Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные на проектирование:

Схема генерального плана завода (рис.22).

Сведения об электрических нагрузках (табл.43).

Питание завода может быть осуществлено от ТЭЦ, на которой работают 4 турбогенератора мощностью по 25 МВА, напряжением 10,5 кВ. Генераторы работают параллельно на две секции шин. На ТЭЦ имеется повышающая подстанция с двумя трансформаторами мощностью по 25 МВА, напряжением 10,5/37 кВ.

Расстояние от ТЭЦ до завода 9,2 км. На расстоянии 20 км от завода проходит ЛЭП-110 кВ.

Стоимость 1 кВтч электроэнергии 1,9 к.

Комбинат работает в две смены.

Преобладающие ветра: северный - 16%, северо-восточный - 5%, восточный - 10%, юго-восточный - 10%, южный - 40%, юго-западный - 5%, западный - 15%, северо-западный - 10%.

завод электроснабжение трансформатор

Электрические нагрузки завода по цехам.

№ n/n	Наименования цехов	Кол-во эл.приемников	Установленная мощность, кВт
			Одного эл.при-емника, Рном	Суммарная, Рном
1	Административный корпус	55	0,8...55,0	1400
2	Механический цех	140	10,0...100,0	5100
3	Цех цветного литья: а) 0,38 кВ	55	5,0...40,0	1100
	б) 10 кВ	2	1000	2000
4	Цех черного литья: а) 0,38 кВ	60	10,0...55,0	1400
	б) 10 кВ	2	1500	3000
5	Механосборочный цех	100	2,8...100,0	3100
6	Механосборочный цех № 2	160	1,0...85,0	4200
7	Термический цех	См. приложение 5
8	Кузнечный цех	50	4,5...80,0	2000
9	Энергоцех	28	4,5...55,0	950
10	Инструментальный цех	45	1,0...80,0	1050
11	Насосная	12	40,0...100,0	750

Электроприёмники термического цеха

№ приемника	Наименование	Руст, кВт
на плане	приёмника	4
1, 2	Галтовочный барабан	4,5
3, 4	Пресс кривошипный холодного выдавливания	30
5, 6	Пресс чеканочный	22
7	Автомат многопозиционный	13
8, 9, 45	Обдирочно-шлифовальный станок	1,8
10	Автомат резьбонакатный	24,6
11-16	Пресс кривошипный	2,8
17, 18	Пресс фрикционный	5,5
19, 20	Печь сопротивления	14
21, 22, 23, 41	Пресс кривошипный	4,5
42	Электропечь	18
24, 25	Электропечь шахтная	45
26, 27	Электропечь-ванна	25
28, 29	Ножницы механические	10
30-35, 36	Электропечь камерная	45
37 - 39	Твердомер шариковый	1,1
40, 43, 44, 46, 47	Вентилятор	7,5
48, 49	Отрезной полуавтомат	8,1
50	Установка высокой частоты	45

Введение

При развитии промышленности необходимо наиболее эффективно использовать энергетические ресурсы. Уменьшение издержек на производстве, внедрение и рациональную эксплуатацию высоковольтного электрооборудования, снижения непроизводственных расходов электроэнергии при ее передаче, распределении и потреблении, широкое внедрение устройств управления, распределения и потребления электроэнергии на базе современной вычислительной техники приведет к снижению себестоимости производимого товара, уменьшению ущерба при происшествии аварии и т.п.

Характеристика предприятия:

Номинальная мощность электрической нагрузки цехов различна от 750 до5100 кВт Производство предприятия не является тесно взаимосвязанным (максимумы нагрузки цехов не совпадают) как бы это могло быть, к примеру, на металлургическом предприятии. Оборудование не работает всю смены в полную мощность, для учета этого используют в расчетах коэффициент использования, характеризующий время включения установки в цикле работы. Предприятие не имеет мощных потребителей работающих продолжительно, также нет потребителей с резко-перемнной нагрузкой. В результате того что потребителей довольно много нагрузку предприятии можно условно предсказать путем расчетов.

Питание предприятия производится от подстанции системы от которой будет прокладываться ЛЭП на наиболее экономически выгодном напряжении.

1. Характеристики цехов по надёжности электроснабжения

Таблица 1 Характеристика цехов по надежности электроснабжения

№ n/n	Наименования цехов	Категория надёжности электроснабжения.	Производственная среда.
1	Административный корпус	III	Норм.
2	Механический цех	II	Норм.
3	Цех цветного литья	I	Жаркая
4	Цех черного литья	II	Жаркая
5	Механосборочный цех	II	Норм.
6	Механосборочный цех № 2	II	Норм.
7	Термический цех	II	Жаркая
8	Кузнечный цех	II	Жаркая
9	Энергоцех	II	Норм.
10	Инструментальный цех	II	Норм.
11	Насосная	I	Норм.

2.Расчёт ожидаемых электрических нагрузок

Расчёт нагрузок производится по методу упорядоченных диаграмм. Расчётную нагрузку определяем по средней активной мощности и коэффициенту максимума :

Рр = Км . Рс.м. , кВт.; (1)

или

Рр = Км . К и . У Рном.i , кВт.; (2)

где Ки - коэффициент использования для данной группы электроприёмников.

Величина коэффициента максимума определяется по значению коэффициента использования Ки и эффективного числа электроприёмников nэф.

Определяют nэф. по общему числу электроприёмников в группе, показателю силовой сборки, равному отношению номинальных мощностей самого мощного и наименее мощного электроприёмников в группе, коэффициенту использования (nэф > 10 ,Q p = Qсм ; nэф < 10 , Q p = 1,1Qсм ).

m =Рном. наиб. / Рном . наим. (3)

nэф определяется :

а) m >3 , Ки < 0,2 , Р ном. i = const.

nэф. = nэф* .n ,ед.

где nэф* - приведённое число электроприёмников ( относительное значение ) определённое по таблицам.

б) m >3 , Ки > 0,2 , Р ном. i = const.

nэф =2 У Рном / Рном. (4)

Причём, если полученное приведённое число электроприёмников получается больше общего числа электроприёмников , то для дальнейших расчётов берётся:

nэф = n

в) m< 3 , Ки >0,2 , Р ном. i = const.

nэф = n

Коэффициент максимума определяется далее по расчётным кривым или из таблиц.

2.1 Расчет ожидаемых нагрузок цехов

2.1.1 Расчет нагрузок термического цеха

Величина nэ - эффективное (приведенное) число электроприемников. Основная формула для его определения

(УРн)І

nэ = ---- - основная формула. (5)

УРнІ

При большом числе приемников расчет по (5) громоздок, поэтому предлагается ряд упрощенных способов:

1)при трех и менее приемниках

nэ=n; (6)

2) если фактическое число приемников n ?4 и отношение

Рнmax

m = ------ ?3 (7)

Pнmin

то эффективное число приемников можно принять равным фактическому, т.е. nэ=n;

Здесь Рн max - номинальная мощность наибольшего приемника в группе;

Рн min - номинальная мощность наименьшего приемника в группе.

При этом маломощные приемники, суммарная мощность которых не более 5 % общей мощности группы, можно не учитывать;

3) если m>3 и Ки0,2, то

2?УРнi

nэ = ------ , (8)

Рнmax

где n - фактическое число приемников в группе;

Рн - суммарная мощность приемников в группе, кВт.

Если значение nэ>n, то принимают nэ=n;

4) если m>3 и Ки<0,2, то nэ можно определить следующим образом:

а) выбираются наибольший по мощности приемник из группы и все электроприемники мощностью больше половины самого мощного. Выбранные приемники суммируются по количеству n1 и по мощности Р1;

б) определяются относительные значения

n1 У Р1

n* = -- и Р* = ---- (9) и (10)

n У Рн

где n и Рн - фактическое число и суммарная мощность всех приемников группы;

в) по значениям n* и Р* где nэ*- f (n*; Р*) - определяется по приложению 4, тогда

nэ = nэ*• n, (11)

где n - фактическое число приемников;

5) при nэ>200 и любых значениях Ки, а также при Ки>0,8 и любых значениях nэ - Кр=1, т.е. средние нагрузки равны максимальным.

ШМ1

1) Галтовачный барабан (№1,2 - номер на плане завода ):

n=2; Рном..=4,5 кВт.; У Рном = 9 кВт;

Ки =0,4; cosц=0,7; tgц= 1,02;

Для остальных приемников расчеты сведены в таблицу 2.

