электроснабжение мясокомбината

В настоящее время основнаямассакабельных линий в России выполненакабелями с пропитанной бумажнойизоляцией,но в последнее время наблюдаетсятенденция по замене данных кабелей на кабелисизоляцией из сшитого полиэтилена.Кабелис изоляцией из пропитанной бумаги исшитого полиэтилена имеют разнуюконструкцию, поэтому для расчетаэлектрическойемкости необходимо применять разныеподходы. Для минимизации погрешностейприрасчете инженерным методомкабельныхлиний параметры кабелей выбиралисьсогласно нормативным документам [7].Рисунок 9. Область погрешности инженерной методики определения емкости воздушной линии напряжением 10 кВТаблица 24. Значение коэффициентов закона распределения емкостей кабеля 6–35 кВ.НапряжениеФорма жилыКиспКФКU6Круг0,981,1431,23Сектор0,981,081,2310Круг0,981,1431,68Сектор0,981,081,6820Круг до 95мм22,33112,4Круг 120 мм2 и выше2,33110,635Круг2,33115,9Инженерная формула для расчета емкосни фазы кабеля с изоляцией из полиэлилена 6 – 35 кВ имеет вид, представленный формулой (4). Значение коэффициентов для различных напряжений приведены в таблице 22.Таблица 25. Значение коэффициентов закона распределения емкостей кабеля 6 – 35 кВ и изоляцией из полиэтилена.НапряжениеKU1KU263.624.88104.344.6205.953.343510.11.97Потребители электрической энергии имеют собственную емкость относительно земли. К числу таких потребителей, относятся электрический двигатели.где - коэффициент напряжения.Таблица 26. Значение коэффициентов напряжения.Напряжение36102035KU1,241,912,724,637,4Рисунок 10. Значение коэффициента Кn от частоты вращения.Режим работы нейтрали распределительной сетиНейтральюэлектроустановок называют точки трехфазных обмоток генераторов и трансформаторов, соединенных в звезду.От режима нейтрали, электрические сети разделяют на 4 группы:1) сети с изолированныминейтралью;2) сети с резонансно – заземленной нейтралью;3) сети с эффективно заземленной нейтралью;4) сети с глухозаземленнойнейтралью.Согласно требованиям (ПУЭ, гл. 1.2).Сети с номинальным напряжением до 1 кВ, питание которых осуществляется от понижающих трансформаторов, присоединенных к сетям с Uном > 1 кВ, выполняются с глухозаземленнойнейтралью. Сети с до 1 кВ, питающиеся от автономного источника или разделительного трансформатора, выполняются незаземленной нейтралью. Сети с и выше выполняются эффективным заземлением нейтрали. Сети 3 — 35 кВ, выполненные кабельными линиями, при любых токах КЗ на землю выполняются заземлением нейтрали через резистор. Сети 3—35 кВ, имеющие воздушные линии, при токе КЗ не более 30 А выполняются заземлением нейтрали через резистор.Компенсация емкостного тока на землю необходима при значениях этого тока в нормальных условиях:В сетях 3 - 20 кВ с металлическими железобетонными опорами воздушных линий и во всех сетях 35 кВ - более 10 А;В сетях, не имеющих ЖБ или металлических опор воздушных линий:при напряжении 3 - 6 кВ - более 30 А;при 10 кВ - более 20 А;при 15 - 20 кВ - более 15 А;в схемах 6 - 20 кВ блоков генератор - трансформатор - более 5АПри токах КЗ на землю более 50 А рекомендуется установка не менее двух заземляющих дугогасящих реакторов.Выбор режима работы нейтрали электроустановок, которые согласно ПУЭ разделяются на электроустановки напряжением до 1 кВ и выше 1 кВ. Должен осуществляться с учетом бесперебойности электроснабжения приемников электроэнергии, экономичности системы, надежности и безопасности системы, минимума потерь электроэнергии, возможности ограничения коммутационных перенапряжений, снижения электромагнитных влияний на линии связи, избирательности действия релейной защиты и простоты ее выполнения, возможности удержания поврежденной линии в работе, предотвращения развития в сети феррорезонансных явлений, возможности дальнейшего развития системы без значительной реконструкции и др.Режимы работы нейтрали.В электрических сетях России приняты следующие режимы работы нейтрали:изолированнаянейтраль (небольшие емкостные токи замыкания на землю; напряжения 6-10-35 кВ и 0,4 кВ);компенсированнаянейтраль (определенные превышения значений емкостных токов; напряжения 6-10-35 кВ);эффективно (глухо) заземленнаянейтраль (большие токи замыкания на землю; напряжения >110 кВ; 0,4 кВ);высокоомное и низкоомное заземление нейтрали (напряжения 6, 10 кВ).