Схема электроснабжения напряжением 110 кВ
Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций. Построение картограммы электрических нагрузок предприятия и определение их центра. Анализ опасных и вредных факторов, причин их проявления в электроустановках ГПП 110/10 кВ.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 12.11.2013 |
Размер файла | 226,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Оглавление
Введение
Наименование цеха
1. Расчет электрических нагрузок
1.1 Определить расчетную нагрузку по установленной мощности и коэффициенту спроса
1.2 Определение расчетной нагрузки установок электроосвещения
1.3 Определение расчетной нагрузки всего предприятия на стороне НН
2. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций
2.1 Определение числа и мощности цеховых трансформаторов выполняем с учетом следующих факторов
2.2 Определение мощности конденсаторных батарей в сети напряжением ниже 1 кВ
2.3 Определение расчетных нагрузок цехов (подстанций) на стороне выше 1000 В
2.4 Определение расчетной нагрузки всего предприятия
3. Построение картограммы электрических нагрузок предприятия и определение их центра
4. Технико-экономический анализ схем электроснабжения предприятия
4.1 Технико-экономические расчеты при выборе вариантов схем внешнего электроснабжения
4.1.1 Выбор вариантов схем внешнего электроснабжения
4.1.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП
4.1.3 Расчет технико-экономических показателей вариантов схем
4.1.4 Выбор сечения проводов питающих линий
4.1.5 Расчет технико-экономических показателей питающих линий
4.1.6 Расчет технико-экономических показателей элементов ГПП
4.2 Технико-экономический расчет при выборе схемы внутреннего электроснабжения
4.2.1 Определение расчетных нагрузок линий распределительной сети 6 35 кВ
4.2.2 Определение сечения кабельных линий распределительной сети
4.3 Расчет технико-экономических показателей вариантов схем внутреннего электроснабжения
4.4 Экономическая оценка надежности вариантов схем электроснабжения
4.5 Выбор оптимального варианта схем электроснабжения
4.6 Краткое описание принятой схемы электроснабжения
4.7 Расчет токов короткого замыкания
4.8 Выбор аппаратуры высокого напряжения
4.9 Решение по конструктивному выполнению, компоновке ГПП
5. Безопасность и экологичность проекта
5.1 Идентификация и анализ опасных и вредных факторов, условий и причин их проявления в электроустановках ГПП 110/10 кВ
5.2. Защитные меры и средства, обеспечивающие нормативную надежность и безопасность устройства, эксплуатации и обслуживания электроустановок
5.2.1. Защитные меры и средства, обеспечивающие недоступность токоведущих частей под напряжением
5.2.2 Средства и меры безопасности при случайном появлении напряжения на металлических корпусах электрооборудования и шагового напряжения
5.2.3 Организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность при обслуживании, ремонтах, осмотрах ГПП
5.2.4 Организационные и технические мероприятия при работах на кабельных линиях электропередачи
5.3 Пожарная безопасность на ГПП
5.4 Экологичность
5.4.1 Выбор места ГПП
5.4.2 Мероприятия по защите плодородного слоя почвы при прокладке кабелей
5.4.3 Мероприятия по защите окружающей среды от загрязнения трансформаторным маслом
Заключение
Литература
Введение
электроустановка трансформаторная подстанция
Система электроснабжения предприятия, состоящая электрических сетей напряжением до и выше 1кВ, трансформаторных и преобразовательных подстанций, служит для передачи электроэнергии от источника питания к месту потребления в необходимом количестве и соответствующего качества.
Каждое предприятие находится в состоянии непрерывного развития. Система электроснабжения предприятия должна быть гибкой, допускать постоянное развитие технологий, рост мощности предприятия и допускать изменение производственных условий, а так же удовлетворять требованиям надежности, экономичности и безопасности обслуживания. Поэтому непременным условием для правильного принятия проектного решения является рассмотрение вопросов:
- Краткая характеристика предприятия, его технологического процесса;
- Характеристика среды производственных помещений;
- Краткая характеристика электроприемников и требования к надежности их электроснабжения.
Знание технологического процесса проектируемого предприятия позволяет правильно определить основные требования к системе электроснабжения в отношении надежности функционирования. Знание среды необходимо для правильного выбора электрического оборудования и выполнения электрических сетей.
Сведения о суммарных активных и реактивных нагрузках по ЦБК приведены в табл. 1.
Основными показателями потребителей электроэнергии являются: номинальная мощность, род тока, напряжение, частота, режим работы, степень бесперебойности электроснабжения, стабильность расположения оборудования.
Таблица 1
Суммарные активные и реактивные нагрузки по ЦБК
N цеха по генплану |
Наименование потребителей |
Силовая нагрузка |
Осветительная нагрузка |
Суммарная нагрузка |
||||||||||||
Руст, кВт |
Кс |
cos ? |
tg ? |
Pp,кВт |
Qp,кВар |
F,м2 |
Руд. о,кВт/м2 |
Рном. о,кВт |
Кс. о |
Ррасч. о,кВт |
Рр+Рр. о,кВт |
Qр,кВар |
Sр, кВ*А |
|||
Потребители 0, 4 кВ |
||||||||||||||||
1 |
Накат |
150 |
0, 6 |
0, 8 |
0, 75 |
90 |
67, 5 |
220 |
0, 017 |
3, 74 |
0, 95 |
3, 6 |
93, 6 |
67, 5 |
115, 4 |
|
2 |
Каландр |
1030 |
0, 65 |
0, 8 |
0, 75 |
669, 5 |
502, 2 |
640 |
0, 018 |
11, 52 |
0, 97 |
11, 3 |
680, 8 |
502, 2 |
845, 6 |
|
3 |
Сушка |
1520 |
0, 65 |
0, 8 |
0, 75 |
988 |
741 |
760 |
0, 018 |
13, 68 |
0, 97 |
13, 5 |
1001, 5 |
741 |
1245, 8 |
|
4 |
Пресс |
1200 |
0, 65 |
0, 8 |
0, 75 |
780 |
585 |
690 |
0, 018 |
12, 42 |
0, 97 |
12, 1 |
792, 1 |
585 |
984, 4 |
|
5 |
Гауч-вал |
630 |
0, 5 |
0, 6 |
1, 33 |
315 |
362, 3 |
370 |
0, 018 |
7, 38 |
0, 96 |
7, 1 |
322, 1 |
362, 3 |
485 |
|
6 |
Сетковедущий вал |
350 |
0, 5 |
0, 6 |
1, 33 |
175 |
201, 3 |
410 |
0, 017 |
6, 97 |
0, 96 |
6, 75 |
181, 75 |
201, 3 |
271, 2 |
|
7 |
Распределительный пункт 1. 1 |
1170 |
0, 5 |
0, 8 |
0, 75 |
585 |
438, 75 |
267 |
0, 018 |
4, 81 |
0, 97 |
4, 7 |
589, 7 |
438, 75 |
735 |
|
8 |
Распределительный пункт 1. 2 |
1040 |
0, 5 |
0, 8 |
0, 75 |
520 |
390 |
267 |
0, 018 |
4, 81 |
0, 97 |
4, 7 |
524, 7 |
390 |
653, 7 |
|
9 |
Распределительный пункт 2. 1 |
1800 |
0, 5 |
0, 8 |
0, 75 |
900 |
675 |
267 |
0, 018 |
4, 81 |
0, 97 |
4, 7 |
904, 7 |
675 |
1128, 7 |
|
10 |
Распределительный пункт 2. 2 |
2000 |
0, 5 |
0, 8 |
0, 75 |
1000 |
750 |
267 |
0, 018 |
4, 81 |
0, 97 |
4, 7 |
1004, 7 |
750 |
1253, 7 |
|
11 |
Распределительный пункт 1. 3 |
1000 |
0, 5 |
0, 8 |
0, 75 |
500 |
375 |
267 |
0, 018 |
4, 81 |
0, 97 |
4, 7 |
504, 7 |
375 |
628, 7 |
|
12 |
Распределительный пункт 3. 1 |
1140 |
0, 5 |
0, 75 |
0, 88 |
570 |
502 |
267 |
0, 018 |
4, 81 |
0, 97 |
4, 7 |
574, 7 |
502 |
763, 1 |
|
13 |
Распределительный пункт 3. 2 |
1140 |
0, 5 |
0, 75 |
0, 88 |
570 |
502 |
267 |
0, 018 |
4, 81 |
0, 97 |
4, 7 |
574, 7 |
502 |
763, 1 |
|
14 |
Распределительный пункт 3. 3 |
1400 |
0, 5 |
0, 75 |
0, 88 |
700 |
616 |
267 |
0, 018 |
4, 81 |
0, 97 |
4, 7 |
704, 7 |
616 |
936 |
|
15 |
Распределительный пункт 3. 4 |
1000 |
0, 5 |
0, 75 |
0, 88 |
500 |
440 |
267 |
0, 018 |
4, 81 |
0, 97 |
4, 7 |
504, 7 |
440 |
669, 5 |
|
16 |
Распределительный пункт 3. 5 |
750 |
0, 5 |
0, 75 |
0, 88 |
375 |
330 |
267 |
0, 018 |
4, 81 |
0, 97 |
4, 7 |
379, 7 |
330 |
503, 1 |
|
Освещение |
0, 75 |
0, 88 |
0, 002 |
11, 5 |
0, 99 |
11, 4 |
11, 4 |
|||||||||
Итого по 0, 4 кВ |
17320 |
9237, 5 |
7478, 05 |
115, 31 |
112, 75 |
9350, 25 |
9463 |
11982 |
||||||||
Потребители 10 кВ |
||||||||||||||||
17 |
Бумажная машина № 1 |
4500 |
0, 7 |
0, 87 |
0, 57 |
3150 |
1764 |
0, 95 |
3150 |
1764 |
3610, 3 |
|||||
18 |
Бумажная машина № 2 |
4340 |
0, 7 |
0, 87 |
0, 57 |
3038 |
1701, 3 |
0, 95 |
3038 |
1701, 3 |
3481, 9 |
|||||
19 |
Бумажная машина № 3 |
4000 |
0, 7 |
0, 87 |
0, 57 |
2800 |
1568 |
0, 95 |
2800 |
1568 |
3200, 1 |
|||||
20 |
Распределительный пункт 4 |
2520 |
0, 7 |
0, 87 |
0, 57 |
1764 |
988 |
0, 95 |
1764 |
988 |
2021, 8 |
|||||
21 |
Распределительный пункт 5 |
2530 |
0, 7 |
0, 87 |
0, 57 |
1771 |
992 |
0, 95 |
1771 |
992 |
2029, 9 |
|||||
22 |
Распределительный пункт 6 |
4500 |
0, 7 |
0, 87 |
0, 57 |
3150 |
1764 |
0, 95 |
3150 |
1764 |
3610, 3 |
|||||
Итого по 10 кВ |
22390 |
15673 |
8777, 3 |
15673 |
8777, 3 |
17954, 3 |
||||||||||
Итого по цеху |
39710 |
24910, 5 |
16255, 35 |
115, 31 |
25023, 25 |
18240, 3 |
29936, 3 |
1. Расчет электрических нагрузок
1.1 Определить расчетную нагрузку по установленной мощности и коэффициенту спроса
Расчет производим по формулам:
Активная нагрузка:
(1)
где Кс - Коэффициент спроса данной группы электроприемников.
Реактивная нагрузка:
(2)
где tg определяется по характеру для данной группы электроприемников средневзвешенному коэффициенту мощности.
Полная нагрузка:
(3)
Применяя этот метод расчета нагрузки для всех цехов, результаты расчета сводим в таблицу 2.
Таблица 2
Определение расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса
N цеха по генплану |
Наименование потребителей |
Руст, кВт |
Кс |
Рр, кВт |
tg?? |
Qp, кВар |
Sp, кВА |
|
Потребители 0, 4 кВ |
||||||||
1 |
Накат |
150 |
0, 6 |
90 |
0, 75 |
67, 50 |
112, 50 |
|
2 |
Каландр |
1030 |
0, 65 |
669, 5 |
0, 75 |
502, 13 |
836, 88 |
|
3 |
Сушка |
1520 |
0, 65 |
988 |
0, 75 |
741, 00 |
1235, 00 |
|
4 |
Пресс |
1200 |
0, 65 |
780 |
0, 75 |
585, 00 |
975, 00 |
|
5 |
Гауч-вал |
630 |
0, 5 |
315 |
1, 33 |
420, 00 |
525, 00 |
|
6 |
Сетковедущий вал |
350 |
0, 5 |
175 |
1, 33 |
233, 33 |
291, 67 |
|
7 |
Распределительный пункт 1. 1 |
1170 |
0, 5 |
585 |
0, 75 |
438, 75 |
731, 25 |
|
8 |
Распределительный пункт 1. 2 |
1040 |
0, 5 |
520 |
0, 75 |
390, 00 |
650, 00 |
|
9 |
Распределительный пункт 2. 1 |
1800 |
0, 5 |
900 |
0, 75 |
675, 00 |
1125, 00 |
|
10 |
Распределительный пункт 2. 2 |
2000 |
0, 5 |
1000 |
0, 75 |
750, 00 |
1250, 00 |
|
11 |
Распределительный пункт 1. 3 |
1000 |
0, 5 |
500 |
0, 75 |
375, 00 |
625, 00 |
|
12 |
Распределительный пункт 3. 1 |
1140 |
0, 5 |
570 |
0, 88 |
502, 69 |
760, 00 |
|
13 |
Распределительный пункт 3. 2 |
1140 |
0, 5 |
570 |
0, 88 |
502, 69 |
760, 00 |
|
14 |
Распределительный пункт 3. 3 |
1400 |
0, 5 |
700 |
0, 88 |
617, 34 |
933, 33 |
|
15 |
Распределительный пункт 3. 4 |
1000 |
0, 5 |
500 |
0, 88 |
440, 96 |
666, 67 |
|
16 |
Распределительный пункт 3. 5 |
750 |
0, 5 |
375 |
0, 88 |
330, 72 |
500, 00 |
|
Освещение |
||||||||
Итого по 0, 4 кВ |
17320 |
9237, 5 |
7572, 11327 |
11977, 29167 |
||||
Потребители 10 кВ |
||||||||
17 |
Бумажная машина № 1 |
4500 |
0, 7 |
3150 |
0, 57 |
1785, 19 |
3620, 69 |
|
18 |
Бумажная машина № 2 |
4340 |
0, 7 |
3038 |
0, 57 |
1721, 71 |
3491, 95 |
|
19 |
Бумажная машина № 3 |
4000 |
0, 7 |
2800 |
0, 57 |
1586, 83 |
3218, 39 |
|
20 |
Распределительный пункт 4 |
2520 |
0, 7 |
1764 |
0, 57 |
999, 70 |
2027, 59 |
|
21 |
Распределительный пункт 5 |
2530 |
0, 7 |
1771 |
0, 57 |
1003, 67 |
2035, 63 |
|
22 |
Распределительный пункт 6 |
4500 |
0, 7 |
3150 |
0, 57 |
1785, 19 |
3620, 69 |
|
Итого по 10 кВ |
22390 |
15673 |
8882, 30 |
18014, 94 |
||||
Итого по цеху |
39710 |
24910, 5 |
16454, 41 |
29992, 23 |
1.2 Определение расчетной нагрузки установок электроосвещения
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
Результаты расчета электрической нагрузки освещения цехов и территории завода представлены в табл. 3.