Ки=(?(9*0,4+60*0,7+44*0,17+13*0,13+3,6*0,12+24,6*0,12+16,8*0,17+4,5*0,17+28*0,65+90*0,8+11*0,17+90*0,8+1,1*0,1))/ 400,1 =0,487;

cosц=(?(9*0,7+60*0,65+44*0,65+13*0,5+3,6*0,5+24,6*0,5+16,8*,065+4,5*0,65+28*1+90*0,98+11*0,65+90*0,98+1,1*0,7))/ 400,1 = 0,81;

tgц= tg(arccos(0,81))= 0,73;

У Рн = 400,1(кВт);

У Рсм = 400,1*0,487= 194,81(кВт);

?Qсм=194,81*0,73=142,6(кВар);

?Sсм =194,81/0,81= 241,45 (кВ .А);

?Рр = 1,98. 194,81 = 385,72 (кВт);

?Qр =142,6 (кВар);

?Sр = = 411,25 (кВ .А);

Для второго ШМ расчёт аналогичен ,данные расчётов сведены в таблицу2.

2.1.2 Расчёт ожидаемых электрических нагрузок административногокорпуса

n=55; Рном.min.=0,8 кВт. ; Рном.max.=55 кВт. ; У Рном = 1400кВт.

Ки = 0,45 ; cosц=0,7 ; tgц= 1,2.

m =55/0,8>3; Ки > 0,2; Р ном. = const, отсюда:

nэф =2 . 1400/55=51 ед.

Следовательно , nэф = 51

Км= 1,0;

Рсм = Ки . У Рном =0,45 .1400=630 (кВт);

Qсм = tgц . Рсм =1,02 .630 = 642,7 (кВар);

Sсм= Рсм / cosц =630/0,7= 900 (кВ .А);

Рр = Км . Рсм =1,0 .630= 630(кВт);

При nэф > 10 Q p = Qсм ,

отсюда: Qр = Qсм =642,7 (кВар);

Sр= =900 (кВ .А);

Для остальных цехов расчёт ожидаемых электрических нагрузок аналогичен и сведён в таблицу 3.

2.2 Расчет осветительной нагрузки

Осветительная нагрузка определяется по удельной мощности на единицу площади - Р0 ,Вт/м2 , площади F, м 2 и коэффициенту спроса освещения Ксо :

Рро= Р0 .Ксо . F .10 -3 , кВт. (12)

Номинальная мощность осветительных установок :

Росв = Р0 Ксо F10-3 , кВт. (13)

Так для административного корпуса F= 6900 м 2 , Р0 =20 Вт/м2 ,Ксо=0,8;

Рро= 20 . 0,8 . 6900.10 -3=110,4 кВт.

cosц=0,8

Qр о= Рро . tgц (кВар);

Qр о= 110,4 . 0,749= 82,7(кВар);

?Sро= ;

?Sр о= = 137,9(кВ .А);

Расчёты для других цехов выполнены аналогично и сведены в таблицу №4.

3.Картограмма нагрузок

На генеральном плане завода строится картограмма расчётных нагрузок , которая является основой для проектирования электроснабжения предприятия. На плане изображаются окружности , площадь которых пропорциональна нагрузки соответствующего цеха.

, см (14)

где m - масштаб , кВА/см2.

Рмi=Pр i +Pро i ,кВт. (15)

Доля осветительной нагрузки показывается в виде сектора с углом б :

є; (16)

Принимаем масштаб m=5кВА/см2, тогда для административного корпуса:

р=630кВт ; Рро=110,4 кВт , отсюда Рм =630+110,4=740,4(кВт);

Qр =642,7 кВар, Qро =82,7 кВар. Q м =642,7+82,7=725,4кВар , отсюда

Sm = =978,8(кВ .А).

r=(978,8/3,14 .100)1/2= 1,8см .

б = (110,4•360)/ 978,8=38,3 град.

Для остальных цехов расчёт аналогичен , данные расчётов сведены в таблицу5.

На основании таблицы 5 строим картограмму нагрузок (рис2).

Координаты центра электрических нагрузок определяем по формулам:

; (17)

. (18)

Принимаем масштаб М=5 м/мм.

4.Определение мощности и числа трансформаторов

Двухтрансформаторную подстанцию рекомендуется применять :

при преобладании потребителей І-й категории электроснабжения;

при преобладании потребителей ІІ-й категории электроснабжения и отсутствии других резервов;

при Sсм>1000кВ .А.

Коэффициенты загрузки трансформаторов для цехов с потребителями I категории - 0,6…0,7; II - 0,7…0,8; III - 0,9…0,95.

Выбор мощности трансформаторов производится по среднесменной нагрузке. Так, оптимальная мощность трансформаторов:

; (19)

Производим выбор трансформаторов для ТП-1 , установленной для питания потребителей ІІI -й категории административного корпуса

Sсм= 900 кВ .А.

Sр м. = 978,8 кВ .А.

Кз=0,95

Sном тр >900/0,95 = 947 (кВ .А);

Выбираем два трансформатора мощностью 1000 кВ .А.

Коэффициент загрузки в нормальном режиме:

К З.Н..= Sр м. / N . Sном тр ; (20)

КЗ.Н..= 978,8/(1000 ) = 0,98;

Выбор трансформаторов для других ТП выполнен аналогично, результаты выбора сведены в таблицу 6 и таблицу 7.

5.Компенсация реактивной мощности

Наибольшая реактивная мощность Q1 ,которая может быть передана со стороны 6 - 10 кВ в сеть Н.Н. без увеличения принятого числа трансформаторов:

Q1= [(N .KЗ .Sном.тр.)2-Рм2 ]1/2,квар. (21)

где КЗ=0,7 для двухтрансформаторных ТП, КЗ=0,9 для однотрансформаторных;

Sном.тр - номинальная мощность трансформатора ( из таблицы № 6);

Рм- максимальная расчётная мощность (из таблицы № 5 ).

Реактивная мощность , которую необходимо скомпенсировать:

Q0,4= Qм- Q1 , кВар. (22)

где Qм - расчётная мощность ( из таблицы №2).

Нескомпенсированная реактивная мощность:

QВ-Н= Qм- QБК , кВар. (23)

где QБК - установленная мощность конденсаторных батарей.

Реактивная мощность для ГПП:

Q10= УQВ-Н - QСД + ДQт , кВар. (24)

где QСД - расчётная мощность синхронных электродвигателей ,подключенных к сети 6 - 10кВ кВар ;

ДQт - потери реактивной мощности в цеховых трансформаторах ( для предварительных расчётов принимаются 0,1Sном.тр.),квар.

Мощность компенсирующих устройств сети 6 - 10 кВ :

QКУ= УРм\ ( tg ц - tg цН ), кВар. (25)

где tg ц - расчётный tg ц по предприятию с учётом компенсирующих устройств 0,4 кВ ;

tg цН = 0,33- нормативный коэффициент реактивной мощности , соответствующий cos ц = 0,95;

УРм\ - максимальная нагрузка с учётом потерь в цеховых трансформаторах

и нагрузки на освещение территории :

УРм\ = УРм + ДРт + РСД , кВт. (26)

Потери мощности в трансформаторах :

ДQт= (uк% / n .100) . [ ( Рм2 +QВН2) /SНТ ]+ (n .Iхх% . SНТ)/100 ,кВар (27)

Располагаемая реактивная мощность СД :

QСД =бм . Рм . tg цН , кВар. (28)

где бм - коэффициент допустимой перегрузки СД по реактивной мощности , зависящий от напряжения на зажимах и коэффициента загрузки.

5.1 Расчет компенсации реактивной мощности на напряжении 0,38 кВ

1)Провожу расчёт для ТП - 3:

Qм =879,1кВар.

Рм=772,6кВт.

Трансформаторы 10/0,4 ; 21000 кВ .А.

uк=5,5% ; Iхх =1,5% ; ДРхх =2кВт ; ДРк = 7,3 (кВт);

Q1 = [(2 .0,7 .1000.) 2-772,62 ]1/2= 1167,5квар.

Q0,4= 879,1-1167,5= -288,4квар.

Установка батареи конденсаторов не требуется.

Потери в трансформаторах:

ДРт = 7,3 / 2 . [ (772,6 2 +879,12) /1000 2] + 2 . 2=13,66(кВт);

ДQт= (5,5/ 2 .100) . [ (753,08 2 +864,4882) /1000]+ (2 .1,5 . 1000)/100 = 66,15 (кВар);

Проверочный расчёт коэффициента запаса в послеаварийном режиме:

потери в трансформаторах, при работе в послеаварийном режиме (n =1):

ДРт ав =7,3/ 1 [ (772,6 2 +879,12) /1000 2] + 1 . 2= 17,72кВт.

ДQт ав= (5,5/ 1 .100) . [ (772,6 2 +879,12) /1000]+ (1 .1,5 . 1000)/100 = 87,30(кВар);

S м\ав=[ (772,6+17,72)2 +(879,1+87,30)2]1/2=1155,32(кВ .А);

КЗ.АВ.\.= 1155,32 / 1 .1000 = 1,16<1,4 - условие перегрузки выполняется . Для остальных ТП расчеты сведены в таблицу 7.

5.2 Расчёт компенсации реактивной мощности для ГПП (10кВ)

Потери мощности в цеховых трансформаторах:

ДQ=834,43кВар

ДР =236,94 кВт

Нескомпенсированная реактивная мощность: УQВН=9182,14кВар.

Q10 = УQВ-Н + ДQ + Qв =9182,14+834,43+1800+3000=14816,6 кВар.

УРВН=9899,62кВт.

УР м\= УР В-Н + Росв. тер.+ УР 10кв.+ ДР =9899,62+42,556+1696+2544+236,94= =14334,1кВт.

tg ц= Q10 / УР м\ =14816,6/14334,1=1,033

QКУ =14334,1* ( 1,033- 0,33) =10086,325квар.

Устанавливаем конденсаторные батареи: 4*УК - 10 - 1500У3

2*УК - 10 - 300У3

QКУ = 2 .300 +4*1500=10200 кВар.

Нескомпенсированная реактивная мощность:

Q10 =14816,6-10200 =4616,6 кВар.

Р10 =14334,1 кВт.

Общая расчётная нагрузка завода с учётом коэффициентов разновремённости максимумов нагрузок :

Sм = [(kрма .Р10.)2+(kрмр . Q10)2 ]1/2,кВ .А., (29)

где kрма и kрмр - коэффициенты разновремённости максимумов активных и реактивных нагрузок , принимаются для машиностроительных заводов равными 0,9.

Sм = [(0,9 . 14334,1.)2+(0,9 . 4616,6)2 ]1/2= 13553,3кВ .А.,

Рм =12900,7кВт. Qм =4154,9 кВар.

Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП:

S тр = Sм / N .Кз =13553,3/ 2 .0,5 =13553,3 кВ .А.

Требуется установить два трансформатора по 16000 кВ .А.

Приближённо потери активной и реактивной мощности можно определить по формулам:

ДРт =0,02 . S тр , кВт (30)

ДQт =0,1 . S тр , квар (31)

ДРт =0,02 . 16000 =320 кВт.

ДQт =0,1 . 16000=1600 кВар

S м\ав=[ (12900,7+320) 2 +(4154,9+1600)2]1/2=14078,4(кВ .А);

КЗ.АВ.\ = 14078,4 / 1 .16000 = 1,07<1,4 - условие перегрузки выполняется .

КЗ\= 14078,4 / 2 .16000=0,53.

6.Выбор схемы внешнего электроснабжения завода

Согласно заданию на курсовое проектирование возможны три варианта выполнения:

1.передача на напряжении 110кв и ГПП;

2.передача на напряжении 35кв и ГПП;

3. передача на напряжении 10кв и ГРП.

Целесообразный вариант определяется из технико - экономического сравнения.

Вариант І

На ГПП устанавливаются трансформаторы ТДН - 16000/110.

uк=10,5% ; Iхх =0,7% ; ДРхх =18 кВт ; ДРк = 85 кВт.

Нагрузка трансформаторов ГПП:

Рм =12900,7кВт.

Qм =4154,9 кВар.

Потери в трансформаторах :

ДРт = 85 / 2 [ (12900,72 +4154,9 2) /160002] + 2 . 18= 66,5(кВт);

ДQт= (10,5/ 2 .100) . [ (12900,72 +4154,9 2) /16000]+ (2 .0,7. 16000)/100 =826,74(кВар);

Потребляемая ГПП мощность:

Рм\=12967,16кВт.

Qм\=4981,68кВар

Нагрузка линии:

Sм\=13891кВ .А.

Для станкостроительных предприятий ,при двусменном режиме работы время использования максимальной нагрузки [ 2] : Тмах =4500 ч/год ,время наибольших потерь ф = 2500ч/год.

Экономическая плотность тока для голых проводов при Тмах =4500 ч/год для европейской части јэк =1,1А/мм2.

Максимальный рабочий ток линии:

Imaxp = S\м/ (Uн .n) , А (32)

где n - число цепей.

Imaxp =13891 /( .115 .2)=36,5(А)

Экономическое сечение:

Fэк = Imaxp /јэк , мм2. (33)

Fэк =36,5 /1,1=30,41()

По условию коронирования минимальное сечение проводов ВЛ 110 кВ 70 мм2. Используем провод АС - 70/11. Проверяем данное сечение по аварийному режиму :

Iав =13891 /( .115) = 72,996(А).

Длительно допустимый ток Iдоп = 265 А.

Iав < Iдоп (34)

Сечение проходит.

Произведем проверку варианта на потерю напряжения:

ДU=(P .R+Q .X)/ U (35)

ДU=(12967,16.0,429+4981,68.0,4) 20/ 115=1485 (В).

ДU=(1485/115000) .100=1,35%.

Стоимость сооружения линии на железобетонных двухцепных опорах с проводом АС - 70/11 для ІІ района по гололёду [ 3]:

Куд= 17,8 тыс. руб. /км .

Поправочный коэффициент к стоимости сооружения ВЛ 35 - 110 кВ на железобетонных опорах, проходящей в условиях промышленной застройки [3]:

kвлп =1,7

Капитальные вложения в сооружение ВЛ 110 кВ:

К110ВЛ = kвлп . Куд .l , тыс. руб. (36)

К110ВЛ = 1,7 . 17,8 .20 = 605,2 (тыс. руб.)

Стоимость ячейки ОРУ с отделителем составляет 6,9 тыс. руб.

Капитальные вложения в сооружение ОРУ:

К110ОРУ = 2 . 6,9 = 13,8 тыс. руб.

К110пост.- постоянная часть затрат.

К110пост = 210 тыс. руб. [ 3] для п/с 110/10 кВ.

Стоимость трансформаторов марки ТДН - 16000/110 составляет 48 тыс. руб.

К110тр =2 .48 = 96 тыс.руб.

Капитальные вложения в сооружение линии и сооружение ГПП :

К110 = К110ВЛ + К110ОРУ + К110пост + К110тр , тыс. руб. (37)

К110 = 605,2+ 13,8 + 210 + 96=952 (тыс. руб.)

Ежегодные эксплутационные издержки:

И = Ра ВЛ К110ВЛ + Ра ГПП (К110ОРУ + К110пост + К110тр ) + С0 . ДЭ , тыс. руб./год (38)

где РаВЛ , Ра ГПП - амортизационные отчисления.

РаВЛ = 2,4% [ 3] ;

Ра ГПП = 6,4% [ 3] .

ДЭ - потери электроэнергии в ВЛ и трансформаторах ГПП,кВт .ч.

Потери электроэнергии в воздушных линиях :

ДЭВЛ =( Sм\2/ UН2) . [ (R0 . l )/ n] . ф . 10 -3,кВт .ч/год. (39)

где R0 - удельное активное сопротивление линии (для АС - 70/11 R0 =0,43 ом/км).

ДЭВЛ = (138912/ 1152) . [ (0,43 . 20 )/ 2] . 2500 . 10 -3=156852(кВт .ч/год)

Потери электроэнергии в трансформаторах:

ДЭТР = n . ДРхх .Т + 1/ n . ДРк . Кз2 . ф , кВт .ч/год. (40)

ДЭТР =2 .8760 .14 + 0,5 .60 .0,532 .2500 =344011,8(кВт .ч/год).

Суммарные потери :

ДЭ = 156852+344011,8=500864 (кВт .ч/год).

Стоимость 1 кВт .ч электроэнергии согласно заданию на курсовое проектирование С0 =1,9 коп.

Эксплутационные издержки :

И = 0,024 . 605,2+ 0,064 (13,8 + 210 + 96) + 0,019 . 500864.10-3 =40,53 (тыс. руб./год)

Приведённые затраты:

З =ЕН .К + И , тыс. руб./год (41)

З110 =0,12 . 952 + 40,53 =154,77 (тыс. руб./год)

Вариант ІІ

На ГПП установлен трансформатор ТДН -16000/35.

uк=8% ; Iхх =0,75% ; ДРхх =21кВт ; ДРк = 90кВт.

Потери в трансформаторах :

ДРт = 90 / 2 [ (12900,72 +4154,9 2) /160002] + 2 . 21= 52,32(кВт);

ДQт= (8/ 2 .100) . [ (12900,72 +4154,9 2) /16000]+ (2 .0,75 . 16000)/100 =826,74кВар

Потребляемая ГПП мощность :

Рм\=12952,99 кВт

Qм\=4825,47 кВар

Нагрузка линии:

Sм\=13823 кВ .А

Максимальный рабочий ток линии:

Imaxp =13823/(.38,5 .2)=114,14(А)

Экономическое сечение:

Fэк =114,14 /1,1=98,6мм2

Используем провод АС- 120/19 . Проверяем данное сечение по аварийному режиму :

Iав =13823/(.38,5)= 296,09(А).

Длительно допустимый ток Iдоп = 375 А , Iав < Iдоп

Сечение проходит

ДU=(P .R+Q .X)/ U

ДU=(12952,99.0,249+4825,47.0,43) .9,2/ 38,5= 1575 (В).

ДU=( 1575/385000) .100=4,5 %.

Стоимость сооружения линии на железобетонных двухцепных опорах с проводом

АС - 120/19 для ІІ района по гололёду [ 3]:

Куд = 14,5 тыс. руб. /км .

kвлп =1,7

Капитальные вложения в сооружение ВЛ 35кВ:

К35ВЛ = 1,7 . 14,5 .9,2= 226,78(тыс. руб.)

Капитальные вложения в сооружение ОРУ:

К35ОРУ = 2 . 3,7 = 7,4тыс. руб.

Постоянная часть затрат [ 3] :

К35пост =105 тыс. руб.

Стоимость трансформаторов марки ТДН - 16000/35 составляет 24,3 тыс. руб.

К35тр = 2 .24,3 = 48,6 тыс.руб.

Капитальные вложения :

К35 = 226,7+ 7,4+ 105 + 48,6 =388тыс. руб.

Амортизационные отчисления:

РаВЛ = 2,4% [ 3] ;

Ра ГПП = 6,4% [ 3] .

Удельное активное сопротивление линии R0 =0,249 Ом/км.

ДЭВЛ = (138232/ 38,52) . [ (0,249 . 9,2)/ 2] . 2500 . 10 -3=50839,51 (кВт .ч/год)

Потери электроэнергии в трансформаторах:

ДЭТР =2 .8760 . 12,3 +0,5. 65 .0,532 .2500 =275950,2(кВт .ч/год).

Суммарные потери :

ДЭ = 50839,51+275950,2 =326790(кВт .ч/год).

Эксплутационные издержки :

И = 0,024 . 226,7+ 0,064 (7,4+ 105 + 48,6) + 0,019 . 326790.10-3 =15,54(тыс. руб./год)

Приведённые затраты:

З35 =0,12 . 388+ 15,54=62,10(тыс. руб./год)

Вариант ІІІ

Экономическая плотность тока для КЛ - 10кВ , јэк =1,4 А/мм2.

Максимальный рабочий ток линии:

Imax р =13553/(23 .11) =118,56 (А)

Экономическое сечение:

Fэк =118,56 /1,4=84,67 мм2

Fст = 95 мм2

Iдоп =205 (А)

Iав =13553/(3 .11) =237,12 (А)

Iдоп < Iав

Принимаем Fст =185 мм2

С учётом поправочного коэффициента на количество работающих кабелей:

Iдоп =0,85310=263,5 (А) , Iав < Iдоп

Принимаем ЛЭП , состоящую из 6 параллельно работающих кабелей

ААБл- 3x185.

Капитальные вложения в сооружение КЛ 10 кВ:

К10 кл = 4,37 • 9,2 •6 = 241,224 (тыс. руб.)

Удельное активное сопротивление линии Rо = 0,167 Ом/км.

?Э = ?Экл = (135532 / 102) • [(0,167 • 9,2) / 6] • 2500 • 10-3 = 1175882,5 (кВт ч/год)

Эксплутационные издержки:

И = 0,063 •241,224 + 0,019• 1175882,5 • 10-3 = 37,539 (тыс. руб./год).

Приведённые затраты:

311 = 0,12 • 241,224 + 37,539 = 66,49 (тыс. руб./год).

Произведем проверку варианта на потерю напряжения:

Рм =12900,7 кВт.

Qм = 4154, 9 (кВар);

?U = (12900, 7 • 0,167 • 9, 2 /6+ 4154, 9• 0,077 • 9, 2/6 )/ 11 = 345 (В);

?U = (345 / 11000) •100 = 3,14%.

ЗI = 154,77тыс. руб./год

ЗII = 62,10тыс. руб./год

3III = 66,49 тыс. руб./год

Наиболее выгодным является ІІ вариант. Для электроснабжения завода принимаем двухцепную воздушную линию 35 кВ . Марка провода АС- 120/19.

7. Выбор схемы внутреннего электроснабжения завода

7.1 Выбор схемы электроснабжения

Провожу сравнение двух вариантов схем внутреннего электроснабжения : радиальную (рис 1) и смешанную (рис 2 ) , пользуясь методом приведённых затрат. Оборудование , общее для двух вариантов , в анализе не участвует .

Электрические схемы присоединений ТП для двух вариантов показаны на рис. 3 и 4.

Как видно 1-й вариант имеет на 4 ячейки КРУ больше ,чем во 2-м варианте.

Кабельные линии выполняются кабелем марки ААБл, проложенным в траншее.

Экономическая плотность тока для кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами при Тмах =4500 ч/год составляет јэк =1,4А/мм2. , коэффициент Кп=1.

Общая норма амортизационных отчислений 4,3% для кабельных ЛЭП с алюминиевой оболочкой , проложенных в земле, и 6,4% для силового оборудования и распределительных устройств.

Результаты расчёта по кабельным линиям сведены в таблицу 8. Допустимые токи даются с учётом поправочных коэффициентов на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле , при расстоянии между ними в свету 30см. Коэффициент для двух кабелей 0,93 , четырёх 0,87, пяти 0,86 , шести 0,85.

Таким образом , из таблицы 8 :

Кл1=11,72163тыс.руб.

Кл2=10,40808тыс.руб.

Стоимость ячейки КРУ составляет 2,65 тыс.руб.

Кру1= 4 . 2,65 =10,6 тыс.руб.

Эксплутационные издержки:

Ра Кл = 0,043;

Ра п/ст = 0,064;

С0 = 0,019 .10-3 тыс. руб.

И1=0,043 . 11,72163+0,064 . 10,6+ 0,019 . 17911,777.10 -3= 1,52(тыс. руб./год).

И2=0,043 . 10,408+ 0,019 . 12240,161.10 -3=0,67(тыс. руб./год.)

Приведённые затраты :

З1= 0,12. (11,72163+10,6)+ 1,52 =4,2(тыс. руб./год).

З2= 0,12 . 10,408+ 1,35= 1,9(тыс. руб./год).

Т.к. З2 значительно меньше З1, то экономически целесообразно использование смешанной схемы внутреннего электроснабжения предприятия.

Выбираю высоковольтные кабели для смешанной схемы. Результаты выбора сведены в таблицу 8,9.

7.2 Расчет освещения в термическом цехе

7.2.1 Выбор светильников

Освещение в цехе на основе люминесцентных ламп со светильниками ЛПР и РСП в зависимости от того , какие лампы требуются для освещения. Цех разделяю на 3 участка с различной освещенностью, зависящей от рода работы:

1) основной участок с нормой освещения Е=150 лк , так как там не требуется большая освещенность (при дальнейшем расчете будет разбит еще);

2) комната мастеров с освещенностью Е=300 лк, так как там подразумевается работа с бумагами;

3) участок ТВЧ Е=150 лк.

Светильники надо расположить равномерно, для этого необходимо узнать площадь каждого участка. Найдя площадь, по справочникам находим лампы с широким распространением света.

Узнав их удельное освещение , делим его на площадь и находим необходимое число светильников, которые необходимо расположить равномерно. Лампы будут располагаться на высоте 5 м на основном участке, и 3 м на остальных.

Расчет будет производиться методом коэффициента использования:

Ф=(Ен·Кзап·F·z)/(N·Ки), где [8] (42)

Ен - норама освещенности;

Кзап - коэффициент запаса;

F - площадь помещения;

z - коэффициент минимальной освещенности (z=1,1-для люминесцентных ламп);

N - число светильников;

Ки - коэффициент использования ,зависит от индекса помещения i=L·B/(h· (L+B)), где L - длина помещения, B - ширина помещения, h - высота помещения.

?Р=Рл · N;

Расчет основного участка

Из-за сложности контура помещения условно разобьем его на участки.

Площадь: F1 = 28,05 · 17 = 476,85 м2;

i=28,05 · 17 /(5· (28,05+17))= 1,2;

Ки=0,52;

Применяем лампы ДРЛ

Ф=(150·1,5·476,85 ·1,1)/(0,52)= 203825,5 (лм);

Выбираю лампы ДРЛ 400, N=11, Фл=19000 лм. ?Р=400·11=4400 (Вт);

Лампы подвешиваются в 3 ряда.

F2 = 5,95· 11,9 = 70,805 м2;

i=5,95· 11,9 /(5· (5,95+11,9))= 0,79;

Ки=0,46;

Применяем лампы ДРЛ

Ф=(150·1,5·70,85·1,1)/(0,46)= 38096,17 (лм);

Выбираю лампы ДРЛ 400, N=2, Фл=19000 лм. ?Р=400·2=800 (Вт);

Лампы подвешиваются в 1 ряд.

F3 = 5,1· 5,91 = 30,34м2;

i=5,95· 11,9 /(5· (5,95+11,9))= 0,55;

Ки=0,33;

Применяем лампы ДРЛ

Ф=(150·1,5·30,34·1,1)/(0,33)= 19758,5лм);

Выбираю лампы ДРЛ 400, N=1, Фл=19000 лм. ?Р=400 (Вт);

Лампы подвешиваются в 1 ряд.

F4 = 22,1· 5,95 = 131,49м2;

i=22,1· 5,95 /(5· (22,1+5,95))= 0,93;

Ки=0,49;

Применяем лампы ДРЛ

Ф=(150·1,5·131,49·1,1)/(0,49)= 66418,39(лм);

Выбираю лампы ДРЛ 400, N=4, Фл=19000 лм. ?Р=400·4=1600 (Вт);

Лампы подвешиваются в 1 ряд.

Расчет комнаты мастеров

Площадь: F1 = 5,343 · 5,343 = 28,547 м2;

i=5,343 · 5,343 /(3· (5,343 +5,343))= 0,891; [9]

Ки=0,31;

Применяем люминесцентные лампы

Ф=(300·1,5·28,547 ·1,1)/(0,31)= 45583,11 (лм);

Выбираю лампы ЛБ40, N=12, Фл=2480 лм. ?Р=40·12=480 (Вт);

Лампы подвешиваются в два ряда по 3 светильника расстояние между рядами 2,7м.

Расчет участка ТВЧ

Площадь: F1 = 5,343 · 5,343 = 28,547 м2;

i=5,343 · 5,343 /(3· (5,343 +5,343))= 0,891;

Ки=0,31;

Применяем лампы ДРЛ

Ф=(150·1,5·28,547 ·1,1)/(0,31)= 17597,185 (лм);

Выбираю лампы ДРЛ 400, N=1, Фл=1900 лм. ?Р=400 (Вт);

7.2.2 Расчет осветительной сети

Выбор щитов освещения.

ЩО1: ЩО31-21, имеющий 6 групп.

ЩАО: ЩО31-21, имеющий 6 групп.

Линии №1,2,3,4,5

ДU=(cosц/(г·S)) ·?(i·l)

г - удельная проводимость;

S-сечение провода;

i-ток протекающий по участку;

l-длина участка.

I=P/(3·Uф·cosц); (45)

S=?(P·l)/( ДU· г·U); (46)

Принимаем ДU=2,5% (9,5 В)

Линия 1:

S= ((0,4· (5,6+9,6+4,8+6,4+4,8)+0,4· (5,6+9,6+4,8+6,4)+0,4· (5,6+9,6+4,8) +0,4· (5,6+9,6)+ 0,4· (5,6))/( 7,4· 2,5) = 3,39

Выбираем S=4мм2;

Кабель ПВГ 4х4

I=10,9 А

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12.

Линиия2:

S= ((0,4· (19,2+4,8)+0,4· (19,2))/( 7,4· 2,5) = 0,934

Выбираем S=2,5мм2;

Кабель ПВГ 4х2,5

I=3,6 А

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12.

Линия 3:

S= ((0,4· (15,5+4,8+4,8)+0,4· (15,5+4,8) +0,4· (15,5))/( 7,4· 2,5) = 1,32

Выбираем S=2,5мм2;

Кабель ПВГ 4х2,5

I=5,45 А

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12.

Линия 4:

S= ((0,4· (11,2+4,8+4,8+4,8)+0,4· (11,2+4,8+4,8) +0,4· (11,2+4,8) +0,4· (11,2))/( 7,4· 2,5) = 1,59

Выбираем S=2,5мм2;

Кабель ПВГ 4х2,5

I=7,2 А

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12.

Линия 5:

S= (0,120*(25,6+2,5)+0,120* (25,6)/( 7,4*2,5) = 3,53

Выбираем S=4мм2;

Кабель ПВГ 4х4

I=1,81 А

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12.

Аварийное освещение

Линия 6,7:

S= (0,4· (39,4))/(7,4· 2,5) = 0,85

Выбираем S=2,5мм2;

I=1,81 А

Кабель ПВГ 4х2,5

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12

Линия 8:

S= (0,08· (39,4))/(7,4· 2,5) = 0,17

Выбираем S=2,5мм2;

Кабель ПВГ 4х2,5

I=0,36 А

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12.

7.3 Расчет внутрицеховой сети

Расчеты приведены в таблице 10.

8. Схема электроснабжения завода. Компоновка ГПП

Схема электроснабжения приведена на чертеже (лист 4).

Питание завода осуществляется по двухцепной воздушной линии 35 кВ, выполненной проводом АС - 120/19. ОРУ собрано на разьединителях. На ГПП установлены трансформаторы ТДН- 16000/35 . ЗРУ - 10кВ ГПП выполняется на основе ячеек К-ХXVI , в которых устанавливаются выключатели , приборы измерения и контроля. На отходящих линиях , а также в ячейках КРУ устанавливаются трансформаторы тока для питания измерительных цепей и цепей релейной защиты.

Цеховые трансформаторные подстанции выполняются комплектными и на высокой стороне в качестве коммутационного аппарата используют разъединители и предохранители .

8.1 Расчёт токов короткого замыкания

Расчет токов К.З. производим для того , чтобы произвести выбор аппаратуры защиты и проверить силовые кабели на динамическую стойкость.

Для расчёта токов короткого замыкания составляем схему замещения электрической сети (рис 7 ).

Расчёт токов короткого замыкания проводим методом ТПИЕ, применяя расчёт методом эквивалентных э.д.с. . Все параметры схемы приводим к Uб = 10,5 кв.

Расчет производится в максимальном и минимальном режимах работы.

По условиям задания на курсовое проектирование предприятие питается от системы неограниченной мощности ,отсюда ХС = rС = ZС =0 , Ес =10,5кв.

Расчёт проводим с чисто реактивными сопротивлениями элементов . Активные сопротивления учитываются в случае : УХ /3 ? Уr.

1) Расчет К.З. внутри завода

Сопротивление системы:

Х ''d=0.153 о.е.- сверхпереходное сопротивление одного генератора

Х С =Х ''d. Sб/Uб2.КТ c2 . К ТГПП 2 /4=0.153. 25/10,52 .(10,5 / 38,5 )2 . (38,5 / 10,5)2/4=

=0,09 (Ом).

ЕС =10,5 кВ.

Для трансформаторов электростанции ТРДН - 25000/38,5/11 с параметрами :

UК В -Н = 9,5% ; ; R Т В = 2,53 Ом.

Х В Т1 = ( UВ К % / 100) . (UВ Н2 / SН ) . КТ c2 . К ТГПП 2, Ом ;

где Х В Т1 = ( 10,7 % / 100) . (38,52 / 25 ) .(11 / 38,5 )2 . (38,5 / 10,5 ) 2 =0,518 (Ом);

r В = R Т В . КТ c2 . К ТГПП 2=2,53 .(10,5 / 38,5 )2 . (38,5 / 10,5 ) 2 =0,021 (Ом);

Х1= Х2 = 0,2949 Ом.

r 1 = r2=0,021 (Ом);

Для двухцепной линии связи с электростанцией выполненной проводом АС-120 /19 с параметрами :

ХУД =0,414 Ом/км ; rУД = 0,249 Ом/км , длина линии до завода L =9,2км.

ХЛ = ХУД .L . К ТГПП 2= 0,414 .9,2 . (10,5 / 38,5 )2= 0,190 (Ом);

RЛ =r УД .L . К ТГПП 2= 0,209 .9,2 . (10,5 / 38,5 )2= 0,092 (Ом);

Для двухобмоточных трансформаторов, установленных на ГПП ТДН- 16000/35, с параметрами :

38,5 / 10,5 ; UК =8 % ; R Т = 0,52 Ом.

Х5= Х6 = Х В Т2 =( UК % / 100) . (UН2 / SН ) . К Т 2 2= ( 8 % / 100) . (10,52 / 16 ) = 0,551 (Ом);

r 5 = r6 = r Т2 = R Т . К ТГПП 2=0,52 .(10,5 / 38,5 )2 =0,037 ,Ом , так как R Т приведено к высокой стороне.

Для ТП11:

для кабельной линии связи с ГПП:

ХУД =0,099 Ом/км ; rУД = 1,24 Ом/км , длина линии до ГПП L =0,575км (параметры кабеля взяты с таблицы № 9).

ХКЛ ТП11 = ХУД .L . = 0,099 . 0, 575= 0,057(Ом);

r КЛ ТП11 = r УД .L = 1,24 . 0,575=0,715 (Ом);

для двухобмоточных трансформаторов, установленных на ТП4, ТМ -400/10 , с параметрами:

10 / 0,4 ; UК =5,5 % ; ДРК = 5,4 кВт.

ХТ ТП 11 =( UК % / 100) . (UН2 / SН ) = ( 5,5 % / 100) . (102 / 0,400 ) = 13,75(Ом);

r Т ТП 11 = (ДРК . UН2 . 10-3)/ SН 2=(5,4 .10 2 .10 -3) / 400 2 =3,375 (Ом);

для нагрузки ( SН - из таблицы №7) :

ХН ТП 11 =(0,35 . UН 2 . К Т П 2) / SН =( 0,35 .0,4 2 . 10 2/0,42 ) / 0,460= 76,15(Ом);

ЕН =0,85 . UН . К Т П = 0,85 . 0,4 .10/0,4 =8,5 (кВ).

Для остальных элементов схемы расчёт аналогичен , данные расчётов сведены в таблицу №11, 12.

а)Расчёт максимального тока трёхфазного к.з. на шинах 10 кВ

для расчёта максимального тока трёхфазного к.з. задаёмся начальными условиями : выключатель Q2 отключен , секционный выключатель Q3 включен , весь ток трёхфазного к. з. идёт через выключатель Q1 .

У ХГПП -С= 1,403 Ом. ; У rГПП-С=0,338 Ом. ; ЕС =10,5 кВ.

У ХТП= 2,107Ом. ; У rТП=0,794Ом. ; ЕТП =8,5 кВ.

У Х= 0,84Ом. ; У r=0,237 Ом. ;

У Е =( У ХГПП -С.. ЕТП+ У ХТП. . ЕС)/( У ХГПП ;Л ;Т1 ;С+ У ХТП)

У Е =9,7кВ.

0,84/0,237=3,55 УХ / 3 < Уr , следовательно активное сопротивление можно не учитывать.

IК3(0)= У Е /( . У Х) = 9,7/(. 0,84) = 6,66(кА).

Ударный коэффициент рассчитывается по формуле:

КУ = 1+ е-0,01/ Та

где Та - электромагнитная постоянная времени цепи короткого замыкания и определяется по формуле:

Та =? Х / w ? r

Мгновенное значение ударного тока к.з . определяется по формуле :

iУД = . КУ . IК(0), кА

Действующее значение ударного тока к.з . определяется по формуле:

IУД = IК (0) . [1+ 2(КУ -1 )2]1/2, кА

Та =0,84/ 314 . 0,235=0,0103.

КУ = 1+ е-0,01/ 0,0103 =1,37

iУД =1,37. 6,6= 13(кА).

IУД =6,6 . [1+ 2(1.37 -1 )2]1/2=7,55(кА)

IН =Sн /(. Uн)

Imax р =13823/( . 10,5 )=760,97(А)

Для проверки кабеля на термическую стойкость используем формулу:

S?(Iкз/c)

S- сечение кабеля

Iкз- ток короткого замыкания

C=95 - поправочный коэффициент для алюминия

t- время отключения линии.

б) Расчёт максимального тока трёхфазного к.з. в точке К2

для расчёта максимального тока трёхфазного к.з. задаёмся начальными условиями : выключатель Q3 отключен , секционный выключатель Q2 включен , весь ток трёхфазного к. з. идёт через выключатель Q1.

У ХГПП -С= 0,852 Ом. ; У rГПП -С=0,301 Ом. ; ЕС =10,5 кВ.

У ХТП= 2,77Ом. ; У rТП=0,837Ом. ; ЕТП =8,5 кВ.

У Х= 0,65 Ом. ; У r=0,221 Ом. ;

У Е =10кв.

0,65/ 0,221=2,94 УХ / 3Уr , следовательно активное сопротивление учитываем.

УZ=0,689Ом

IК2(0)= ЕС / 31/2 . УZ . К Т 2 =( 10,5 /31/2 . 0,689) . (10,5 / 38,5 ) =2,54(кА).

Та =0.65 / 314 2.26=0,00938;

КУ = 1+ е-0,01/ 0.00938 =1.344

iУД =21/21.344 . 2,54=4.75 (кА).

IУД = 2,54 . [1+ 2(1,344 -1 )2]1/2=2,82(кА)

Imax р =9419,16/(v3 . 38,5 )=164.16 (А)

Для проверки кабеля на термическую стойкость используем формулу:

S?(Iкз/c) , где

S- сечение кабеля

Iкз- ток короткого замыкания

C=95 - поправочный коэффициент для алюминия

Расчеты сведены в таблицу12 (точки К3 иК4)

2) Расчет токов К.З. внутри цеха

Сопротивление системы:

Х С =Х ''d. Sб/Uб2.КТ c2 . К ТГПП 2 .КТ П32 /4=0.153. 25/10,52 . (10,5 / 38,5 )2 . (38,5 / 115 ) .2 . (0,4 / 10,5) 2/4=0.009 (Ом).

ЕС =0,4 кВ.

Для трансформаторов подстанции ТРДН - 25000/38,5 /11, с параметрами :

UК В -Н = 9,5% ; ; R Т В = 2,53 Ом.

Х В Т1 = ( UВ К % / 100) . (UВ Н2 / SН ) . КТ c2 . К ТГПП 2, Ом ;

Х В Т1 = ( 10,5 % / 100) . (1152 / 16 ) .(11 / 38,5 )2 . (38,5 / 115 ) 2 .

. (0,4 / 10,5) 2 =0,00075 (Ом);

r В = R Т В . КТ c2 . К ТГПП 2=2,53 .(10,5 / 38,5 )2 . (38,5 / 10,5 ) 2 .

. (0,4 / 10,5) 2 =0,0000305 (Ом);

Х Т c= 0,00075 (Ом);

r Т c= 0,0003005 (Ом);

Для двухцепной линии связи с электростанцией выполненной проводом АС-120 /19 , с параметрами :

ХУД =0,414 Ом/км ; rУД = 0,249 Ом/км , длина линии до завода L =9,2км.

ХЛ = ХУД .L . К ТГПП 2= 0,414 .9.5 . (10,5 / 38,5 )2 . (0,4 / 10,5) 2= 0,000276 (Ом);

RЛ =r УД .L . К ТГПП 2= 0,206 .9.5 . (10,5 / 38,5 )2 . (0,4 / 10,5) 2= 0,000133 (Ом);

Для двухобмоточных трансформаторов, установленных на ГПП ТДН -16000/35, с параметрами :

38,5 / 10,5 ; UК =8 % ; R Т = 0,52 Ом.

Х Н ТГПП =( UК % / 100) . (UН2 / SН ) . К ТП3 2= ( 8 % / 100) . (10,52 / 16 ) .

. (0,4 / 10,5) 2 = 0,0008 (Ом);

r ТГПП = R Т . К ТГПП 2 . К ТП3 2=0,52 .(10,5 / 38,5 )2 . (0,4 / 10,5) 2=0,000054 ,Ом , так как R Т приведено к высокой стороне.

Для ТП11:

для кабельной линии связи с ГПП:

ХУД =0,099 Ом/км ; rУД = 1,24 Ом/км , длина линии до ГПП L =0,575км ( параметры кабеля взяты с таблицы № 9).

ХКЛ ТП11 = ХУД .L . К ТП3 2 = 0,099 . 0,575. (0,4 / 10,5) 2= 0,0028 (Ом);

r КЛ ТП11 = r УД .L . К ТП3 2 = 1,24 . 0,575 . (0,4 / 10,5) 2= 0,049 (Ом);

для двухобмоточных трансформаторов, установленных на ТП11, ТМ -400/10 с параметрами:

10 / 0,4 ; UК =5,5 % ; ДРК = 5,4 квт.

ХТ ТП 11 =( UК % / 100) . (UН2 / SН ) . К ТП3 2 = ( 5,5 % / 100) . (102 / 0,4 )=

= 0,01375 (Ом);

r Т ТП 11 = (ДРК . UН2 . 10-3)/ SН 2. К ТП3 2 =(5,4 .10 2 .10 -3) / 0,4 2 =0,00375 (Ом);

для нагрузки ( SН - из таблицы №7) :

ХН ТП 11 =(0,35 . UН 2 ) / SН =( 0,35 .0,4 2) / 0,46 = 0,076(Ом);

ЕН =0,85 . UН = 0,85 . 0,4=0,34кв.