Характеристика режима изолированнойнейтралиДостоинства1. Возможность работы сети с однофазным замыканием на землю (ОЗЗ) в течение ограниченного времени до принятия мер по безаварийном отключению поврежденного элемента2. Не требуются дополнительная аппаратура и затраты на заземление нейтрали3. Возможность самогашения дуги и самоликвидации части ОЗЗ4. Безопасность длительного воздействия перенапряжений, возникающих в переходных режимах ОЗЗ, для элементов с нормальной изоляцией5. Простое (в большинстве случаев) решение проблемы защиты и селективной сигнализации устойчивых ОЗЗНедостатки1. Высокая вероятность возникновения наиболее опасных дуговых перемежающихся ОЗЗ2. Высокая вероятность вторичных пробоев изоляции и перехода ОЗЗ в двойные и многоместные замыкания за счет перенапряжений до 3,5 Uфтах при дуговых замыканиях3. Значительное (в несколько раз) увеличение действующего значения тока в месте повреждения при дуговых перемежающихся ОЗЗ за счет свободных составляющих переходного процесса4. Возможность существенных повреждений электрических машин током в месте повреждения, прежде всего, при дуговых перемежающихся ОЗЗ5. Возможность возникновения феррорезонансных процессов в сети и повреждений ТН6. Высокая степень опасности для человека и животных, находящихся вблизи места ОЗЗ7. Ограничения по величине на развитие сети8. Высокая степень помех по ЛЭП при дуговых ОЗЗХарактеристика режима резонансного заземления нейтрали (компенсированная нейтраль)Достоинства1. Возможность работы сети с ОЗЗ до принятия мер по безаварийному отключению поврежденного элемента2. Уменьшение тока в месте повреждения (при резонансной настройке ДГР остаточный ток содержит только некомпенсируемые активную составляющую и высшие гармоники)3. Значительное снижение скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе после обрыва дуги тока ОЗЗ.Недостатки1. Дополнительные затраты на заземление нейтрали через ДГР и устройства для автоматического правления настройкой компенсации2. Трудности с решением проблемы зашиты и селективной сигнализации ОЗЗ3. Возможность возникновения прерывистых дуговых ОЗЗ, сопровождающихся перенапряжениями на неповрежденных фазах до 2,5 Ui,max12.2.3. Высокоомное и низкоомное заземление нейтрали (напряжения 6, 10 кВ).ДостоинстваВысокая вероятность (с учетом пп. 2 и 3) самогашения дуги и самоликвидации большей части ОЗЗ (при ограниченных значениях остаточного тока в месте повреждения).Практически исключается возможность возникновения дуговых перемежающихся ОЗЗУменьшение кратности перенапряжений на неповрежденных фазах по сравнению с изолированной нейтралью (до значений 2,5 Щ ном при первом пробое изоляции или дуговых прерывистых ОЗЗБезопасность длительного воздействия перенапряжений в установившемся и переходном режимах ОЗЗ для элементов с нормальной изоляцией.Исключается возможность возникновения феррорезонансных процессов в сети.Уменьшение влияния дуговых ОЗЗ на линии связиНедостаткиУвеличение вероятности возникновения дуговых прерывистых 033 и максимальных перенапряжении на неповрежденных фазах до (2,6-3) Uфтах при расстройках компенсацииВозможность (с учетом пп. 3 и 4) вторичных пробоев в точках сети с ослабленной изоляциейНевозможность скомпенсировать (без использования специальных устройств) в месте повреждения активную составляющую и высшие гармоникиУвеличение (с учетом п. 6) остаточного тока в месте повреждения с ростом суммарного емкостного тока сети Лм12.2.4. Характеристики режима высокоомного заземления нейтрали через резисторДостоинства1. Возможность работы сети с ОЗЗ до принятия мер по безаварийному отключению поврежденного элемента (при ограниченных значениях тока замыкания в месте повреждения)2. Возможность самогашения дуги и самоликвидации части ОЗЗ (при ограниченных значениях тока ОЗЗ в месте повреждения)3. Практически исключается возможность возникновения дуговых перемещающихся ОЗЗ4. Уменьшение кратности перенапряжений на неповрежденных фазах по сравнению с изолированной нейтралью (до значений 2,5 Ц> ном при первом пробое изоляции или дуговых прерывистых ОЗЗ)5. Безопасность длительного воздействия перенапряжений в переходных режимах ОЗЗ для элементов с нормальной изоляцией6. Практически исключается возможность возникновения феррорезонансных процессов в сети7. Простое решение проблемы защиты и сигнализации устойчивых ОЗЗНедостатки1. Дополнительные затраты на заземление нейтрали сети через резистор2. Увеличение тока в месте повреждения3. Возможность возникновения прерывистых дуговых ОЗЗ, сопровождающихся перенапряжениями на неповрежденных фазах до 2,5 Ц,.