Забезпечення надійності системи електропостачання цеху з ремонту електровозів локомотивного депо (комплексна)

Abstract

На основі вихідних даних та довідникових коефіцієнтів визначено розрахункові активні, реактивні та повні навантаження цеху по ремонту електровозів із урахуванням режимів роботи електроприймачів і освітлювального навантаження. Отримані значення розрахункових струмів створюють основу для подальшого вибору перерізів кабельних ліній, комутаційної та захисної апаратури. Виконано розрахунки електричних навантажень підприємства у цілому, що дало змогу оцінити сумарні потужності, необхідні для вибору трансформаторів, розподільних мереж та обладнання головної понижаючої підстанції. Побудова картограми навантажень і визначення центру електричних навантажень дозволили раціонально розмістити цехові трансформаторні підстанції та ГПП з мінімізацією втрат електроенергії та довжин ліній живлення. На підставі розрахованої густини навантаження обґрунтовано вибір кількості та номінальної потужності трансформаторів цехових підстанцій, забезпечивши допустимі коефіцієнти їх завантаження для споживачів різних категорій надійності. Запропонований розподіл трансформаторів по цехах відповідає вимогам надійності електропостачання та зручності експлуатації. Проведено розрахунок і вибір засобів КРП на шинах 0,4 кВ цехових підстанцій та на шинах 10 кВ ГПП. Запропоновано використання конденсаторних установок з оптимальним розподілом їх потужності як по підстанціях, так і по вузлах навантаження, що обмежує зниження перетоків реактивної потужності, зменшення втрат у мережах та підвищення коефіцієнта потужності системи електропостачання. Розроблено схему зовнішнього електропостачання підприємства від підстанції енергосистеми напругою 35 кВ із застосуванням двох радіальних повітряних ліній, що забезпечує необхідний рівень резервування. Обґрунтовано розміщення головної понижаючої підстанції (ГПП) на території підприємства та вибір двох силових трансформаторів типу ТДНС-10000/35, що відповідають розрахунковому навантаженню і режимам роботи мережі. Для внутрішньозаводської електричної мережі 10 кВ застосовано радіальну схему з кабельними лініями з ізоляцією зі зшитого поліетилену. Виконано вибір перерізів кабелів за економічною густиною струму та умовами допустимого нагріву в нормальному і післяаварійному режимі. Підтверджено, що обрані перерізи кабелів забезпечують надійну роботу у мережі без перевищення допустимих струмів. Проведено розрахунок струмів КЗ у мережі вище 1000 В для характерних точок схеми. За отриманими значеннями виконано перевірку термічної та електродинамічної стійкості кабельних ліній і електрообладнання, що підтвердило правильність прийнятих технічних рішень. На основі результатів розрахунків обрано високовольтні вимикачі, трансформатори струму та напруги, а також вимірювальні прилади, які задовольняють вимоги по номінальних параметрах і стійкості до струмів КЗ. У мережі до 1000 В здійснено розподіл електроприймачів по пунктах живлення, вибір розподільчих шаф та АВ для захисту окремих електричних приймачів, групових ліній та вводів. Перевірено узгодження апаратів захисту з перерізами провідників, що забезпечує селективність, надійний захист від перевантажень і коротких замикань.

Based on the initial data and reference coefficients, the calculated active, reactive and full loads of the electric locomotive repair shop were determined, taking into account the operating modes of electrical receivers and lighting load. The obtained values of the calculated currents create the basis for further selection of cable line cross-sections, switching and protective equipment. Calculations of the electrical loads of the enterprise as a whole were performed, which made it possible to estimate the total power required for the selection of transformers, distribution networks and equipment of the main step-down substation. Construction of a load map and determination of the center of electrical loads allowed rational placement of shop transformer substations and GPP with minimization of electricity losses and lengths of power lines. Based on the calculated load density, the choice of the number and nominal power of transformers of shop substations was justified, ensuring permissible load factors for consumers of different reliability categories. The proposed distribution of transformers by shops meets the requirements of reliability of power supply and ease of operation. The calculation and selection of the means of the control system on the 0.4 kV busbars of the shop substations and on the 10 kV buses of the GPP were carried out. The use of capacitor units with the optimal distribution of their power both across the substations and across the load nodes was proposed, which limits the reduction of reactive power flows, reduces losses in the networks and increases the power factor of the power supply system. A scheme of the external power supply of the enterprise from the substation of the power system with a voltage of 35 kV using two radial overhead lines was developed, which provides the necessary level of redundancy. The placement of the main step-down substation (GPP) on the territory of the enterprise and the selection of two power transformers of the type TDNS-10000/35, corresponding to the calculated load and operating modes of the network, were justified. For the 10 kV intra-factory electrical network, a radial scheme with cable lines with cross-linked polyethylene insulation was used. The cable cross-sections were selected based on the economic current density and the conditions of permissible heating in normal and post-accident modes. It was confirmed that the selected cable cross-sections ensure reliable operation in the network without exceeding the permissible currents. The calculation of short-circuit currents in the network above 1000 V was carried out for characteristic points of the circuit. The thermal and electrodynamic stability of cable lines and electrical equipment was checked using the obtained values, which confirmed the correctness of the adopted technical solutions. Based on the calculation results, high-voltage switches, current and voltage transformers, as well as measuring instruments that meet the requirements for nominal parameters and resistance to short-circuit currents were selected. In the network up to 1000 V, electrical receivers were distributed by power points, and distribution cabinets and AVs were selected to protect individual electrical receivers, group lines and inputs. The matching of protection devices with conductor cross-sections has been verified, which ensures selectivity and reliable protection against overloads and short circuits.