Электроснабжение завода

Расчетная нагрузка установок электроосвещения определяется по методу коэффициента спроса.

(4)

где - коэффициент спроса осветительных нагрузок;

- коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре;

- установленная мощность установок электроосвещения;

(5)

где - освещаемая площадь цеха, территории завода, определяется по генплану предприятия;

- удельная реактивная нагрузка освещения на 1 м2 освещаемой поверхности.

Применяем к установке для всех цехов светильники с лампами ДРЛ

Для механического цеха

Результаты расчета электрической нагрузки освещения цехов и территории завода представлены в табл. 3.

Табл. 1 - Расчетные нагрузки освещения цехов на стороне НН

1.3 Определение расчетной нагрузки всего предприятия на стороне НН

Расчетная полная мощность сети низкого напряжения цеха без учета мощности компенсирующих устройств определяются без учета потерь мощности в сетях НН цеха в связи с их малой протяженностью по выражению:

(6)

Для литейного цеха

Определенные расчетные нагрузки цехов на стороне НН, без учета мощности компенсирующих устройств, приведены в таблице 4.

Табл. 2 - Расчетные нагрузки цехов на стороне НН

2. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций

2.1 Определение числа и мощности цеховых трансформаторов

Категории надежности электроснабжения потребителей;

Компенсация реактивной мощности на напряжение до 1кВ;

Перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах;

Шага стандартных мощностей.

Однотрансформаторные цеховые подстанции применяем при наличии в цеху потребителей 3-й категории, допускающих перегрев электроснабжения на время доставки “складского” резерва.

К ним относятся цеха

Двухтрансформаторные подстанции применяем в случаях:

При наличии потребителей особой группы или преобладании потребителей 1-й категории;

Для сосредоточенный цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезаводского назначения;

Для цехов с высокой удельной плотностью нагрузки.

Двухтрансформаторные подстанции устанавливают в цехах

Цеха запитываем от цеховой трансформаторной подстанции установленной в цехе

Ориентировочный выбор числа и мощности цеховых трансформаторов проводим по плотности максимальной нагрузки:

(7)

где - расчетная нагрузка цеха, кВА;

-площадь цеха, м2;

Определяем минимально возможное число цеховых трансформаторов, исходя из предположения, что в сети НН будет осуществлена полностью компенсация реактивной мощности, то есть до cosц=1, и тогда принимая S=P, находим:

(8)

где - номинальная мощность одного трансформатора, выбирается ориентировочно по плотности нагрузки у, кВА;

- коэффициент загрузки трансформатора, принимаемый для нагрузок 2-й и 3-й категории равным 0.9-0.95, для 1-й 0.65-0.7;

- реактивная активная нагрузка цеха до 1кВ, кВт;

Рекомендуемая номинальная мощность цеховых трансформаторов в зависимости от плотности нагрузки приведена в табл. 5.

Табл. 3 - Номинальная мощность трансформаторов

Для трансформаторной подстанции N 1

Так как при трансформаторе мощность

Результаты расчета числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций приведены в табл. 4.

Табл. 4 - Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций

2.2 Определение мощности конденсаторных батарей в сети напряжением ниже 1 кВ

Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана из сети высокого напряжения в сеть низкого напряжения без превышения предусмотренного значения коэффициента загрузки определяется по формуле:

(8)

где -для нагрузок 2-й и 3-й категорий, или 0.7 для нагрузок 1-й категории.

Если расчетная реактивная нагрузка сети низкого напряжения равно , а допустимый переток реактивной мощности шины 10 кВ в сеть низкого напряжения равен , то от источников реактивной мощности низкого напряжения синхронных двигателей и конденсаторов необходимо обеспечить получение реактивной мощности:

(9)

Значение мощности уточняется при выборе стандартных комплектных конденсаторных батарей. При этом проверяем какая величина получается в сети низкого напряжения:

; (10)

Если , то следует увеличить из условия , аналогично поступаем, если

Для трансформаторной подстанции N 1

Следовательно принимаем

;

Принимаем

;

Расчет и выбор компенсирующих устройств на напряжение до 1 кВ представлены в табл. 5.

Табл. 5 - Определение расчетных нагрузок цехов на стороне 1000 В с учетом мощности компенсирующих устройств

Комплектные конденсаторные установки, устанавливаемые на трансформаторных подстанциях:

ТП N 1 КУ10 - 1;

ТП N 2 КУ10 - 1;

ТП N 3 КУ10 - 1;

ТП N 4 КУ10 - 1;

ТП N 5 КУ10 - 1;

ТП N 6 КУ10 - 1;

2.3 Определение расчетных нагрузок цехов (подстанций) на стороне выше 1000 В

Суммарные активные и реактивные нагрузки электропотребителей до и выше 1 кВ в целом по предприятию определяются суммированием соответвующих нагрузок всех цехов с учетом реактивной нагрузки освещения, потерь мощности в трансформаторах цеховых подстанций.

Потери мощности в трансформаторах цеховых трансформаторных подстанций рассчитываются по формулам:

(11)

(12)

где , - соответственно активные и реактивные потери мощности в трансформаторе;

, - соответственно активные потери холостого хода и короткого замыкания, кВт;

, - соответственно ток холостого хода и напряжение короткого замыкания в %;

-коэффициент загрузки трансформатора, который определяется из соотношения:

; (13)

где - число трансформаторов;

Данные для вычисления потерь мощности в трансформаторах берем из табл. 6.

Табл. 6 - Данные принятых трансформаторов

Для цеховой трансформаторной подстанции N 1

;

Результаты расчетов сводим в табл. 7.

Табл. 7 - Расчетная нагрузка цехов, приведенные к стороне ВН

2.4 Определение расчетной нагрузки всего предприятия

Расчетная нагрузка предприятия в целом, приведенная к шинам 6-10 кВ ГПП, определяется как сумма расчетных нагрузок всех цехов с учетом расчетной нагрузки освещения территории предприятия, потерь мощности в трансформаторах цеховых подстанций и несовпадения максимумов силовых нагрузок различных цехов во времени:

(14)

(15)

где , - соответственно активная и реактивная расчетная нагрузка освещения территории завода, кВт, кВАр;

- коэффициент разновременности максимумов силовой нагрузки [3,с65,Г1]

Рассчитаем обобщенные по предприятию показатели:

Коэффициент использования оборудования:

; (16)

;

Коэффициент спроса

; (17)

;

Коэффициент мощности предприятия в период максимума нагрузки:

; (18)

;

3. Построение картограммы электрических нагрузок предприятия и определение их центра

Для выбора места расположения ГПП предприятия, а так же цеховых ТП, при проектировании строим картограмму электрических нагрузок. Картограмма представляет собой размещение на генплане предприятия окружности, площадь которых соответствует в выбранном масштабе расчетным нагрузкам цехов.

Постоим картограмму активных нагрузок цехов. При этом считаем, что нагрузка равномерно распределена по площади цеха. Тогда центр круга совпадает с центром тяжести фигуры, изображающей цех на генплане.

Радиусы окружностей определяем по формуле:

(19)

где - расчетная активная нагрузка i-го цеха, кВт;

- масштаб площади круга,

Осветительную нагрузку покажем в виде сектора внутри круга, угол которого находится из выражения:

(20)

Цифровые значения нагрузок приводим в виде дроби с кругом: в числителе указываем силовую нагрузку, а в знаменателе - осветительную.

Результаты расчета сводим в табл. 8.

Табл. 8 - Расчетные данные для построения картограммы

Для нахождения местоположения ГПП определим центр электрических нагрузок предприятия. Координаты центра определим из выражений:

(21),

(22)

где и - координаты центра нагрузок до 1 кВ i-го цеха, м.

Координаты центров нагрузок цехов представлены в табл. 9.

Табл. 9 - Расчетные данные для построения картограмм

Координаты ГПП:

4. Технико-экономический анализ схем электроснабжения предприятия

Данный раздел выполняем в следующей последовательности:

Технико-экономические расчеты при выборе вариантов схем внешнего электроснабжения;

Технико-экономические расчеты при выборе вариантов схем внутреннего электроснабжения;

Выбор оптимального варианта схемы электроснабжения предприятия.

Для выбора рациональной схемы электроснабжения предприятия необходимо рассмотреть несколько вариантов и дать технико-экономическое обоснование наиболее целесообразного из них.

При числе вариантов более двух экономическая целесообразность того или иного варианта определяется по готовым расчетным затратам:

(23)

где - капитальные затраты на сооружение системы электроснабжения, т.р;

(24)

где - капитальные затраты на сооружение линий, т.р;

- капитальные затраты на установку высоковольтной аппаратуры, т.р;

- капитальные затраты на установку силовых трансформаторов, т.р;

Другие капитальные вложения сравниваемых вариантов принимаются одинаковыми.

- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, принимаемый в энергетике 0.15;

- годовые эксплуатационные расходы на систему электроснабжения, т.р;

(25)

где - годовые амортизационные расходы, т.р;

- годовые расходы на оплату потерь электроэнергии в элементах системы электроснабжения, т.р;

(26)

где ,,- норма амортизационных отчислений соответственно на аппаратуру, трансформаторы, линии, т.р;

- годовой ущерб от перерывов электроснабжения.

4.1 Выбор вариантов схем внешнего электроснабжения

При выборе рациональной схемы внешнего электроснабжения предприятия учитываем категорию потребителей электроэнергии, потребляемую ими мощность, особенности технологии производства, климатические условия, загрязненность окружающей среды и другие факторы.

Все предприятия в зависимости от суммарной установленной мощности могут быть условно разделены но крупные (75-100МВт), средние (до75МВт) и малые (до 5МВт).

Данное предприятие относится к средним.

Основными источниками электроснабжения предприятия являются электростанция и сети энергосистемы.

Так как отсутствуют специальные требования к бесперебойности питания, компактное расположение нагрузки, то принимаем схему с одним общим приемным пунктом электроэнергии (ГПП). Так как есть нагрузки 1-й категории, то применяем секционные шины приемного пункта и питание каждой секции от отдельных линий.

Питание от энергосистемы осуществляем по двум линиям с установкой на подстанции на менее двух трансформаторов. Пропускная способность этих линий и трансформаторов должна обеспечить питание всех потребителей 1-й категории и основных нагрузок 2-й категории в послеаварийном режиме с учетом допустимой перегрузки при выходе из работы одного из этих трансформаторов.

В системах электроснабжения применяем глубокое секционирование всех звеньев системы от источника питания до сборных ими низкого напряжения трансформаторных подстанций.

При построении системы электроснабжения исходим из раздельной работы линий и трансформаторов, так как при этом снижаются уровни токов короткого замыкания, упрощаются схемы коммуникаций и релейной защиты.

Найдем рациональное нестандартное напряжение питающих линий по формуле:

(27)

где - расчетная активная мощность предприятия, МВт;

- расстояния от предприятия до точки подключения к источнику питания, км;

Из напряжений в ближайших пунктах электросистемы выбираем одно ниже, а другое выше величины рационального напряжения, для технико-экономического сравнения.

4.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП