Задание для контрольной работы

Введение.

Контрольная по дисциплине «Системы АСКУЭ» для студентов-заочников, обучающихся по ускоренной программе, предназначена для формирования у студентов элементарных навыков построения систем учета электроэнергии.

В соответствии со своим вариантом студенты получают задание на построение технической или коммерческой системы учета. В ходе выполнения работы студенты должны выбрать марку и определить основные технические параметры измерительных трансформаторов тока и напряжения, счетчиков электроэнергии, а так же устройства сбора и передачи данных.

Теоретическая часть контрольной работы включает:

- Назначение и задачи АСКУЭ. Применение ТТ, счетчиков и УСПД.

- Назначение, модели и выбор ТТ.

- Краткое описание и технические характеристики электронных счетчиков электроэнергии.

- Краткое описание одного из УСПД.

- Пример выполнения практической части.

Практическая часть работы состоит из двух заданий

1. Разработать техническую АСКУЭ.

- выбрать точки учета (по приведенной схеме и примеру)

- рассчитать ток в точках учета (по мощности трансформаторов или по указанной мощности присоединения);

- выбрать ТТ (по току присоединения);

- выбрать марку счетчика;

- привести формулы расчетов мощности для цехов.

- привести формулы балансов для ГПП и подстанций.

2. Привести описание счетчиков, которые выбраны в задании 1 (по этой методичке).

- вопросы к зачету.

Краткие рекомендации по расстановке точек учета.

При проектировании АСКУЭ первая задача, которую предстоит решить проектировщику – это понять, какую именно энергию нужно учитывать. Целесообразно на первом этапе разработать и согласовать итоговые документы- ведомости потребления электроэнергии. Для этого определяют потребление каких подразделений, агрегатов, установок необходимо включить в ведомость. Затем определяются точки учета на электрической схеме предприятия, в которые необходимо поставить счетчики, чтобы определить потребление.

Расстановку точек учета разберем на примере части небольшого предприятия, генплан которого изображен на рис К1 На генплане изображены главная понизительная подстанция (ГПП) и три цеха.

Рис К1. Генплан небольшого предприятия.

В цехе 3 установлены мощные синхронные двигатели (СД1 и СД2) на 6 кВ. На рис К2 приведена однолинейная схема электроснабжения. Рассмотрим ее подробнее. Цеха предприятия получают питание от первой и второй шин ГПП (трансформаторы Т1 и Т2). Трансформаторная подстанция ТП1 (трансформаторы Т3 и Т4) питает цех 1, от шин этой подстанции так же запитана часть цеха 2 (через РП1), другая часть цеха 2 получает питание от ТП2 (Т5 и Т6). Цех 3 относится к третьей категории надежности электроснабжения, поэтому питается только по одному кабелю от РП1.

На ГПП учет электроэнергии обычно организуется на вводе, а так же на каждом присоединении; на ТП- на вводе, а так же на некоторых присоединениях; на РП по необходимости. В соответствии с этим правилом на рис К3 отметим места, где необходимо установить трансформаторы тока и счетчики. Счетчики будем обозначать двойной нумерацией: первое число будет обозначать порядковый номер счетчика, число после точки- номер шины (1 или 2).

Рис К2. Однолинейная схема предприятия.

Получение формул для расчета электропотребления цехов.

Для расчета количества энергии, которое потребил тот или иной цех необходимо знать показания одного или нескольких счетчиков. Если цех питается по одной линии, на которой установлен счетчик, то энергия потребленная этим цехом будет отображена на счетчике. Например, для цеха 3 (рис К2) можно записать формулу для расчета электропотребления цеха 3:

здесь: - электропотребление цеха 3; - количество электроэнергии, полученное по показаниям счетчика 9.2.

Если цех питается от двух или более источников, то необходимо сложить показания нескольких счетчиков. Например цех 1 питается от первой и второй шины ТП1, в этом случае электропотребление цеха 1 ( ) запишется как сумма электропотреблений по счетчикам 6.1 и 6.2 ( и ) за вычетом электропотребления по счетчикам 7.1 и 7.2:

Цех 2 получает питание от РП1 и ТП2, поэтому электропотребление цеха 2 запишется как сумма электропотреблений по счетчикам 7.1, 7.2, 8.1, 8.2 за вычетом электропотребления по счетчику 9.2

Выбор ТТ, счетчиков и УСПД.

