ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Игровые автоматы с быстрым выводом

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Университет морского и речного флота, 2015

Электроснабжение береговых установок

Санкт-Петербург
2015

Рецензент:

Самосейко Вениамин Францевич

О.М. Толокнова, В.А. Шошмин

Электроснабжение береговых установок: учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта – СПб.: СПГУМРФ им. Макарова, 2015. – 119 с.

Пособие содержит общие требования к выполнению курсового проекта, методики выполнения и пояснения к составлению пояснительной записки и чертежей по дисциплине «Электроснабжение предприятий водного транспорта».

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения специальности 140604.6565 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

Ó Санкт-Петербургский государственный

университет морского и речного флота, 2015

Введение

Курсовой проект является завершающим этапом работы студента по курсу «Электроснабжение предприятий водного транспорта». Курсовой проект предназначен для получения студентом навыков инженерного проектирования электроснабжения судостроительно-судоремонтных заводов и речных портов. Для этого в курсовом проекте предусматривается разработка всей системы электроснабжения объекта электрификации.

Задания на курсовой проект носят индивидуальный характер и включают:

генеральный план объекта проектирования, перечень и номинальные данные электроприемников, задание по проектированию релейной защиты автоматики системы электроснабжения.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и чертежей. Расчетно-пояснительная записка должна независимо от объекта проектирования содержать следующие разделы:

· введение, в котором раскрывается актуальность и значение темы, формируется цель (по объему - примерно 1 страница);

· расчет электрических нагрузок для наиболее загруженного периода работы объекта;

· расчет реактивной мощности и мощности компенсирующего устройства;

· расчет нескольких вариантов размещения трансформаторных подстанций, технико-экономическое сравнение этих вариантов и окончательный выбор числа и мощности трансформаторных подстанций;

· расчет питающих и распределительных электрических сетей с определением трассы сетей и их конструктивного исполнения;

· расчет токов короткого замыкания, выбор и проверка аппаратуры по токам короткого замыкания;

· разработка релейной защиты и автоматики;

· составление спецификации оборудования.

В расчетно-пояснительной записке приводится вкладыш – разработанная схема релейной защиты узла (в соответствии с индивидуальным заданием).

Чертежи проекта состоят из:

· чертеж-генплан объекта с планом подстанций и сетей выше 1000В;

· схема распределительной сети 0,4 кВ;

· схема электроснабжения объекта ;

· схемы релейной защиты и автоматики.

Объем пояснительной записки должен быть не менее 30 страниц рукописного текста (20 печатного) формата А4 с приложением индивидуального задания, выданного преподавателем.

Представленное содержание пояснительной записки не является обязательным. Оно может быть расширено, составлено более подробно или содержать другие пункты, не противоречащие основной задаче проектирования электроснабжения объекта.

1.Расчет электрических нагрузок объекта.

1.1.Судостроительно-судоремонтные заводы.

Расчет электрических нагрузок данных объектов выполняется по методу упорядоченных диаграмм . В задании с целью сокращения расчетов приводятся установленные мощности (Ру) и эффективное число электроприемников (nэ) для укрупненных подразделений (цехов, участков и т.д.).

· Индивидуальные активные и реактивные нагрузки цехов:

Р = Ки Ру ;

Q = Р tg ;

где Р , Q - средняя активная и реактивная мощности за наиболее нагруженную смену;

Ки – коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации по таблице 1.1.;

