Электроснабжение аэропортов

Курсовая работа

Электроснабжение аэропортов

1.Введение

Электрификация основных производственных процессов в настоящее время столь высокого уровня, что даже кратковременное прекращение подачи электроэнергии серьезно влияет на выход готовой продукции, существенно снижает производительность труда и может привести к большим материальным потерям. Не является исключением и аэрофлот. Во всех службах аэрофлота основным видом энергии является электрическая энергия. Поэтому отключение электропитания практически парализует деятельность этого сложного производственного объединения. Нарушение электроснабжения АТБ, складов ГСМ, аэровокзала и других производственных узлов приведет к прекращению подготовки авиатехники к полетам задержкам рейсов и нарушении регулярности полетов. Обесточивания КДП и других объектов посадки УВД приводит к резкому уменьшению производительной способности аэропортов, может повлечь за собой его закрытие, а при неблагоприятном стечении обстоятельств является причиной летного происшествия и даже катастрофы, поэтому к надежности электроснабжения аэропорта предъявляется повышенное требование, которые необходимо выполнять. Следовательно, рационально построение схемы электроснабжения аэропорта имеет серьезное значение. Целью данного курсового проекта является разработка наиболее выгодной и надежной системы электроснабжения и ее расчет.

2. Исходные данные

Класс аэропорта 4

Длина ВПП 1.2км.

Варианты: – Основной 14

– А 15

– В 16

Номинальное напряжение сети 6 кВ

Номинальное напряжение кабеля 10 кВ

График нагрузки 6

Размещение потребителей в АП:

Таблица 1

Мощность S_б, МВА 300

Сверхпереходное сопротивление Х_сґґ 0.35

Питающие линии выполнены проводами марки АС

U₁, кВ 110

l₁, км 40

F₁, ммІ 185

U₂, кВ 35

І₂, км 25

F₂, ммІ 120

Отклонение напряжения на шинах питающей подстанции в зависимости от нагрузки в процентах

при I_max +7%

при I_min +2%

Категория почвы 3

Минимальный cosφ 0.95

(задает энергосистема)

Относительная нагрузка 0,55

(приведенная в таблице 2)

Колебания нагрузки 3

I_max/I_min

3. Обоснование выбора схемы аэропорта.

Выбранная высоковольтная сеть отвечает всем требованиям надежности (рисунок 1). К источникам 1-й категории подводится два независимых источника (для источников 1-й категории особой группы подводится питание от 3-го источника – дизель генератора). Для аэропорта кабели всегда прокладывают в земле. Для данного проекта выбираем кабель с алюминиевыми жилами, так как он дешевле, чем с медными жилами. Выбираем кабель марки АСБ с бумажной пропитанной изоляцией в свинцовой оболочке.

Аэропорт питают две воздушные линии 110 и 35 кВ. Они подходят к питающей подстанции ТП1 (ЦИП).

В качестве ЦРП принята ТП4 , так как она находится в центре всей нагрузки аэропорта. ЦРП обеспечивает высококачественный контроль работы всей распределительной сети аэропорта.

Большинство потребителей питаются по петлевой схеме, которая обеспечивает высокую надежность питания и является предельно простой.

ТП12, ТП13 питаются по одной линии, вторым источником питания для них является дизель-генератор.

Дизель генераторы также необходимо устанавливать на ТП3, ТП4, ТП6, так как они питают потребителей особой группы.

Питание ГРМ и КРМ происходит по низковольтным линиям от ТП3 и ТП6 соответственно. Хотя это и объекты особой группы, в третьем источнике нет необходимости, так как надежность двух низковольтных линий очень высокая.

Категорийность объектов выбирается исходя из значимости для нормальной работы аэропорта.

Электроприемники, от работы, которых зависит безопасность полетов, относятся к приемникам особой группы. В нашем проекте согласно нормам технологического проектирования и рекомендациям ИКАО, следующие электроприемники относятся к особой группе, со следующими допустимыми перерывами в питании.

ГРМ, КРМ 0 1-15с.

КДП 1с. 1с.

БПРМ 1с. 15с.