Для организации учета электроэнергии в выбранных точках учета устанавливают трансформаторы тока (ТТ), счетчики и устройства сбора и передачи данных (УСПД).

Трансформатороы тока применяются в том случае, если ток в точке учета превышает 10А. ТТ снижают (трансформируют) измеряемый ток до стандартных величин (обычно до 5А, реже до 1А), что позволяет использовать унифицированные счетчики, рассчитанные именно на этот ток. Если же ток в точке учета не превышает 10А, то обычно используют счетчик прямого включения, который подключается непосредственно (без использования ТТ).

ТТ так же обеспечивают гальваническую развязку и безопасность персонала.

К первичным клеммам трансформатора тока присоединяют силовую цепь, к вторичным- измерительные приборы (амперметры, токовую цепь ватметров), а так же токовую цепь счетчиков.

ТТ выпускаются различных классов точности: 0,2; 0,5; 1,0; 2,0.. Класс точности характеризует максимальную допустимую относительную токовую погрешность в диапазоне номинальных токов. ТТ класса точности 0,2 являются наиболее точными (погрешность составляет не более 0,2%) и используются только в лабораторных исследованиях или с целью поверки. Такие ТТ используются так же для учета электропотребления линий на напряжении 220 кВ и более, а так же генераторов и присоединений более 100 МВт. Для целей учета электроэнергии на промышленных предприятиях используются как правило ТТ класса точности 0,5.

Другая характеристика ТТ - коэффициент трансформации - определяет во сколько раз ТТ уменьшает измеряемый ток. ТТ выпускают с различными коэффициентами трансформации (апример для ТТ марки Т-0,66 ряд коэффициентов трансформации следующий: 10/5,20/5, 30/5, 40/5, 50/5, 75/5, 100/5, 150/5, 200/5, 300/5, 400/5. Например, 50/5 обозначает, что при первичном токе в 50А вторичный ток составит стандартную величину 5А.

Выбор ТТ тока ведется в первую очередь по номинальному измеряемому (первичному) току. Например, если ток присоединения в максимальном режиме составляет 480А, то необходимо выбрать ТТ с коэффициентом трансформации 500/5. Класс точности ТТ для АСКУЭ выбирают как правило 0,5.

Счетчики электроэнергии предназначены для учета активной и реактивной электроэнергии (соответственно активные и реактивные счетчики). Счетчики выпускаются прямого (непосредственного) и трансформаторного включения, а так же универсальные. Счетчики трансформаторного включения подключаются только через ТТ, номинальный ток таких счетчиков равен стандартной величине 5А.

В настоящее время для учета электроэнергии широко применяются счетчики с использованием индукционной системы (индукционные) и электронные счетчики.

Индукционные счетчики.

Принцип работы индукционных счетчиков основан на взаимодействии переменных магнитных потоков с токами, индуктированными ими в подвижной части прибора (в диске). Электромеханические силы взаимодействия вызывают движение диска. Количество оборотов диска при этом пропорционально энергии, потребленной за это же время. Индукционные счетчики легко ремонтируются специалистами предприятия невысокой квалификации. Однако им присущи и недостатки, связанные с их конструкцией:

- поскольку в счетчиках используется магнитная система, то возможно искажение показаний под воздействием внешних магнитных полей;

- счетчики подвержены механическим воздействиям, например, при срабатывании силового масляного выключателя от сотрясения счетчик может остановиться;

- у индукционных счетчиков наблюдается явление самохода- когда диск счетчика самопроизвольно вращается, что искажает показания. Чтобы исключить самоход применяют индукционные счетчики со стопором;

- если необходимо учитывать и активную и реактивную энергию, то необходима установка двух счетчиков;

- класс точности индукционных счетчиков обычно равен 2.0, т.е. погрешность счетчиков относительно большая;

- принципиальная невозможность учета электроэнергии по разным тарифам.

Для включения индукционного счетчика в систему АСКУЭ некоторые счетчики имеют телеметрический выход, а при его отсутствии счетчик дополнительно оборудуют телеприставкой. Телеприставка генерирует электрические импульсы, количество которых пропорционально оборотам счетчика. Обычно на один оборот счетчика выдается один импульс. Такие же импульсы снимаются системой учета электроэнергии с телеметрического выхода, если он присутствует.

