Электроснабжение аэропортов
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ АВИАЦИОННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт заочного и дистанционного обучения
Курсовая работа
Электроснабжение аэропортов
Выполнил: ---------------------,
------------------------------
------------------------------
г. Киев
2003 год
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
|№ |Наименование объекта |Х, км |Y, км |Кол-во |
|1. |Аэровокзал |0,9 |0,25 | |
|2. |Посадочный павильон |1,0 |0,25 | |
|3. |МНО |– |– |6 |
|4. |АТБ |-0,9 |0,3 | |
|5. |Стояночные колонки |– |– |2 |
|6. |Ангары |-0,1 |0,3 |1 |
|7. |Материальные склады |0,4 |0,4 |3 |
|8. |Склады ГСМ |0,5 |0,5 | |
|9. |Котельная |0,7 |0,7 | |
|10. |Штаб |-0,6 |0,7 | |
|11. |Столовая |-0,6 |0,6 | |
|12. |Гостиница |0,5 |0,7 |1 |
|13. |Автобаза |-0,3 |0,7 | |
|14. |Водопровод |1,1 |-0,8 | |
|15. |Канализация |1,3 |1,1 | |
|16. |Подстанция I |1,0 |2,0 | |
|17. |Подстанция II |– |– | |
|18. |Точки прохождения ЛЭП |– |– |– |
Мощность Sб, МВА 300
Сверхпереходное сопротивление Хсґґ 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 Imax +7%
при Imin +2%
Категория почвы 3
Минимальный cos? 0.95
(задает энергосистема)
Относительная нагрузка 0,55
(приведенная в таблице 2)
Колебания нагрузки 3
Imax/Imin
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 Ру на
коэффициент нагрузки Кн и коэффициент спроса Кс. Получаем активную
присоединенную мощность осветительной сети данного объекта (потребителя)
Рпр. Для силовых сетей Рпр получаем аналогично. Реактивную присоединенную
нагрузку получаем умножением Рпр на tg?, определяемый из заданного cos?.
Затем находим суммарное активное и реактивные присоединенные мощности.
Рассмотрим расчет мощности на примере объекта «Аэровокзал».
Осветительная нагрузка
Рпр=Кн·Кс·Ру ; Ру=600 кВт, Кс=0.8, Кн=0.2
Рпр=600·0.8·0.2=96 кВт
Силовая нагрузка
Рпр=Кн·Кс·Ру; Qпр=Рпр·tg?
Ру=1200 кВт, Кс=0.65, Кн=0.2, cos?=0,75, tg?=0,88
Рпр=1200·0,65·0,2=156 кВт
Qпр=156·0,88=137.28 квар
?Рпр=252 кВт
? Qпр=137 квар
Аналогично рассчитываем мощности других потребителей и сводим их в
таблицу 2.
Таблица 2
|Наименование |Осв. нагр |Силовая нагрузка |Кн |Рпр,|Qпр, |S, |
|объекта |cos?=1 | | |кВт |квар |кВА |
|2. 38+j28 |2 |ТМ-40 |0.88 0.17 4.5 |
|3. 52+j36 | | |3.0 0.59 0.96 |
|4. 59+j33 | | |3.7 9 2.4 |
|5. | | |1.28 0.24 4.5 |
|124+j103 | | |2.8 0.51 1.15 |
|6. 117+j87| | |5 7.5 1.9 |
| | | |1.28 0.24 4.5 |
|7. | | |2.8 0.54 1.22 |
|580+j337 | | |5.18 7.5 19 |
|8. | | |2.65 0.52 4.5 |
|535+j475 | | |2.4 0.5 2.36 |
| | | |11.28 7.5 1.9 |
| | | |1.97 0.33 4.5 |
| | | |2.6 0.73 |
| | | |2.76 10 11 |
| | | |2.8 7.6 1.42 |
| | | |5.5 2.0 7.6 |
| | | |1.42 5.5 2.0 |
| | | |0.54 0.57 7.24 |
| | | |7.78 45.4 47.72 |
| | | |7.2 9.5 2 |
| | | |2.5 |
| |2 |ТМ-63 | |
| |2 |ТМ-63 | |
| |2 |ТМ-160 | |
| |2 |ТМ-100 | |
| |2 |ТМ-630 | |
| |2 |ТМ-630 | |
|9. |2 |ТМ-400 |5.5 5.5 7.6 |
|357+j226 | | |0.6 0.6 0.92 |
|10. | | |2.92 1.42 0.13 |
|488+j231 | | |0.13 4.5 4.5 |
|11. | | |5.5 4.5 4.5 |
|602+j377 | | |2.3 2.3 2.0 |
|12. 26+j18| | |3.2 3.2 0.54 |
| | | |0.69 0.57 1.28 |
| | | |1.12 5.05 7.08 |
| | | |7.78 1.11 0.88 |
| | | |28.9 35.54 74.72 |
| | | |2.64 2.21 7 |
| | | |8 8.5 20 |
| | | |18 1.84 2.1 |
| | | |2.2 5.23 4.64 |
| |2 |ТМ-400 | |
| |2 |ТМ-630 | |
| |1 |ТМ-25 | |
|13. 23+j16|1 |ТМ-25 | |
?U для двух трансформаторных подстанций следует разделить на 2.
Вывод: ?Р и ?Q можно усреднить:
?Р=3,78 кВт
?Q=20,4 квар
И в дальнейшем не усложнять себе работу лишними расчетами.
?U в двух трансформаторных подстанциях составляет в среднем 2,2%, а у
одно-трансформаторных подстанций ?U=4,9%
2,2%<4,9%
То есть потери в одно-трансформаторных подстанциях почти в 2,2 раза
больше чем у двух трансформаторных подстанций. Это происходит по тому, что
двух трансформаторные подстанции работают в нагруженном режиме.
9. Определение присоединенной нагрузки с учетом потерь мощности в
трансформаторах.
Присоединенная нагрузка определяется с учетом количества электрических
приемников питаемых от ТП, плюс потери в трансформаторе.
Пример расчета для ТП2 (РСБН-У): мощность электроприемников:
Sнгмах=47 кВА
Потери: Р=38 кВт Q=28 квар
?Р=0,96 кВт ?Q=3,7 квар
Мощность нагрузки:
SР=Р+?Р=38+0,96=38,96кВт
SQ=Q+?Q=28+3,7=31,7квар
Р+jQ=38.96+j31,7, так как на ТП2 2 трансформатора, то вся нагрузка
приходится на 2 линии. Составим таблицу 5 с учетом потерь.
Таблица 5
|№ ТП |Кол-во тр-ов |Полная нагрузка |Нагрузка на одну линию |
|2. |2 |38,96+j31,7 |19,48+j15,85 |
|3. |2 |53,15+j41 |26,58+j20,5 |
|4. |2 |60,22+j38,18 |30,11+j19,09 |
|5. |2 |126,36+j114,28 |63,18+j57,14 |
|6. |2 |119,76+j97 |59,88+j48,5 |
|7. |2 |587,27+j382,4 |293,64+j191,2 |
|8. |2 |542,78+j522,72 |271,39+j261,36 |
|9. |2 |362,05+j254,9 |181,03+j127,45 |
|10. |2 |495,08+j266,54 |247,54+j133,27 |
|11. |2 |609,78+j424,72 |304,89+j212,36 |
|12. |1 |27,11+j20,64 |27,11+j20,64 |
|13. |1 |23,88+j18,21 |23,88+j18,21 |
10. Расчет потока мощности по участкам в рабочем режиме.
Sл1=(1279+j824)кВА Sл8=248+j134
Sл2=1240+j792 Sл9=1768+j1390
Sл3=278+j153 Sл10=1642+j1276
Sл4=248+j134 Sл11=1522+j1179
Sл5=909+j598 Sл12=935+j797
Sл6=51+j39 Sл13=392+j274
Sл7=24+j18 Sл14=30+j19
1, 2...– номера точек при расчете токов короткого замыкания на ЭВМ.
– коэффициенты схемы (КС).
11.Расчет сечений кабелей высоковольтной сети аэропорта в рабочем режиме.
Сечение проводов высоковольтной линии электропередачи, рекомендуется
выбирать по экономической плотности тока, т.е. такой плотности при которой
расчетные затраты получаются минимальными.
В ПУЭ для определения экономического сечения проводов линии
рекомендуется пользоваться формулой: Fэк=Imax/ Jэк
Imax – максимальная нагрузка при нормальной работе сети.
Jэк – экономическая плотность тока А/ммІ, берется в зависимости от
материала, конструкции кабеля и Тн (число часов использования максимально
активной нагрузки).
Пример расчета сечения кабеля на участке 1 (линия 1).