ноч4. Возможность (с учетом п. 3) вторичных пробоев в точках сети с ослабленной изоляцией5. Ограничения на развитие сети по величине6. Утяжеление условий гашения дуги в месте повреждения по сравнению с сетями, работающими с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостного тока ОЗЗ7. Большая мощность заземляющего резистора (десятки киловатт) и проблемы с обеспечением его термической стойкости при устойчивых ОЗЗ12.2.5. Характеристики режима низкоомного заземления нейтрали через резисторДостоинства1. Практически исключается возможность дальнейшего развития повреждения, например, перехода 033 в двойное замыкание на землю или междуфазное КЗ (при быстром отключении поврежденного элемента)2. Простое решение проблемы защиты от ОЗЗ3. Полностью исключается возможность возникновения дуговых прерывистых ОЗЗ (при достаточном для их подавления значения накладываемого активного тока)4. Уменьшается длительность воздействия на изоляцию элементов сети перенапряжений на неповрежденных фазах в переходных режимах ОЗЗ5. Исключается возможность возникновения феррорезонансных процессов в сети6. Уменьшается вероятность поражения людей или животных током ОЗЗ в месте поврежденияНедостатки1. Дополнительные затраты на заземление нейтрали сети через резистор2. Невозможность работы сети с ОЗЗ3. Увеличение числа отключений оборудования и линий из-за переходов кратковременных самоустраняющихся (при дуговых режимах заземления нейтрали) пробоев изоляции в полные (завершенные) пробои4. Возможность увеличения в некоторых случаях объема повреждения оборудования (из-за увеличения тока ОЗЗ)5. Возможность возникновения дуговых прерывистых ОЗЗ при недостаточно больших значениях накладываемого активного тока6. Возможность вторичных пробоев в точках с ослабленной изоляцией за счет перенапряжений на неповрежденных фазах (при первом пробое изоляции до 2,5 Uф.номХ ДО отключения защитой поврежденного элемента7. Увеличение числа отключений выключателей элементов сети. При глухом заземлении нейтрали замыкание одной фазы на землю является однофазным КЗ, характеризующимся большим током. Напряжение фаз по отношению к земле при этом не выше фазного номинального; исключаются перемежающиеся дуги. Однофазные КЗ отключаются автоматически. Отключение приводит к перерывам в электроснабжении потребителей.Другим недостатком глухого заземления нейтрали является значительное усложнение и удорожание заземляющих устройств. Последнее связано с тем, что для систем с большим током замыкания на землю ПУЭ допускают максимальное сопротивление заземляющего контура 0,5 Ом, поэтому число заземляющих электродов должно быть значительным. Вследствие значительного тока однофазного КЗ, который может быть больше тока трехфазного КЗ, глухо заземляют не все нейтрали трансформаторов.При глухом заземлении нейтрали замыкание одной фазы на землю является однофазным КЗ, характеризующимся большим током. Напряжение фаз по отношению к земле при этом не выше фазного номинального; исключаются перемежающиеся дуги. Однофазные КЗ отключаются автоматически. Отключение приводит к перерывам в электроснабжении потребителей.На основании рассмотрения достоинств и недостатков различных режимов работы нейтрали, удовлетворяющих в той или иной степени требованиям, предъявляемым к заземлению нейтрали, можно сделать следующие практические выводы.