Электронные счетчики не имеют этих недостатков, позволяют учитывать ряд дополнительных величин, вести журнал нагрузок и т.д. Единственный их недостаток- высокая цена.

С принципом действия, достоинствами и недостатками индукционных и электронных счетчиков электроэнергии рекомендуется предварительно ознакомиться в теоретической части настоящего учебного пособия.

Анализируя достоинства и недостатки индукционных и электронных счетчиков можно сделать следующий вывод: если на предприятии уже установлены индукционные счетчики, то экономически выгодным решением будет использовать их для системы учета. При этом обязательно оснащение установленных счетчиков телеприставками.

Электронные счетчики устанавливаются во всех остальных случаях, т.е. если они не установлены ранее.

С выбором марки индукционных счетчиков обычно проблем не возникает. Счетчик выбирается соответствующего включения (трансформаторного или прямого), а так же по номинальному напряжению и току. Для учета электроэнергии в сетях промышленных предприятий обычно используются счетчики активной энергии марки: СА4-514, СА4-518, СА4У-510, СА3У-И670М, СА4У-И672М, СА4-И672М, СА4У-ИТ60, СА4У-ИТ12 и счетчики реактивной энергии марки СР4У-И670М

Выбор же электронных счетчиков несколько сложнее, поскольку количество типов электронных счетчиков значительно и они отличаются по множеству параметров. Поскольку объем данной контрольной работы ограничен, то мы не будем ставить перед собой задачу выбора счетчика из всего выпускаемого ряда, а ограничимся лишь выбором из трех моделей счетчиков. Мы будем выбирать электронные счетчики трефзазного исполнения так же по номинальному напряжению. Если счетчики включаеются непосредственно в четырехпроводную трехфазную сеть напряжением 380В (без измерительных трансформаторов напряжения), то они должны быть рассчитаны на напряжение 380В. Если счетчики включаются через трансформаторы напряжения (для сетей на напряжение 6-10кВ и выше), то следует выбирать счетчики с номинальным напряжением 100В (трансформаторного включения).

Второй параметр, по которому выбираются счетчики- номинальный ток. Как правило счетчики включаются через трансформаторы тока, номинальный вторичный ток которых равен как правило 5А, поэтому и выбираемые счетчики должны быть на 5А. При включении счетчиков непосредственно (без ТТ) счетчики выбираются непосредственного включения, при этом номинальный ток счетчика должен быть больше или равен расчетному току присоединения.

Далее идут проверки других параметров счетчика, с целью установить, может ли этот счетчик удовлетворить всем потребностям системы учета.

Рекомендации по выбору УСПД.

Устройство сбора и передачи данных (УСПД) является одним из основных элементов АСКУЭ энергетических объектов. Оно предназначено для сбора информации от счетчиков электроэнергии, ее обработки, привязки ко времени, запоминания, хранения, отображения и передачи по каналам связи в центры сбора и обработки информации.

Применение УСПД необходимо для АСКУЭ объектов, на которых установлены счетчики электроэнергии с числоимпульсным информационным выходом (интерфейсом) и предпочтительно для АСКУЭ объектов с микропроцессорными многофункциональными электросчетчиками, имеющими цифровой интерфейс.

УСПД должен выполнять следующие функции:

а) измерение (вычисление) расхода электроэнергии по измерительным каналам учета.

б) вычисление по измерительным каналам учета интервальных
приращений электроэнергии (средних мощностей);

в) сбор информации с микропроцессорных счетчиков по цифровым интерфейсам;

г) группирование в группы учета информации о расходе электроэнергии и мощности;

д) обработку, накопление, хранение и отображение информации по
электроэнергии и мощности;

е) ввод, хранение и отображение параметров настройки устройства и служебной информации;

ж) передачу заданной информации в удаленный Центр сбора и обработки информации.

з) синхронизацию системного времени счетчиков.

Микропроцессорные счетчики обычно соединяются с УСПД с помощью интерфейса RS-485 по витой паре (два скрученных провода). При этом некоторые разработчики (например для УСПД типа RTU) требуют соединения не по двум, а по четырем проводам (две витые пары). Длина такой линии не должна превышать 1200м. Микропроцессорные счетчики, не имеющеие интерфейса RS-485, а так же индукционные счетчики соединяются с УСПД контрольным кабелем.

Пример выполнения задания.

Задача: разработать техническую систему учета электроэнергии для предприятия, схема которого приведена на рас4.

Расчетные мощности цехов и трансформаторов приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Расчетные мощности цехов.

	Цех 1	Цех 2		Цех 3
		От РП1	От ТП2
Мощность, кВА	240	300	1000	100

Таблица 3

Установленные мощности трансформаторов.

Обозначение	Т1	Т2	Т3	Т4	Т5	Т6
Мощность, кВА	6300	6300	400	400	630	630

Таблица 4

Установленные мощности высоковольтной нагрузки.

Обозначение	Д1	Д2
Мощность, кВА	630	630

Счетчики в схеме не установлены.

Решение:

1. Производится расстановка точек учета, которые позволяют учитывать электропотребление всех цехов. Точки учета расставляются на вводах ТП, а так же на некоторых присоединениях (по необходимости) ТП и РП. Расстановка точек учета приведена на рис 5, необходимые пояснения даны в таблице 5.

Таблица 5

Расстановка точек учета на предприятии.

№	Наименование	Нахождение	Измеряют потребление
1	1.1 и 1.2	Ввод (10кВ) ГПП	Всего предприятия
2	2.1 и 2.2	Шиносоединительный ГПП
3	3.1 и 3.2	Присоединение ГПП	Двигателей 10 кВ
4	4.1 и 4.2	Присоединение ГПП	ТП1
5	5.1 и 5.2	Присоединение ГПП	ТП2
6	6.1 и 6.2	Ввод ТП1	Цеха 1, цеха 3 и части цеха 2.
7	7.1 и 7.2	Присоединение ТП1	цеха 3 и части цеха 2.
8	8.1 и 8.2	Ввод ТП2	части цеха 2.
9	9.2	Присоединение РП1	Цеха 3

В точках учета устанавливаются трансформаторы тока (ТТ) и счетчики.

Рис К4. Однолинейная схема предприятия.

Рис К5 Расстановка точек учета

2. Для выбора ТТ производится расчет тока, протекающего через точки учета.

Ток на вводных выключателях КТП в нормальном режиме работы определяется по мощности трансформатора :

Ток на вводе ТП1 в нормальном режиме, А:

Ток на вводе ТП2 в нормальном режиме, А:

Ток на вводных выключателях двухтрансформаторной КТП в послеаварийном режиме работы определяется с учетом перегрузки на 30% оставшегося в работе трансформатора:

Ток на вводе ТП1 в послеаварийном режиме, А:

Ток на вводе ТП2 в послеаварийном режиме, А:

Из расчета видно, что токи в послеаварийном режиме выше, поэтому выбор ТТ производим именно по этим токам.

На вводе ТП1 (точки учета 6.1 и 6.2) по току 791А выбираются ТТ марки ТШНЛ-0.66 У3 с коэффициентом трансформации 800/5

На вводе ТП2 (точки учета 8.1 и 8.2) по току 1245А выбираются ТТ марки ТШНЛ-0.66 У3 с коэффициентом трансформации 1500/5

Ток до РП1 рассчитывается исходя из суммарной мощности присоединенной к РП:

Ток до РП1 в нормальном режиме определяется как сумма мощностей цеха 3 и половины части цеха 2, которая питается от РП1:

Ток до РП1 (точки учета 7.1 и 7.2) в нормальном режиме, А:

Ток до РП в послеаварийном режиме рассчитывается по полной мощности цехов, подключенных к этому РП, поскольку при повреждении одного кабеля вся нагрузка РП ложится на второй кабель.

Ток до РП1 в послеаварийном режиме, А:

Из расчета видно, что ток в послеаварийном режиме выше, поэтому выбор ТТ производим именно по этим токам.

На вводе РП1 (точки учета 7.1 и 7.2) по току 608,5А выбираются ТТ марки ТШНЛ-0.66 У3 с коэффициентом трансформации 600/5.

