Т.к. данный коэффициент мощности не отвечает требованиям энергосистемы сosφэ=0,94 (tgφэ=0,36),то выполняем компенсацию реактивной мощности путём установки конденсаторных батарей (КБ)

Т.к. электроприёмники проектируемого объекта относятся к 1 категории по надёжности электроснабжения, то согласно [4, пункты 1.2.17, 1.2.18] принимаем двухсекционную схему распределения электрической энергии, согласно рисунку 1.

Рисунок 1 – Упрощённая однолинейная схема

Определяем максимальную реактивную мощность, подлежащую компенсации Qmкб, кВар, по формуле

Qmкб = Pmц · (tgφсрв – tgφэ),

Qmкб = 725,12 · (0,66-0,36) = 217,5 кВар.

Принимаем к предварительной установке две КБ типа УКБН-0,38-135 Т3 по каталогу [5, таблица 2.192]

Определяем максимальную реактивную мощность после компенсации Qmц', кВар

Qmц' = Qmц – Qкб · nкб,

где Qкб – мощность генерируемая одной КБ, кВар;

nкб – число КБ, шт.

Qmц’ = 480,72 – 135 · 2 = 210,72 кВар.

Находим максимальную полную мощность цеха после компенсации Smц', кВА

Smц' = ,

Smц' = = 755,1 кВА.

Находим коэффициенты мощности после компенсации

сosφ' = = 0,96 > сosφэ=0,94,

tgφ' = = 0,29 < tgφэ=0,36.

Итак, т.к. полученные значения не превышают требуемого коэффициента реактивной мощности энергосистемы, то КБ принимаем к окончательной установке, все полученные данные сводим в таблицу 2.

Таблица 2 Компенсация реактивной мощности

до компенсации

после компенсации

PPm, кВт

QQm, квар

SSm, кВА

IIm(10)

ccos φ

ttg φ

PPm′, кВт

QQm′, квар

SSm′, кВА

IIm(10)

ccos φ′

ttg φ′

725,12

480,72

870

550,2

00,83

00,66

725,12

210,72

755,1

443,6

00,96

00,29

Страницы: 1, 2