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 0,2. Посадочный павильон 1,0 0,25 3. МНО – – 6 4. АТБ -0,9 0,5. Стояночные колонки – – 6. Ангары -0,1 0,7. Материальные склады 0,4 0,8. Склады ГСМ 0,5 0,9. Котельная 0,7 0,10. Штаб -0,6 0,7 11. Столовая -0,6 0,12. Гостиница 0,5 0,13. Автобаза -0,3 0,14. Водопровод 1,1 -0,15. Канализация 1,3 1,16. Подстанция I 1,0 2,17. Подстанция II – – 18. Точки прохождения ЛЭП – – – Мощность Sб, МВА 300 Сверхпереходное сопротивление Хс´´ 0.35 Питающие линии выполнены проводами марки АС U1, кВ 110 l1, км 40 F1, мм² 185 U2, кВ 35 І2, км 25 F2, мм² 120 Imax +7% при Imin +2% Категория почвы 3 Минимальный cosφ 0.95 (задает энергосистема) Относительная нагрузка 0,55 (приведенная в таблице 2) Колебания нагрузки 3 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 tgφ, определяемый из заданного cosφ. 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·tgφ Ру=1200 кВт, Кс=0.65, Кн=0.2, cosφ=0,75, tgφ=0,88 Рпр=1200·0,65·0,2=156 кВт Qпр=156·0,88=137.28 квар ΣРпр=252 кВт Σ Qпр=137 квар Аналогично рассчитываем мощности других потребителей и сводим их в таблицу 2. Таблица 2 Наименование объекта Осв. нагр cosφ=1 Силовая нагрузка Кн Рпр, кВт Qпр, квар S, кВА Ру Кс Ру Кс cosφ tgφ Аэровокзал 600 0,8 1200 0,65 0,75 0,88 0,2 252 137 287 Посад. павильон 300 0,75 600 0,75 0,7 1,02 0,4 270 184 327 МНО 40 0,9 – – – – 0,3 11 – – АТБ 400 0,75 850 0,7 0,72 0,96 0,3 269 171 319 Стоян. колонка – – 30 0,9 0,65 1,17 0,5 14 16 21 Ангары 150 0,9 600 0,6 0,75 0,88 0,6 297 190 353 Мат. склад (1сд.) 40 0,8 40 0,5 0,7 1,02 0,6 31 12 34 ГСМ 100 0,8 600 0,6 0,75 0,88 0,5 220 158 271 Котельная 80 0,8 1500 0,8 0,72 0,96 0,4 506 461 684 Штаб 170 0,9 50 0,6 0,8 0,75 0,4 73 9 74 Автобаза 140 0,8 840 0,65 0,8 0,75 0,5 329 205 388 Водопровод 20 0,6 350 0,7 0,75 0,88 0,4 103 86 134 Канализация 8 0,6 140 0,7 0,75 0,88 0,2 21 17 27 Светосигнальная система 8 0,5 260 0,83 0,8 0,75 0,2 44 32 55 БПРМ 4 0,8 60 0,82 0,8 0,75 0,5 26 18 32 ДПРМ 3 0,75 40 0,77 0,8 0,75 0,7 23 16 28 РСБН – – 84 0,65 0,8 0,75 0,8 38 28 47 КРМ – – 12 1 0,8 0,75 2,5 30 23 38 ГРМ – – 12 1 0,8 0,75 2,5 30 23 38 СДП 2,5 0,6 45 0,87 0,8 0,75 0,5 20 15 25 АРП – – 13,3 1 0,8 0,75 0,25 3 2 4 ОРЛ-Т 3 0,65 180 0,67 0,8 0,75 0,4 49 36 61 ПРЛ – – 32 0,85 0,85 0,62 0,8 22 13 26 КДП 25 0,9 270 0,65 0,85 0,62 0,3 59 33 68 МРЛ – – 35 1 0,8 0,75 0,5 18 13 22 Столовая (300 мест) 300*0,9 0,8 – – 0,97 0,2 0,44 86 17 88 Гостиница (800 м.) нагр. распред. по руководству 800*0,12 1 – – 0,9 0,48 0,3 29 14 32 Кс=0,8 (Приложение 3); Удельная расчетная нагрузка 0.9 кВт Рпр=Кн·Кс·Ру =0,8·0,4·270=86,4 кВт осветительная нагрузка Рпр=Кн·Кс·Ру силовая нагрузка Qпр=Рпр·tgφ силовая нагрузка Qпр=86,4·0,2=17,28 квар 5. Технико-экономический расчет.

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

Если Pl › 100 кВт·км, то на объекте нужно ставить ТП. Если 20 ‹ Pl ‹ 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 Fэк=I/Jэк, где Jэк – определяется в зависимости от материала и конструкции, использование максимальной нагрузки Тmax=3000 ч кабель с бумажной изоляцией, Al, Jэк=1,6 А/мм² Fэк=7,75/1,6=4,84 мм² Ближайшее стандартное значение Fст=10 мм², Iдд=60 А Находим потери напряжения Это составляет 0,25% ‹ ΔUдоп=6% Рассмотрим ПАР Iпар=7,75·2=15,5 А Как видим Iпар ‹ Iдд. Следовательно, кабель сечением 10 мм² 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 Ен=12% определяем по формуле ежегодные расчетные затраты за счет капитальных вложений: З=Ен·К+И=(Ен+Еа+Ео)·К+Сэ Ен=12% – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Еа=2% – для отчислений на амортизацию Ео=2% – для отчислений на обслуживание Сэ – стоимость годовых потерь электроэнергии Звл=(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: Авл=3I²rdτ=3·64·3,5·0, 32·3000=571 кВт/ч Стоимость потерь электроэнергии: Сэ=(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 ΔUдоп=4,5%=17,1В Рассчитаем потерю напряжения на индуктивном сопротивлении линии: Определяем допустимою потерю напряжения на активном сопротивлении линии: ΔUадоп= ΔUдоп-ΔUх=17,1-0,85=16 ,25В ρAl=35 Ом·мм²/км Определяем сечение Стандартное ближайшее значение Fст=150 мм² Iдд=305 А Как видим Iдд › Iр Проверим по потери напряжения: Это составляет 4,2% ‹ ΔUдоп=4,5% Рассмотрим ПАР: Iдд › Iпар сечение подходит Проверим по потере напряжения: Это составляет 7,7% ‹ ΔUдоп=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 мм². 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.): ΔАнл=3·I·R0·l·τ=3·1795 6·0,21·0,32·2000=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: ∑Рi – присоединенная активная суммарная мощность всех ЭП, питающихся от данной ТП. ∑Qi – 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: Рисунок 2. 1. Для одно-трансформаторных подстанций выбирать трансформатор с номинальной мощностью больше Sнг.max/1,5 и рассчитать двухступенчатый график нагрузки, период ночной нагрузки Sнг ‹ Sном и период перегрузки Sнг›Sном Рассмотрим пример расчета одно-трансформаторной подстанции для ТП13 (ДПРМ): Sнг.max=28 кВА Выбираем трансформатор с номинальной мощностью Sном.тр › Sнг.max/1,5=28/1,5=19 кВА ‹ Sтр =25кВА Берем ТМ-25 Для первого периода следует определить усредненный коэффициент нагрузки К1=0,68. где ti – время, для которого справедливо неравенство Sнг i < Sном * К2’=1,1198 где ti – время, для которого справедливо неравенство Sнг i > Sном * 0.9Sнгmax/Sном=1,01< К2’ =1,12 Кгр= К2’=1,12 t2=h2=&#8721;hi=4 Kз=Sнгmax/n&#61655;Sном тр=1,12 Средняя температура окружающей среды зимняя для Симферополя –1,8&#186;С, учитывая установку трансформаторов внутри подстанции (то есть в помещении), среднюю температуру (зимнюю) увеличиваем на 10&#186;С, и она будет 8,2&#186;С. Берем &#952;охл=10&#186;С К2 табл=1,4 › К2 расч=1,12 Значит, трансформатор ТМ-25 выдержит запланированные систематические перегрузки.

Аналогичным образом производим расчет остальных одно-трансформаторных подстанций. Результаты, полученные в ходе вычислений заносим в таблицу 3.