Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Министерство образования Российской Федерации

Ивановский Государственный Энергетический Университет

Кафедра электрических систем

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ

«Электроснабжение комбината стройиндустрии»

ИВАНОВО 2016

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общая характеристика предприятия

2. Анализ исходных данных на проектирование

3. Разработка схемы внутризаводского электроснабжения

3.1 Определение расчетных нагрузок

3.1.1 Определение расчетной нагрузки ремонтно-механического цеха

3.1.2 Определение расчетных силовых и осветительных нагрузок цехов предприятия

3.1.3 Определение расчетной нагрузки высоковольтных приемников

3.1.4 Приближенная оценка суммарной нагрузки предприятия

3.2 Построение картограммы электрических нагрузок предприятия

3.3 Выбор напряжения питающей и распределительной сети

3.4 Выбор типа, числа и мощности трансформаторов ЦТП, числа ЦТП и их месторасположения

3.5 Выбор способов канализации электроэнергии

3.6 Выбор схемы внутризаводского электроснабжения на основе технико-экономического расчета

3.6.1 Выбор конфигурации схемы распределения электроэнергии

3.6.2 Расчет потокораспределений и выбор сечений проводов и кабелей в схеме электроснабжения (по вариантам)

3.6.3 Технико-экономическое сравнение вариантов методом дисконтированных затрат

4. Разработка схемы внешнего электроснабжения

4.1 Определение суммарной расчетной нагрузки предприятия

4.2 Выбор типа, мощности и мест размещения компенсирующих устройств на напряжение выше 1000 В

4.3 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП

4.4 Выбор сечений проводов питающей линии и определение её параметров

5. Расчет токов короткого замыкания и проверка сечений кабельных линий на термическую стойкость

6. Электрические расчеты режимов работы системы электроснабжения предприятия

7. Технико-экономические показатели проекта

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Основными важнейшими потребителями электрической энергии являются промышленные предприятия, поэтому вопросам их электроснабжения придаётся большое значение. Рационально выполненная современная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований: экономичности и надежности, безопасности и удобства эксплуатации, обеспечения надлежащего качества электроэнергии. электроснабжение цех трансформатор термический

Основные вопросы, решаемые при исследовании, проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий заключаются в оптимизации параметров этих систем, путем правильного выбора напряжений, определения электрических нагрузок и требований бесперебойности электроснабжения, рационального выбора числа и мощности трансформаторов, средств компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения, путем правильного построения схемы электроснабжения, соответствующей оптимальному уровню надежности.

Система электроснабжения в целом в схемной и в конструктивной части должна быть гибкой и обеспечивать возможность роста потребления электроэнергии предприятием без коренной ее реконструкции. Она должна позволять встройку дополнительных элементов подстанций и сетей при наращивании мощностей. Схема электроснабжения и месторасположение подстанций должна учитывать развитие предприятия. Однако при расширении нельзя использовать для подключения новых электрических нагрузок резервы, предусмотренные для обеспечения бесперебойного питания электроэнергией предприятия, так как снижается надежность электроснабжения всех потребителей предприятия.

В курсовом проекте рассматриваются вопросы электроснабжения системы электроснабжения комбината стройиндустрии.

Все принимаемые в проекте решения отвечают требованиям нормативных документов по проектированию схем электроснабжения, трансформаторных подстанций и кабельных линий.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ

Промышленные предприятия являются основными потребителями электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников, к которым относятся электродвигатели различных приводов, электрические печи, осветительные установки и т.д. [1]

В данном курсовом проекте рассмотрены вопросы электроснабжения комбината стройиндустрии.

Комбинат, в основном, занимается производством железобетонных изделий.

На заводах железобетонных изделий применяются: конвейеры по производству панелей перекрытий; бетономешалки различной емкостью; бетоноукладчики, формировочные машины с вибраторами. Последние работают на повышенной частоте 200Гц при напряжении 220В; остальные приводы переменного тока работают на промышленной частоте 50 Гц. Электротехнологическими установками для заводов железобетонных изделий являются электросварка - дуговая и контактная - и электронагрев для предварительного нагрева арматуры.

Напряжение силовых приемников в промышленности строительных материалов 380В; для мощных приводов (в данном курсовом проекте - компрессоров) - 10кВ. Большинство механизмов работает в продолжительном режиме, иногда с периодическими циклами.

Предприятие работает в две смены.

Расстояние от питающей подстанции до предприятия 6 км.

Установленная мощность комбината без учета нагрузки ремонтно-механического цеха и освещения составляет 18746 кВт. Время использования максимума активной нагрузки составляет 4200 часов, реактивной - 4400 часов.

Расчет оплаты за электроэнергию ведется по одноставочному тарифу =1,9 руб/кВтч.

Среда территории предприятия нормальная, плотность застройки средняя, что позволяет использовать открытую прокладку кабельных линий и строительство эстакад.

2. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

К потребителям I категории по надежности электроснабжения в данном проекте можно отнести компрессорную. К потребителям III категории относятся склады, полигон железобетонных изделий, столовая. Остальные потребители относятся к II категории. На ГПП должно устанавливаться два трансформатора, питание осуществляется по двухцепной ЛЭП (по условию надежности электроснабжения).

Питание предприятие осуществляется от энергосистемы мощностью 700 МВА. Возможно осуществить питание с шин 110, 35, 20, 10 или 6 кВ.

В режиме максимальных нагрузок на шинах питающей подстанции поддерживается напряжение 1,03Uн, в режиме минимальных нагрузок - 1,01Uн.

Генплан предприятия представлен на рисунке 2.1. Ведомость электрических нагрузок предприятия по цехам приведена в таблице 2, Приложения 1. Ведомость по электрическому оборудованию ремонтно-механического цеха представлены в таблице 1, Приложения 2.

Рисунок 2.1 Генплан предприятия

В таблице 2.1 представлены основные сведения о цехах предприятия.

Таблица 2.1 Основные сведения о цехах предприятия

цеха на генплане	Название цеха	Установленная мощность, кВт	Окружающая среда	Категория ПЭЭ по надежности электроснабжения
1	Склад заполнителей	216	Пожароопас.	III
2	Склад цемента	384	Нормальная	III
3	Бетонно-растворный завод	300	Пожароопас.	II
4	Дробильно-сортировочная установка	156	Нормальная	II
5	Открытый полигон железобетонных изделий	216	Нормальная	III
6	Мастерская по ремонту оборудования Цех горячего эмалирования	348 3840	Нормальная Нормальная	II II
7	Котельная	696	Нормальная	II
8	Арматурный цех	1836	Нормальная	II
9	Завод крупнопанельного домостроения	1704	Нормальная	II
10	Завод железобетонных изделий	696	Нормальная	II
11	Компрессорная	192	Нормальная	I
11 (10 кВ)	Компрессорная	1440	Нормальная	I
12	Баз минеральных изделий	1632	Нормальная	II
13	База механизации	912	Нормальная	II
14	Цех металлоконструкций	1080	Нормальная	II
15	Столовая	420	Нормальная	III
16	Ремонтно-механический цех		Нормальная	II

3. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

3.1 Определение расчетных нагрузок

3.1.1 Определение расчетной нагрузки ремонтно-механического цеха

Расчетная нагрузка ремонтно-механического цеха определяется модифицированным статистическим методом [2].

Все электроприемники цеха разбиваются на характерные группы. В группу объединяются электроприемники с одинаковыми значениями коэффициента использования К_И и .

Расчетные активная и реактивные нагрузки определяются по выражениям (3.1), (3.2), (3.3).

, (кВт) (3.1)

, (квар) (3.2)

, (кВА) (3.3)

где установленная мощность электроприемников i-й характерной группы;

значение тангенса i-й характерной группы;

коэффициент использования i-й группы;

коэффициент расчетной мощности, который определяется по [2] в зависимости от среднего коэффициента использования и эффективного числа электроприемников , определяемым по выражениям (3.4) и (3.5).

(3.4)

.(3.5).

В таблице Приложения 3 представлена ведомость по электрооборудованию ремонтно-механического цеха. Все электроприемники РМЦ разбиваются на характерные группы по значению коэффициента использования К_И.

Данные по характерным группам электроприемников приведены в таблице 3.1 (значения К_И и определены по [3]).

Таблица 3.1 Характерные группы электроприемников РМЦ

Номер группы n	Наименование производственного оборудования	Количество, шт.	Установленная мощность, кВт	КИ для каждой группы	cos каждой группы	tg каждой группы
			Мощность одного приемника, кВт	Общая мощность электроприемников, кВт
1	Кран мостовой электрический	2	36	72	0,06	0,5	1,73
2	Таль электрическая	1	0,85	0,85	0,1	1,0	0
3	Ножницы листовые с наклонным ножом	2	7	14	0,14	0,5	1,73
	Зигмашина	1	1,7	1,7
	Трубогибочный станок	2	7	14
	Фланцегибочный станок	3	4,5	13,5
	Трубоотрезной станок	2	2,8	2,5
	Точильный станок	4	1,7	6,8
	Вальцовка трехвалковая	2	2,5	5
	Настольносверлильн. Станок	2	0,6	1,2
	Радиальносверлильн. Станок	1	6,925	6,925
	Вертикальносверл. Станок	2	1,7	3,4
	Горихонтальнофрез. Станок	3	6,325	18,975
	Копировальнофрез. Станок	1	4,65	4,65
	Поперечнострогальн. Станок	2	8	16
	Долбежный станок	2	3,8	7,6
	Универсальный заточной станок	2	1,75	3,5
	Полуавтомат для заточки	1	3,45	3,45
	Полуавтомат для заточки	2	2,3	4,6
	Доводочный станок	2	0,4	0,8
	Полуавтомат для заточки	2	2,925	5,85
	Точильный станок	1	1,7	1,7
	Суммарная мощность			139,25
4	Кран-балка	4	7,3	29,2	0,15	0,5	1,73
5	Плоскошлифовальн. Станок	2	3	6	0,16	0,5	1,73
	Плоскошливовальн. Станок	3	15,8	47,4
	Внутришлифовальн. Станок	2	7,645	15,29
	Универсальный круглошлиф. станок	1	4,675	4,675
	Профилешлифов. Станок	2	2,25	4,5
	Бесцентрошлифов. Станок	2	8,15	16,3
	Координатношлиф. Станок	1	0,6	0,6
	Резьбошлифовальн. Станок	2	4,91	9,82
	Суммарная мощность			104,585
6	Пресс-ножницы	2	4,5	9	0,17	0,65	1,17
	Пресс однокривош.	3	4,5	13,5
	Универсальный фрезер. Станок	2	12,8	25,6
	Вертикальный фрезер. Станок	2	11,825	23,65
	Продольнострогальн. Станок	2	40	80
	Зубострогальный полуавтомат	1	2,7	2,7
	Зубофрезерный станок	1	0,725	0,725
	Токарноревольверн. Станок	3	5,475	16,425
	Токарнозатылов. Полуавтомат	2	3,8	7,6
	Токарновинторез. станок	2	11,125	22,25
	Токарнокарусельный станок	2	33,28	66,56
	Координатнорасточ. Станок	3	2,25	6,75
	Суммарная мощность			310,76
7	Сварочный агрегат	2	28	56	0,3	0,3	3,18
	Трансформатор сварочный	1	12,6	12,6
	Преобразователь сварочный	2	14	28
	Суммарная мощность			96,6
8	Машина электросварочная	2	12,5	25	0,35	0,5	1,73
	Машина электросварочная	1	25	25
	Машина электросварочная	2	12,5	25
	Суммарная мощность			75
9	Вентилятор	7	7	49	0,57	0,75	0,88
	Вентилятор	2	2,8	5,6
	Вентилятор	1	4,5	4,5
	Суммарная мощность			59,1
10	Электропечь	2	15	30	0,6	1,0	0
	Электропечь	1	45	45
	Электропечь	2	15	30
	ВЧ установка	2	60	120
	Печь муфельная	2	2,6	5,2
	Суммарная мощность			230,2

Подставим в (3.4) и (3.5) численные значения, получим:

тогда , [2].

Находим по (3.1), (3.2), (3.3) значения расчетных нагрузок:

3.1.2 Определение расчетных силовых и осветительных нагрузок цехов предприятия

Расчетные нагрузки цехов определяются по установленной мощности методом коэффициента спроса [2].

Силовые расчетные нагрузки определяем из выражений:

, (кВт) (3.6)

, (квар) (3.7)

, (кВА) (3.8)

где установленная мощность всех электроприемников цеха (из исходных данных);

средний коэффициент спроса, определяемый по [3].

Данные и результаты по расчету силовой нагрузки цехов представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Силовая нагрузка цехов

№	Наименование цеха	Рн, кВт	Кс	cos/ tg	, кВт	, квар	Sр, кВА
1	Склад заполнителей	216	0,9	0,9/0,48	194,4	93,31	236,50
2	Склад цемента	384	0,9	0,9/0,48	345,60	165,89	420,44
3	Бетонно-растворный завод	300	0,3	0,65/1,17	90,00	105,30	132,58
4	Дробильно-сортировочная установка	156	0,8	0,85/0,62	124,80	77,38	15,84
5	Открытый полигон ж/б изделий	216	0,7	0,9/0,48	151,2	72,58	183,94
6	Мастерская по ремонту оборудования и металлопалубки	348	0,3	0,5/1,73	104,4	180,61	172,5
	Цех горячего эмалирования	3840	0,8	0,75/0,88	3072	2703,36	4212,11
7	Котельная	696	0,7	0,75/0,88	487,20	428,74	668,01
8	Арматурный цех	1836	0,3	0,65/1,17	550,8	644,44	811,38
9	Завод крупнопанельного домостоения	1704	0,3	0,5/1,73	511,2	884,38	844,64
10	Завод ж/б изделий	696	0,5	0,73/0,94	348	327,12	484,71
11	Компрессорная	192	0,75	0,8/0,75	144	108	190,49
12	База минеральных изделий	1632	0,5	0,7/1,02	816	832,32	1159,75
13	База механизации	912	0,6	0,7/1,02	547,2	558,14	777,72
14	Цех металлоконструкций	1080	0,25	0,45/1,98	270	534,6	466,09
15	Столовая	420	0,7	0,8/0,75	294	220,5	388,93
16	РМЦ	-	-	-

Пример расчета силовой (низковольтная) нагрузки для цеха №1 (склад заполнителей). Установленная мощность цеха составляет 216 кВт, Кс=0,9, cos/ tg=0,9/0,48.

Расчетная активная нагрузка цеха по (3.6):

Расчетная реактивная нагрузка цеха по (3.7):

.

Расчетная полная нагрузка цеха по (3.8):

Осветительная нагрузка цеха определяется по методу коэффициента спроса и удельным нормам мощности на единицу производственной площади [4]. Расчет ведется по выражениям:

, (кВт) (3.9)

, (квар) (3.10)

, (кВА) (3.11)

где площадь цеха, определяемая по генеральному плану, ;

удельная расчетная мощность светильника, , определяемая по выражению:

, ()(3.12)

где удельная табличная мощность светильника, , принимается по[5] в зависимости от типа источника света, высоты подвеса светильника и площади освещаемого помещения и приводится для освещенности в 100 лк;

нормированная освещенность, по [5];

коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре [5];

коэффициент спроса освещения, для расчета внутреннего освещения зданий принимается по [5].

для ЛН: , , ;

для ЛЛ: , , ;

для ДРЛ: , , .

Данные и результаты по расчету осветительной нагрузки представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 Осветительная нагрузка

№ цеха	F, м2	Тип светиль-ника	Ен, Лк	,	,	Ксо	Кпра	cos/ tg	Рро, кВт	Qро, квар	Sро, кВА
1	2610	РСП08	150	4,2	6,3	0,6	1,1	0,6/ 1,33	10,85	14,43	18,06
2	900	РСП08	150	4,2	6,3	0,6	1,1	0,6/ 1,33	3,74	4,98	6,23
3	3744	РСП08	150	3,9	5,85	0,95	1,1	0,6/ 1,33	22,89	30,44	38,09
4	900	РСП08	150	4,2	6,3	0,95	1,1	0,6/ 1,33	5,93	7,88	9,86
5	3240	РСП08	150	4,2	6,3	0,6	1,1	0,6/ 1,33	13,47	17,92	22,42
6	540	РСП08	400	5,7	22,8	0,95	1,1	0,6/ 1,33	12,87	0,00	12,87
7	810	ЛН	150	12,2	18,3	0,95	1	1,0/ 0,0	14,08	18,73	23,43
8	2115	РСП08	300	4,2	12,6	0,95	1,1	0,6/ 1,33	27,85	37,04	46,34
9	5310	РСП08	150	3,9	5,85	0,95	1,1	0,6/ 1,33	32,46	43,17	54,02
10	4230	РСП08	150	3,9	5,85	0,95	1,1	0,6/ 1,33	25,86	34,39	43,03
11	324	ЛСП06	150	3,3	4,95	0,95	1,2	0,95/ 0,33	1,83	2,43	3,04
12	8928	РСП08	150	4,2	6,3	0,6	1,1	0,6/ 1,33	37,12	49,37	61,77
13	2070	РСП08	150	4,2	6,3	0,6	1,1	0,6/ 1,33	8,61	11,45	14,32
14	6084	РСП08	300	3,9	11,7	0,95	1,1	0,6/ 1,33	74,39	98,93	123,78
15	450	ЛСП06	300	3,3	9,9	0,9	1,2	0,95/ 0,33	4,81	6,40	8,01
16	1440	РСП08	300	3,9	11,7	0,95	1,1	0,6/ 1,33	17,61	23,42	29,30

Пример расчета осветительной нагрузки для цеха №1 (склад заполнителей). Площадь склада составляет 2610 м². Принимаем к установке светильники типа РСП08 с лампами ДРЛ, , , . По [5] определяем Ксо=0,6, Ен=150(Лк),

Определяем удельную расчетную мощность светильника по (3.12):

().

Определяем расчетную активную мощность светильников в цехе по (3.9):

(кВт).

Определяем расчетную реактивную мощность по (3.10):

(квар).

Определяем полную расчетную нагрузку по (3.11):

(кВА).

Для освещения территории предприятия принимаем светильники типа РСП. Площадь территории предприятия составляет F=247428(м²), , , , Ен=2(Лк), , [5].

,

,

.

3.1.3 Определение расчетной нагрузки высоковольтных приемников

Высоковольтной нагрузкой (10 кВ) являются синхронные двигатели, установлен-ные в компрессорной, работающие в режиме компенсации. Принимаем к установке два синхронных двигателя типа СДН14-49-У3 мощностью по 800 кВт каждый (по [6]).

Параметры двигателей:

, (кВт) (3.13)

, (квар)(3.14)

, (кВА). (3.15)

.

3.1.4 Приближенная оценка суммарной нагрузки предприятия

Пример расчета суммарной нагрузки для цеха №1 (склад заполнителей):

.

Таблица 3.4 Расчетные нагрузки цехов

№	Ррсил, кВт	Qрсил, квар	Sрсил, кВА	Рро, кВт	Qро, квар	Sро, кВА	Ррц, кВт	Qрц, квар	Sрц, кВА
1	194,4	93,31	236,5	10,85	14,43	18,06	205,25	107,74	231,81
2	345,6	165,89	420,44	3,74	4,98	6,23	349,34	170,87	388,89
3	90	105,3	132,58	22,89	30,44	38,09	112,89	135,74	176,55
4	124,8	77,38	15,84	5,93	7,88	9,86	130,73	85,26	156,08
5	151,2	72,58	183,94	13,47	17,92	22,42	164,67	90,5	187,90
6	3176,4	2883,97	4384,61	12,87	0	12,87	3189,27	2883,97	4299,85
7	487,2	428,74	668,01	14,08	18,73	23,43	501,28	447,47	671,95
8	550,8	644,44	811,38	27,85	37,04	46,34	578,65	681,48	894,01
9	511,2	884,38	844,64	32,46	43,17	54,02	543,66	927,55	1075,13
10	348	327,12	484,71	25,86	34,39	43,03	373,86	361,51	520,06
11	144	108	190,49	1,83	2,43	3,04	145,83	110,43	182,92
11 (10кВ)	1200	-576	1331,1	-	-	-	1200	-576	1331,08
12	816	832,32	1159,75	37,12	49,37	61,77	853,12	881,69	1226,86
13	547,2	558,14	777,72	8,61	11,45	14,32	555,81	569,59	795,84
14	270	534,6	466,09	74,39	98,93	123,78	344,39	633,53	721,09
15	294	220,5	388,93	4,81	6,4	8,01	298,81	226,9	375,19
16	331,38	306,75	451,56	17,61	23,42	29,3	348,99	330,17	480,42
Террит.	-	-	-	136,08	180,98	226,43	136,08	180,98	226,43
Сумма	9582,18	7667,42	12948,29	435,86	562,55	741	10032,63	8249,38	13942,06

Анализируя полученные результаты можно сделать вывод, что наибольший удельный вес в структуре потребления мощности имеет:

1. По активной мощности -силовая нагрузка на 0,38 кВ.

2. По реактивной мощности - силовая нагрузка на 0,38 кВ.

3. По полной мощности -полная силовая нагрузка на 0,38 кВ.

Наибольшая нагрузка приходится на цех №6 (мастерская по ремонту оборудования и цех горячего эмалирования) - 31% от всей нагрузки предприятия.

3.2 Построение картограммы электрических нагрузок предприятия

Для определения мест расположения ЦТП и ГПП на генплане завода строится картограмма электрических нагрузок. Картограмма строится из условия, что площади кругов картограммы при выбранном масштабе m=6 соответствуют расчетным нагрузкам цехов.

Радиус окружности для каждого из цехов находится из выражения:

,(см) (3.16)

где расчетная нагрузка i-го цеха.

Сектор, соответствующий нагрузке освещения определяется углом по выражению:

, (3.17)

Центр электрических нагрузок определяется по формулам.

, (м) (3.18)

, (м) (3.19)

где и координаты центра нагрузки цеха, в предположении, что нагрузка распределена по цеху равномерно. Для равномерно распределенной нагрузки её центр совпадает с центром тяжести фигуры. При определении центра нагрузок за начало координат принимается нижний левый угол завода по плану.