В системах электроснабжения напряжением 6,10,20 и 35 кВ применяют изолированную нейтраль, если емкостные токи не превосходят при однофазных замыканиях на землю значений, установленных ПУЭ, в противном случае применяют нейтрали, заземленные через дугогасящие аппараты, компенсирующие емкостный ток замыкания на землю. При напряжениях 6 и 10 кВ нейтрали генераторов обычно заземляют через активное сопротивление. В системах напряжением 110, 220 кВ и выше применяют эффективно заземленнуюнейтраль. Глухозаземленнуюнейтраль при напряжениях до 1 кВ применяют в четырехпроводной системе напряжением 380/220 В, преимуществом которой является возможность питания от одной сети силовой и осветительной нагрузок, а также в трехпроводных системах постоянного тока. В трехфазных системах напряжением 380 и 220 В применяют как изолированную, так и глухозаземленнуюнейтраль. При повышенных требованиях безопасности (для передвижных установок, торфяных разработок, шахт) применяют электроустановки с изолированной нейтралью или изолированным выводом источника однофазного тока, если их напряжение ниже 1 кВ, а в электроустановках постоянного тока того же напряжения изолируют среднюю точку.Принятие решения по выбору режима работы нейтрали электроустановок должно основываться на рекомендациях ПУЭ.Рисунок 11 – Режимы нейтрали в трехфазных электрических сетяха — эффективно заземленнаянейтраль для сетей напряжением ПО кВ и выше б, в, г — изолированная нейтраль для сетей напряжением выше 1 кВ до 35 кВ, д — глухозаземленнаянейтраль для сетей напряжением до 1 кВ, е — изолированнаянейтраль для сетей напряжением до 1 кВ12.2.6. Глухое заземление у автотрансформатораОбязательное глухое заземление нейтралей автотрансформаторов уменьшает возможности энергосистем по ограничению токов однофазных КЗ, значения которых в ряде энергосистем превысили значения токов трехфазных КЗ.При глухом заземлении нейтрали автотрансформатора перенапряжения с обмотки высшего напряжения будут в основном трансформироваться на обмотку среднего напряжения ( общую часть обмотки автотрансформатора) в соответствии с коэффициентом трансформации и ограничиваться до допустимых значений разрядниками, а нейтраль практически не будет подвергаться воздействиям перенапряжении. Исходя из упомянутых условий и производится выбор изоляции и испытательных напряжений для автотрансформаторов.Рисунок 12 – схема АТ с глухозаземленнойнейтральюЗаключениеЦелью работы было осуществление электроснабжения мясокомбината. Первым этапом для достижения цели было определение расчетной электрической нагрузки предприятия в целом, определяемая, по расчетным активным и реактивным нагрузкам цехов (до и выше 1000 В) с учетом расчетной нагрузки освещения, потерь мощности в трансформаторах цеховых подстанций и ГПП и потерь в высоковольтных линиях. Была определена полная расчетная нагрузка предприятия до 1000 В; полная расчетная нагрузка, приведенная к шинам 10 кВ; полная расчётная мощность на шинах ГПП. Так же была определена величина компенсируемой реактивной мощности.По расчетным нагрузкам цехов была построена картограмма нагрузок и определён центр электрических нагрузок. С некоторым смещением от центра электрических нагрузок была установлена главная понизительная подстанция предприятия. На ГПП установлены два двухобмоточных трансформатора марки ТМН – 16000110/10. На стороне 110 кВ принята упрощенная схема коммутации (отделитель-короткозамыкатель). На стороне 10 кВ принята одинарная система шин, секционированная выключателем с устройством АВР, оборудование установлено в закрытом помещении (ЗРУ). Электроснабжение завода осуществляется от подстанции энергосистемы по двум воздушным ВЛЭП – 110 кВ, на металлических двухцепных опорах.Затем определено число и мощности цеховых трансформаторных подстанций. После чего была выбрана схема питания цеховых подстанций и высоковольтных электроприёмников. Распределительная сеть выше 1000 В по территории завода выполнена трёхжильными кабелями марки АВВГ, с прокладкой в траншеях.Далее был проведен расчет токов короткого замыкания в сети выше 1000В.В заключении работы можно сделать вывод, что данная схема электроснабжения отвечает всем требования безопасности и надежности, и готова для ввода в эксплуатацию.Список использованных источников1.Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы 6 и 7-го изданий. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2007. – 854 с.2. Применение государственных стандартов при выполнении учебных отчетных документов. МУ. / Сост. В.К.Грунин, П.В.Рысев. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010.– 40 с.3. Проектирование систем электроснабжения промышленных объектов. Гриф УМО / В.Л.Вязигин, В.Н.Горюнов, В.К.Грунин и др.; Под общ.ред. В.К.Грунина. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2004. – 84 с. 4. Грунин, В.К. Основы электроснабжения объектов. Расчет электрических нагрузок. Конспект лекций / В.К. Грунин. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. – 72 с. 5. Расчёт электрических нагрузок, выбор главных схем и оборудования систем электроснабжения объектов: Учеб. пособие /В.К. Грунин, В.Ф. Небускин, А.Д.Эрнст; Под общ. ред В.К. Грунина. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. – 107 с6. Приказ Минпромэнерго РФ от 22.02.2007 № 49 «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения).7. ГОСТ 14.209-97 (МЭК 354-91). Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов. – М.: Госкомитет по стандартам, 2002. –30 с.8. Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. РД 153-34.0-20.527-98 / Под ред. Б.Н. Неклепаева. – М.: НЦ ЭНАС, 2002. – 152 с9. Проектирование электроснабжение промышленных предприятий. НТП ЭПП-94. –М.: ВНИКПИ Тяжпромэлектропроект, 1994. – 67с.10. Рекомендации по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ. – М.: Изд–во НЦ ЭНАС, 2004. – 80 с.11. Грунин, В.К. Основы электроснабжения объектов. Проектирование систем электроснабжения. Консп. лекций / В.К. Грунин. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. – 68 с. 12. Ополева, Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник: Учеб.пособие / Г.Н. Ополева. – М.:ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. – 480 с. (Высшее образование).13.Зуев, Э.Н. Основные техники подземной передачи электроэнергии. Учебное пособие / Э.Н. Зуев. – М.: Энергоатомиздат, 1999. – 256 с.14. Руководящие указания по релейной защите выпуск 13А Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110-500 кВ. Расчёты. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 96 с.15. Руководящие указания по релейной защите выпуск 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110-500 кВ. Схемы. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 95 с.16. Шабад, М.А. Защита трансформаторов 10 кВ / М.А. Шабад. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 144 с.17. Шабад, М.А. Максимальная токовая защита / М.А. Шабад. – Л.: Энергоатомиздат, 1991. – 96 с.18. Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю.Б. Айзенберга. – 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 528 с.19. Строительные нормы и правила Российской федерации. СНИП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. – М.: Госстрой России, 2001. – 35 с.20. Руководящие указания по расчету зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов. – М.: СЦНТИ, 1974. – 19 с.21. Руководство по защите электрических сетей 6 – 1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений. РД 153-34.2-35.125-99. Издание второе. – С/П., 1999.– 353 с.22. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.12г. – 87 / Минэнерго СССР. –М.: Энергоатомиздат, 1989. – 56 с.23. Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения. Справочник. Под общ.ред. В.Л.Вязигина, В.Н.Горюнова, В.К.Грунина (гл. редактор) и др. Гриф УМО. – Омск: Редакция «Омский научный вестник», 2006. – 268 с.24. Правила учета электрической энергии. Сборник основных нормативно-технических документов, действующих в области учета электроэнергии. – М.: Главэнергонадзор, 1999. – 25. Долин, П.А. Основы техники безопасности в электроустановках / П.А. Долин – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 448 с.26. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. ПОТ РМ-016-2001. РД 153-34.0-03.150-00.– СПб.: Изд-во ДЕАН, 2007. – 206 с.27. Горюнов,В.Н. Технологические процессы производств промышленных предприятий: учеб.пособиеГриф УМО / В.Н. Горюнов, В.К. Грунин, В.А. Ощепков, П.В. Рысев; Под общ. ред В.К. Грунина – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. – 160с.