tg - коэффициент реактивной мощности по таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Наименование цеха	Ки	tg
Механический, токарный	0,27	1,17
Судосборочный, судостроительный, сварочный, корпусный, корпусообрабатывающий, сборочно-сварочный	0,19	1,96
Котельный, трубопроводный	0,23	1,6
Деревообрабатывающий, деревоотделочный, Пилорама	0,26	1,54
Кузнечный	0,22	0,94
Литейный	0,15	0,63
Слип, эллинг, стапель	0,36	1,85
Док	0,43	0,8
Насосная, кислородная, компрессорная, Аккумуляторная	0,73	0,75
Мастерская, лаборатория, испытательная Станция, вспомогательные участки	0,18	1,04
Дизельный, ремонта ДВС	0,19	1,08
Котельная	0,6	0,94
Малярный	0,32	0,86
Мастерская ОГМ	0,19	1,02
Участок гребных винтов	0,45	0,56
Карусельно-котельный	0,4	1,36
Блок цехов	0,2	1,8
Механосборочный цех	0,25	1,37
Склад судового оборудования	0,25	1,35
Лесосушка	0,35	0,56
Склад красок, центральный склад, склад дерева, склад шихты и склады различные	0,25	0,56
Заводоуправление	0,3	0,77
Гальванический цех	0,4	0,38
Цех ДВО	0,3	1,3
Электроцех, электромонтажный цех	0,35	0,77
Радиомастерская	0,28	1,04
Парокотельная	0,25	0,9
Корпусно-котельный цех	0,4	1,36
Пилорама	0,3	0,73
Гараж	0,15	1,04
Участок восстановления детелей	0,26	1,6
Ремонтно-механический цех	0,25	1,17
Кузница и слесарный цех	0,25	0,95
Инструментальный цех	0,3	1,8
Кузнечно-термический цех	0,28	0,9
Типография	0,2	1,2

Максимальные расчетные мощности рассчитываются по формулам:

Рм = Км Р_см ;

Qм = Км Q_см ;

Sм = ;

где Рм, Qм – максимальная активная и реактивная нагрузки;

Sм – максимальная полная нагрузка, кВА;

Км = F(Ки,n_э) определяется по таблице 1.2 (или графикам

из ) или определен по формуле:

Км = 1+

где nэ – эффективное число электроприемников;

Ки.ср – средний коэффициент использования

Таблица 1.2

Зависимость Км=F(nэ,Ки)

· Для получения групповых нагрузок средние нагрузки необходимо суммировать, при этом коэффициент максимума должен быть выбран для каждой группы нагрузок :

Рсм = ;

Qсм =

= ,

где Рсм , ∑Ру - суммы активных средних за смену и установленных мощностей в группе электроприемников, кВт.

= ,

где Pyi – установленная мощность электроприемника, кВт.

Км_∑= F(Ки_∑,n_э∑) определяется по таблице 1.2 (или графикам

из ) или определен по формуле:

Км_∑ = 1+

Расчетные суммарные мощности для групп определяются:

Рр = Км_∑ Рсм ;

Qр = Км_∑ Qсм ;

Sр =

Далее для каждой из групп электроприемников необходимо выполнить компенсацию реактивной мощности и выбрать мощность трансформаторной подстанции.

1.2.Порты.

Для определения электрических нагрузок порта все электроприемники, приведенные в задании, подразделяются на две группы: 1) перегрузочное оборудование; 2) общепортовые электроприемники и вспомогательные производства. Нагрузки первой группы рассчитываются по статистическому методу, а второй – по коэффициенту спроса.

Исходными данными для расчета электрических нагрузок кранов являются задание на проект, сведения табл. 1.3 и 1.4.

Таблица 1.3

Параметры электроприводов кранов

Первоначально по таблице 1.3 определяются установленные мощности кранов соответствующей грузоподъемности:

Py = Pном под Рном пов + Рном из.выл. ,

По коэффициентам табл. 1.4 рассчитываются:

средние активные мощности

Рсi = Киi Руi ;

средние реактивные мощности

Qci = Рсi tg ci ;

среднеквадратичное отклонение активных нагрузок

= ;

среднеквадратичное отклонение реактивных нагрузок

= ;

средняя полная мощность

S_ci = ;

Таблица 1.4

Статистические показатели электропотребления портальных кранов

Род груза	Ки	υ	tg		r
Навалочный (щебень, песок, уголь и т.д.)	0.46	0.21	1.32	0.68	0.6
Круглый лес	0.41	0.25	1.41	0.82	0.6
Контейнеры и тарно-штучные	0.33	0.18	1.65	1.32	0.8
Разные штучные	0.24	0.27	1.84	1.54	0.8

На кранах необходимо предусмотреть индивидуальную компенсацию и учесть это на стадии расчета средней мощности, при этом величину рационального коэффициента мощности необходимо обсудить с руководителем курсового проекта.

среднеквадратичное отклонение полной нагрузки

= C_i ,

где C_i =

Затем определяются соответствующие значения расчетных нагрузок:

активной P_pi = P_ci + ;

реактивной Q_pi = Q_ci + ;

полной S_pi = S_ci + ;

где = 1.5, а = .

Групповые нагрузки вычисляются по соответствующим индивидуальным нагрузкам групп:

средняя P_с = ;

среднеквадратичное отклонение = ,

где n – количество электроприемников одного наименования.

Характеристики реактивных и полных нагрузок находятся аналогично. Групповые расчетные нагрузки определяются аналогично индивидуальным расчетным.

Таблица 1.5

Расчетные коэффициенты для общепортовых электроприемников

Электроприемник	Кс	Tg
Склады различные	0.7	0.2
Контора, диспетчерская, служебное помещение, проходная и т.п.	0.9
Зарядная станция	0.7	0.75
Гараж	0.65	0.8
Механические мастерские	0.25	1.2
Котельная	0.53	0.1
Насосная	0.8	0.75
Столовая	0.6	0.5
Холодильник	0.32	0.8
Управление порта	0.5	0.8
Вокзал	0.4	0.6
Общежитие, жилой дом	0.3	0.7
Прачечная	0.65	0.94
Пневмоперегружатель	0.9	0.62
Компрессорная	0.8	0.75
Деревообрабатывающий цех	0.32	1.5
Завод ЖБИ	0.27	1.32
Хозяйственные помещения	0,4	1,04
Мачты наружного освещения	0,7	0,12
Блок мастерских	0,45	0,7
Площадка контейнеров	0,3	0,77
Склад цемента	0,25	1,7
РММ	0,25	1,3
Склад ГСМ	0,4	0,56
Водонапорная башня	0,5	0,5
Станция перекачки вод	0,6	0,56
Стройцех	0,3	1,2
Навигационный склад	0,7	0,3
Аккумуляторная	0,45	0,77
Механический цех	0,25	1,8
Малярный цех	0,45	1,7
Испытательная станция	0,2	1,04
Пожарное депо		1,7

Электрические нагрузки общепортовых электроприемников рассчитываются по коэффициенту спроса (таблица 1.5) в таком порядке

активные P_pi = K_ci P_yi;

реактивные Q_pi = P_pi tg ;

полные S_pi = ;

групповые расчетные

Р_рΣ = Ксм ;

Q_pΣ = Ксм ;

S_pΣ = ;

Далее, если это необходимо, произвести компенсацию реактивной мощности общепортовых электропиемников см. п.1.3. и пересчитать реактивную и полную мощности с учетом компенсирующего устройства.

S_pΣ =

Значение коэффициента совмещения максимума Ксм выбирается в пределах 0.8 – 0.95 . Рекомендуется принимать его значение в соответствии со следующим правилом: чем больше объединяемая группа, тем меньше значение Ксм.

После определения крановых и общепортовых расчетных нагрузок осуществляется их простое суммирование Р_р = Р_рΣкр+ Р_рΣобщ, в зависимости от формируемых групп и степени обобщения нагрузок.

Полученные таким образом нагрузки являются максимальными часовыми нагрузками. Для получения сменных расчетных нагрузок их надо умножить на коэффициент 0,88.

1.3.Компенсация реактивной мощности.

С учетом требования энергосистемы объект потребляет электроэнергию при tg , приводимом в задании на проектирование. В соответствии с этим следует провести мероприятия по компенсации реактивной мощности, установив компенсирующее устройства суммарной мощности, равной

Q_ку = Q_р - Р_рtg ,

Q_стку ≥ Q_ку ,

где Q_стку - стандартное значение компенсирующего устройства, выбирается из таблицы (1.6) или же из других справочных данных.

Установка компенсирующих устройств мощностью менее 30 квар является нерациональной.

Таблица 1.6.

Комплектные конденсаторные установки.

Компенсирующие устройства следует распределить по объекту, применив возможные способы компенсации:

· Индивидуальную;

· групповую;

· централизованную.

При этом следует помнить, что индивидуальная компенсация целесообразна для крупных, хорошо загруженных потребителей с большим числом работы в году (например, для асинхронных двигателей специальных установок мощностью 200 кВт и более). Обычно применяют смешанную компенсацию реактивных нагрузок.

Выбор параметров всех элементов системы электроснабжения осуществляется по расчетным нагрузкам с учетом выполненной в данном узле компенсации реактивной мощности.

2. Выбор числа и мощности трансформаторных подстанций. Технико-экономический расчет.

Местоположение трансформаторных подстанций определяется в основном величиной, характером и расположением электрических нагрузок. Подстанции должны быть максимально приближены к центрам подключаемых к ним нагрузок, однако местоположение подстанции не должно препятствовать нормальному ходу технологического процесса и обеспечивать возможность безопасной и удобной эксплуатации самой подстанции и расположенных вблизи сооружений и машин.

2.1. Номинальная мощность трансформаторов подстанции выбирается в соответствии с неравенством S_т.ном ≥ S_рΣ +ΔS и рекомендациями , приведенными внизу,

где S_рΣ – расчетная сменная нагрузка определенной группы электроприемников,

ΔS – потери мощности в трансформаторе.

Приближенно потери мощности в трансформаторе учитываются в соответствии с соотношениями

ΔР = 0,02S_рΣ ;

ΔQ = 0.1S_pΣ;

ΔS = .

При выборе числа и мощности трансформаторов следует руководствоваться следующими рекомендациями:

· мощность одного трансформатора не должна превышать 1000 кВА;

· число трансформаторов на подстанции не должно быть больше двух;

· должна обеспечиться по возможности однотипность трансформаторов на объекте;

· при выборе мощности должна учитываться допустимая перегрузка трансформатора в аварийном режиме до 140% в течение пяти суток не более 6 часов в сутки при коэффициенте заполнения графика 0,75.

При наличии двух подключенных к распределительному устройству трансформаторов ( 2-х трансформаторная подстанция) выполняется условие

Sт 0,7 S_м.р.,

где S_м.р. – максимальная проходная мощность (S_м.р. = S_рΣ +ΔS), кВА,

Sт – мощность одного силового трансформатора подстанции.

Помимо этих требований должны учитываться ряд ограничений по возможности размещения подстанций на территории и в цеховых помещениях объекта, категория электроприемников и другие производственные и эксплуатационные требования.

Окончательный выбор числа и мощности трансформаторных подстанций осуществляется на основе технико-экономического сравнения, и их технические характеристики выбираются студентом и согласовываются с руководителем проекта.

2.2. Технико-экономическое сравнение производится по упрощенной методике с использованием вспомогательных таблиц 2.1-2.3.

Для выбора мест установки подстанции на генплан объекта произвольно наносятся координатные оси, для каждого электроприемника находятся соответствующие координаты, и затем для выбранной группы нагрузок определяются координаты центра нагрузок:

Хцен = ; Yцен = ,

где Ppi – расчетные активные мощности электроприемников.

В этот центр нагрузок и помещается подстанция.

Для каждого из намеченных вариантов определяются мощность подстанции и параметры сети. На этапе технико-экономического сравнения схема сети напряжением 0.4 кВ принимается радиальной и ее параметры рассчитываются с помощью таблицы 2.4.

Таблица 2.1

Расчетные затраты на воздушные линии

с алюминиевыми проводами 6-10 кВ, тыс.у.е./км

U, кВ	Сечение провода, мм
6 – 10	1,79	1,84	1,9	1,96	2,04	2,2

Таблица 2.2

Расчетные затраты на линии с кабелями с

алюминиевыми жилами, тыс. у.е/км

U, кВ	К-во кабелей в траншее	Сечение жилы, мм
		-	-	-	2,69	2,85	3,1	3,42
		-	-	-	2,32	2,56	2,89	3,12
До 1 кВ		1,4 2,16 3,01	1,53 2,3 3,2	1,63 2,53 3,46	1,73 2,76 3,85	1,93 3,24 4,48	2,02 3,42 4,86	2,26 3,96 5,55

Таблица 2.2 (продолжение)

U, кВ	К-во кабелей в траншее	Сечение жилы, мм
		3,64	3,83	4,34	5,1	5,44	5,8
		3,26	3,52	3,88	4,48	4,72	4,97
До 1 кВ		2,54 4,48 6,35	2,92 5,14 6,42	3,18 5,66 8,14	3,64 6,58 9,52	4,12 7,54 11,12	4,6 8,64 12,8

Для каждого из намеченных вариантов определяются мощность подстанции и параметры сети.

Таблица 2.3

Расчетные затраты на трансформаторные

подстанции 6-10/0,4кВ, тыс.у.е.

Выбор сечений и количества кабелей линий по таблице осуществляется в такой последовательности. По расчетному току линии Iр выбирается сечение исходя из соблюдения неравенства Iр Iдоп. Затем определяется коэффициент загрузки линии Iр/Iдоп и по его величине выясняется допустимая по потере напряжения длина передачи. Если , расчет на этом заканчивается. В том случае, если > , расчет продолжается. При этом либо увеличивается сечение линии в пределах шкалы стандартных сечений, либо увеличивается число кабелей, прокладываемых параллельно.

Пример 1. Iр = 183 А, = 238 м.

По таблице выбирается сечение F = 70 мм , т.к. 183 < 220 А., а Iр/Iдоп = 0,83. Тогда м, и отсюда > . Можно было бы последовательно увеличивать сечения. Однако можно поступить иначе. Выбрать в таблице нужную и проверить, будет ли таким отношение Iр/Iдоп. Например, в таблице находится = 245 м при Iр/Iдоп = 0.6 и F = 120 мм . Проверяем 183/300 = 0,58, т.е. данное сечение удовлетворяет требованиям.

Таблица 2.4

Допустимые длины передачи электроэнергии по линиям 0.4 кВ.

F, мм2	Iдоп, А.	при Iр/ Iдоп, м.
1,0	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3

Пример 2. Iр = 240 А, = 490м.

По допустимому току достаточно сечения F = 95 . Однако нетрудно убедиться, что, даже увеличив сечение до 240 , не удается обеспечить выполнение нормы потери напряжения ( ). Поэтому необходимо эту линию выполнить несколькими кабелями. Возьмем 2 кабеля. Следовательно, для каждого из них Iр1 = 120А. Действуя аналогично вышеизложенному, получим в итоге F = 150 , и, таким образом, параметры линии составят 2(3x150).

Затраты на высоковольтные линии, подстанции и распределительную сеть 0.4 кВ определяются по удельным затратам (табл.2.1. – 2.3.).

Зсэс = Зтп + Звл + Знвл, - затраты на сооружение системы электроснабжения.

Где Зтп – затраты на сооружение ТП (табл. 2.3.),

Знвл – затраты на сооружение низковольтных линий,

Звл - затраты на сооружение высоковольтных линий.

Расчет электрических сетей напряжением 6 – 10 кВпроизводится по экономической плотности тока, которая зависит от степени использования максимума нагрузки и от материала провода.

Число часов использования максимума нагрузки принимается:

для речных портов - 3400 ч;

для СРЗ - 5500 ч.

Правилами устройства электроустановок установлены значения экономических плотностей тока jэк, зависящие только от материала, конструкции провода и продолжительности использования максимума нагрузки Тмакс (см. табл. 2.5).

Таблица 2.5

Экономически целесообразное сечение определяется предварительно по расчетному току линии Iрас и экономической плотности тока jэк:

Fэ = Iрас/jэк, мм² ,

где Iрас – ток в высоковольтной линии, чаще – линия ввода.

Звл = З_{1 км.вл} Ɩ_вл , - затраты на сооружение высоковольтной линии.

При этом выбранный кабель необходимо проверить на термическую устойчивость при коротком замыкании. Сечение кабеля на термическую устойчивость для трехфазного к.з. проверяют по формуле:

Sмин = I¥ , где

I¥ - установившийся ток короткого замыкания, А.

с = Акон- Анач – коэффициент, соответствующий разности выделенной теплоты в проводнике после и до к.з (для кабелей напряжением 6-10 кВ с медными жилами с=141; с алюминиевыми жилами с=85; для алюминиевых шин с=88; для медных шин с=171; для стальных шин с=60).

tп – расчетное (приведенное) время действия тока к.з. tп = tвык+tзащ, уточненное tп находят по рисунку 6.12 [1, стр. 247].

Если выбранный кабель не удовлетворяет условиям термической устойчивости, то небходимо либо снизить время действия защиты tзащ либо увеличить сечение кабеля.

Затем выбирается вариант, характеризующийся суммарным минимумом расчетных затрат, который и принимается к дальнейшей разработке.

3.Выбор схемы распределения электроэнергии. Расчет питающих и распределительных сетей.

После выбора варианта размещения трансформаторных подстанций производится расчет сетей. Порты и судоремонтные заводы по обеспечению надежности электроснабжения относятся к потребителям второй и третьей категорий.