Данные и результаты расчетов для построения картограммы представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 Данные для построения картограммы нагрузок

№	Sрц, кВА	Sро, кВА	r,см	, град	Х, м	Y, м
1	231,81	18,06	3,51	28,05	353	280
2	388,89	6,23	4,54	5,77	98	238
3	176,55	38,09	3,06	77,67	370	350
4	156,08	9,86	2,88	22,74	140	398
5	187,90	22,42	3,16	42,95	67	182
6	4299,85	12,87	15,11	1,08	280	322
7	671,95	23,43	5,97	12,55	515	316
8	894,01	46,34	6,89	18,66	22,5	336
9	1075,13	54,02	7,55	18,09	185	350
10	520,06	43,03	5,25	29,79	73	342
11	182,92	3,04	3,12	5,98	146	260
11(10кВ)	1331,08	-	8,41	0,00	-	-
12	1226,86	61,77	8,07	18,13	420	185
13	795,84	14,32	6,50	6,48	340	84
14	721,09	123,78	6,19	61,80	67	70
15	375,19	8,01	4,46	7,69	70	140
16	480,42	29,3	5,05	21,96	140	56

Пример расчета для цеха №1 (склад заполнителей). Sрц=231,81(кВА),

Sро=18,06 (кВА) (таблица 3.4).

Радиус окружности для цеха №1:

Угол сектора нагрузки освещения:

Найдем и . по (3.18) и (3.19):

Центр электрических нагрузок предприятия находится под левым нижним углом цеха №1. Данное место не подходит для размещения ГПП из-за больших обратных перетоков мощности. Оптимальным местом установки ГПП является место над цехом №9, откуда подходит питание от подстанции системы, это сократит протяженность высоковольтной ВЛЭП по территории завода, а также исключит обратные перетоки мощности. Кроме того, часть стены цеха №9 можно использовать как стену ГПП, что сократит капитальные вложения на строительство ГПП.

3.3 Выбор напряжений питающей и распределительной сети

Одним из главных вопросов при проектировании системы электроснабжения является выбор рационального напряжения для схемы, так как его значениями определяются параметры линии электропередачи, выбираемого оборудования, а, следовательно, капиталовложений, издержек, расход цветного металла и потери электроэнергии.

Для выбора напряжений используем метод приближенного определения рационального напряжения [7].

,(кВ) 3.20)

где L - длина питающей линии, по заданию L=6 (км);

Р - суммарная активная мощность, Р=10018,04 (кВт) , по таблице 3.3;

n=2 - количество линий.

(кВ).

Следовательно, напряжение для питающей завод линии - 110 кВ.

Для распределительной сети завода принимаем напряжение 10 кВ (на предприятии нет электроприемников на 6 кВ).

Для внутрицеховой сети принимаем напряжение 0,38/0,22 кВ, так как в цехах питание силовой и осветительной нагрузки осуществляется совместно (от одного трансформатора) и подавляющее большинство низковольтного оборудования изготавливается именно на это напряжение.

3.4 Выбор типа, числа и мощности трансформаторов ЦТП, числа ЦТП и их месторасположения

Цеховые ТП выполняем встроенными, т.к. неизвестно расположение оборудования внутри цеха и считается что есть место для установки трансформаторных подстанции, с применением масляных трансформаторов типа ТМ на основании указаний [8].

В цехе №6 (цех горячего эмалирования, мастерская по ремонту оборудования и металлопалубки) приходится выполнять пристроенные ЦТП, т.к. площадь цеха не позволяет выполнить встроенные ЦТП.

Выбор числа и мощности цеховых ТП производится с соответствующим технико-экономическом обосновании, с учетом категорийности электроприемников цеха по требуемой степени бесперебойности питания, компенсации реактивных нагрузок напряжением до 1000 В, перегрузочной способностью трансформатора в нормальном и послеаварийном режимах.

Для обеспечения удобства эксплуатации и уменьшения складского резерва трансформаторов предусматриваем использование на предприятии 3-х номинальных мощностей. Для приближенных расчетов определение Sнт для цехов с равномерно распределенной нагрузкой производится по удельной плотности нагрузки , которую определяют по формуле:

,(3.21)

где расчетная нагрузка цеха, кВА;

площадь цеха, .

При , целесообразно применять трансформаторы , при , при , целесообразно применять трансформаторы и [8].

Коэффициенты загрузки трансформаторов в зависимости от категории должны находиться в диапазонах: при преобладании нагрузок 1-ой категории при двухтрансформаторных ТП ; при преобладании нагрузок 2-ой категории при однотрансформаторных подстанциях и взаимном резервировании трансформаторов на вторичном напряжении ; при преобладании нагрузок 2-ой категории при наличии централизованного (складского) резерва трансформаторов, а также при нагрузках 3-ей категории [8].

Выбор минимального числа трансформаторов производится по формуле:

,(3.22)

где принятая номинальная мощность одного трансформатора, кВА;

Определяем мощность компенсирующих устройств в электрических сетях до 1 кВ. Значение определено по известному значению суммарной максимальной расчетной нагрузке цеха и той максимальной мощности , которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000В без увеличения их количества и номинальной мощности [9]:

,(квар) (3.23)

,(квар)(3.24)

где принятая номинальная мощность одного трансформатора, кВА;

принятый коэффициент загрузки трансформатора с учетом категории ПЭЭ;

экономически оптимальное число трансформаторов.

Фактический коэффициент загрузки:

.(3.25)

Пример расчета для цеха №8 (арматурный цех).

Категория потребителей цеха по надежности электроснабжения - II. Ррц=578,65(кВт), Qрц=681,48(квар), Sрц=894,01(кВА). Площадь цеха 2115м².

Удельная плотность нагрузки по (3.21):

.

Т.к. нагрузка на цех не очень большая и устанавливать трансформаторы мощностью 1600 или 2500 кВА нецелесообразно, мощность трансформатора принимаем 1000 (кВА), подстанция - однотрансформаторная. Коэффициент загрузки 0,75. Минимальное число трансформаторов по (3.22):

Следовательно устанавливаем один трансформатор типа ТМ-1000/10 [6] мощностью 1000 (кВА). Пропускная способность трансформатора по (3.24):

(квар).

Реактивная нагрузка цеха, которую необходимо скомпенсировать по (3.23):

(квар).

Для компенсации реактивной нагрузки принимаем к установке две БК типа УКМ 58-04-108-36 УЗ [3] мощностью 108 (квар) каждая. Таким образом, фактический коэффициент загрузки трансформатора составит по (3.25):

Выбор числа и мощности трансформаторов ЦТП, числа ЦТП, числа и мощности КУ приведен в таблице 3.6

Студенты ФЗВО выбирают только ОДИН ВАРИАНТ схемы электроснабжения

Таблица 3.6 Выбор числа и мощности трансформаторов ЦТП, числа ЦТП (вариант №1).

№	Ррц, кВт	Qрц, квар	Sрц, кВА	F , м2	, кВА/м2	Sн, кВА	Кате-гория	Тип п/ст	Число транс.	Qт, квар	Qбк, квар	Кзагр.н	Кзагр.ф
2+5+15	349,34 164,67 298,81	170,74 90,5 226,9	388,89 187,90 375,19	900	0,58	1000	III	Однотр.	1	412,14	335	0,95	0,94
6+1+3	3189,27 205,25 112,89	2883,97 107,74 135,74	4299,85 231,81 176,55	540	10,56	2500	II	Однотр.	3	3875,05	-	0,75	0,735
7	501,28	447,47	671,95	810	0,77	1000	II	Однотр.	1	468,3	50	0,75	0,737
8	578,65	681,48	894,01	2115	0,42	1000	II	Однотр.	1	205	2108	0,75	0,743
9+4+11	543,66 130,73 145,83	927,55 85,26 110,43	1075,13 156,08 182,92	5310	0,25	1000	II	Однотр.	2	1163,6	267	0,75	0,745
10+осв	373,86 136,08	361,51 180,98	520,06 226,43	4230	0,16	1000	II	Однотр.	1	534,07	20	0,75	0,74
12	853,12	881,69	1226,86	8928	0,23	1000	II	Однотр.	2	1115,78	2150	0,75	0,744
13	555,81	569,59	795,84	2070	0,48	1000	II	Однотр.	1	354,15	603	0,75	0,743
14+16	344,39 348,99	633,53 330,17	721,09 480,42	6084	0,196	1000	II	Однотр.	2	1085,1	220	0,75	0,74

Таблица 3.7 Выбор числа и мощности трансформаторов ЦТП, числа ЦТП (вариант №2).

№	Ррц, кВт	Qрц, квар	Sрц, кВА	F , м2	, кВА/м2	Sн, кВА	Кате-гория	Тип п/ст	Число транс.	Qт, квар	Qбк, квар	Кзагр.н	Кзагр.ф
2+5+15	349,34 164,67 298,81	170,74 90,5 226,9	388,89 187,90 375,19	900	0,58	1000	III	Однотр.	1	412,14	335	0,95	0,94
6+1+3	3189,27 205,25 112,89	2883,97 107,74 135,74	4299,85 231,81 176,55	540	10,56	1600	II	Однотр.	4	2532,86	4300	0,75	0,74
7	501,28	447,47	671,95	810	0,77	1000	II	Однотр.	1	468,3	50	0,75	0,737
8	578,65	681,48	894,01	2115	0,42	1000	II	Однотр.	1	205	2108	0,75	0,743
9+4+11	543,66 130,73 145,83	927,55 85,26 110,43	1075,13 156,08 182,92	5310	0,25	1600	II	Однотр.	1	737,55	2300	0,75	0,737
10	373,86	360,51	520,06	4230	0,16	630	II	Однотр.	1	200,01	225	0,75	0,742
12	853,12	881,69	1226,86	8928	0,23	1000	II	Однотр.	2	1115,78	300	0,75	0,744
13	555,81	569,59	795,84	2070	0,48	1000	II	Однотр.	1	354,15	603	0,75	0,743
14	344,39	633,53	721,09	6084	0,196	1000	II	Однотр.	1	296,6	536	0,75	0,74
16+осв	348,99 136,08	330,17 180,98	480,42 226,43	1440	0,38	630	II	Однотр.	1	158,01	300	0,75	0,75

3.5 Выбор способов канализации электроэнергии

Канализация электрической энергии может осуществляться, как открыто по элементам строительных конструкций зданий, по эстакадам, так и в земле, преимущество того или другого вида прокладки определяются условиями окружающей среды, плотностью застройки территории предприятия, расположения цехов, с учетом требований по электробезопасности [8].

В рассматриваемом варианте, с учетом условий приведенных выше:

-для кабельных линий на напряжение выше 1 кВ применяется открытая прокладка по стенам зданий и в кабельных траншеях;

-для кабелей ниже 1 кВ применяется прокладка по стенам зданий и в кабельных траншеях;

- для кабельных линий, которые проходят по территории цеха, применяется прокладка по стенам.

3.6 Выбор схемы внутризаводского электроснабжения на основе техникоэкономического расчета

3.6.1 Выбор конфигурации схемы распределения электроэнергии

Общая тенденция построения современных схем электроснабжения - максимальное приближение источника питания высокого напряжения к месту потребления.

Все элементы системы электроснабжения должны нести постоянную нагрузку.

Резерв должен быть заложен в самой схеме таким образом, чтобы при выходе из строя какого-либо элемента, оставшиеся в работе могли воспринять дополнительную нагрузку за счет перераспределения нагрузок с учетом их допустимых перегрузок в соответствии с действующими инструкциями.

В схеме обратные перетоки мощности должны быть сведены к минимуму.

Для распределения электрической энергии по предприятию находят применение радиальные, магистральные и смешанные схемы в зависимости от территориального размещения нагрузок, их величины, требуемой степени надежности питания и других характерных особенностей предприятия [8].

При разработке схемы электроснабжения учитываются:

- расположение ЦТП и силовых пунктов (СП);

- капитальные вложения при разных вариантах;

- величина потерь электроэнергии и расход проводникового материала.

Магистральные схемы подключения более экономичны:

- к одной магистрали подключаются несколько ЦТП;

- снижается суммарная длина КЛ;

- уменьшается количество присоединений на ГПП и РП.

Однако магистральные схемы менее надежны, чем радиальные. Последствия аварийных отключений присоединений более тяжелые.

Конфигурация схемы 1 варианта представлена на рисунке 3.1, 2 варианта - на рисунке 3.2. Студенты ФЗВО выбирают только ОДИН ВАРИАНТ схемы электроснабжения

В курсовом проекте для обоих вариантов используется смешанная схема электроснабжения завода, причем высоковольтная сеть (10 кВ) выполнена магистральными линиями, за исключением питания высоковольтных двигателей, которые запитываются непосредственно от ГПП по радиальной схеме. Низковольтная сеть (0,4 кВ) выполнена радиальными линиями. Питание силовых пунктов цеха №13 осуществляется по магистральной схеме.

Отличие вариантов состоит в том, что во втором варианте в цехе №16 вместо силовых пунктов устанавливается трансформаторная подстанция, мощность трансформатора - 630 кВА. Также во втором варианте в цехе №14 устанавливается один трансформатор 1000 кВА вместо двух, в цехе №9 устанавливается один трансформатор 1600 кВА вместо двух по 1000 кВА, в цехе №6 - четыре трансформатора по 1600 кВА вместо трех по 2500 кВА, в цехе №10 трансформатор мощностью 1000 кВА заменяется трансформатором мощностью 630 кВА (это связано с тем, что нагрузка освещения территории предприятия подключается к цеху №16 вместо цеха №10).

Рисунок 3.1.Конфигурация схемы внутризаводского электроснабжения для 1 варианта

Рисунок 3.2.Конфигурация схемы внутризаводского электроснабжения для 2 варианта

3.6.2 Расчет потокораспределений и выбор сечений проводов и кабелей в схеме электроснабжения

После определения схем вариантов сети внутризаводского электроснабжения производится выбор кабелей.

Для питания цехов выбраны кабели с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной изоляцией в алюминиевой оболочке типа ААШв:

- трёхжильные на напряжение выше 1000 В;

- четырёхжильные на напряжение ниже 1000 В.

Кабельные линии напряжением выше 1000 В выбираются по экономической плотности тока, исходя из расчетного тока, протекающего по линии.

(А)(3.26)

где - поток мощности, протекающий по КЛ (с учетом потерь в трансформаторе), кВА; - номинальное напряжение сети (10 кВ).

Экономическое сечение кабеля

(3.27)

где - экономическая плотность тока (по [10] ). По [10] выбирается ближайшее стандартное сечение кабеля.

Поток мощности, входящий в кабель:

(3.28)

где - расчетная мощность на стороне НН ЦТП; - потери мощности в трансформаторе, которые определяются:

(3.29)

(3.30)

где - число трансформаторов на ЦТП; - потери активной мощности холостого хода и ток холостого хода соответственно; - номинальная мощность трансформатора; - номинальное напряжение трансформатора на стороне ВН (10 кВ); , - напряжение в % и активные потери короткого замыкания трансформатора соответственно.

Параметры (сопротивления) выбранного стандартного кабеля:

(3.31)

(3.32)

где - удельное активное и реактивное сопротивления КЛ соответственно, Ом/км; l - длина КЛ, км.

Расчет магистральных линий производится от конца к началу. Сечение последующего участка КЛ определяется с учетом мощности нагрузки в конце этого участка, а также с учетом мощности в начале предыдущего участка.

Мощность в начале КЛ определяется:

(3.33)

где - потери мощности в кабеле, которые определяются:

(3.34)

3.35)

После выбора сечения кабеля производится его проверка по нагреву в послеаварийном режиме, за который принимается отключение одного трансформатора или одной кабельной линии.

, (А) 3.36)

где - расчетный ток в послеаварийном режиме:

-при отключении одного трансформатора определяется по формуле

,(А)(3.37)

Это связано с тем, что трансформатор допускает 40% перегрузку от номинальной мощности.

-при отключении одной кабельной линии при параллельной работе трансформаторов

, (А)(3.38)

табличный допустимый длительный ток;

коэффициент, учитывающий допустимую перегрузку кабеля, определяемый по 1.3.1 [10] и зависящий от коэффициента предварительной загрузки кабеля, вида прокладки, а так же от времени допустимой перегрузки по отношению к номинальной, выраженной в часах. Для кабелей проложенных в земле, с коэффициентом предварительной нагрузки - 0,6, с длительностью допустимой перегрузки в течение 1 часа - .

коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды и зависящий от условной температуры среды, нормированной температуры жил и расчетной температуры среды, определяется по 1.3.3 [10] .Так как в задании не заданы температуры окружающего воздуха и земли то принимаем температуру окружающего воздуха равной , а температуру земли равной , и по 1.3.3 [10] .

коэффициент, учитывающий способ прокладки, зависящий от количества кабелей в канале и расстояния в свету между ними, определяется по 1.3.26 [10], при открытом способе прокладки коэффициент не учитывается.

Выбор сечения жил кабелей ниже 1000 В производится по нагреву:

, (А)(3.39)

Затем сечение кабелей проверяем в послеаварийном режиме по формуле (3.36).

Результаты по расчету и выбору кабельных линий на напряжение ниже 1000 В для обоих вариантов представлены в таблице 3.9, на напряжение выше 1000 В -в таблице 3.10.

Пример расчета кабельной линии на напряжение 0,4 кВ для линии СП3-ТП6в. Нагрузка цеха №3: (по таблице 3.6). Расчетный ток КЛ по (3.26):

По таблице 1.3.16 [10] выбираем кабельную линию с сечением одной жилы 150 мм², допустимый табличный ток 305 А. С учетом поправочных коэффициентов по (3.39):

Удельные сопротивления КЛ по таблице 7.25 [7]: длина линии 0,095 км. Полные сопротивления КЛ по (3.31) и (3.32):

Потери в кабельной линии по (3.34) и (3.35):

Мощность в конце линии:

Пример расчета кабельной линии на напряжение выше 1000 В для линии ТП7-ТП6в-ГПП. Паспортные данные трансформаторов ЦТП приведены в таблице 3.8 по [6]:

Таблица 3.8 Паспортные данные трансформаторов ЦТП

Тип	Мощность, кВА	Напряжение на стороне ВН	Напряжение на стороне НН	, кВт	%	, кВт	%
ТМ-1000/10	1000	10	0,4	3	1,5	11,2	5,5
ТМ-2500/10	2500	10	0,4	3,8	1	23,5	6,5

Нагрузка цеха №7 (с учетом компенсации реактивной мощности): (по таблице 3.6). Потери в трансформаторе по (3.29) и (3.30):

,

.

Мощность в начале линии:

Расчетный ток КЛ по (3.26):

Экономическое сечение по (3.27):

.

По [10] выбираем кабельную линию с сечением одной жилы 35 мм², допустимый табличный ток 105. Послеаварийный ток по (3.37):

,(А) =

Проверка в послеаварийном режиме по (3.36):

, (А) =

Удельные сопротивления КЛ по таблице 7.25 [7]: длина линии 0,26 км. Полные сопротивления КЛ по (3.31) и (3.32):

Потери в кабельной линии по (3.34) и (3.35):

Мощность в конце линии:

Нагрузка на трансформатор №6в (С учетом нагрузки от СП3 и потерь в линии СП3-ТП6в): (по таблице 3.6). Потери в трансформаторе по (3.29) и (3.30):

,

.

Мощность в начале линии (с учетом нагрузки от ТП7 и потерь в линии ТП7-ТП6в):

Расчетный ток КЛ по (3.26):

Экономическое сечение по (3.27):

.

По таблице 1.3.15 [10] выбираем кабельную линию с сечением одной жилы 120 мм², допустимый табличный ток 240. Послеаварийный ток по (3.37):

,(А) =

Проверка в послеаварийном режиме по (3.36):

, (А) =

Удельные сопротивления КЛ по таблице 7.25 [7]: длина линии 0,15 км. Полные сопротивления КЛ по (3.31) и (3.32):

Потери в кабельной линии по (3.34) и (3.35):

Мощность в конце линии, подходящей к ГПП:

В результате расчетов все кабельные линии проходят по условиям выбора в нормальном и послеаварийном режимах. Для всех линий применяется марка кабеля ААШВ.

В таблицах 3.9 и 3.10 приведены результаты выбора низковольтных и высоковольтных кабелей

Студенты ФЗВО выбирают только ОДИН ВАРИАНТ схемы электроснабжения

Таблица 3.9 Выбор кабельных линий на напряжение ниже 1000 В

Участок	, кВА	, А	, мм2	А	l, км	, кВт	, квар	, кВА
Для обоих вариантов
СП15-ТП2	261,44+ j430,13	727,39	3120	327010,9= 729	0,12	16,34	4,81	516,08
СП5-ТП2	188,04+ j100,15	307,88	185	34510,9= 310,5	0,084	3,98	1,74	215,4
СП13а-СП13б	101,71+ j142,34	252,8	120	27011= 270	0,06	2,96	0,87	177,38
СП13б-ТП13	155,53+ j214,38	382,74	270	220011= 400	0,11	10,68	1,93	272,79
СП1а-ТП6б	117,97+ j60,52	191,6	95	24010,9= 216	0,065	2,33	0,56	134,92
СП1б-ТП6а	117,97+ j60,52	191,6	95	24010,9= 216	0,17	6,09	1,46	138,68
СП3-ТП6в	125,09+ j149,57	281,76	150	30511= 305	0,095	4,65	1,67	199,26
Для варианта №1
СП16а-ТП14а	173,39+ j163,62	344,51	185	34511= 345	0,06	3,56	1,56	242,07
СП16б-ТП14б	173,39+ j163,62	344,51	185	34511= 345	0,087	5,16	2,26	243,71
СП11-ТП9а	169,24+ j126,04	304,94	150	30511= 305	0,095	5,45	1,96	216,57
СП4-ТП9б	150,76+ j97,13	259,17	120	27011= 270	0,11	5,71	1,68	185,06
Для варианта №2
СП11-ТП9	169,24+ j126,04	304,94	150	30511= 305	0,12	6,88	2,47	218,02
СП4-ТП9	150,76+ j97,13	259,17	120	27011= 270	0,078	4,05	1,19	183,39

Примечание: для цеха №13 распределение нагрузки по зданиям принимаем пропорционально площади зданий.