Приемники первой категории – допустимый перерыв питания 15с. Приемники второй категории – допускается перерыв на время ручного переключения.

Вопрос о питании столовой был выяснен в технико-экономическом сравнении. Оказалось, что питание по низковольтной линии от ТП10 более выгодно, чем строить свою подстанцию.

Выбор защитных устройств для линий и ТП не производим, так как это не предусмотрено в задании к данному курсовому проекту.

4. Расчет присоединенной нагрузки.

Расчет присоединенной нагрузки каждого объекта ведется следующим образом. Для осветительных сетей умножаем осветительную мощность Р_у на коэффициент нагрузки К_н и коэффициент спроса К_с. Получаем активную присоединенную мощность осветительной сети данного объекта (потребителя) Р_пр. Для силовых сетей Р_пр получаем аналогично. Реактивную присоединенную нагрузку получаем умножением Р_пр на tgφ, определяемый из заданного cosφ. Затем находим суммарное активное и реактивные присоединенные мощности.

Рассмотрим расчет мощности на примере объекта «Аэровокзал».

Осветительная нагрузка

Р_пр=К_н·К_с·Р_у ; Р_у=600 кВт, К_с=0.8, К_н=0.2

Р_пр=600·0.8·0.2=96 кВт

Силовая нагрузка

Р_пр=К_н·К_с·Р_у; Q_пр=Р_пр·tgφ

Р_у=1200 кВт, К_с=0.65, К_н=0.2, cosφ=0,75, tgφ=0,88

Р_пр=1200·0,65·0,2=156 кВт

Q_пр=156·0,88=137.28 квар

ΣР_пр=252 кВт

Σ Q_пр=137 квар

Аналогично рассчитываем мощности других потребителей и сводим их в таблицу 2.

Таблица 2

К_с=0,8 (Приложение 3); Удельная расчетная нагрузка 0.9 кВт

Р_пр=К_н·К_с·Р_у =0,8·0,4·270=86,4 кВт осветительная нагрузка

Р_пр=К_н·К_с·Р_у силовая нагрузка

Q_пр=Р_пр·tgφ силовая нагрузка Q_пр=86,4·0,2=17,28 квар

5. Технико-экономический расчет.

Если P_l ‹ 20 кВт·км, то его рационально (объект) питать от более мощной подстанции.

Если P_l › 100 кВт·км, то на объекте нужно ставить ТП.

Если 20 ‹ P_l ‹ 100 кВт·км, то нужно делать технико-экономический расчет

При расчете сетей стараются такие технико-экономические решения, которые можно заложить в самом начале технического проектирования и таким образом сразу получить наиболее экономическое решение.

Составим сравнение двух вариантов схем электроснабжения, чтобы узнать какой из них экономически выгоден, установить ТП непосредственно у объекта «столовая» и тянуть высоковольтную линию, либо подводить питание к столовой от ближайшей ТП по низковольтному кабелю.

Вариант 1: Высоковольтная сеть. Электрический расчет

Расчет сечений высоковольтной сети ведется по экономической плотности тока

F_эк=I/J_эк, где J_эк – определяется в зависимости от материала и конструкции, использование максимальной нагрузки Т_max=3000 ч., кабель с бумажной изоляцией, A_l, J_эк=1,6 А/ммІ

F_эк=7,75/1,6=4,84 ммІ

Ближайшее стандартное значение F_ст=10 ммІ, I_дд=60 А

Находим потери напряжения

Это составляет 0,25% ‹ ΔU_доп=6%

Рассмотрим ПАР

I_пар=7,75·2=15,5 А

Как видим I_пар ‹ I_дд.

Следовательно, кабель сечением 10 ммІ подходит.

Экономический расчет.

В случае сооружения ТП на объекте «столовая», согласно приложению 8 затраты составляют 11500 грн. Затраты на сооружение высоковольтной кабельной линии: стоимость кабеля 21400 грн./км (АСБ), стоимость строительных работ 530 грн./км.

(21400+530)·0,32·2=1710 грн.

Учитывая требуемые нормативы ежегодных отчислений приведенных в приложении 4 и Е_н=12% определяем по формуле ежегодные расчетные затраты за счет капитальных вложений:

З=Е_н·К+И=(Е_н+Е_а+Е_о)·К+С_э

Е_н=12% – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Е_а=2% – для отчислений на амортизацию

Е_о=2% – для отчислений на обслуживание

С_э – стоимость годовых потерь электроэнергии

З_вл=(0,12+0,094)·41,15+(0,12+0,043)·1,71=2,74 тыс. грн.

Для завершения экономического расчета необходимо еще определить стоимость ежегодных потерь в кабелях. По высоковольтному кабелю в нормальном режиме протекает ток 8 А. Потери в высоковольтном кабеле за 1 год (τ=3000ч.) составляет:

А_вл=3IІrdτ=3·64·3,5·0,32·3000=571 кВт/ч

Стоимость потерь электроэнергии:

С_э=(571/0,8)·1,2=8 грн.

Вариант 2: Низковольтная сеть. Электрический расчет.

Расчет сечений низковольтной сети ведется по минимуму массы проводов и проверяется по допустимой потере напряжения.

Найдем ток в рабочем режиме:

Принимаем ΔU_доп=4,5%=17,1В

Рассчитаем потерю напряжения на индуктивном сопротивлении линии:

Определяем допустимою потерю напряжения на активном сопротивлении линии:

ΔU_адоп= ΔU_доп-ΔU_х=17,1-0,85=16,25В

ρA_l=35 Ом·ммІ/км

Определяем сечение

Стандартное ближайшее значение

F_ст=150 ммІ I_дд=305 А

Как видим

I_дд › I_р

Проверим по потери напряжения:

Это составляет 4,2% ‹ ΔU_доп=4,5%

Рассмотрим ПАР:

I_дд › I_пар сечение подходит

Проверим по потере напряжения:

Это составляет 7,7% ‹ ΔU_доп=4,5+5=9,5%

Экономический расчет.

Как показал электрический расчет по низковольтной стороне, необходимо тянуть один 4-х жильный кабель на 320 м сечением 150 ммІ. При таком варианте стоимость кабеля с прокладкой составит

(5,07+0,53)·0,32=1,792 тыс. грн.

Также при варианте низковольтной сети необходимо поставить на объекте распределительный щит, общей стоимостью 1,35 тыс. грн. Учтем также, что при присоединении дополнительной мощности к ближайшей ТП, придется увеличивать мощность трансформаторов в этой ТП с 2х160 кВА на 2х250 кВА. Ввиду этого потребуется еще 2000 грн. на сооружение более мощной ТП.

Таким образом, приведенные расчетные затраты составляют:

Знл=4,4·0,214+1,722·0,163=1,233 тыс. грн.

По низковольтному кабелю протекает ток 134 А. Потери в низковольтном кабеле за один год составляет (τ=2000 ч.):

ΔА_нл=3·I·R₀·l·τ=3·17956·0,21·0,32·2000=7240 кВт/ч

Стоимость потерь электроэнергии:

Теперь можно произвести сравнение приведенных годовых народнохозяйственных затрат по обеим вариантам. Нетрудно заметить, что в случае сооружения ТП, расчетные затраты составляют 2,74 тыс. грн., в то время как при прокладке низковольтного кабеля они не превышают 1,233 тыс. грн. Низковольтный вариант экономичнее на 1,51 тыс. грн. По этому ему не обходимо отдать предпочтение.

6. Расчет нагрузок и выбор мощности силовых трансформаторов.

Нагрузку ТП определяют по формуле:

∑Р_i – присоединенная активная суммарная мощность всех ЭП, питающихся от данной ТП.

∑Q_i – присоединенная суммарная реактивная мощность.

Для потребителей первой категории рекомендуется устанавливать 2 трансформатора на ТП. Одно-трансформаторные подстанции встречаются у потребителей второй категории.

При выборе мощности трансформатора необходимо проверить его перегрузочную способность. Для этого определяют максимальную нагрузку по графику суточной нагрузки: