Создание системы электроснабжения обогатительной фабрики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Цель курсового проекта; создание системы электроснабжения и рационального выбора средств конструктивного решения сетей на территории обогатительной фабрики с учетом особенностей технологии производства.

Задачи; определение расчетных электрических нагрузок, выбор схемы электроснабжения, выбор средств компенсации реактивной мощности, расчет токов К.З. и выбор основного электрооборудования, электрический расчет кабельных и воздушных линий, защита элементов электрических сетей от аварийных режимов, автоматика в системе электроснабжения, расчет и выбор элементов заземляющего устройства.

В технологической цепочке участвуют следующие цеха

Склад
Котельная
Пыльнонасосная Пыльнонасосная ( 6 кВ-синхронные двигатели) 4 по 1250кВт
Склад сульфидных руд
Ремонтно-механический цех
Цех обогащения
Цех конусного дробления (6 кВ)
Дробильно- промывочный цех1 Дробильно- промывочный цех1(6 кВ) 2АД по 1000кВт
Насосная станция Насосная станция (6 кВ)
Сушыльный цех (6 кВ) 2АС по1250 кВт
Дробильно- промывочный цех2 Дробильно- промывочный цех2 (6кВ)
Дробильное отделение сульфидного цеха Дробильное отделение сульфидного цеха
Цех дробления
Цех мокро-магнитной сепарации Цех мокро-магнитной сепарации
Гараж
Управление фабрики
Столовая
Шламонасосная

Все приемники электрической энергии в данных цехах потребляют трехфазный переменный ток, частотой 50 Гц, напряжением 0.4 кВ.

Присутствуют также высоковольтные электроприемники, представленные синхронными и асинхронными двигателями 6 кВ.

Питание возможно осуществить от подстанции энергосистемы, на которой установлены два трехобмоточных трансформатора мощностью 63000 кВА каждый.

Мощность системы 850 Мва, реактивное сопротивление системы на стороне 110 кВ, отнесенное к мощности системы, равно 0,53.

Расстояние от подстанции энергосистемы до предприятия 5 км.

Стоимость электроэнергии составляет 1,79 руб/кВт.ч.



1. Электроснабжение

Характеристика электроприемников и окружающей среды

Выбор конструкции сетей и способов их выполнения производится на основе анализа исходных данных, изучения особенностей производства, требований генплана и окружающей среды.

Определяющими факторами при выборе конструктивного выполнения сети являются:

степень ответственности установки и категория электроснабжения

расстояние от источника питания до потребителя

размещение нагрузки

При расчете электрических нагрузок необходимо знать график электрических нагрузок, режим работы электроприемников предприятия, отраслевые нормативы на коэффициент спроса.

При проектировании следует в соответствии с противопожарными требованиями строительных норм и правил (СНиП) определить степень возгораемости строительных материалов и конструкций зданий и сооружений: несгораемые, трудносгораемые, сгораемые.

Условия в помещениях, влияющие на выбор конструкции сетей, определяются температурой воздуха, наличием агрессивных газов и пыли, возможностью возникновения условий взрывов или пожароопасностью.

По температуре воздуха помещения разделяются на два класса: нормальные и жаркие. В помещениях с нормальной средой температура не должна длительно превышать +30 С, а в жарких она длительно превышает эту температуру.

По влажности среды помещения разделяются на четыре класса: сухие, влажные, сырые и особо сырые. Класс определяется по значению относительной влажности.

Под пыльной понимается среда, где по условиям производства выделяется пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин и аппаратов, затрудняя длительную нормальную работу электрооборудования. Конструкции в этом случае должны иметь пыленепроницаемое исполнение.

1.1 Расчет электрических нагрузок

Нагрузка представлена данными установленной мощности цехов. Расчет ведем по методу коэффициента спроса.

Расчетная активная мощность будет равна:

(1.1)

где - расчетная активная мощность, кВт;

- номинальная мощность, кВт;

- коэффициент спроса.

Расчетная реактивная мощность будет равна:

(1.2)

где - расчетная реактивная мощность, квар;

- коэффициент мощности.

Приведем расчет для склада:

Для остальных расчет аналогичен и приведен в таблице 1.1.

№	Наименование цехов ( 0,4 кВ )	РН, кВт	Кс	Cosц	Pмс, кВт	Qмс, Квар
1	Склад	180	0,4	0,8	72	51,84
2	Котельная	2250	0,7	0,7	1575	1575
3	Пыльнонасосная Пыльнонасосная (6кВ)	1100 5000	0,7	0,6	770 3500	246,4 1120
4	Склад сульфидных руд	1800	0,4	0,8	720	518,4
5	Ремонтно-механический цех	1500	0,7	0,93	1050	483
6	Цех обогащения	2600	0,27	0,3	702	2155,1
7	Цех конусного дробления (6кВ)	2470	0,7	0,6	1729	533,28
8	Дробильнопромывочный №1 цех №1 (6кВ) 2АД	965 2000	0,7 0,7	0,6 0,6	675,5 1400	216,16 448
9	Насосная станция Насосная станция (6кВ) 2 СД	880 2400	0,75 0,75	0,8 0,8	660 1800	660 1800
10	Сушильный цех (6кВ) 2 АД	2500	0,75	0,65	1875	600
11	Дробильно-промывочный№2 Дробильно-промывочный№2(6кВ)	700 800	0,8	0,9	560 640	179,2 204,8
12	Дробильное отделение сульфидного цеха Дробильное отделение сульфидного цеха	4800 420	0,7 0,7	0,6 0,6	3360 294	1075,2 94,08
13	Цех дробления	3000	0,7	0,6	2100	672
14	Цех мокро-магнитной сепарации	2100 2570	0,45 0,45	0,5 0,5	945 1156,5	1634 2000,75
15	Гараж	120	0,15	0,2	18	84,6
16	Управление Фабрики	90	0,25	0,3	22,5	69,07
17	Столовая	260	0,4	0,8	104	74,88
18	Шламонасосная	1440	0,7	0,6	1008	322,56

где - коэффициент спроса, - коэффициент мощности по [2].

1.2 Расчет нагрузки осветительных установок

Определяется по методу удельной мощности.

(1.3)

(1.4)

Где; - удельная мощность осветительной установки (по справочным данным); F - освещаемая площадь; tgц-коэффициент мощности осветительной нагрузки

Площадь территории:

(1.5)

Для освещения котельной, пыльнонасосной, склада сульфидных руд, ремонтно-механического цеха, цеха обогащения, цеха конусного дробления, дробильно-промывочного цеха №1,насосной станции, сушильного цеха, дробильно-промывочного цеха №2, дробильного отделения сульфидного цеха, цеха дробления, цеха мокро-магнитной сепарации, шламонасосной

используем лампы ДРИ с cosц=0.85 (tgц=0.62).

Для освещения склада, гаража, управления фабрики, столовой принимаем люминисцентные лампы с cosц=0.9 (tgц=0.48),

Для освещения территории принимаем лампы высокого давления (ДНаТ) с cosц=0.85 (tgц=0.62).

Приведу пример расчета для склада:

F=a*b=96*22=2112 м²

Где а длинна и b ширина здания.

=0,006*2112=12,67кВт

=12,67*0,48=6,08квар

Нагрузка здания представляет собой сумму силовой и осветительной нагрузки;



Q_м=Q_мс+Q₀=51,84квар+6,08квар=57,92квар

Р_м=Р_мс+Р₀=72кВт+12,67кВт=84,67кВт

Расчет для остальных цехов аналогичен и представлен в таблице 1.2.