Внешнее электроснабжение осуществляется, как правило, от сетей энергосистемы напряжением 6-10 кВ. Что касается исполнения схем электроснабжения порта и СРЗ, здесь имеются некоторые различия.

Электроснабжение трансформаторных подстанций порта производится преимущественно по магистральным схемам. При этом питающая магистраль заводится поочередно на шины трансформаторных подстанций порта, располагаемых вдоль причальной линии.

В схемах электроснабжения портов подвод питающих линий 6-10 кВ целесообразно предусматривать не менее чем к двум пунктам (РП, подстанциям), расположенным на некотором расстоянии (порядка 200-300 м или более) один от другого, чтобы избежать одновременного выхода их из строя и полного прекращения электроснабжения. Исключение может быть допущено для небольших портов, имеющих ограниченную территорию и компактное расположение основных потребителей.

Поскольку подавляющее большинство электроприемников порта относится ко 2-й категории нагрузок (по ПУЭ), то, как правило, все подстанции порта должны быть обеспечены резервным питанием. Исключение может быть допущено для отдельных подстанций, питающих малоответственных потребителей.

Для СРЗ питающая линия от энергосистемы подходит к подстанции ввода. При этом распределительное устройство ввода высшего напряжения служит распределительным пунктом для других трансформаторных подстанций завода.

Электроснабжение ТП завода производится по радиальным, реже по магистральным схемам питания.

Преимущество радиальных схем питания перед магистральными – простота эксплуатации, надежность защиты. К недостаткам можно отнести необходимость применения большого количества аппаратов, увеличение затрат проводникового материала.

Существенной особенностью СРЗ и портов является работа передвижных электроприемников. В соответствии с этим к их распределительным сетям предъявляются требования обеспечения энергией передвижных электроприемников.

На СРЗ и в портах в качестве питающих и распределительных сетей напряжением выше 1000В применяют воздушные и кабельные линии напряжением 6 и 10 В., при этом в порту преимущественно – кабельные.

Воздушные сети 6 и 10 кВ сооружаются на деревянных опорах с железобетонными пасынками и на железобетонных опорах.

По условиям механической прочности в соответствии с ПУЭ на воздушных линиях 35кВ и ниже должны применяться многопроволочные провода сечением не менее:

алюминиевые - 25 ;

сталеалюминиевые и стальные - 16 .

Для кабельных сетей должны преимущественно применяться кабели с алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке.

При пересечении кабельных трасс с железнодорожными и подкрановыми путями кабели помещают в трубы.

Сети напряжением до 1000 В выполняются радиальными и магистральными.

Размещение основных потребителей электроэнергии в порту на узкой протяженной полосе открытой территории причального фронта создает предпосылки для применения магистральных схем и использования таких прогрессивных способов канализации энергии, как шинопроводы и троллейное питание. Надежность магистральных схем может быть значительно повышена применением двустороннего питания их путем устройства перемычек между крайними электроколонками, питающимися от разных подстанций. Двустороннее подключение магистралей на причалах, как правило, связано с незначительным дополнительным расходом проводниковых материалов и средств и всегда оправдывается, поскольку этому способствует расположение трансформаторных подстанций вдоль причального фронта на небольшом удалении от кордона причала друг от друга.

При питании сосредоточенных нагрузок, что характерно для СРЗ, используют радиальные схемы; от трансформаторных подстанций прокладывают отдельные фидеры к распределительным щитам, от которых питаются рассосредоточенные по цепи электроприемники.

Распределительные сети напряжением до 1000 В на СРЗ выполняются воздушными и кабельными, а в портах – преимущественно кабельными.

В соответствии с ПУЭ по условиям механической прочности на воздушных линиях до 1000 В могут применяться провода сечением:

алюминиевые - 16 ;

сталеалюминиевые - 10 .

Кабельные сети укладывают в траншеи, блоки или кабельные каналы в зависимости от внешних условий, схемы питания и числа кабелей.

Электроснабжение передвижных электроприемников в порту осуществляется либо с помощью питательной колонки, к которой подключается гибкий шланговый кабель портального крана, либо посредством троллейного шинопровода вдоль причальной линии порта. Питательные колонки располагаются вдоль всего причального фронта через 50 м.