Таблица 3.10 Выбор кабельных линий на напряжение выше 1000 В

Участок	, кВт	, квар	, кВА	, кВт	, квар	, кВА	, А	, мм2	l, км	, кВт	, квар	, А	, А	, кВА
Для обоих вариантов
ТП8-ТП2	666,93	234,2	706,86	8,6	42,48	729,99	42,15	35	0,17	0,81	0,09	59,47	136,5	730,77
ТП12а-ТП6б	501,25	550,9	744,81	9,21	45,51	785,03	45,32	35	0,24	1,32	0,14	62,65	136,5	786
ТП12б-ТП6а	501,25	550,9	744,81	9,21	45,51	785,03	45,32	35	0,35	1,92	0,2	62,65	136,5	786,44
ТП7-ТП6в	585,79	450,19	738,8	9,11	45,02	774,04	44,69	35	0,26	1,39	0,15	62,01	136,5	775,2
СД1-ГПП	600	-288	665,54	-	-	665,54	38,42	25	0,28	1,54	0,12	76,84	110,5	666,87
СД2-ГПП	600	-288	665,54	-	-	665,54	38,42	25	0,28	1,54	0,12	76,84	110,5	666,87
Для варианта №1
ТП2-ТП9а	150,35	676,5	1691,52	13,36	65,8	1730,94	99,94	70	0,19	2,52	0,49	117,27	214,5	1733,43
ТП9а-ГПП	2054,2	1339,69	2452,45	9,66	47,69	2486,83	143,58	95	0,11	2,22	0,56	160,9	266,5	2488,99
ТП14а-ТП10	517,82	538,52	747,09	9,25	46,7	786,83	45,43	35	0,35	1,93	0,21	62,75	136,5	788,28
ТП10-ГПП	1055,56	1106,408	1529,165	9,16	45,24	1568,41	90,55	70	0,21	2,29	0,44	107,87	214,5	1570,29
ТП14б-ТП9б	522,98	539,22	751,17	9,32	46,03	791,11	45,67	35	0,47	2,62	0,28	63	136,5	793,08
ТП9б-ГПП	1004,68	1153,24	1529,49	9,08	44,86	1569,44	90,61	70	0,05	0,55	0,11	107,93	214,5	1569,88
ТП13-ГПП	661,12	322,23	735,47	9,06	44,75	764,08	44,11	35	0,52	2,7	0,29	61,44	136,5	766,59
ТП6б-ГПП	1870,85	1784,2	2585,23	16,05	109,7	2673,43	154,35	120	0,1	1,84	0,58	197,65	312	2675,14
ТП6а-ГПП	1875,21	1785,16	2589,06	16,09	110,02	2677,45	154,58	120	0,09	1,66	0,52	197,88	312	1679
ТП6в-ГПП	1964,8	1773,17	2646,61	16,98	116,15	2738,05	158,08	120	0,15	2,9	0,91	201,38	312	2740,78
Для варианта №2
ТП2-ГПП	1550,35	676,5	1691,52	13,35	65,8	1730,94	99,93	70	0,3	3,98	0,77	117,26	214,5	1734,87
ТП14-ТП10	688,86	250,67	733,05	9,02	44,56	757,75	43,75	35	0,38	1,94	0,21	61,07	136,5	759,62
ТП10-ГПП	1127,9	481,44	1226,36	6,01	28,47	1243,28	71,78	50	0,21	2,01	0,29	82,69	175,5	1245,24
ТП16-ТП9	445,26	158,21	472,53	6,11	28,94	488,63	28,21	25	0,46	1,36	0,11	39,12	136,5	489,93
ТП9-ГПП	1410,24	885,89	1665,41	12,98	72,29	1715,71	99,06	70	0,08	1,04	0,2	126,77	214,5	1716,69
ТП13-ТП6г	661,12	322,23	735,47	9,06	44,75	764,08	44,11	35	0,42	2,18	0,23	61,43	136,5	766,1
ТП6г-ГПП	1601,44	912,14	1842,98	11,45	63,88	1885,21	108,84	95	0,14	1,62	0,41	136,56	266,5	1886,81
ТП6б-ГПП	1561,15	1202,56	1970,62	13,38	74,48	2027,31	117,05	95	0,1	1,34	0,34	144,76	266,5	2028,56
ТП6а-ГПП	1565,52	1203,52	1974,67	13,43	74,79	2031,54	117,29	95	0,09	1,21	0,31	145	266,5	2032,68
ТП6в-ГПП	1655,13	1191,53	2039,41	14,24	79,2	2097,98	121,13	95	0,12	1,72	0,44	148,84	266,5	2099,62

3.6.3 Технико-экономическое сравнение вариантов методом дисконтированных затрат - для студентов ФЗВО этот раздел не нужен

В том, случае, когда все проектируемые схемы электроснабжения обеспечивают одинаковый уровень выпуска продукции предприятием, критерием для выбора лучшего из них является минимум дисконтированных затрат. Если суммарные дисконтированные затраты отличаются на 5% и более, то выбирается вариант с меньшими затратами. Если же суммарные дисконтированные затраты отличаются менее, чем на 5 %, то варианты считаются равнозначными с экономической точки зрения. В данном случае при выборе варианта необходимо воспользоваться дополнительными критериями. К таким критериям можно отнести перспективность схемы, удобство эксплуатации, серийность применяемого оборудования и т. д. [11].

Технико-экономические расчеты производятся в следующей последовательности:

1)определяются капитальные вложения по вариантам, при этом одни и те же элементы, повторяющиеся в вариантах, не учитываются. Капитальные вложения подсчитываются по укрупненным показателям;

2)капитальные вложения должны быть приведены к современной стоимости путем корректировки с учетом коэффициента пересчета балансовой стоимости основных фондов в восстановительную;

3)определяются затраты на текущий ремонт элементов системы электроснабжения. Исходными величинами для этих величин являются капитальные вложения в данный элемент схемы и норма амортизационных отчислений в ремонтный фонд.

4)вычисляется стоимость ежегодных потерь электроэнергии в системе электроснабжения. Вначале вычисляется удельная стоимость максимальных нагрузочных потерь активной энергии (переменных потерь):

,(р/кВт)(3.40)

где тариф на электроэнергию, руб./кВтч;

время использования максимума активной нагрузки предприятия, ч/год, определяемое по формуле;

(3.41)

где , - максимальная активная и реактивная нагрузка (по таблице 3.4);, - время использования максимальной активной и реактивной нагрузок соответственно (по заданию).

время максимальных потерь:

,(ч)(3.42)

Удельная стоимость потерь энергии холостого хода в трансформаторах:

,(р/кВт)(3.43)

где календарное время работы трансформаторов, принимается Т_р=8700 час/год

Общая стоимость потерь в системе электроснабжения определяется как стоимость постоянных и переменных потерь в элементах сети

,(р)(3.44)

Для определения затрат на текущий ремонт используются нормы амортизационных отчислений. Для электротехнического оборудования системы электроснабжения норма амортизационных отчислений составляет 4,4% в год, а для кабельных линий - 5% в год. Затраты на ремонт для данных элементов сети составляют 120% от амортизационных отчислений [11].

Все денежные потоки дисконтируются в соответствии с принятой нормой дисконта, и выбирается оптимальный вариант.

Рассчитывается коэффициент дисконтирования (на каждый период времени):

,(3.45)

где Е- норма дисконта, Е=17 % (по заданию);

t=6 (лет)- период времени для которого рассчитывается коэффициент.

Находятся дисконтированные затраты:

, (р) (3.46)

где - капиталовложения и текущие затраты в каждый из сравниваемых вариантов,

причем для нулевого периода времени берутся только капиталовложения, а для остальных периодов времени только текущие затраты.

- коэффициент дисконтирования для каждого периода времени.