Таблица 3
Расчетные нагрузки освещения цехов и территории ЦБК
N цеха по генплану |
Наименование потребителей |
Кс. о |
Руд. о,кВт/м2 |
Кпра |
F,м2 |
Ру. о,кВт |
Ррасч. о, кВт |
tg ? |
Qpо,кВар |
Spо, кВА |
|
Потребители 0, 4 кВ |
|||||||||||
1 |
Накат |
0, 95 |
0, 017 |
1, 1 |
220, 00 |
3, 74 |
3, 91 |
0, 75 |
2, 931225 |
4, 89 |
|
2 |
Каландр |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
640, 00 |
11, 52 |
12, 29 |
0, 75 |
9, 21888 |
15, 36 |
|
3 |
Сушка |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
760, 00 |
13, 68 |
14, 60 |
0, 75 |
10, 94742 |
18, 25 |
|
4 |
Пресс |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
690, 00 |
12, 42 |
13, 25 |
0, 75 |
9, 939105 |
16, 57 |
|
5 |
Гауч-вал |
0, 96 |
0, 018 |
1, 1 |
370, 00 |
6, 66 |
7, 03 |
1, 33 |
9, 37728 |
11, 72 |
|
6 |
Сетковедущий вал |
0, 96 |
0, 017 |
1, 1 |
410, 00 |
6, 97 |
7, 36 |
1, 33 |
9, 81376 |
12, 27 |
|
7 |
Распределительный пункт 1. 1 |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
267, 00 |
4, 81 |
5, 13 |
0, 75 |
3, 8460015 |
6, 41 |
|
8 |
Распределительный пункт 1. 2 |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
267, 00 |
4, 81 |
5, 13 |
0, 75 |
3, 8460015 |
6, 41 |
|
9 |
Распределительный пункт 2. 1 |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
267, 00 |
4, 81 |
5, 13 |
0, 75 |
3, 8460015 |
6, 41 |
|
10 |
Распределительный пункт 2. 2 |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
267, 00 |
4, 81 |
5, 13 |
0, 75 |
3, 8460015 |
6, 41 |
|
11 |
Распределительный пункт 1. 3 |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
267, 00 |
4, 81 |
5, 13 |
0, 75 |
3, 8460015 |
6, 41 |
|
12 |
Распределительный пункт 3. 1 |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
267, 00 |
4, 81 |
5, 13 |
0, 88 |
4, 522472672 |
6, 84 |
|
13 |
Распределительный пункт 3. 2 |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
267, 00 |
4, 81 |
5, 13 |
0, 88 |
4, 522472672 |
6, 84 |
|
14 |
Распределительный пункт 3. 3 |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
267, 00 |
4, 81 |
5, 13 |
0, 88 |
4, 522472672 |
6, 84 |
|
15 |
Распределительный пункт 3. 4 |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
267, 00 |
4, 81 |
5, 13 |
0, 88 |
4, 522472672 |
6, 84 |
|
16 |
Распределительный пункт 3. 5 |
0, 97 |
0, 018 |
1, 1 |
267, 00 |
4, 81 |
5, 13 |
0, 88 |
4, 522472672 |
6, 84 |
|
Освещение |
0, 99 |
0, 002 |
1, 1 |
33600, 00 |
67, 20 |
73, 18 |
0, 88 |
64, 53939918 |
97, 57 |
||
Итого по заводу |
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)
Определенные расчетные нагрузки цехов на стороне НН, без учета мощности компенсирующих устройств, приведены в таблице 4.
Таблица 4
Расчетные нагрузки цехов на стороне НН
N цеха по генплану |
Наименование потребителей |
Рр, кВт |
Ррасч. о, кВт |
Qp, кВар |
Qpо, кВар |
Sрн, кВА |
|
Потребители 0, 4 кВ |
|||||||
1 |
Накат |
90 |
3, 91 |
67, 50 |
2, 93 |
117, 39 |
|
2 |
Каландр |
669, 5 |
12, 29 |
502, 13 |
9, 22 |
852, 24 |
|
3 |
Сушка |
988 |
14, 60 |
741, 00 |
10, 95 |
1253, 25 |
|
4 |
Пресс |
780 |
13, 25 |
585, 00 |
9, 94 |
991, 57 |
|
5 |
Гауч-вал |
315 |
7, 03 |
420, 00 |
9, 38 |
536, 72 |
|
6 |
Сетковедущий вал |
175 |
7, 36 |
233, 33 |
9, 81 |
303, 93 |
|
7 |
Распределительный пункт 1. 1 |
585 |
5, 13 |
438, 75 |
3, 85 |
737, 66 |
|
8 |
Распределительный пункт 1. 2 |
520 |
5, 13 |
390, 00 |
3, 85 |
656, 41 |
|
9 |
Распределительный пункт 2. 1 |
900 |
5, 13 |
675, 00 |
3, 85 |
1131, 41 |
|
10 |
Распределительный пункт 2. 2 |
1000 |
5, 13 |
750, 00 |
3, 85 |
1256, 41 |
|
11 |
Распределительный пункт 1. 3 |
500 |
5, 13 |
375, 00 |
3, 85 |
631, 41 |
|
12 |
Распределительный пункт 3. 1 |
570 |
5, 13 |
502, 69 |
4, 52 |
766, 84 |
|
13 |
Распределительный пункт 3. 2 |
570 |
5, 13 |
502, 69 |
4, 52 |
766, 84 |
|
14 |
Распределительный пункт 3. 3 |
700 |
5, 13 |
617, 34 |
4, 52 |
940, 17 |
|
15 |
Распределительный пункт 3. 4 |
500 |
5, 13 |
440, 96 |
4, 52 |
673, 50 |
|
16 |
Распределительный пункт 3. 5 |
375 |
5, 13 |
330, 72 |
4, 52 |
506, 84 |
|
Освещение |
0 |
73, 18 |
0, 00 |
64, 54 |
97, 57 |
||
Итого по заводу |
9237, 5 |
182, 90294 |
7572, 11327 |
158, 60944 |
12220, 1526 |
2. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций
2.1 Определение числа и мощности цеховых трансформаторов выполняем с учетом следующих факторов
- 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 таблице 5.
Таблица 5
Номинальная мощность трансформаторов
Плотность максимальной нагрузки, кВА/м2 Ho |
до 0, 05 |
до 0, 1 |
до 0, 2 |
до 0, 3 |
свыше 0, 3 |
|
Рациональная мощность трансформатора Sт. ном, кВА |
400 |
630 |
1000 |
1600 |
2500 |
Результаты расчета числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций приведены в таблице 6.
Таблица 6
Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций.
Наименование ТП |
N цеха по генплану |
Наименование потребителей |
Sрн, кВА |
F, м2 |
?, кВА/м2 |
категория |
? |
Sт. ном., кВА |
Ррн, кВт |
Но |
|
ТП-1 |
1 |
Накат |
117, 39 |
220, 00 |
0, 5336 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
93, 91 |
0, 0395 |
|
2 |
Каландр |
852, 24 |
640, 00 |
1, 3316 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
681, 79 |
0, 2871 |
||
3 |
Сушка |
1253, 25 |
760, 00 |
1, 6490 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
1002, 60 |
0, 4221 |
||
4 |
Пресс |
991, 57 |
690, 00 |
1, 4371 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
793, 25 |
0, 3340 |
||
5 |
Гауч-вал |
536, 72 |
370, 00 |
1, 4506 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
322, 03 |
0, 1356 |
||
6 |
Сетковедущий вал |
303, 93 |
410, 00 |
0, 7413 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
182, 36 |
0, 0768 |
||
8 |
Распределительный пункт 1. 2 |
656, 41 |
267, 00 |
2, 4585 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
525, 13 |
0, 2211 |
||
10 |
Распределительный пункт 2. 2 |
1256, 41 |
267, 00 |
4, 7057 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
1005, 13 |
0, 4232 |
||
По ТП-1 |
20000 |
4606, 20 |
2 |
||||||||
ТП-2 |
11 |
Распределительный пункт 1. 3 |
631, 41 |
267, 00 |
2, 3648 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
505, 13 |
0, 2127 |
|
12 |
Распределительный пункт 3. 1 |
766, 84 |
267, 00 |
2, 8720 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
575, 13 |
0, 2422 |
||
13 |
Распределительный пункт 3. 2 |
766, 84 |
267, 00 |
2, 8720 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
575, 13 |
0, 2422 |
||
14 |
Распределительный пункт 3. 3 |
940, 17 |
267, 00 |
3, 5212 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
705, 13 |
0, 2969 |
||
15 |
Распределительный пункт 3. 4 |
673, 50 |
267, 00 |
2, 5225 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
505, 13 |
0, 2127 |
||
16 |
Распределительный пункт 3. 5 |
506, 84 |
267, 00 |
1, 8983 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
380, 13 |
0, 1601 |
||
7 |
Распределительный пункт 1. 1 |
737, 66 |
267, 00 |
2, 7628 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
590, 13 |
0, 2485 |
||
9 |
Распределительный пункт 2. 1 |
1131, 41 |
267, 00 |
4, 2375 |
1, 00 |
0, 95 |
2500 |
905, 13 |
0, 3811 |
||
По ТП-2 |
20000 |
741, 02 |
2 |
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
Расчет и выбор компенсирующих устройств на напряжение до 1 кВ представлены в таблице 7.
Таблица 7
Определение расчетных нагрузок цехов на стороне 1000 В с учетом мощности компенсирующих устройств.
Наименование ТП |
N цеха по генплану |
Qpнн, кВар |
Qвн, кВар |
Qкн, кВар |
? |
Sт. ном., кВА |
Но |
Ррнн, кВт |
|
ТП-1 |
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 |
3748, 88 |
28376, 347 |
-24627, 47 |
0, 7 |
20000 |
2 |
4606, 20 |
|
ТП-2 |
11, 12, 13, 14, 15, 16, 7, 9 |
3917, 31 |
28398, 544 |
-24481, 24 |
0, 7 |
20000 |
2 |
4741, 02 |
Комплектные конденсаторные установки, устанавливаемые на трансформаторных подстанциях:
ТП N 1 КУ10 - 1;
ТП N 2 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 таблицы 8.
Таблица 8
Данные принятых трансформаторов
ТипТрансформатора |
Sном. т,КВА |
Uн, кВ |
Uк,% |
ДРк,кВт |
ДРхх, кВт |
Iхх,% |
||
ВН |
НН |
|||||||
ТМ |
630 |
10 |
0. 4/0. 69 |
5, 5 |
8 |
1, 5 |
2 |
Результаты расчетов сводим в таблицу 9.
Таблица 9
Расчетная нагрузка цехов, приведенные к стороне ВН
Наименование ТП |
N цеха по генплану |
Ру, кВт |
Рнн, кВт |
Qнн, кВар |
Sт. ном., кВА |
Кз |
?Pт, кВт |
?Qт, кВт |
Pвн, кВт |
Qвн, кВар |
Sрв, кВА |
|
ТП-1 |
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 |
7985, 33 |
4606, 20 |
3748, 88 |
20000 |
0, 15 |
1, 68 |
13, 62 |
8988 |
5093, 73 |
10331, 03 |
|
ТП-2 |
11, 12, 13, 14, 15, 16, 7, 9 |
9438, 48 |
4741, 02 |
3917, 31 |
20000 |
0, 15 |
1, 69 |
13, 71 |
6685 |
3788, 56 |
7683, 91 |
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, с 65, Г1]
Kрм |
?Pр |
?Pро |
??Pт |
?Pоз |
Pр? |
?Qр |
?Qрo |
??Qт |
?Qоз |
Qр? |
Sр?, кВА |
|
0, 95 |
24910, 50 |
24913, 87 |
3, 37 |
73, 18 |
48655, 39 |
16255, 35 |
94, 07 |
27, 33 |
64, 54 |
15628, 52 |
51103, 79 |
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. 10.
Таблица 10
Расчетные данные для построения картограммы
N цеха по генплану |
Наименование потребителей |
Рр |
ri |
Pро |
?i, о |
xi |
yi |
?Ppixi |
?Ppiyi |
|
1 |
Накат |
90 |
5, 35 |
3, 91 |
15, 63 |
15, 00 |
21, 00 |
1350, 00 |
1890, 00 |
|
2 |
Каландр |
669, 5 |
14, 60 |
12, 29 |
6, 61 |
60, 00 |
18, 00 |
40170, 00 |
12051, 00 |
|
3 |
Сушка |
988 |
17, 73 |
14, 60 |
5, 32 |
120, 00 |
19, 50 |
118560, 00 |
19266, 00 |
|
4 |
Пресс |
780 |
15, 76 |
13, 25 |
6, 12 |
180, 00 |
18, 63 |
140400, 00 |
14527, 50 |
|
5 |
Гауч-вал |
315 |
10, 01 |
7, 03 |
8, 04 |
15, 00 |
70, 50 |
4725, 00 |
22207, 50 |
|
6 |
Сетковедущий вал |
175 |
7, 46 |
7, 36 |
15, 14 |
15, 00 |
129, 50 |
2625, 00 |
22662, 50 |
|
7 |
Распределительный пункт 1. 1 |
585 |
13, 65 |
5, 13 |
3, 16 |
47, 50 |
141, 10 |
27787, 50 |
82543, 50 |
|
8 |
Распределительный пункт 1. 2 |
520 |
12, 87 |
5, 13 |
3, 55 |
82, 50 |
141, 10 |
42900, 00 |
73372, 00 |
|
9 |
Распределительный пункт 2. 1 |
900 |
16, 93 |
5, 13 |
2, 05 |
117, 50 |
141, 10 |
105750, 00 |
126990, 00 |
|
10 |
Распределительный пункт 2. 2 |
1000 |
17, 84 |
5, 13 |
1, 85 |
152, 50 |
141, 10 |
152500, 00 |
141100, 00 |
|
11 |
Распределительный пункт 1. 3 |
500 |
12, 62 |
5, 13 |
3, 69 |
187, 50 |
141, 10 |
93750, 00 |
70550, 00 |
|
12 |
Распределительный пункт 3. 1 |
570 |
13, 47 |
5, 13 |
3, 24 |
47, 50 |
103, 30 |
27075, 00 |
58881, 00 |
|
13 |
Распределительный пункт 3. 2 |
570 |
13, 47 |
5, 13 |
3, 24 |
82, 50 |
103, 30 |
47025, 00 |
58881, 00 |
|
14 |
Распределительный пункт 3. 3 |
700 |
14, 93 |
5, 13 |
2, 64 |
117, 50 |
103, 30 |
82250, 00 |
72310, 00 |
|
15 |
Распределительный пункт 3. 4 |
500 |
12, 62 |
5, 13 |
3, 69 |
152, 50 |
103, 30 |
76250, 00 |
51650, 00 |
|
16 |
Распределительный пункт 3. 5 |
375 |
10, 93 |
5, 13 |
4, 92 |
187, 50 |
103, 30 |
70312, 50 |
38737, 50 |
|
17 |
Бумажная машина № 1 |
3150 |
31, 67 |
|||||||
18 |
Бумажная машина № 2 |
3038 |
31, 10 |
|||||||
19 |
Бумажная машина № 3 |
2800 |
29, 85 |
|||||||
20 |
Распределительный пункт 4 |
1764 |
23, 70 |
|||||||
21 |
Распределительный пункт 5 |
1771 |
23, 74 |
|||||||
22 |
Распределительный пункт 6 |
3150 |
31, 67 |
|||||||
Итого |
24910, 5 |
1033430, 00 |
867619, 50 |
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 и расчетные данные для выбора месторасположения ТП представлены в табл. 11.
Таблица 11
Расчетные данные для построения картограмм
N цеха погенплану |
Наименование потребителей |
Рр |
ri |
Pро |
?i, о |
xi |
yi |
?Ppixi |
?Ppiyi |
|
ТП-1: |
||||||||||
1 |
Накат |
90 |
5, 3523723 |
3, 9083 |
15, 6332 |
15 |
21 |
1350 |
1890 |
|
2 |
Каландр |
669, 5 |
14, 598235 |
12, 29184 |
6, 609503211 |
60 |
18 |
40170 |
12051 |
|
3 |
Сушка |
988 |
17, 733871 |
14, 59656 |
5, 318584615 |
120 |
19, 5 |
118560 |
19266 |
|
4 |
Пресс |
780 |
15, 756958 |
13, 25214 |
6, 116372308 |
180 |
18, 625 |
140400 |
14527, 5 |
|
5 |
Гауч-вал |
315 |
10, 013372 |
7, 03296 |
8, 037668571 |
15 |
70, 5 |
4725 |
22207, 5 |
|
6 |
Сетковедущий вал |
175 |
7, 4635267 |
7, 36032 |
15, 14122971 |
15 |
129, 5 |
2625 |
22662, 5 |
|
8 |
Распределительный пункт 1. 2 |
520 |
12, 865502 |
5, 128002 |
3, 550155231 |
82, 5 |
141, 1 |
42900 |
73372 |
|
10 |
Распределительный пункт 2. 2 |
1000 |
17, 841241 |
5, 128002 |
1, 84608072 |
152, 5 |
141, 1 |
152500 |
141100 |
|
Итого |
4537, 5 |
503230 |
307076, 5 |
|||||||
ТП-2: |
||||||||||
7 |
Распределительный пункт 1. 1 |
585 |
13, 645926 |
5, 128002 |
3, 155693538 |
47, 5 |
141, 1 |
27787, 5 |
82543, 5 |
|
9 |
Распределительный пункт 2. 1 |
900 |
16, 925688 |
5, 128002 |
2, 0512008 |
117, 5 |
141, 1 |
105750 |
126990 |
|
11 |
Распределительный пункт 1. 3 |
500 |
12, 615663 |
5, 128002 |
3, 69216144 |
187, 5 |
141, 1 |
93750 |
70550 |
|
12 |
Распределительный пункт 3. 1 |
570 |
13, 469842 |
5, 128002 |
3, 238738105 |
47, 5 |
103, 3 |
27075 |
58881 |
|
13 |
Распределительный пункт 3. 2 |
570 |
13, 469842 |
5, 128002 |
3, 238738105 |
82, 5 |
103, 3 |
47025 |
58881 |
|
14 |
Распределительный пункт 3. 3 |
700 |
14, 927053 |
5, 128002 |
2, 637258171 |
117, 5 |
103, 3 |
82250 |
72310 |
|
15 |
Распределительный пункт 3. 4 |
500 |
12, 615663 |
5, 128002 |
3, 69216144 |
152, 5 |
103, 3 |
76250 |
51650 |
|
16 |
Распределительный пункт 3. 5 |
375 |
10, 925484 |
5, 128002 |
4, 92288192 |
187, 5 |
103, 3 |
70312, 5 |
38737, 5 |
|
Итого |
4700 |
530200 |
560543 |
Координаты ГПП:
4. Технико-экономический анализ схем электроснабжения предприятия
Данный раздел выполняем в следующей последовательности:
1. Технико-экономические расчеты при выборе вариантов схем внешнего электроснабжения;
2. Технико-экономические расчеты при выборе вариантов схем внутреннего электроснабжения;
3. 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 Технико-экономические расчеты при выборе вариантов схем внешнего электроснабжения
4.1.1 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 на 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, км;
Из напряжений в ближайших пунктах электросистемы выбираем одно ниже, а другое выше величины рационального напряжения, для технико-экономического сравнения.
4.1.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП
Главную понизительную подстанцию предприятия выполняем двухтрансформаторной. Выбор мощности трансформаторов ГПП производим на основании расчетной нагрузки предприятия в нормальном режиме работы с учетом мощности компенсирующих устройств напряжением выше 1кВ. В послеаварийном режиме (при отключении одного трансформатора) для надежного электроснабжения потребителей предусматриваем их питания от оставшегося в работе трансформатора. При этом часть неответственных потребителей с целью снижения нагрузки трансформатора может быть отключена.
При установке на ГПП двух трансформаторов номинальная мощность каждого из них определяется по условию:
(28)
где - номинальная расчетная мощность предприятия с учетом мощности компенсирующих устройств напряжением выше 1кВ;
(29)
где - мощность компенсирующих устройств напряжением выше 1кВ, кВар;
(30)
- коэффициент загрузки трансформатора, равный 0. 65;
(31)
Трансформаторы ГПП |
Sтн, кВА |
Pхх, кВт |
Pкз, кВт |
Ixx, % |
Uкз, % |
|
Вариант 1 - ТМ - 4000/150* |
4000 |
8. 4 |
35 |
1. 2 |
10. 5 |
|
Вариант 2 - ТМ - 4000/35 |
4000 |
5. 3 |
33. 5 |
0. 9 |
7. 5 |
В послеаварийном режиме оставшийся в работе трансформатор проверяем на допустимую перегрузку:
(32)
Расчетная полная мощность, передаваемая от источника питания при наличии ГПП, отличается от на величину потерь мощности в силовых трансформаторах ГПП и может быть определена по формуле:
(33)
где и определяются по формулам:
Для варианта N 1
.
Для варианта N 2
4.1.3 Расчет технико-экономических показателей вариантов схем
Максимальный ток линии:
(34)
Для определения мощности отключаемой выключателями, намечается расчетная точка КЗ (К-1), а затем составляется схема замещения для трех фазного КЗ в точке (К-1) и определяются параметры схемы замещения в относительных базисных единицах (при Sб и Uб).
Сопротивление системы в относительных базисных единицах.
(35)
где
(36)
Sc - из расчетных показателей.
Сопротивление трех обмоточного трансформатора в относительных базисных единицах определяется по выражению:
(37)
где Uк% - напряжение короткого замыкания в процентах между обмотками, по которым протекает ток повреждения.
Суммарное сопротивление цепи от источника питания до точки КЗ К - 1.
(38)
Мощность и ток отключаемые выключателями:
(39)
(40)
Для варианта №1:
Мощность и ток отключаемые выключателями:
Для варианта №2:
Мощность и ток отключаемые выключателями:
4.1.4 Выбор сечения проводов питающих линий
Сечение проводов ВЛ выбираем минимально возможным из стандартных сечений, обеспечивающих работу проводников без перегрева выше допустимой температуры при расчетной максимальной нагрузке. При этом потери напряжения не должны превышать допустимой величины, а плотность тока в проводах должна соответствовать нормированному экономическому значению.
Выбор сечения проводов ВЛ по нагреву производится по условию:
(41)
где Iдоп - допустимая токовая длительная нагрузка на провод;
Iр - расчетная токовая нагрузка линии, равная получасовому максимуму нагрузки и определяется по формуле:
(42)
Выбор сечения проводников по экономической плотности тока производится для ВЛ напряжением с - 220 кВ. Экономическое сечение определяется из соотношения:
(43)
где Jэк - нормированное значение экономической плотности тока.
Сечение, полученное в результате расчета по экономической плотности тока, округляется до ближайшего меньшего стандартного сечения и проверяем по мере напряжения в нормальном и аварийном режиме при фактической нагрузке:
(44)
где Ip - расчетный ток линии, А;
- длина линии, км;
R0, X0 - удельное активное и реактивное сопротивление линии;
Cos , sin - соответствует коэффициенту мощности предприятия в период максимума нагрузки.
(45)
Сечение проходит по потери напряжения, если выполняется условие:
, (46)
(47)
Сводим полученные данные в таблицу 12.
Таблица 12
Сечения воздушной линии
Iр2 |
Fэк |
Iдоп |
Ro |
Xo |
Iр1 |
cos ? |
sin ? |
?U% |
?Uав% |
||
Вариант 1 |
66, 2498 |
60, 2271 |
265 |
0, 45 |
0, 362 |
66, 2498 |
0, 86 |
0, 51 |
0, 178888 |
0, 3577762 |
|
Вариант 2 |
212, 091 |
192, 810 |
265 |
0, 45 |
0, 362 |
212, 091 |
0, 86 |
0, 51 |
19, 79869 |
39, 59737 |
4.1.5 Расчет технико-экономических показателей питающих линий
а) Капитальные затраты.
Стоимость двух ячеек отходящей линии с выключателями В1 и В2
[4, стр. 140-146].
(48)
Стоимость сооружения воздушной линии.
(49)
где Ков, Кол - соответственно, стоимость одной ячейки выключателя и одного километра двух цепной воздушной линии, т. р.,
Суммарные капитальные затраты:
(50)
б) Эксплуатационные расходы.
(51)
где Скл - стоимость потерь электроэнергии в линиях.
Сол, Сов - стоимость амортизационных отчислений от Кл и Кв соответственно, т. р.
Потери мощности в линиях.
(52)
Потери электроэнергии в линиях.
(53)
где л - время максимальных потерь мощности в линии[2, с. 167 - 168].
Стоимость ежегодных потерь электроэнергии в питающих линиях.
(54)
Стоимость амортизационных отчислений.
(55)
где л в - норма ежегодных отчислений для линий и выключателей соответственно, %
л = 2, 4% в = 6, 4%
4.1.6 Расчет технико-экономических показателей элементов ГПП
а) Суммарные затраты.
Стоимость двух трансформаторов при наружной установке.
(56)
Стоимость двух вводов с отделителями и короткозамыкателями, установленных в открытом распределительном устройстве (ОРУ).
(57)
где Кот и Коок - единичная стоимость трансформатора и одного ввода с отделителями короткозамыкателями, соответственно, т. р.
Суммарные капитальные затраты.
(58)
б) Эксплутационные расходы.
(59)
(60)
где Спт - стоимость потерь электроэнергии в трансформаторах, т. р. ;
Сот, Соок - стоимость амортизационных отчислений от Кт и Кок, соответственно, т. р. ;
Приведенные потери мощности в трансформаторах составляют:
(61)
где Р`хх, Р`кз - приведенные потери активной мощности трансформатора при ХХ и КЗ, соответственно, кВт;
(62)
(63)
где Кип - коэффициент изменения потерь, учитывающийся в пределах [0. 02-0. 12].
Стоимость потерь в трансформаторах связи.
(64)
где Твкл - время включения трансформатора под напряжение, принимается обычно равным 8760 часов.
Суммарные ежегодные эксплутационные расходы.
(65)
Технико-экономические показатели варианта № 1.
1. Расчет технико-экономических показателей питающих линий.
а) Капитальные затраты.
Ков = 23, 72 т. руб.
Кол = 13, 5 т. руб.
Стоимость сооружения воздушной линии.
Суммарные капитальные затраты:
Стоимость амортизационных отчислений.
л = 2, 4% в = 6, 4%
Потери электроэнергии в линиях.
Стоимость ежегодных потерь электроэнергии в питающих линиях.
б) Эксплуатационные расходы.
2. Расчет технико-экономических показателей элементов ГПП.
а) Суммарные затраты.
Стоимость двух трансформаторов при наружной установке.
Кот = 28, 7 т. р.
Коок = 26, 72 т. р.
Стоимость двух вводов с отделителями и короткозамыкателями, установленных в открытом распределительном устройстве (ОРУ).
Суммарные капитальные затраты.
Приведенные потери мощности в трансформаторах составляют:
Стоимость потерь в трансформаторах связи.
б) Эксплутационные расходы.
Суммарные ежегодные эксплутационные расходы.
Технико-экономические показатели варианта № 2.
1. Расчет технико-экономических показателей питающих линий.
а) Капитальные затраты.
Ков = 6, 35 т. руб.
Кол = 10, 7 т. руб.
Стоимость сооружения воздушной линии.
Суммарные капитальные затраты:
Стоимость амортизационных отчислений.
л = 2, 4% в = 6, 4%
Потери электроэнергии в линиях.
Стоимость ежегодных потерь электроэнергии в питающих линиях.
б) Эксплуатационные расходы.
2. Расчет технико-экономических показателей элементов ГПП.
а) Суммарные затраты.
Стоимость двух трансформаторов при наружной установке.
Кот = 12, 35 т. р.
Коок = 11, 2 т. р.
Стоимость двух вводов с отделителями и короткозамыкателями, установленных в открытом распределительном устройстве (ОРУ).
Суммарные капитальные затраты.
Приведенные потери мощности в трансформаторах составляют:
Стоимость потерь в трансформаторах связи.
б) Эксплутационные расходы.
Суммарные ежегодные эксплутационные расходы.
4.2 Технико-экономический расчет при выборе схемы внутреннего электроснабжения
Намечаем два варианта схемы внутреннего электроснабжения:
Вариант. Радиальная схема.
Вариант. Смешанная схема.
Расчет ведем для напряжения 10 кВ. Предварительный выбор этого напряжения обусловлен тем, что он обеспечивает меньший расход цветного метала и экономию электроэнергию по сравнению с 6 кВ.
4.2.1 Определение расчетных нагрузок линий распределительной сети 6_35 кВ
Расчетные нагрузки линий распределительной сети 10 кВ для каждого варианта определяются по расчетным нагрузкам цеховых ТП со стороны ВН с учетом компенсации реактивной мощности.
Результаты расчетов нагрузок линий распределительной сети 10 кВ представлены в таблицу 13.
Таблица 13
Расчетные нагрузки линии сети
№ л |
Назначение линии |
Потребитель э/э |
Длина линий, км |
Расчет Р |
Costg |
Qкв, кВАр |
Число и мощ. КУ |
Q`рв, кВАр |
S`рв, кВА |
J`рв,А |
Fэк |
||
Ррв, кВт |
Qрв, кВАр |
||||||||||||
1 |
ГПП-ТП-1 |
ТП - 1 |
0, 68 |
8988 |
27619 |
0, 43 |
330 |
1*330 |
3749 |
48712 |
66, 25 |
60, 23 |
|
2 |
ГПП-ТП-2 |
ТП - 2 |
0, 94 |
6685 |
27596 |
0, 88 |
330 |
1*330 |
3917 |
48712 |
212, 09 |
192, 81 |
4.2.2 Определение сечения кабельных линий распределительной сети
Выбор сечения кабельных линий распределительной сети 10 кВ производим по технологической плотности тока.
(66)
где Jэк - нормированное значение экономической плотности тока, для кабельной линии Jэк = 1. 4 А/мм2.
По допустимой нагрузке и по условию нагрева.
(67)
(68)
где К1 - поправочный коэффициент, учитывающий число рядом лежащих кабелей и их взаимный нагрев.
К2 - поправочный коэффициент на температуру земли и воздуха.
Проверяем по потере напряжения.
(69)
- где Ip - расчетный ток линии, А;
- - длина линии, км;
- R0, X0 - удельное активное и реактивное сопротивление линии;
- Cos , sin - соответствует коэффициенту мощности предприятия в период максимума нагрузки.
- Таблица 14
- Расчетные сечения кабелей
Вариант схемы |
№ линии |
Назначение линии |
К-во кабелей |
Длина линий, км |
Расчет нагрева на 1 кабель |
Способ прокладки |
Поправочный оэф. |
Расчет нагрузки на 1 кабель. |
Марка кабеля |
||||
Ip, A |
Iмах. р, А |
||||||||||||
К1 |
К2 |
Iдоп, А |
1, 3*Iдоп А |
||||||||||
1 |
1 |
ГПП-ТП-1 |
2 |
0, 052 |
42, 43 |
55, 159 |
В траншее |
0, 9 |
1 |
140 |
182 |
3*50 |
|
2 |
ГПП-ТП-2 |
2 |
0, 153 |
34, 19 |
44, 447 |
0, 9 |
1 |
115 |
149 |
3*35 |
По допустимой нагрузке и по условию нагрева.