Суммарная мощность:SS=1279+j824=1521кВА, Код=0,8
Найдем рабочий ток:
I1p=117 A
Так как кабель алюминиевый с бумажной изоляцией (пропитанной)
принимаем:
Jэк=1,6А/ммІ (Тм=3000 часов)
Находим сечение: Fэк= Imax/ Jэк=117/1,6=73ммІ
Стандартное ближайшее значение Fст=70ммІ с Iдд=190 А. Как видим, кабель
проходит по току.
Составляем таблицу 6 значений остальных сечений сети для рабочего
режима:
Таблица 6
|9. |1,21 |9340 |3113 |6360 |
|10. |1,01 |7461 |5309 |2487 |
|11. |0,75 |4895 |1632 |3618 |
|12. |0,54 |1456 |485 |2469 |
|13. |0,29 |160 |53 |1015 |
|14. |0,56 |1,25 |0,42 |2298 |
Находим прибавку реактивной мощности за счет кабельных линий
?Qmax=SQген-SQпотр max=18247-23313=-5,06 кВАР
?Qmin=SQген-SQпотр min=18247-10592=7,65 кВАР
Определяем реальные реактивные мощности:
Qнагр mах=1395,06; Qнагр min=465,02 квар
Определяем полные мощности:
Smax=2252 кВА
Smin=751 кВА
Находим реальные коэффициенты мощности:
cos?max=S Pнагр mах/Smax=0,79
cos?min=S Pнагр min/Smin=0,78
Требуемый энергосистемой коэффициент мощности cos?сист=0,95
Мощность конденсаторных батарей мы определяем по формуле:
Qkmax=S Pmах*(tg?д- tg?mp)
?mp – требуемый угол, т.е. соответствующий 0,95
tg?mp=0.33
tg?д – действительный угол, т. е. соответствующий:
max tg?д=0,78; min tg?д=0,8
Qkmax=796 квар; Qkmшт=277 квар
Чтобы скомпенсировать эту мощность надо поставить батареи, где они
будут наиболее эффективны. Это будут места где протекают большие реактивные
мощности на высоковольтной стороне
cos? после установки КБ: cos?=0.947
|Место установки |Марка КБ |Кол-во |Емкость |
|ТП16 |КС1-6-50-У3 |1 |50 |
|ТП7 |КС1-6-50-У3 |1 |50 |
| |КС2-6-100-У3 |3 |300 |
|ТП8 |КС2-6-100-У3 |2 |200 |
| |КС2-6-75-У1 |1 |75 |
|ТП9 |КС2-6-100-У3 |1 |100 |
17. Эксплуатация кабельных линий.
1. После прокладки кабеля представители организаций электромонтажной,
строительной и заказчика, осмотрев трассу, составляют акт на скрытые работы
и дают разрешение на засыпку траншеи, засыпку производят после всех муфт и
испытания кабеля повышенным напряжением.
2. Все кабельные изоляции по инструкции должны изготовляться из
несгораемых материалов.
3. Вводы кабелей из траншей в здание при отсутствии вентилируемого
подполья должны выполняться выше нулевой отметки. При открытой площадке
кабели необходимо защищать от прямых солнечных лучей.
4. Кабели со сплошными порывами, задирами и трещинами шлангов
необходимо отремонтировать или заменить.
5. Каждая кабельная линия должна иметь свой номер или наименование. В
кабельных сооружениях бирки маркировки устанавливают не реже, чем через 5
лет.
6. После монтажа кабелей до 1 кВ проверяют целостность и фазировку
кабеля, сопротивление изоляции и сопротивление заземления концевых зацепок.
Сопротивление изоляции измеряется мегомметрами на напряжении 2,5 кВ,
которое должно быть не менее 0,5 МОм, после одноминутного испытания и
производится один раз в 5 лет, а кабель с резиновой изоляцией проверяется
ежегодно.
7. Необходимо 2 раза в год контролировать нагрузку кабеля (1 раз
обязательно в период ее максимальной нагрузки).
8. Осмотр кабельных трасс производится не реже одного раза в 3 месяца,
концевых муфт и кабельных колодцев 2 раза в год. Внеочередные обходы
производятся в период паводков и стихийных бедствий.
9. Необходимо следить за состоянием пикетов, предупреждать раскопки
вблизи трасс, появление дорог, свалок мусора над трассами.
10. Один раз в 3 года кабели должны испытываться повышенным напряжением
выпрямленного тока. Испытания проводят для каждой фазы отдельно, путем
плавного подъема напряжения, начиная от 0,3, со скоростью, не превышающей
1% в секунду. При достижении требуемого значения напряжения стабилизируется
в течение 10 минут и контролируется ток утечки, который должен постоянно