Проектирование сети электроснабжения тракторного завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

Инженерная школа

Кафедра электроэнергетики и электротехники

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

Проектирование сети электроснабжения тракторного завода

Выполнил

Никифоров Д.Л.

Группа ЗЭ 9571

Руководитель

Туркин Д.Г.

Содержание

электрический высоковольтный мощность энергия

1. Исходные данные для проектирования

1.1 Характеристика режима работы проектируемого объекта

1.2 Выбор и обработка графиков электрических нагрузок

1.3 Характеристика высоковольтных потребителей

2. Расчет электрических нагрузок проектируемого объекта

2.1 Расчет силовых электрических нагрузок

3. Выбор числа и мощности цеховых ТП и компенсирующих устройств

3.1 Предварительное распределение нагрузок по ТП

3.2 Расчёт реактивной мощности, подлежащей компенсации на стороне низшего напряжения

3.3 Расчет потерь мощности, подлежащей компенсации

3.4 Определение расчетной нагрузки на шинах 10 кВ ТП

4. Расчёт и построение картограммы электрических нагрузок

4.1 Расчёт и построение картограммы электрических нагрузок

4.2 Определение центра электрических нагрузок

5. Выбор числа и мощности трансформаторов на ГПП

5.1 Определение реактивной мощности, вырабатываемой синхронными двигателями

5.2 Определение расчетной активной мощности предприятия

5.3 Определение реактивной мощности, получаемой от энергосистемы

5.4 Выбор числа и мощности трансформаторов на ГПП

5.5 Расчет потерь мощности и энергии в трансформаторах ГПП

5.6 Выбор принципиальной схемы ГПП

6. Выбор рационального напряжения питающих ЛЭП

6.1 Расчет и проверка питающих ЛЭП

6.2 Определение потерь энергии в ЛЭП

7. Составление баланса реактивной мощности для внутризаводской схемы электроснабжения

8. Расчет сети внутризаводского электроснабжения

Список литературы

1. Исходные данные для проектирования

Исходными данными для проектирования системы электроснабжения завода является:

генеральный план предприятия;

установленная мощность по цехам таблица 1.1.;

характеристика технологического процесса;

характеристика режима работы проектируемого объекта;

характеристика высоковольтных потребителей.

Таблица 1. Наименование цехов и их установленные мощности

№	Наименование цехов	L, м	В, м	Н, м	РН, кВт	КС
1	Литейный цех 0,4кВ 2ДСП, нагрузка 10 кВ	180	66	10,2	1050 3800	0,45 0,80	0,70 0,84
2	Кислородная станция 0,4кВ 4 СД, нагрузка 10 кВ	48	30	6,0	230 2400	0,75 0,75	0,80 0,80
	Ацетиленовая станция	48	24	6,0	420	0,75	0,80
4	Гараж	80	40	4,8	180	0,35	0,65
5	Заводоуправление( 3 этажа ) Столовая	84	18	3,3	270 160	0,40 0,45	0,80 0,80
6	Склад металлоконструкций	78	36	7,2	70	0,25	0,50
7	Кузнечно -штамповочный 0,4кВ 2 ИП, нагрузка 10 кВ	120	66	9,6	1300 2000	0,45 0,45	0,70 0,70
8	Механосборочный цех	162	84	9,6	1200	0,38	0.65
9	Насосная пром. Стоков 0,4кВ 2 АД, нагрузка 10 кВ	48	30	6,0	140 1000	0,75 0,75	0,85 0,85
10	Цех двигателей	108	42	8,4	970	0,40	0,70
11	Ремонтно-механический	60	30	7,2	435	0,30	0,65
12	Котельная	48	42	9,6	470	0,65	0,80
13	Насосная	30	30	6,0	260	0,75	0,85
14	Склад мазута	48	30	6,0	110	0,75	0,80
15	Малярный цех	102	42	9,6	290	0,70	0,80
16	Малый сборочный цех	84	66	8,4	340	0,38	0,65
17	Материальный склад	108	66	6,0	95	0,25	0,50
18	Проходные ,на каждую	6	6	2,4	8	0,80	0,85

1.1 Характеристика режима работы проектируемого объекта

Развернутая характеристика проектируемого предприятия с точки зрения надежности электроснабжения отдельных цехов приведена в таблице 2.

Таблица 2. Характеристика сред и помещений

№	Наименование цехов	Категория	Хар-ка помещений	Классификация помещений
				Поражение эл. током	Взрыво-пожароопасность
					ПУЭ	СНиП
1	Литейный цех	I	жаркая, сухая, пыльная	Особо опасная (токопроводящие полы, пыль, высокая температура)		Г
2	Кислородная станция	II	нормальная	повышенная опасность (токопроводящие полы)		А
3	Ацетиленовая станция	II	нормальная	повышенная опасность (токопроводящие полы)		А
4	Гараж (автотранспорт)	III	Влажная	Особо опасная (токопроводящие полы, химически активные вещества)	П-I	В
5	Заводоуправление	III	нормальная	без повышенной опасности	П-IIа	Д
5.1	Столовая	III	влажная	Особо опасная (токопроводящие полы,)		Г
6	Склад металлоконструкций	III	Норм	Повышенная опасность (токопроводящие полы)		Д
7	Кузнечный цех	I	жаркая, сухая, пыльная	Особо опасная (токопроводящие полы, пыль, высокая температура)		Г
8	Механосборочный цех	II	нормальная	повышенная опасность (токопроводящие полы)		Д
9	Насосная пром. стоков	II	влажная	Особо опасная (токопроводящие полы)		Д
10	Цех двигателей
11	Ремонтно-механический	II	нормальная	Повышенная опасность
12	Котельная	II	Жаркая	Повышенная опасность
13	Насосная	I	Сырая	Повышенная опасность		Д
14	Склад мазута	III	Пыльная	Особо опасная
15	Малярный цех	II	Хим. Активная	Особо опасная (токопроводящие полы, хим. активная среда)
16	Малый сборочный цех
17	Материальный цех
18.1	Проходная	III	нормальная	без повышенной опасности		Д
18.2	Проходная	III	нормальная	без повышенной опасности		Д

1.2 Выбор и обработка графиков электрических нагрузок

Для данной отрасли промышленности, к которой относится проектируемое предприятие, выбирается суточный график нагрузки и годовой график по продолжительности (рисунок 1, 2).

В таблице 3 представим данные о величине, в %, и продолжительности, в часах, ступеней годового графика по продолжительности.

Рисунок 1. Суточный график нагрузок



Рисунок 2. Годовой график по продолжительности

В таблице 3 представлены данные о величине, в %, и продолжительности, в часах, ступеней годового графика по продолжительности.

Таблица 3. Расчетные данные для определения Тм

Номер ступени	Нагрузка, %	Время работы на i-ой ступени, час
1	100	1500
2	90	1840
3	80	1080
4	60	750
5	50	1750
6	45	1840

По данным графика определяем время использования максимума нагрузки -и, затем, время максимальных потерь - .

,

где - мощность i-ой ступени графика, отн. един.;

- продолжительность i-ой ступени графика, ч;

n - число ступеней годового графика;

- суммарная максимальная нагрузка, отн. един.

ч.

ч.

1.3 Характеристика высоковольтных потребителей

На данном объекте высоковольтные потребители представлены асинхронными и синхронными двигателями, а также дуговыми сталеплавильными печами (ДСП), индукционными печами (ИП). Напряжение высоковольтных потребителей соответствует напряжению распределительной сети-10кВ

Асинхронные двигатели устанавливаются в насосной, синхронные в компрессорной.

ДСП - трехфазные электроприемники, работающие в повторно-кратковременном режиме работы с резкими колебаниями тока. В процессе работы ДСП происходят частые эксплуатационные короткие замыкания вызывающие снижение напряжения на шинах подстанции, что отрицательно сказывается на работе других электроприемников. ДСП - потребители первой категории, питание осуществляется от отдельных РП или непосредственно от ГПП.

Данные высоковольтной нагрузки:

Цех № 9. Асинхронные двигатели типа A4-85/62-8У3, 2 шт.

Паспортные данные двигателя:

= 500 кВт; =10 кВ; КПД=94.1 %, =0.8.

Цех № 2. Синхронные двигатели типа СДH-14-44-10, 4 шт.

=630кВт; =6 кВ; n=600 об/мин;, К₁ = 5,6кВт, К₂ = 4,06кВт.

Цех № 1. ДСП, 2 шт.

= 4300 кВт; =10 кВ; =0,84.

Цех № 7. Индукционные печи ИП 2шт

= 2400 кВт; =10 кВ; =0.75.

2. Расчет электрических нагрузок проектируемого объекта

2.1 Расчет силовых электрических нагрузок

Нагрузка потребителей задана суммарным значением без указания числа и мощности отдельных приемников, максимальная расчетная нагрузка определяется по формуле

,

Qмс = Р_мс•tg

где К_с - коэффициент спроса, принимается по справочным данным;

Р_н - установленная мощность цехов.

Все расчеты сводятся в таблицу 4 и 5.

Таблица 4. Расчетные силовые нагрузки 0,4 кВ

№	Наименование цехов (0,4кВ)	PH кВт	КС			PMC кВт	QMC кВт	SMC кВА
1	Литейный цех	1050	0,45	0,70	1,02	473	481,95	674,93
2	Кислородная станция	230	0,75	0,80	0,75	173	129,38	215,63
3	Ацетиленовая станция	420	0,75	0,80	0,75	315	236,25	393,75
4	Гараж	180	0,35	0,65	1,17	63	73,71	96,96
5	Заводоуправление(3 этажа) Столовая	270 160	0,40 0,45	0,80 0,80	0,75 0,75	108 72	81,0 54,0	135,0 90,0
6	Склад металлоконструкций	70	0,25	0,50	1,73	18	30,28	34,97
7	Кузнечно-штамповочный	1300	0,45	0,70	1,02	585	596,70	835,63
8	Механосборочный цех	1200	0,38	0,65	1,17	456	533,52	701,84
9	Насосная пром. стоков	140	0,75	0,85	0,62	105	65,10	123,54
10	Цех двигателей	970	0,40	0,70	1,02	388	395,76	554,23
11	Ремонтно-механический	435	0,30	0,65	1,17	131	152,69	200,86
12	Котельная	470	0,65	0,80	0,75	306	229,13	381,88
13	Насосная	260	0,75	0,85	0,62	195	120,90	229,44
14	Склад мазута	110	0,75	0,80	0,75	83	61,88	103,13
15	Малярный цех	290	0,70	0,80	0,75	203	152,25	253,75
16	Малый сборочный цех	340	0,38	0,65	1,17	129	151,16	198,85
17	Материальный склад	95	0,25	0,50	1,73	24	41,09	47,46
18	Проходные , на каждую	8	0,80	0,85	0,62	6	3,97	7,53

Таблица 5. Расчетные силовые нагрузки 10 кВ

№	Наименование цехов (0,4кВ)	PH кВт	КС			PMC кВт	QMC кВт	SMC кВА
1	Литейный цех	3800	0,80	0,84	0,65	3040	1976,00	3625,77
2	Кислородная станция	2400	0,75	0,80	0,75	1800	1350,00	2250,00
7	Кузнечно -штамповочный	2000	0,45	0,70	1,02	900	918,00	1285,58
9	Насосная пром. стоков	1000	0,75	0,85	0,62	750	465,00	882,45

3. Выбор числа и мощности цеховых ТП и компенсирующих устройств

3.1 Предварительное распределение нагрузок по ТП

Предварительное распределение нагрузок по ТП приведено в таблице 6.

Таблица 6. Выбор числа и мощности трансформаторов на ТП.

№ ТП	№№ цехов	Нагрузка по цехам	Число тр-ров	Мощность тр-ров	Кз
		Нагрузка цехов, Рм, кВт	Суммарная нагрузка, Р, кВт	Нагрузка цехов, Qм, квар	Суммарная нагрузка, Q, квар
1	1	473	653	481,95	616,95	4	250	0,653
	5	180		135
2	2	173	551	129,38	439,34	3	250	0,735
	3	315		236,25
	4	63		73,71
3	6	18	1295	30,28	841,26	3	630	0,69
	7	585		59,67
	8	456		533,52
	9	105		65,10
	11	131		152,69
34	15	203	362	152,25	348,47	2	250	0,724
	16	129		151,16
	17	24		41,09
	18	6		3,97
5	10	388	978	395,76	811,64	2	630	0,78
	12	306		229,13
	13	195		120,9
	14	83		61,88
	18	6		3,97

В результате анализа мощности, площади и месторасположения цехов, а также в целях минимизации потерь в линиях 0,4 кВ предполагается установка трансформаторов мощностью 250 кВ·А и 630 кВА.

Минимальное число трансформаторов одной мощности

, (3.1)

где Р_М - суммарная мощность цехов, где установлены трансформаторы одной мощности, кВт;

К_з - коэффициент загрузки трансформаторов;

S_н.т. - номинальная мощность трансформатора, кВА.

N - добавка до ближайшего целого числа.

Оптимальное число трансформаторов

,

где m - дополнительное число трансформаторов, определяется по рисунку П.Д.1(1).

Число трансформаторов мощностью 250 кВ·А

Это значение совпадает с предварительным количеством трансформаторов, определенным по таблице 6.

Число трансформаторов мощностью 630 кВ·А

Это значение совпадает с предварительным количеством трансформаторов, определенным по таблице 3.1.

На проектируемом заводе устанавливаются КТП с трансформаторами ТМЗ 250/9 и ТМЗ 630/5 . При питании от ТП нескольких РУ - 0,4 кВ ТП устанавливается в цехе с наибольшей нагрузкой.

3.2 Расчёт реактивной мощности, подлежащей компенсации на стороне низшего напряжения

Наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передавать через трансформаторы данной номинальной мощности, в сеть напряжением 0,4 кВ, определяем по формуле:

где N_опт, К_з, S_н.тр - соответственно оптимальное число, коэффициент загрузки трансформаторов единой мощности S_{н тр}.

квар.

Суммарная мощность батарей конденсаторов на напряжение 0,4 кВ для данного цеха рассчитывается по формуле:

,

где - суммарная реактивная мощность всех потребителей цеховой ТП1.

квар.

Дополнительная мощность НБК Q_нк2 для ТП 1 по формуле:

,

где - расчётный коэффициент, зависящий от расчётных параметров и, и схемы питания цеховой ТП:

- для радиальной схемы определяют по рис. П.Д.2;

- для магистральной схемы с двумя трансформаторами - по рисунку П.Д.3;

- для магистральной схемы с тремя и более трансформаторами = К_р1/30;

- для двухступенчатой схемы питания трансформаторов от РП 6-10 кВ, на которых отсутствуют источники реактивной мощности, = К_р1/60;

- значение для Дальнего Востока принимается 9;

- значение принимается по табл. П.Д.1;

- если ТП питается от РП с СД, то.

Если в расчетах окажется, что, то для данной группы трансформаторов на ТП реактивная мощность принимается равной нулю.

квар.

Суммарную расчетную мощность конденсаторных батарей низкого напряжения, устанавливаемых в цеховой сети, определяем по формуле:



квар.

Суммарная мощность НБК, приходящаяся на один трансформатор, рассчитывается по формуле:

.

квар.

Выбираем конденсаторную установку типа КРМ 0,4-150.

Для остальных ТП расчет аналогичен. Результаты расчета сведены в таблицы 7-8.

Таблица 7. Реактивная мощность, подлежащая компенсации

№ ТП	Рм, кВт	Qм, квар	Sном.тр., кВА	Nопт	Qmax.т, квар	Qнк1, квар	Схема питания		Qнк2, квар	Qнк, квар
1	653	616,95	250	4	0	616,95	2-х ступ.	0,15	0	616,95
2	551	439,34	250	3	16,6	422,74	2-х ступ.	0,15	0	422,74
3	1295	841,26	630	3	153,791	687,469	2-х ступ.	0,15	0	687,469
4	362	348,47	250	2	0	348,47	радиальная	0,45	0	348,47
5	978	811,64	630	2	97,015	714,625	2-х ступ.	0,15	0	714,625

Таблица 8. Выбор БСК на 0,4 кВ

№ ТП	Qнк, квар	Nопт	Qком, квар	Кол-во и тип БСК	Qбск, квар	Qбск(тп), квар
1	616,95	4	154,24	КРМ 0,4-150	150	600
2	422,74	3	146,45	КРМ 0,4-133	133	399
3	687,469	3	280,42	КРМ 0,4-225	225	675
4	348,47	2	174,24	КРМ 0,4-167	167	334
5	714,625	2	405,82	КРМ 0,4-350	350	700

3.3 Расчет потерь мощности, подлежащей компенсации

В цеховых КТП установлены трансформаторы ТМЗ - 250 и ТМЗ - 630 со следующими паспортными данными:

Таблица 9. Паспортные данные трансформаторов

Тип
		ВН	НН
ТМЗ-250/10	250	10	0,4	0,74	3,70	4,5	2,3
ТМЗ-630/10	630	10	0,4	1,31	7,60	5,5	1,8

Реактивная мощность, проходящая через трансформатор после установки БСК (для ТП1):

, квар.

Максимальная мощность нагрузки этого ТП:

, кВА.

Коэффициент загрузки:

, .

Потери холостого хода в одном трансформаторе ТП1:

,

 квар.

Потери короткого замыкания в одном трансформаторе ТП1:

,

квар.

Полные реактивные потери в трансформаторах ТП1:

,

квар.

Приведённые потери активной мощности холостого хода и короткого замыкания:

,

кВт,

,

кВт,

где - коэффициент изменения потерь, который для цеховых ТП равен 0,07кВт/квар.

Полные активные потери в трансформаторах ТП1:

,

кВт.

Расчёт потерь мощности в трансформаторах остальных ТП аналогичен. Результаты расчёта приведены в таблице 10.

Таблица 10. Расчёт потерь мощности в цеховых ТП

№ ТП	Рм, кВт	Qм, квар	Qбск(тп квар	Q`вк, квар	Sм, кВА	Кз	Рхх, кВт	Ркз, кВт	Qxx, квар	Qкз, квар	Q`тп, квар	P`xx, кВт	P`кз, кВт	P`тп, кВт
1	653	616,95	600	16,95	653,22	0,65	3,7	0,74	5,75	11,25	42,19	4,10	1,53	19,02
2	551	439,34	399	40,34	552,47	0,74	3,7	0,74	5,75	11,25	35,48	4,10	1,53	14,78
3	1295	841,26	675	166,26	1305,63	0,69	7,6	1,31	11,34	34,65	83,51	8,39	3,74	30,52
4	362	348,47	334	14,47	362.29	0,72	3,7	0,74	5,75	11,25	23,29	4,10	1,53	9,81
5	978	811,64	811	111,64	984,35	0,78	7,6	1,31	11,74	34,65	64,84	8,39	3,74	21,33

Определение расчетной нагрузки на шинах 10 кВ ТП

Активная мощность нагрузки на шинах 10 кВ с учетом потерь в трансформаторах ТП определяется по формуле:

,

кВт.

Реактивная мощность нагрузки на шинах 10 кВ с учетом потерь в трансформаторах ТП определяется по формуле:

,

квар.

Расчетная силовая нагрузка цеха на шинах 10 кВ с учетом потерь мощности в трансформаторах ТП определяется по формуле:

,

кВА.

Расчет для остальных цехов аналогичен. Результаты сведены в таблицу 3.6.

Таблица 10. Расчетная мощность нагрузки на шинах 10 кВ цеховых ТП

№ КТП	Р`м(тп), кВт	QвкТП, квар	Sм, кВА
1	672,02	59,14	674,62
2	565,78	75,82	570,84
3	1325,52	249,77	1348,85
4	371,81	37,76	373,72
5	999,33	176,48	1014,79

4. Расчёт и построение картограммы электрических нагрузок

4.1 Расчёт и построение картограммы электрических нагрузок

Для нахождения места размещения ГПП и ТП на генеральном плане предприятия наносится картограмма нагрузок Р_i, представляющих собой окружности, площади которых равны R² и в выбранном масштабе М равны расчетной нагрузке Р_i данных цехов.

Тогда радиус окружности равен:

Для третьего цеха:

м,

где М = 0,05 кВт/м².

В масштабе чертежа:

,

мм.

Круг делится на сектора, каждый из которых равен нагрузке силовой на низкой и высокой стороне, осветительной.

Площадь круга равна расчетной мощности цеха

Р_р = Р_мс + Р_10кВ + Р_мо,

Находятся углы секторов, соответствующие силовой нагрузке на низкой и высокой сторонах, осветительной нагрузке

, (расчёт не производился);

;

.

Все результаты расчетов приведены в таблицу 12.

Таблица 12. Данные для построения картограммы электрических нагрузок

№	Наименование цеха	Рмс, кВт	P10кВ, кВт	Рр, кВт	ri, мм	мс, град	10кВ, град
1	Литейный цех	473	3040	3513	74,77	48,47139	311,528608
2	Кислородная станция	173	1800	1973	56,04	31,56614	328,433857
3	Ацетиленовая станция	315		315	22,39	360	0
4	Гараж	63		63	10,01	360,00	0,00
5	Заводоуправление	108		108	13,11	360,00	0,00
	Столовая	72		72	10,70	360	0
6	Склад металлоконструкций	18		18	5,35	360	0
7	Кузнечно -штамповочный	585	900	1485	48,62	141,8182	218,181818
8	Механосборочный цех	456		456	26,94	360	0
9	Насосная пром. стоков	105	750	855	36,89	44,21053	315,789474
10	Цех двигателей	388		388	24,85	360	0
11	Ремонтно-механический	131		131	14,44	360	0
12	Котельная	306		306	22,07	360	0
13	Насосная	195		195	17,62	360	0
14	Склад мазута	83		83	11,49	360	0
15	Малярный цех	203		203	17,97	360	0
16	Малый сборочный цех	129		129	14,33	360	0
17	Материальный склад	24		24	6,18	360	0
18	Проходная	6		6	3,09	360	0
18	Проходная	6		6	3,09	360	0

4.2 Определение центра электрических нагрузок

Центром электрических нагрузок является точка с координатами Х_о, У_о, где сосредоточенна основная нагрузка

,

где Х_i, Y_i - геометрические координаты i - го цеха;

Р_i - активная мощность нагрузки i-го цеха;

Р_i - суммарная активная мощность нагрузки всего предприятия, кВт.

n - количество цехов.

Результаты расчета ЦЭН приведены в таблице 13.

Таблица 13. Определение месторасположения ЦЭН

№	Наименование цеха	Рр, кВт	X, м	Y, м	P*X	P*Y
1	Литейный цех	3513	132	400	463716	1405200
2	Кислородная станция	1973	292	336	576116	662928
3	Ацетиленовая станция	315	360	340	113400	107100
4	Гараж	63	316	472	19908	29736
5	Заводоуправление	108	8	280	864	30240
	Столовая	72	8	280	576	20160
6	Склад металлоконструкций	18	516	352	9288	6336
7	Кузнечно-штамповочный	1485	612	370	908820	549450
8	Механосборочный цех	456	772	388	352032	176928
9	Насосная пром. стоков	855	604	472	516420	403560
10	Цех двигателей	388	792	124	307296	48112
11	Ремонтно-механический	131	448	344	58688	45064
12	Котельная	306	680	112	208080	34272
13	Насосная	195	640	104	124800	20280
14	Склад мазута	83	680	32	56440	2656
15	Малярный цех	203	504	116	102312	23548
16	Малый сборочный цех	129	316	104	40764	13416
17	Материальный склад	24	152	104	3648	2496
18	Проходная	6	8	188	48	1128
18	Проходная	6	584	8	3504	48
		10329			3866720	3582658

Х₀ = 3866720/10329 = 374,36 м Y₀ = 3582658/10329= 346,85 м

5. Выбор числа и мощности трансформаторов на ГПП

5.1 Определение реактивной мощности, вырабатываемой синхронными двигателями

Каждый установленный синхронный двигатель является источником реактивной мощности, минимальную величину которой по условию устойчивой работы СД определяют по выражению:

,

где К_сд - коэффициент загрузки СД по активной мощности

,

где Р_зад, Р_н - заданная и номинальная мощности СД, соответственно 1800 и 630 кВт,

квар.

Экономически целесообразную загрузку по реактивной мощности определяют по формуле:

,

где Q_н.сд - номинальная мощность СД;

З_вк - удельная стоимость 1 квар конденсаторной батареи;

К₁, К₂ - потери в СД, при его номинальной реактивной мощности;

С_рп - расчетная стоимость потерь, принимается 57512 руб/кВт (за год).

,

где Е_н, Е_а, Е_тр - нормативные коэффициенты для линий, оборудования и НБК, приведены в таблице 14;

Р_уд - удельные потери мощности, равные 0,003 кВт;

Q_БСК - мощность БСК, принятая равной 300 квар из условия Q_БСК Q_{н. сд};

К_яч, К_бат - стоимость ячейки КРУ и НБК мощностью 300 квар, с учетом НДС принимаемые К_бат = 98117тыс. р., К_яч = 260131 тыс. р.

Таблица 14. Нормативные коэффициенты

Коэффициент	Индекс
	1	2
Ен	0,12	0,12
ЕA	0,063	0,075
Етр	0,01	0,008

= 0,254 тыс. р.

квар.

Так как , то принимаем Q_сд.э = Q_сд, т.е. Q_сд.э = 230,75 квар.

Суммарная экономически целесообразная реактивная мощность, получаемая от СД, определяется по выражению:

,

квар.

5.2 Определение расчетной активной мощности предприятия

Расчетная активная мощность предприятия

,

где - суммарная активная мощность на напряжении 0,4 кВ, кВт;

- расчетные потери в трансформаторах цеховых ТП, кВт;

- суммарная активная высоковольтная мощность.

кВт.

5.3 Определение реактивной мощности, получаемой от энергосистемы

Расчет Q_э1 производится для напряжения 110кВ (от районной подстанции до ГПП) двумя способами.

I способ

где = 0,25 при U_н = 110 кВ.

квар

II способ

,

где Q_мзав - суммарная реактивная мощность, потребляемая предприятием, квар;

Q_сдэ - суммарная экономически целесообразная реактивная мощность, получаемая от СД, квар

,

где - суммарная мощность цеховых ТП с учетом потерь;

- суммарная мощность высоковольтной нагрузки 10 кВ без СД.

квар,

квар.

При дальнейшем расчете используются наименьшее значение Q_э1, т.е. значение Q_э1 рассчитанное I способом

квар.

5.4 Выбор числа и мощности трансформаторов на ГПП

Основную долю нагрузки предприятия составляют потребители II категории, для питания которых используются два масляных трансформатора.

Выбор мощности производится для напряжения 110 кВ.

Определение полной мощности производится по формуле

,

где К_рм - коэффициент разновременности максимума нагрузок, принимаемый 0,9;

- принимается равной 10424,46 кВт;

Q_э1 - принимается равной 1846,12 квар.

кВА.

Если на ГПП устанавливается два трансформатора, то номинальная мощность каждого из них определяется по условию:

,

кВА.

где К_з - коэффициент загрузки, равный 0,7.

Выбор силового трансформатора производится по таблице П.Ж.6.

Таблица 15. Паспортные данные силового трансформатора

Uн, кВ	Расчет	Тип, мощность и количество трансформаторов	Потери, кВт	Iхх, %	Uкз, %
	Sм.гпп, кВА	Sном.т, кВА		ХХ	КЗ
110	10586,67	7561,91	2хТДН-10000/110	14	58	0,7	10,5

5.5 Расчет потерь мощности и энергии в трансформаторах ГПП

Данный расчет производится аналогично п. 3.3.

Коэффициент загрузки:

,

.

Потери холостого хода в одном трансформаторе ГПП:

,

квар.

Потери короткого замыкания в одном трансформаторе ГПП:

,

квар.

Полные реактивные потери в трансформаторах ГПП:

,

квар.

Приведённые потери активной мощности холостого хода и короткого замыкания:

,

кВт,

,

кВт,

где - коэффициент изменения потерь, который для заводских подстанций равен 0,05кВт/квар.

Полные активные потери в трансформаторах ГПП:

,

кВт.

Потери энергии в трансформаторе W_тр определяются по следующей формуле:

,

где Т_вкл - время включения, принимаемое равным 8760 ч.

_м - время максимальных потерь, равное 4813,85 ч.

кВт•ч.

Результаты расчетов сведены в таблицу 16.

Таблица 16. Потери мощности и энергии в трансформаторах

Uн, кВ	Кол-во и мощность тр-ов	Qхх, квар	Qкз, квар	Кпп	P`xx, кВт	P`кз, кВт	Кз	P`трГПП, кВт	Q`трГПП, квар	W, кВт ч
110	2хТДН-10000/110	70	1050	0,05	17,5	110,5	0,53	97,08	729,89	605438,51

В послеаварийном режиме допускается перегрузка трансформатора на 40%, т. е. .

10586,67 ? 1,4•10000= 14000.

Условие выполняется.

5.6 Выбор принципиальной схемы ГПП

Выбирается схема ГПП с перемычкой с высокой стороны, что повышает надежность электроснабжения. При нормальном режиме перемычка разомкнута. ГПП выполнена на основе блочного типа КТПБ-110/10.

Упрощенная схема ГПП приведена на рисунке 3.

Рисунок 3. Типовая схема подстанции 110/10кВ

6. Выбор рационального напряжения питающих ЛЭП

6.1 Расчет и проверка питающих ЛЭП

Выбор питающих ЛЭП производится по экономической плотности тока.

Суммарная полная мощность нагрузки на ЛЭП с учетом потерь:

,

кВА.

Максимальный рабочий ток:

,

А.

Определение экономического сечения:

,

мм²,

где А/мм² - экономическая плотность тока, принимаемая по таблице П.И.4.

Принимается провод АС-70/11 с допустимым током I_доп=265 А, R_o = 42,8 Ом/100км, Х₀ = 44,4 Ом/100км.

Проверка по допустимому току:

,

.

Данный провод удовлетворяет условиям короны - сечение провода должно быть не меньше 70 мм². При строительстве ЛЭП принимаются железобетонные опоры с двусторонним питанием.

6.2 Определение потерь энергии в ЛЭП

Расчет потерь энергии в ЛЭП W_а производится по формуле:

,

где n - число питающих линий, равное 2;

m = 3 - число фаз;

R - сопротивление линии, Ом

,

где L - длина ЛЭП, принимаемая равной 20 км;

R_о - удельное сопротивление линии.

Ом.

кВт•ч.

Таблица 17. Технико-экономические характеристики ЛЭП.

U, кВ	Sм.лэп, кВА	Im, А	jэк, А/мм2	Fрасч, мм2	Fст, мм2	Iдоп, А	Iав, А	R0, Ом/100км	R, Ом	WЛЭП, кВт ч
110	10739,6	28,2	1,0	28,2	70	265	56,4	42,8	8,56	196614,61

7. Составление баланса реактивной мощности для внутризаводской схемы электроснабжения

Реактивная мощность, подлежащая компенсации рассчитываются по формуле:

,

где Q_вкТП - нескомпенсированная реактивная нагрузка в сетях 0,4 кВ;

- суммарная реактивная мощность высоковольтной нагрузки;

Q`_трГПП - потери мощности в трансформаторах ГПП.

квар.

Выбираем БСК типа 2хКРМ(УКЛ57)-6,3-10,5кВ-1500квар. Для повышение коэффициента использования конденсаторных батарей выбирается централизованная установка на ГПП.

Итоговая мощность Q_вбк с учетом выбранных батарей составляет

Q_вбк = 21500 = 3000 квар.

Недокомпенсированная реактивная мощность предприятия

Q_ВК = 3268 - 3000 = 268 квар.

Реактивная мощность, потребляемая заводом из системы:

Q = 1846,12 + 268 = 2114,12 квар.

8. Расчет сети внутризаводского электроснабжения

Расчет сечения кабельных линий выбирается по экономической плотности тока с последующей проверкой по длительно допустимым токовым нагрузкам нормального и аварийного режима и по термической стойкости к токам КЗ.

1. Расчёт сечения кабелей U_н = 10кВ.

Для расчета сечений кабельных линий, соединяющих ТП, необходимо знать рабочий максимальный ток, который протекает по рассматриваемому участку и определяется по формуле:

,

где S_м - полная мощность проходящая по рассматриваемому участку кабельной линии, кВА;

U_н - напряжение на шинах РП, равное 10 кВ;

n - количество кабелей в нормальном или аварийном режиме.

Участок ГПП - РП

,

Участок РП - ТП

,

Расчет сечений кабельной линии ведется для наиболее загруженных одиночных магистралей отходящих от ГПП, либо одной секции РП.

Участок ГПП - РП2

кВА.

А.

мм²,

где А/мм² по таблице П.И.4.

Принимаем стандартное сечение , А. Кабель ААБ.

Проведём проверку кабеля при работе в аварийном режиме, при котором должно соблюдаться условие:

где К_ПЕР - коэффициент перегрузки;

К_П - коэффициент, учитывающий количество кабелей в траншее и расстояние между ними.

I_ав = 224,26 = 48,52 < I`_доп = 11,390 = 117 А .

Расчеты для остальных участков производятся аналогично и результаты расчетов сводятся в таблицу 8.1. Расчеты для РУ-0,4 кВ также производятся аналогично, выбор сечений производится только по допустимому току, результаты выбора сведены в таблицу 18.

Таблица 18. Выбор сечения кабельных линий 10 кВ

Участок	Pкл, кВт	Qкл, квар	Sм, кВА	Iрасч, А	Fрасч, мм2	Fст, мм2	Iдоп, А	I`доп, А	Iав, А
ГПП-ДСП	3040,00	1976,00	1812,88	99,68	83,07	95	205	266,5	199,37
ГПП-РП1	3004,00	2406,29	1924,46	105,82	88,18	95	205	266,5	211,64
РП1-СД	1800,00	1350,00	562,50	30,93	25,77	35	115	149,5	61,86
РП1-ТП1а	672,02	59,14	337,31	18,55	15,46	16	75	97,5	37,09
ТП1а-ТП1в	672,02	59,14	168,65	9,27	7,73	16	75	97,5	18,55
РП1-ТП2а	565,78	75,82	285,42	15,69	13,08	16	75	97,5	31,39
ТП2а-ТП2в	565,78	75,82	190,28	10,46	8,72	16	75	97,5	20,93
ГПП-ТП4	371,81	37,76	186,86	10,27	8,56	16	75	97,5	20,55
ГПП-РП2	750,00	465,00	441,23	24,26	20,22	25	90	117,0	48,52
РП2-АД	750,00	465,00	441,23	24,26	20,22	25	90	117,0	48,52
ГПП-РП3	3173,00	257,09	1591,70	87,52	72,93	95	205	266,5	175,04
РП3-ИП	900,00	918,00	642,79	35,34	29,45	35	115	149,5	70,69
РП3-ТП3а	1325,52	249,77	674,42	37,08	30,90	35	115	149,5	74,17
ТП3а-ТП3в	1325,52	249,77	449,62	24,72	20,60	25	90	117,0	49,45
РП3-ТП5	999,33	176,48	507,40	27,90	23,25	25	90	117,0	55,80

Таблица 19. Выбор сечений кабельных линий 0,4 кВ

№ цеха	Участок	Рм, кВт	Qм, квар	Sм, кВА	Iм, А	Тип выкл.	Iном, А	n	I`м, А	Fст, мм2	Iдоп, А	I`доп, А
5	ТП1-РУ1	180	135,00	225,00	324,76	А3726ФУ3	250	2	162,38	50	165	193,05
2	ТП2-РУ3	173	129,38	216,03	311,81	А3726ФУ3	160	2	155,91	50	165	193,05
4	ТП2-РУ2	63	73,71	96,96	139,95	А3726ФУ3	250	1	139,95	50	165	214,50
11	ТП3-РУ4	131	152,69	201,18	290,38	А3726ФУ3	400	1	290,38	150	305	396,50
6	ТП3-РУ5	18	30,28	35,23	50,85	А3726ФУ3	160	1	50,85	10	65	84,50
7	ТП3-РУ7	585	59,67	588,04	848,76	А3726ФУ3	250	4	212,19	95	240	249,60
9	ТП3-РУ6	105	65,10	123,54	178,31	А3726ФУ3	250	1	178,31	70	200	260,00
15	ТП4-РУ10	203	152,25	253,75	366,26	А3726ФУ3	250	2	183,13	70	200	234,00
17	ТП4-РУ9	24	41,09	47,59	68,69	А3726ФУ3	160	1	68,69	16	90	117,00
18/1	ТП4-РУ8	6	3,97	7,19	10,38	А3726ФУ3	160	1	10,38	10	65	84,50
12	ТП5-РУ12	306	229,13	382,28	551,77	А3726ФУ3	400	2	275,89	150	305	356,85
13	ТП5-РУ11	195	120,09	229,01	330,55	А3726ФУ3	400	1	330,55	185	345	448,50
14	ТП5-РУ13	83	61,88	103,53	149,43	А3726ФУ3	250	1	149,43	50	165	214,50
18/2	ТП5-РУ14	6	3,97	7,19	10,38	А3726ФУ3	160	1	10,38	10	65	84,50

Рисунок 4. Схема соединения РП и ТП от ГПП

Список литературы

1. Д.Г. Туркин, С.А. Щанникова, Г.П. Лю. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. ДВГТУ 2008г. 207с.

2. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1987 - 368 с.

3. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов- 4-ое изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

Размещено на Allbest.ru