ГПП - ТП - 1: :
ГПП - ТП - 2: :
ГПП - ТП - 3: :
ГПП - ТП - 4: :
ГПП - ТП - 5: :
ГПП - ТП - 6: :
Проверяем по потере напряжения.
ГПП - ТП - 1:
ГПП - ТП - 2:
ГПП - ТП - 3:
ГПП - ТП - 4:
ГПП - ТП - 5:
ГПП - ТП - 6:
4.3 Расчет технико-экономических показателей вариантов схем внутреннего электроснабжения
Для сокращения расчетов исключим из рассмотрения трансформаторы цеховых ТП т. к. одинаковые элементы во всех вариантах.
Потери электроэнергии в линиях.
(70)
(71)
Стоимость ежегодных потерь электроэнергии в питающих линиях.
(72)
Таблица 15
Технико-экономические показатели внутреннего электроснабжения
Вариант схемы |
№ л |
Назначение линии |
Марка кабеля |
Длина линий, км |
Стоимость 1км линии. |
Капитальные затраты. |
к% |
Сол, т. р. |
Rл, Ом |
Рл, кВт |
Скл, т. р. |
|
1 |
1 |
ГПП-ТП-1 |
3*50 |
0, 0120 |
2, 85 |
0, 03432 |
6, 4 |
0, 08 |
0, 258 |
0, 01 |
20, 62 |
|
2 |
ГПП-ТП-2 |
3*35 |
0, 4072 |
2, 57 |
1, 04657 |
6, 4 |
0, 081 |
0, 443 |
0, 36 |
615, 40 |
Таблица 16
Высоковольтные аппараты
Вариант схемы |
Номер линии |
Тип аппарата |
К-во, шт. |
Стоимость 1 аппарата, тыс. руб. |
Капитальные затраты, тыс. руб. |
в, % |
Сов, т. руб. /год |
|
1 |
1 |
ВММ-10- 400/10 |
2 |
2, 65 |
5, 3 |
9, 3 |
0, 5 |
|
2 |
ВММ-10-400/10 |
2 |
2, 65 |
5, 3 |
9, 3 |
0, 5 |
Таблица 17
Трансформаторы
Вариант схемы |
Тип |
К - во, шт. |
Стоимость 1 трансформатора, тыс. руб. |
Капитальные затраты, тыс. руб. |
в, % |
Cат,Т. р. |
Сп. т., т. р. /г |
|
1 |
ТМ - 630 |
5 |
2, 88 |
34, 56 |
9, 3 |
0, 54 |
5, 76 |
4.4 Экономическая оценка надежности вариантов схем электроснабжения
При проектировании и эксплуатации электроустановок важным вопросом является оценка составляемых вариантов схем электроснабжения предприятия.
Вопрос об экономической оценке надежности связан с народнохозяйственным ущербом (У), вызываемый аварийным нарушением электроснабжения. С увеличением надежности электроснабжения этот ущерб снижается, но возрастают капитальные затраты.
При параллельном соединении цепей следует иметь в виду, что системы электроснабжения имеют малое значение вероятности отказа и поэтому уже две параллельные линии от разных источников или с разными трассами являются высоконадежными (У=0). Поэтому в электроснабжении промышленных предприятий в подавляющем большинстве случаев ограничиваются двумя параллельными линиями, состоящими каждая из общепринятых элементов (масляные выключатели, ЛЭП, трансформаторы и т. п.).
4.5 Выбор оптимального варианта схем электроснабжения
Выбор оптимального варианта схемы внешнего электроснабжения производим путем суммирования приведенных затрат, результат сводим в табл. 16.
Таблица 16
Сведение сравнения вариантов схем внешнего электроснабжения.
Варианты схем электроснабжения промышленного предприятия. |
Суммарные технико-экономические показатели, тыс. руб. |
|||
К |
Сэ |
У |
||
Сеть с ГПП при напряжении 110/10 кВ. |
5670, 74 |
129, 79 |
338, 36 |
|
Сеть с ГПП при напряжении 35/10 кВ. |
16471, 48 |
633, 51 |
494, 02 |
В результате технико-экономических расчетов принимаем схему внешнего электроснабжения завода от системы напряжением 110/10 кВ, с сооружением ГПП 110/10 кВ, и установкой трансформатора ТМ 4000/110.
4.6 Краткое описание принятой схемы электроснабжения
Внешнее электроснабжение осуществляется от районной подстанции, энергетической системы по двум ЛЭП - выполненной проводами АС - 95 подвешенной на железно-бетонных опорах.
На территории предприятия в близи границы расположена ГПП, которая состоит из ОРУ - 110 кВ, силовых трансформаторов и РУ - 10 кВ.
ОРУ - (открытое распределительное устройство) состоит: из разъединителя типа РЛНД - 2 - 110/1000, отделителя ОД - 3 - 110 т / 630, короткозамыкателя типа КЗ - 110М.
Оборудование устанавливается на железобетонных фундаментах. Силовые трансформаторы типа ТМ 4000/110 устанавливаются на железобетонных фундаментах, они связаны с РУ 10 кВ, которое принимают наружной установки типа КРУН - 2 - 10 - 20-УЗ. Основным коммутационным аппаратом является ВМП - 10 М. Цеховые ТП устанавливают внутри цехов предприятия.
Питание ТП осуществляется от РУ - 10 кВ кабелем АСБГ, цех №1 от ТП - 1, цех № 3 от ТП - 2, цех № 7 от ТП - 3, цеха № 2, 5, 9 от ТП - 4, цеха № 4, 8, 10 от ТП - 5 и цех № 6 от ТП 6.
4.7 Расчет токов короткого замыкания
Для выбора и проверки электрических аппаратов, изоляторов и токоведущих частей по условиям КЗ в проекте производится расчет токов КЗ.
Принимаются базисные условия: Sб и Uб. Тогда базисный ток определится как
Iб = Sб / (Uб), А (73)
Iб = 575 / (*117) =2, 83, к А (Для U = 110 кВ) ;
Iб = 575 / (*37, 5) =9, кА (Для U = 35 кВ) ;
Iб = 575 / (*11. 5) =28, 86, кА (Для U = 10 кВ) ;
Расчет сопротивлений схемы замещения в относительных единицах при базисных условиях производится по формулам:
, (74)
- сопротивление воздушной линии 110 кВ
, (75)
, Ом (76)
- сопротивление трансформатора ГПП
(77)
- сопротивление кабельной линии ГПП-РУ-1
, (78)
, (79)
Определение токов КЗ в расчетных точках производится в следующем порядке:
- сопротивление от источника питания до точки КЗ К-1
X1 = X1 + X2 + X3; r1 = r2, (80)
X1 = 1, 45 + 182, 46+ 9, 6=193, 51
r1 = 231, 868 Ом
Ом
если r1 < X1, то активным сопротивлением линии пренебрегают; начальное значение периодической слагающей тока КЗ
I” = Iб / Z1, (81)
I” = 28, 86 / 302=95, 56, A
ударный ток КЗ
iy = Ky. I”, (82)
где Ky - ударный коэффициент, принимаемый по справочным данным или рассчитанный по выражению:
(83)
iy = 1. 72. 95, 56 = 232. 44, A
- наибольшее действующее значение тока КЗ за первый период от начала процесса КЗ
, (84)
- мощность трехфазного к. з. для времени
Sкз. =. Sс / Z1; (85)
, (86)
Sкз. =575 000/302 = 1903, кВА;
Выбираем выключатель:
Для выключения после цеховой ТП.
Для U = 35 кВ: ВМП - 35П; Uн = 35 кВ; Iн = 1000 А;
Для U = 110 кВ: У- 110 - 2000Б - 50; Uн = 110 кВ; Iн = 1000 А;
4.8 Выбор аппаратуры высокого напряжения
А). Выбор выключателей Q и Q по номинальным данным; Uн = 110 кВ.
Выбираем выключатель: МКП - 110Б - 1000/630 - 20;
Б). Выбор разъединителей по номинальным данным:
Выбираем разъединитель РЛНО - 110 Л / 1000.
В). Выбор отделителей по номинальным данным:
Выбираем отделитель ОДЗ - 2 - 110М /1000.
Г). Выбор короткозамыкателя по номинальным данным:
Выбираем короткозамыкатель КЗ 110 М.
Таблица 17
Сравнение расчетных и каталожных данных вариантов аппаратуры.
Наименование аппаратуры. |
Расчетные данные |
Каталожные данные |
||||
Uсети, кВ |
Iмах, А |
Uн, кВ |
Iн, А |
Iдин, А |
||
Выключатель |
110 |
24, 6 |
110 |
1000 |
20 |
|
Разъединитель |
110 |
124, 9 |
110 |
1000 |
31 |
|
Отделитель |
110 |
124, 9 |
110 |
1000 |
31 |
|
Короткозамыкатель |
110 |
-------- |
--------- |
------- |
40 |
В качестве ОРУ принимаем шкафы типа с наружной установкой
КРУН - 2 - 10 - 20 - УЗ.
4.9 Решение по конструктивному выполнению, компоновке ГПП
ГПП состоит из ОРУ 110 кВ, силовых трансформаторов, РУ - 10 кВ, ОРУ состоит из РЛНО, ОДЗ, КЗ; оборудование устанавливают на железобетонных фундаментах. Силовые трансформаторы типа - ТМТ 4000/110 установлены на фундаментах на открытом воздухе. Основными коммутационными аппаратами является ВМ - 10. В ОРУ 110 кВ, ошиновку выполняют проводами АС.
5. Безопасность и экологичность проекта
Электрическая энергия является основой функционирования всех современных жизненно необходимых технических систем и объектов промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунального хозяйства, сферы обслуживания и быта; создания и обеспечения комфортных условий существования и жизнедеятельности людей.
Для обеспечения подачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества от энергосистем к промышленным объектам, установкам, устройствам и механизмам служат системы электроснабжения промышленных предприятий, состоящие из сетей напряжением до 1000 В и выше и трансформаторных, преобразовательных и распределительных подстанций.
Электроустановки потребителей электроэнергии имеют свои специфические особенности; к ним предъявляются определенные требования: надежность питания, качество электроэнергии, резервирование и защита отдельных элементов. При проектировании систем электроснабжения прядильно-ткацкой фабрики в технико-экономическом аспекте осуществлен выбор напряжений, определены электрические нагрузки, выбран тип, число и мощность цеховых трансформаторных подстанций, виды защит трансформаторов, систем компенсации реактивной мощности и способы регулирования, обеспечивающие необходимый уровень безопасности, экологичности и устойчивости электроэнергетического производства и электроустановок.
5.1 Идентификация и анализ опасных и вредных факторов, условий и причин их проявления в электроустановках ГПП 110/10 кВ
ГПП предназначена для преобразования и распределения электроэнергии и состоит из трансформаторов и другой вспомогательной аппаратуры, по условиям электробезопасности относится к электроустановкам выше 1000 В.
Электроснабжение машиностроительного завода производится от ГПП 110/10 кВ. Электроустановка относится ко второй категории по условиям электробезопасности по напряжению выше 1000 В, т. е. перерыв электроснабжения электроприемников приводит к массовым простоям рабочих механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности завода.
ГПП - электроустановка закрытого типа, защищена зданием от атмосферных воздействий.
Работы в электроустановках требуют больших физических и нервно-психологических затрат в связи с повышенной опасностью обслуживающего персонала, отвечающего за надежность электроснабжения предприятия и сохранность сложного и дорогостоящего оборудования. Опасность поражения током на ГПП усугубляется тем, что наличие напряжения на токоведущих частях н обнаруживается органами чувств человека дистанционно без применения специальных приборов.
Согласно ПУЭ по степени опасности поражения людей электрическим током ГПП приравнивается к особо опасным помещениям. Доступ в помещение ГПП возможен только для обслуживающего персонала.
Высоковольтные сети и подстанции выполнены на напряжение 10 кВ переменного тока частотой 50 Гц и эксплуатируются в режиме с изолированной нейтралью. Отходящие линии 10 кВ выполнены кабелем.
Наименьшее допустимое расстояние, на которое разрешается приближаться людям к токоведущим частям для 10 кВ - 0, 6 м, машинам и механизмам для 10 кВ - 1 м.
При приближении человека или механизма к токоведущим частям, находящимся под напряжением на расстояние менее допустимого возможно случайное возникновение электрической дуги. При прохождении электрического тока через тело человека, он оказывает тепловое, электролитическое, биологическое, механическое, психологическое действие.
Тепловое действие проявляется в виде ожогов участков кожи, перегрева различных органов, а также возникающих в результате перегрева разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон.
Электролитическое действие приводит к электролизу крови и других, содержащихся в организме растворов, что приводит к изменению их физико-химических составов, а значит, и к нарушению нормального функционирования организма.
Биологическое действие электрического тока проявляется в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма. В результате такого изменения они могут погибнуть.
Механическое действие поражения электрическим током - электрические удары и местные электрические травмы. Местными электрическими травмами являются поражения тканей и органов электрическим током: ожоги, электрические знаки, электрометализация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.
Подобные документы
Расчёт нагрузок напряжений. Расчет картограммы нагрузок. Определение центра нагрузок. Компенсация реактивной мощности. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Варианты электроснабжения завода. Расчёт токов короткого замыкания.
дипломная работа [840,8 K], добавлен 08.06.2015Расчет электрических нагрузок низшего и высокого напряжения цехов предприятия. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций. Определение центра реактивных электрических нагрузок. Загрузка трансформаторов на подстанциях.
курсовая работа [255,7 K], добавлен 06.02.2014Определение расчетных электрических нагрузок по цехам предприятия, рационального напряжения системы электроснабжения. Расчет картограммы нагрузок и определение центра электрических нагрузок предприятия. Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП.
курсовая работа [141,8 K], добавлен 10.04.2012Расчет электрических нагрузок. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций. Разработка системы внутризаводского электроснабжения. Расчет электрических нагрузок на головных участках магистралей. Выбор измерительных трансформаторов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 29.09.2009Определение силовых нагрузок цехов. Построение картограммы электрических нагрузок. Выбор напряжения питающей и распределительной сети. Выбор типа и мощности цеховых трансформаторных подстанций. Компенсация реактивной мощности на напряжении до 1 кВ.
курсовая работа [663,4 K], добавлен 16.05.2016Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций. Расчет напряжения, схемы внешнего электроснабжения, трансформаторов ГПП. Технико-экономическое обоснование схем.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 30.04.2012Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия. Технико-экономическое обоснование схемы внешнего электроснабжения. Расчет токов короткого замыкания.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 13.03.2010Определение электрических нагрузок завода металлических конструкций. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций. Особенности выбора величины напряжения внешнего электроснабжения по технико-экономическим параметрам.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 13.01.2023Краткая характеристика металлопрокатного цеха, расчет электрических и осветительных нагрузок. Выбор схемы цеховой сети, числа и мощности цеховых трансформаторов. Определение напряжения внутризаводского электроснабжения. Расчет картограммы нагрузок.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.04.2012Определение расчётной нагрузки кузнечного цеха вагоноремонтного завода. Нахождение числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Определение центра электрических нагрузок и его картограммы. Расчёт токов короткого замыкания в сети выше 1000 В.
курсовая работа [642,1 K], добавлен 14.11.2017