Данные для расчета дисконтированных затрат по вариантам приведены в таблице 3.11. (по [3] и [11]):

Таблица 3.11 Данные по вариантам

Наименование	Единицы измерения	Вариант №1	Вариант№2
Суммарные капиталовложения
- в ТП	т.р.	861,1	628,37
- в КЛ	т.р.	121,3	115,1
- в КУ	т.р.	455,94	1453,8
Потери в элементах сети
- в ТП (ХХ)	кВт	23,4	20,8
- в ТП (переменные)	кВт	62,86	52,58
- в КЛ	кВт	27,79	18,52
Время использования:
- максимальных потерь	ч/год	1634
- максимальной нагрузки	ч/год	3079
- трансформаторов	ч/год	8700
Тариф на электроэнергию:
-	р/кВтч	1,9

Примечание: данные для капиталовложений даны с учетом коэффициента пересчета капиталовложений в ценах 1986 и 1995 годов к их восстановительной стоимости в расчетном периоде.

Суммарные капиталовложения по каждому из вариантов:

Затраты на текущий ремонт:

;

.

Стоимость удельных максимальных потерь по (3.40) и (3.42):

Удельная стоимость потерь ХХ в трансформаторах:

Издержки на потери электроэнергии по вариантам по (4.43):

Для сравнения вариантов необходимо дисконтировать следующие денежные потоки:

-суммарные капиталовложения и ;

-суммарные текущие расходы:

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.12

Таблица 3.12 Результаты расчетов дисконтированных затрат по вариантам

Период времени t, год	Коэффициент дисконтирования	Капиталовложения и текущие затраты , т.р.	Дисконтированные затраты , т.р.
		Вариант №1	Вариант №2	Вариант №1	Вариант №2
0	1,0000	1438,84	2197,27	1438,84	2197,27
1	0,8620	670,75	618,74	578,19	533,35
2	0,7431	670,75	618,74	498,43	459,79
3	0,6407	670,75	618,74	429,75	396,43
4	0,5523	670,75	618,74	370,46	341,73
5	0,4761	670,75	618,74	319,34	294,58
6	0,4104	670,75	618,74	275,28	253,93
Суммарные дисконтированные затраты	3910,29	4477,08

Первый вариант экономичнее второго на 14,49% при одинаковой степени надежности электроснабжения. Для дальнейшего расчета выбираем первый вариант схемы внутреннего электроснабжения предприятия.

4. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

4.1 Определение суммарной расчетной нагрузки предприятия

Суммарная расчетная нагрузка предприятия определяется как сумма нагрузок всех цехов с учетом потерь в кабельных линиях и трансформаторах и составляет:

- активная нагрузка ;

- реактивная нагрузка (без учета реактивной мощности, генерируемой СД компрессорной) ;

- полная нагрузка .

4.2 Выбор типа, мощности и мест размещения компенсирующих устройств на напряжение выше 1000 В

Часть реактивной мощности комбината компенсируется за счет генерации реактивной мощности синхронными двигателями компрессорной, которая определяется по выражению:

,(квар) (4.1)

где =0,8 - коэффициент загрузки синхронного двигателя по активной мощности;

=2800(кВт)-номинальная активная мощность двигателя [6];

=-0,48- значение синхронного двигателя [6];

=0,94 - коэффициент полезного действия СД [6].

(квар).

Таким образом расчетная реактивная нагрузка на шинах ГПП с учетом реактивной мощности, генерируемой синхронными двигателями компрессорной составит:

Для того, чтобы выбрать мощность КУ на шинах 10 кВ ГПП необходимо учесть режим работы энергоснабжающей организации.

Значение на шинах НН ГПП определяется:

, (4.2)

По заданию значение на шинах ВН ГПП не должно превышать 0,35, поэтому необходимо скомпенсировать часть реактивной мощности, за счет установки высоковольтных БСК. Для того, чтобы не превышал указанного значения, реактивная нагрузка на шинах НН ГПП не должна превышать

(квар) (4.3)

Следовательно, мощность КУ должна составлять не менее

(квар) 4.4)

На одну секцию шин ВН ГПП устанавливаем ККУ типа УКЛ-10,5-1350 У1 мощностью 1350 (квар) каждая и ККУ типа УКЛ-10,5-900 У3 мощностью 900 (квар), на другую секцию шин ВН ГПП устанавливаем два ККУ типа УКЛ-10,5-1350 мощностью 1350 (квар) каждая [3].

Значение расчетной реактивной мощности с учетом компенсации на стороне ВН ГПП определяется по формуле:

,(квар) (4.5)

где - стандартное значение реактивной мощности вырабатываемое КУ.

(квар).

Значение на шинах ВН ГПП составит:

Значение не превышает 0,35.

Значение полной нагрузки на трансформаторы ГПП с учетом компенсации реактивной мощности составит:

4.3 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП

На основании требований, предъявляемых к выбору числа и мощности трансформаторов ГПП, выбираем двухтрансформаторную подстанции [2].

При выборе мощности трансформаторов ГПП используем расчетную нагрузку комбината с учетом режима работы энергоснабжающей организации по реактивной мощности

Учитывается так же, что в послеаварийном режиме (при отключении одного из трансформаторов) оставшийся в работе трансформатор несет полную нагрузку предприятия с допустимой перегрузкой.

Мощность одного трансформаторов ГПП определяется по условию [2]:

>(0,650,7) ,(кВА)4.6)

>(0,650,7)12125,16=7881,358487,61(кВА).

Выбираем два трансформатора типа ТДН-10000/110. Паспортные данные трансформатора приведены в таблице 4.1 (по [7])

Таблица 4.1 Данные трансформаторов ГПП

ТИП	Мощность, кВА	Uном, кВ	Пределы регулирования	Uк, %	кВт	кВт	квар	Rт, Ом	Хт, Ом
		ВН	НН
ТДН-10000/110	10000	115	11	9х1,78%	10,5	60	14	70	7,95	139

Потери в трансформаторах ГПП:

,(кВт) (4.7)

,(квар) (4.9)

(кВт),

(квар).

Полная мощность на стороне ВН ГПП:

На стороне ВН ГПП выбираем открытое распределительное устройство - мостик с выключателями в цепях линии и ремонтной перемычкой со стороны линии. На стороне НН выбрано закрытое распределительное устройство с ячейками К-XXVI и выключателями ВМПЭ-10 [7].

4.4 Выбор сечений проводов питающей линии и определение ее параметров

Выбор проводов ВЛЭП произведен по экономической плотности тока[3]:

Расчетный ток:

,(А) (4.9)

где n=2 - число цепей ВЛЭП.

(А)

(),

, по [3, табл. 1.3.36].

Расчетный ток в послеаварийном режиме при отключении одной цепи ВЛЭП:

(А).

Выбираем провод марки АС-70/11 сечением 70 (т.к. для сетей напряжением 110кВ минимальное сечение ВЛ составляет 70).

По [3, табл. 1.3.29] .

По [7, табл. 7.5] (Ом/км), (Ом/км), (см/км).

Расстояние от п/ст энергосистемы до завода 6 км (по заданию).

Зарядная мощность линии:

,(квар) (4.10)

(квар)

Определим потери мощности в ЛЭП, считая генерацию реактивной мощности воздушной линией равной в начале и в конце линии.

,(кВт) (4.11)

,(квар) (4.12)

(кВт)

(квар)

Мощность в начале ВЛЭП:

(кВт),

(квар).

.

5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ПРОВЕРКА СЕЧЕНИЙ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ СТОЙКОСТЬ

Электрические аппараты и проводники должны обладать необходимой электродинамической и термической стойкостью к действию токов КЗ, поэтому необходимо проверить выбранные сечения КЛ (выше 1000В).