Для остальных элементов схемы расчёт аналогичен , данные расчётов сведены в таблицу № 12. По результатам таблицы и произведенному сворачиванию схемы получаем параметры части схемы замещения для к.з., относящемуся к внешнему участку цепи (вне цеха):

Хвнеш =0,35 Ом;

R внеш =0,042 Ом;

Е внеш =0,385 кВ.

При расчете к.з. в цехе были рассчитаны 5 точек к.з., расположенные на присоединениях приемников , по к.з. были подобраны автоматические выключатели. Все результаты расчетов сведены в таблицу.

8.2 Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей

8.2.1 Выбор выключателей и разьединителей

Согласно заданию на курсовое проектирование предприятие питается от системы неограниченной мощности ( Sс = ? , Хс =0 ), следовательно э.д.с. его неизменна ,отсюда будет неизменна периодическая составляющая тока короткого замыкания :

Iпф = Iп(0) = Iк(0) (52)

Выключатели выбираются по следующим условиям:

UН ? UУСТ ; (53)

IН ? Imax р ; (54)

Iотк? Iпф ; (55)

iдин ? iУД ; (56)

Iдин ?IУД ; (57)

IТ2 .tТ ? ВК = Iп(0)2 . tоткл . (58)

Разьединители выбираются по следующим условиям:

UН ? UУСТ ; (59)

IН ? Imax р ; (60)

iдин ? iУД ; (61)

IТ2 .tТ ? ВК = Iп(0)2 . tоткл . (62)

Выбор выключателей и разьединителей сведён в таблицу № 13.

Таблица 13 Выбор выключателей и разъединителей

Выключатели	Расчётные данные	Каталожные данные
		Выключатель	Разьединитель
1	2	3	4
	UУСТ =35 кВ. Imax р =228,29А Iпф =2,54кА iУД =4,83кА IУД =2,82кА ВК = Iп(0)2 . tоткл =2,542. .4=24,6 кА2/с		РЛВ-ІІІ-35/400
			UН =35 кВ IН =400 А iдин =50 кА IТ2 .tТ =2500 кА2/с
Q1; Q2; Q3	UУСТ =10 кВ. Imax р =760,97А Iпф =6,66кА iУД =13кА IУД =7,55кА ВК = Iп(0)2 . tоткл = 6,662. .4=170,56 кА2/с	ВВТЭ -10 - 20/1000 УХХ2	РВФ-10/1000II
		UН =10 кВ IН =1000 А Iотк=20 кА iдин =52 кА Iдин =20 кА IТ2 .tТ =1200 кА2/с	UН =10 кВ IН =1000 А iдин =81 кА IТ2 .tТ =6400 кА2/с
Выключатели на фидерах	UУСТ =10 кВ. Imax р =(13,2ч 153,6) А Iпф =6,66кА iУД =13кА IУД =7,55кА ВК = Iп(0)2 . tоткл = 6,662. .4=170,56 кА2/с	ВВТЭ -10 - 20/630 УХЛ2	РВ -10/400
		UН =10 кВ IН =630 А Iотк=20 кА iдин =52 кА Iдин =20 кА IТ2 .tТ =1200 кА2/с	UН =10 кВ IН =400 А iдин =50 кА IТ2 .tТ =7500 кА2/с

8.2.2 Выбор ОПН

Для защиты трансформаторов ГПП на стороне 35кВ устанавливаю ОПН-35У1, на стороне 10 кВ ограничитель перенапряжения ОПН-10У1,который устанавливается в ячейках трансформатора напряжения.

8.2.3 Выбор шин ГПП

Токоведущие части выполняются сталеалюминиевыми проводами марки АС.

Проверка осуществляется (фазы не расщеплены ) [6] :

- по допустимому току :

Iдоп ? Imax .

- по термическому действию тока короткого замыкания ( не производится ,если шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе).

- по условиям коронирования ( при UН = 35 кВ не производится).

- на схлёстывание ( при Iп(0) ? 20 кА не проводится).

Выбираю повод марки АС-120/19.

Iдоп = 375А > Imax =228,29А.

Для РУ- 10 с Imax р =760,97А выбираю алюминиевые шины 60 8.

Расположение шин вертикальное , расстояние между шинами 0,6 м .

Проводим проверку [7] :

- по длительно допустимому току:

Iдоп =1025А > Imax =760,97 А ;

- по термической стойкости при к.з.:

Smin = (tоткл)1/2 . Iпф /С, мм2(2)

где С=95 [7] ;

Smin = . 6,66. 103 /95=24,49 (мм2);

Sст =60 .8 =480 (мм2);

Sст=480 мм2? Smin =24,49 мм2;

- по электродинамической стойкости:

урасч = (.10 -8 . iУД2 .l 2) /[ ( а .b .h2)/6] , МПа. (63)

урасч = (.10 -8 . 130002 .2 2) /[ ( 0,6 .0,06 .0,0082)/6] =0,16 (МПа).

удоп =75 МПа > урасч = 0,16 МПа

- проверка на механический резонанс:

собственная частота калебания:

fс =(5,02 .10 5.b) / l2 , Гц. (64)

fс =(5,02 .10 5.0,008) / 22 =1004 (Гц).

fс >200 Гц.

8.2.4 Выбор изоляторов

Выбор осуществляется:

- по номинальному напряжению:

UН ? UУСТ. (65)

- по допустимой нагрузке:

Fдоп = 0,6 . Fразр ? Fрасч . (66)

Fрасч =(.l .Kh .10 -7 . iУД2 )/ ,Н. (67)

где Kh - поправочный коэффициент на высоту шин

Kh = Низ +b + h/2 / Низ(2)

где Низ - высота опорного изолятора; b = 5мм - толщина шинодержателя ; h=8мм - высота шины.

Выбираю изолятор ОНС- 10 - 300

Fразр = 2,94 кН. ; UН =10 кв.

Низ = 120 мм.

Kh =(120+5 + 8/2)/ 120=1,075

Fрасч =( .2 . 1,075 .10 -7 . 130002 )/0,26=565,2 (Н),

Fдоп = 0,6 .2,94=1,764 (кН)

Fдоп = 1,764 кН > Fрасч=0,57 (кН)

8.2.5 Выбор коммутационных аппаратов комплектных трансформаторных подстанций на стороне 10 кВ

Цеховые трансформаторные подстанции выбираются комплектными марки КТП с номинальной мощностью трансформаторов 400- 2500 кВ .А. Ввиду малой протяжённости кабельных линий и выбранной смешанной схемы электроснабжения устанавливаем в комплекте с КТП разъединители марки РВ-10/400 У.

8.2.6 Выбор приборов измерения и контроля

Таблица 14 Выбор приборов измерения и контроля

Место установки	Приборы.	Ед. измерений	Нагрузка по фазам , Нагрузка (ВА)
			А	В	С
Сторона ВН трансформаторов ГПП	Амперметр Э378	А	-	0,1	-
	Счетчик электрической энергии универсальный ЦЭ6812	кВар ч, кВт ч	0,2	-	0,2
	Итого:		0,2	0,1	0,2
Отходящие линии	Амперметр Э378	А	-	0,1	-
	Счётчик активной энергии ЦЭ6803В	кВт ч	0,1	-	0,1
	Итого :		0,1	0,1	0,1
Секционный выключатель	Амперметр Э378	А	-	0,5	-
Батареи конденсаторов	Амперметр Э378		-	0,1	-
	Варметр Д345	Вар	0,5	-	0,5
	Счётчик реактивной энергии ЦЭ6811	кВар ч	0,3	-	0,3
	Итого:		0,8	0,6	0,8

В камерах КРУ устанавливаются трансформаторы тока типа ТПЛК10-У3, класса точности 0,5 / 10Р.

На фидерах КРУ устанавливаем ТПЛК10-50-300/5-0,5/РУ3( в зависимости от номинальной нагрузки) , на шинных и секционных выключателях ТПЛК10 - 2000/5-0,5 /РУ3, на стороне ВН трансформаторов ГПП ТФНР-35 -500/5-0,5

Динамическая стойкость : iдин. =74,5 кА > iУД =12,7кА

Термическая стойкость : IТ2 . tТ =2900кА 2/с > ВК =92 кА2/с

Допустимая нагрузка для этих трансформаторов тока Zдоп = 0,4 Ом.

Переходное сопротивление rк = 0,1 Ом

1) Шинные выключатели:

допустимое сопротивление проводов:

rпр = Zдоп - rк - rприб. = 0,4 - 0,1 - 0,008 = 0,292 (Ом);.

допустимое сечение контрольного кабеля : (алюминий с = 0,0283 Ом мм2/м ;

l =4 м .)

s ? с . l / rпр , мм 2

s ? 0,0283 . 4 / 0,292 =0,387 (мм2);

Выбираю контрольный кабель КВВГ сечением 4 мм 2

2 ) Секционный выключатель:

допустимое сопротивление проводов:

rпр = Zдоп - rк - rприб. = 0,4 - 0,1 - 0,004 = 0,296 (Ом).

допустимое сечение контрольного кабеля :

s ? 0,0283 . 4 / 0,296 =0,382 (мм2);

Выбираю контрольный кабель КВВГ сечением 4 мм 2.

Динамическая стойкость: iдин. =74,5 кА > iУД =29,872 кА

Термическая стойкость: IТ2 . tТ =2900кА 2/с > ВК =9,733 кА2/с

3 ) Отходящие линии:

допустимое сопротивление проводов:

rпр = Zдоп - rк - rприб. = 0,4 - 0,1 - 0,12 = 0,18 (Ом).

допустимое сечение контрольного кабеля :

s ? 0,0283 . 4 / 0,18 =0,63 мм 2

Выбираю контрольный кабель КВВГ сечением 4 мм 2.

Динамическая стойкость : iдин. =74,5 кА > iУД =29,743 кА

Термическая стойкость : IТ2 . tТ =2900кА 2/с > 9,66 кА2/с

4 ) Батареи конденсаторов:

допустимое сопротивление проводов:

rпр = Zдоп - rк - rприб. = 0,4 - 0,1 - 0,032 = 0,268(Ом).

допустимое сечение контрольного кабеля:

s ? 0,0283 . 4 / 0,268=0,422 (мм2);

Выбираю контрольный кабель КВВГ сечением 4 мм 2

5) Сторона ВН трансформаторов ГПП

допустимое сопротивление проводов:

rпр = Zдоп - rк - rприб. = 0,4 - 0,1 - 0,008 = 0,292(Ом).

допустимое сечение контрольного кабеля:

s ? 0,0283 . 4 / 0,292=0,388 (мм2);

Выбираю контрольный кабель КВВГ сечением 4 мм 2.

8.2.7 Выбор трансформаторов напряжения

Выбор трансформаторов напряжения производится:

- по номинальному напряжению ;

- по классу точности ;

- по вторичной нагрузке.

Каждый трансформатор рассчитывается на мощность всех приборов присоединений данной секции.

Выбираю трансформаторы напряжения НАМИ -10 -200, номинальная мощность которых в классе точности 0,5 равна 200 В .А.

Таблица 15 Определение нагрузки трансформаторов напряжения

№ п/п	Наименование приборов	Количество приборов	Потребляемая мощность, Вт	Класс точности	cosц	Нагрузка
						Р, Вт	Q, Вар
1	Вольтметр Э335	4	2	1,5	1	8	0
2	Счетчик активной энергииЦЭ6803В	8	2	1,0	0,38	12,16	29,6
3	Счетчик реактивной энергии ЦЭ6811	2	2	1,0	0,38	1,52	3,7
4	Варметр Д345	2	4	1,5	1	8	0
5	Итого :					30,12	33,3
6	Счетчик универсальный ЦЭ6812	2	6	1,0	0,38	4,56	11,1

S ном.= 200 В .А > S приб.= 44,9 В .А

Трансформатор напряжения обеспечивает класс точности 0,5.

8.2.8 Выбор трансформаторов собственных нужд для ГПП

На ГПП устанавливаем 2 трансформатора собственных нужд. Мощность трансформаторов определяется исходя из условий нагрузки.

Таблица16 Потребители собственных нужд

Вид потребителя	Установленная мощность, кВт
Охлаждение силовых трансформаторов (в зависимости от номинальной мощности)	3,5…11
Подогрев шкафов КРУН	2,7
Устройство РПН	3,3
Наружное освещение ОРУ	3
Освещение, отопление, вентиляция ЗРУ	7
Аппаратура связи и телемеханики	8,7
Маслохозяйство	75

Так как энергия расходуется в основном на подогрев , то cosц=0,98.

Суммарная нагрузка СН :

У Р = 2 .7,25 + 2,7 .8+3,3 .2+3+7+8,7+75 =136,4 (кВт)

У S = У Р/ cosц , кВ .А (68)

У S =136,4/0,98=139 (кВ .А);

С учётом параллельной работы ТСН :

SТСН? У S/1,4 , кВ .А (69)

SТСН?139/1,4= 99,41 (кВ .А);

Выбираем трансформаторы ТМ - 160/10 , подключаем их через разьеденитель РВЗ - 10/400 У3.

8.3.Расчёт заземления и молниезащиты ГПП

8.3.1 Расчёт заземления ГПП

В соответствии с ПУЭ в электроустановках выше 1000в сопративление заземлителя не должно превышать 10 Ом. Однако при наличии потребителей на стороне 0,4 кВ необходимо обеспечить сопротивление не более 4 Ом

IЗ = U . LВ /350+U . LК /10, А (70)

где UЛ - линейнае напряжение электроустановки, в;

LК - длина кабельных линий, км ;

LВ - длина воздушных линий, км.

IЗ =(38,5 . 9,5 ) /350 =1,507 (А)

RЗ = 250/1,507=165,893 (Ом).

Принимаем сопротивление заземлителя 4 Ом , в соответствии с ПУЭ.

Выполняем заземлитель из круглых стальных электродов диаметром 20 мм и длиной 3м . Размещаем электроды по контуру ГПП и соединяем их полосой из круглой стали диаметром 20мм .Глубина заложения полосы 0,7м.

ср,г= суд.К п,г=100.2=200 Ом.м

ср,в= суд.К п,в=100.1,4=140 Ом.м

К п,г ,К п,в - повышающие коэффициенты зависящие от климатической зоны.

Српративление растекания одного вертикального электрода стержневого типа определяется по формуле из (13)

Ro,в,э= ср,в/(2.р.l) . (ln(2l/d)+1/2ln(4t+l/(4t-l));

Ro,в,э= 140/(2 .3.14 .3) . (ln(2.3/0.02)+0,5ln(4.2,2+3/(4.2,2-3))=43,28 Ом

Определяем примерное число вертикальных заземлителей при Ки,в=0,64 (отношение расстояния между электродами к их длине равно 2, ориентировачное число вертикальных электродов составляет 15)

N= Ro,в,э /(Ки,в. Rи);

N=43,28 /(0,64.4)=17.

Определяем сопротивление растекания горизонтальных заземлителей

Rр,г,э= ср,г/( К п,г.2.р.l) . ln(lІ/(dt));

Rр,г,э=200/(0,31.2.3,14.168) . ln(168І/(0,02.0,71))=8,98 Ом.

Уточняем необходимое сопративление вертикальных электродов

Rв,э= Ro,г,э* Rи/( Ro,г,э-Rи);

Rв,э= 8,98* 4/( 8,98-4)= 7,21 Ом.

Определяем число вертикальных электродов при коэффициенте использования Ки,в,у=0,68 (N=17, a/l=(168/17)/5=1,97)

N= Ro,в,э /(Ки,в,у. Rи);

N=43,28 /(0,55.7,21)=11.

R З = (R Г . R В ) /(R Г +R В ) , Ом. (71)

R З = (8,98 . 7,21 ) /(8,98 +7,21 ) = 3,99 (Ом) ,

что меньше допустимой

8.3.2Расчёт заземляющих устройств цеха

Принимаем сопротивление заземлителя 4 Ом, в соответствии с ПУЭ.

В качестве вертикальных заземлителей принимаем, стальные стержни диаметром 16 мм и длиной 2 м, которые погружены в грунт на глубину 0,7 м от поверхности. К ним приваривают горизонтальны электроды стержневого типа из той же стали, что и вертикальные электроды.

С учетом площади занимаемой объектом намечаем расположение электродов - по периметру с расстоянием между вертикальными электродами 6 м.

Определим расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей

ср,г= суд.К п,г=100.2=200 Ом.м

ср,в= суд.К п,в=100.1,4=140 Ом.м

К п,г ,К п,в - повышающие коэффициенты зависящие от климатической зоны.

Сопротивление растекания одного вертикального электрода стержневого типа определяется по формуле из (13)

Ro,в,э= ср,в/(2.р.l) . (ln(2l/d)+1/2ln(4t+l/(4t-l));

Ro,в,э= 140/(2 .3.14 .2) . (ln(2.2/0.016)+0,5ln(4.1.7+2/(4.1.7-2))=64,92 Ом

Определяем примерное число вертикальных заземлителей при Ки,в=0,64 (отношение расстояния между электродами к их длине равно 2, ориентировочное число вертикальных электродов составляет 15)