Ток присоединения РП рассчитывается по мощности присоединенного цеха:

Здесь послеаварийный режим не рассматривается, поскольку цех отностися к III категории надежности и питается по одному кабелю.

Ток до цеха 3, А:

В точке учета 9.2 по току 152,1А выбираются ТТ марки Т-0.66 У3 с коэффициентом трансформации 150/5.

Данные выбранных ТТ сведены в таблицу 6.

3. Напряжение в точках учета составляет 0,38 кВ, поэтому установка измерительных трансформаторов напряжения не требуется.

Таблица 6.

Технические характеристики выбранных трансформаторов тока на напряжение 0,38 кВ.

№	Точка учета	Марка ТТ	Коэф. тр-ции	Класс точности
1	6.1 и 6.2	ТШНЛ-0.66 У3	800/5	0,5
2	7.1 и 7.2	ТШНЛ-0.66 У3	600/5	0,5
3	8.1 и 8.2	ТШНЛ-0.66 У3	1500/5	0,5
4	9.2	Т-0.66 У3	150/5	0,5

4. Выбор счетчиков.

Поскольку по условию задачи счетчики в схеме не установлены, то выбираются современные электронные счетчики электроэнергии.

Выбираются счетчики марки СЭТ3а-02-04(г) Государственного Рязанского приборного завода. Счетчики серии СЭТ3 предназначены для учета активной и реактивной энергии в трехфазных трехпроводных или четырехпроводных сетях переменного тока.

Счетчик выбран по номинальному напряжению: 380В. Счетчики подключаются через ТТ, поэтому выбраны счетчики по номинаьному току - 5А.

Счетчик СЭТ3а-02-04(г) имеет класс точности 1,0, что допустимо для технической системы учета электроэнергии.

Таблица 7.

Технические характеристики выбранных счетчиков.

№	Точка учета	Марка ТТ	Номинальное напряжение, В.	Номинальный ток, А	Класс точности
1	6.1 и 6.2	СЭТ3а-02-04(г)	380	5	1,0
2	7.1 и 7.2	СЭТ3а-02-04(г)	380	5	1,0
3	8.1 и 8.2	СЭТ3а-02-04(г)	380	5	1,0
4	9.2	СЭТ3а-02-04(г)	380	5	1,0

Счетчик позволяет осуществлять:

-раздельный учет энергии по двум временным тарифам

-раздельный учет расхода и прихода активной энергии

-раздельный учет индуктивной и емкостной реактивной энергии

-одновременный учет активной и реактивной энергии

Общее количество установленных счетчиков – 7.

Выбор УСПД

Поскольку выбранные счетчики имеют только числоимпульсный выход, то использование УСПД необходимо.

Выбирается УСПД типа RTU-320. Данный УСПД позволяет подключать до 16 числоимпульсных входов, что соответствует количеству подключаемых счетчиков. Каждый счетчик подключается к УСПД по контрольному кабелю. УСПД имеет возможность подключения к удаленному центру сбора данных через следующие каналы: коммутируемый телефонный канал; выделенный телефонный канал; радиоканал. Для связи с центром сбора данных выбирается выделенный телефонный канал.

Таблица 8.

Технические характеристики счетчика СЭТ3а-02-04(г)

#G0Характеристики	Значение
Длительность сигнала по телеметрическому выходу, мс, не менее	120
Габаритные размеры, мм	180х280х68
Масса, кг, не более	1,5
Рабочая температура, єС	-35++55

УСПД используется совместно с ПО "АльфаЦЕНТР, которое установлено на сервере сбора в удаленном центре сбора.

УСПД позволяет реализовать следующие функции:

а) измерение (вычисление) расхода электроэнергии по измерительным каналам учета.

б) вычисление по измерительным каналам учета интервальных приращений электроэнергии (средних мощностей);

в) сбор информации с микропроцессорных счетчиков по цифровым интерфейсам;

г) группирование в группы учета информации о расходе электроэнергии и мощности;

д) обработку, накопление, хранение и отображение информации по
электроэнергии и мощности;

е) ввод, хранение и отображение параметров настройки устройства и служебной информации;

ж) передачу заданной информации в удаленный Центр сбора и обработки информации.

з) синхронизацию системного времени счетчиков.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 648; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!