Расчет сетей напряжением до 1000 В производится по наибольшему длительно допустимому току по условиям нагрева с последующей проверкой их по потере напряжения, при этом U 5 % . Для портов потеря напряжения стационарной (береговой) сети от подстанции составляет 4%, а 1% предусмотрен в гибком кабеле крана. Если линия состоит из нескольких участков, имеющих разную длину, нагрузку и неодинаковое сечение кабелей, то суммарная потеря напряжения в ней определяется сложением потерь, подсчитанных на каждом участке линии.

При выборе сечения следует учитывать, кроме возможной концентрации перегрузочных машин, также и возможный прирост потребляемой мощности электроприемников. Береговая сеть рассчитывается при питании от магистрали двух кранов в зависимости от их расположения на причальном фронте. Указанные соображения приводят к необходимости увеличивать полученные расчетом сечения на одну, а в некоторых случаях и на две ступени в зависимости от перспективы развития района, возможной интенсивности использования перегрузочной техники и других условий.

4.Расчет токов короткого замыкания, выбор и проверка аппаратов.

В соответствии с выбранной схемой распределения электроэнергии, числа и мощности трансформаторов подстанций должны быть разработаны схемы распределительных устройств высшего и низшего напряжения подстанций. Затем по расчетным нагрузкам и месту установки должны быть выбраны необходимые аппараты и элементы.

Разработанная схема электроснабжения объекта подлежит проверки по параметрам токов короткого замыкания, при этом в задании к проекту приведены исходные данные для расчета величины тока короткого замыкания, которые могут быть заданы одним из следующих способов:

1) типом высоковольтного выключателя мощности, удовлетворяющего условиям рассматриваемой схемы электроснабжения;

2) условием, что питание осуществляется от источника бесконечно большой мощности;

3) величинами токов короткого замыкания на вводе без полной схемы внешнего электроснабжения.

В первом случае, при задании величины токов короткого замыкания типом и мощностью высоковольтного выключателя мощности, за мощность короткого замыкания принимается его отключающая способность (таблица 4.7).

Таким образом: Sк = Sвм,

где Sвм – номинальная полная мощность отключения масляного выключателя, МВА.

При этом если в данных для выключателя мощности отключения нет, то ее следует найти по формуле: Sвм = ,

где I_н.откл – номинальное значение тока

отключения масляного выключателя

Далее решение происходит одним из методов расчета токов КЗ:

x_*бс =

x_*брез = x_*бс + x_*бцепи

Ток короткого замыкания равен I_к = ,

где I_б – базисный ток (см. ниже),

x_*брез – относительное результирующее сопротивление элементов цепи короткого замыкания от районной ТП до расчетной точки короткого замыкания.

Во втором случае, когда объект питается от источника бесконечно большой мощности, индуктивное сопротивление системы равно нулю: x_*c = 0, а результирующее сопротивление в данной точке КЗ: x_*брез = x_*бцепи.

В третьем случае, когда заданы величины токов короткого замыкания на шинах источника питания (районная подстанция, ГПП), пересчет этих токов на шины трансформаторной подстанции объекта производится следующим образом.

Пусть заданы величины I , I_∞.

В этом случае относительные базисные сопротивления системы будут равны

x^’’_*б = , x_*б∞ = .

где I_б – базисный ток, который определяется по выражению

I_б = ,

где S_б – базисная мощность, МВА; выбирается произвольно (обычно 100,1000 МВА и т.д.);

U_б – базисное напряжение: принимается напряжение той ступени электроснабжения, где находится расчетная точка короткого замыкания.

Далее определяются относительные базисные сопротивления элементов цепи короткого замыкания x_*б.эл. от источника питания до расчетной точки короткого замыкания.

После расчетов тока КЗ необходимо найти ударный ток короткого замыкания и расчетную отключающую мощность, необходимую для проверки аппаратов по предельно отключаемой мощности.

Ударный ток = ,

где к_у – ударный коэффициент, при расчетах можно использовать следующие значения к_у:

к_у = 1.2 – при КЗ на шинах низкого напряжения трансформаторов мощностью до 400 кВА;

к_у = 1.3 – при КЗ на шинах низкого напряжения трансформаторов мощностью более 400 кВА;

к_у = 1 – при более удаленных точках;

к_у = 1.8 – при КЗ в сетях высокого напряжения, где активное сопротивление не оказывает существенного влияния.

Величина мощности, необходимая для проверки аппаратов по предельно отключаемой мощности, составляет

S_р.отк = _.

4.1. Пример расчета токов короткого замыкания.

Рассчитать токи короткого замыкания (КЗ) – это значит:

- по расчетной схеме составить схему замещения, выбрать точки КЗ;

- рассчитать сопротивления;

- определить в каждой выбранной точке токи КЗ.

Точки КЗ на расчетной схеме нумеруются сверху вниз, начиная от источника. Далее расчетная схема преобразуется в схему замещения, где все элементы цепи представляются своими сопротивлениями к приведенным базиным условиям, а магнитные связи заменены электрическими. Расчет может происходить по методу относительных единиц и именованных единиц.

Для высоковольтных линий и коротких участков распределительной сети обычно учитывают только индуктивные сопротивления. При значительной протяженности сети (кабельной и воздушной) учитываются также их активные сопротивления, так как в удаленных от генераторов точках к.з. сказывается снижение ударного коэффициента. Целесообразно учитывать активное сопротивление, если rS>xS/3, где rS, xS- суммарные активные и реактивные сопротивления распределительной сети от генератора до места к.з.

Таблица 4.1.

Расчет сопротивлений элементов схемы замещения.

Элемент	Именованные единицы	Относительные единицы
Генератор, двигатель	х²= х*²	х²*бг.= х*d²
Трансформатор	Хтр =	Хтр*б =
Реактор	Хр =	Х*бр =
Линия	Xл = xoLл	Xл = xoLл
Система а)при известном Iкз   б)при известной Sк	xс²=   xс²=	x*бс=   x*бс=

Сопротивления схем замещения при этом определяются для линий электроснабжения кабельных, воздушных и шинопроводов из соотношений

R_л = r_оL_л; X_л = x_oL_л,

где r_o, x_o – удельное активное и индуктивное сопротивления, мОм/м;

L_л – протяженность линии (необходимо учитывать расстояние до

районной подстанции), м.

Удельные сопротивления для расчета токов КЗ определяются по таблицам справочников [2].

Таблица 4.2

Сопротивление трансформаторов 10/0.4.

Таблица 4.3

Значение сопротивлений автоматических выключателей, рубильников, разъединителей до 1кВ.

Таблица 4.4

Значения удельных сопротивлений кабелей, проводов.

Таблица 4.5.

Технические данные масляных и сухих трансформаторов для трансформаторных подстанций.

4.1.1 Расчет токов к.з в относительных единицах.

При этом методе все расчетные данные приводят к базисному напряжению и базисной мощности. За базисное напряжение принимают номинальные напряжения Uном = 0.23; 0,4; 0,69; 3,15; 6,3; 10,5; 21; 37; 115; 230кВ.

За базисную мощность Sб можно выбрать мощность, принимаемую при расчетах за единицу, например мощность системы, суммарные номинальные мощности генераторов станции или трансформаторов подстанции или удобное для расчетов число, кратное десяти.

К1

Sб = 100 МВА Uб = Uном кВ (шина высокого напряжения)

Х_*бс = - относительное базисное сопротивление системы

Х_*бл = Х₀ - относительное базисное сопротивление линии

Х_{*б резК1}= Х_*бс + Х_*бл

Iб= , кА

Iк1= , кА

iуд = 1.8 , кА

Sк1 = , МВА

К2

При расчете токов короткого замыкания на шинах низкого напряжения должны учитываться активные сопротивления цепи к.з. (кабельных линий, обмоток силовых трансформаторов, трансформаторов тока, шин, коммутационной аппаратуры).

Sб = 100 МВА Uб = Uном, кВ (шина низкого напряжения)

Х_*Т =

Х_*бТ = Х_*Т Sб/S_Тном - относительное базисное индуктивное сопротивление трансформатора

r_*Т = DРм/Sном ,

где DРм – потери мощности КЗ (табл.4.5), кВт,

Sном – номинальная мощность силового трансформатора.

r_*бТ = r_*Т Sб/S_Тном - относительное базисное активное сопротивление трансформатора

R_*бsq2 = R - относительное базисное активное сопротивление разъедин