Таблица 1.2

№	Наименование цехов	Силовая нагрузка		Осветительная нагрузка	Суммарная расчетная нагрузка
		Установленная нагрузка	Коэффициент спроса	Cosц	Tgц	Расчетная активная нагрузка	Расчетная реактивная нагрузка	Площадь	Удельная мощность Освещения	Осветительная активная нагрузка	Осветительная реактивная нагрузка	Полная расчетная активная нагрузка	Полная расчетная реактивная нагрузка	Полная расчетная нагрузка
		Pн,	Kс	Cosц	Tgц	Pмс,	Qмс,	F,	Руд	Pо,	Qо,	Pм,	Qм,	Sм,
		кВт				кВт	Квар	м2	Вт/м2	кВт	квар	кВт	квар	кВА
1	2	3	4	5	6	7	8	10	11	13	14	15	16	17
Потребители 0,4 кВ
1	Склад	180	0,4	0,8	0,720	72	51,84	2112	0,006	12,7	6,1	84,7	57,9	102,6
2	Котельная	2250	0,7	0,7	1,000	1575	1575	616	0,013	8,0	3,8	1583,0	1578,8	2235,8
3	Пыльнонасосная	1100	0,7	0,6	0,320	770	246,4	594	0,013	7,7	3,7	777,7	250,1	816,9
4	Склад сульфидных руд	1800	0,8	0,9	0,720	720	518,4	1870	0,006	11,2	5,4	731,2	523,8	899,5
5	Ремонтно-механический цех	1500	0,93	0,46	1,930	1050	483	1540	0,017	26,2	12,6	1076,2	495,6	1184,8
6	Цех обогощения	2600	0,27	0,3	3,070	702	2155,1	4956	0,017	84,3	40,4	786,3	2195,5	2332,1
7	Дробильно-промывочный цех№1	965	0,7	0,6	0,320	675,5	216,16	1628	0,017	27,7	13,3	703,2	229,4	739,7
8	Насосная станция	880	0,6	0,7	1,000	660	660	396	0,013	5,1	2,5	665,1	662,5	938,8
9	Дробильно промывочный цех№2	700	0,7	0,6	0,320	560	179,2	522	0,017	8,9	4,3	568,9	183,5	597,7
10	Дробильное отделенние сульфидного цеха	4800	0,7	0,6	0,320	3360	1075,2	3652	0,017	62,1	29,8	3422,1	1105,0	3596,1
11	Дробильное отделенние сульфидного цеха	420	0,7	0,6	0,320	294	94,08	-	0,017	62,1	29,8	356,1	123,9	377,0
12	Цех дробления	3000	0,7	0,6	0,320	2100	672	1656	0,017	28,2	13,5	2128,2	685,5	2235,8
13	Цех мокромагнитной сепарации	2100	0,45	0,5	1,730	945	1634	1936	0,017	32,9	15,8	977,9	1649,8	1917,8
14	Цех мокромагнитной сепарации	2570	0,45	0,5	1,730	1156,5	2000,75	-	0,017	32,9	15,8	1189,4	2016,5	2341,2
15	Гараж	120	0,15	0,2	4,700	18	84,6	1260	0,016	20,2	9,7	38,2	94,3	101,7
16	Управление фабрики	90	0,25	0,3	3,070	22,5	69,07	1854	0,016	29,7	14,2	52,2	83,3	98,3
17	Столовая	260	0,4	0,8	0,720	104	74,88	1073	0,016	17,2	8,2	121,2	83,1	146,9
18	Шламонасосная	1440	0,7	0,6	0,320	1008	322,56	814	0,013	10,6	5,1	1018,6	327,6	1070,0
	Итого по 0,4 кВ											16280,0	12346,2	20432,0
	Потери мощности: в цеховых трансформаторах ? Рт = 0,02 SpУ ? Qт = 0,1 SpУ линиях ? Рт = 0,03 SpУ											1203,44 6017,23 1805,2
	Итого с учетом потерь
19	Пыльнонасосная	5000	0,7	0,6	0,32	3500	1120	-	0,013	7,7	3,7	3507,7	1123,7
20	Цех конусного дробления	2470	0,7	0,6	0,32	1729	533,28	366	0,017	6,2	3,0	1735,2	536,3
21	Дробильно-промывочный цех №1 2АД	2000	0,7	0,6	0,32	1400	448	-	0,017	27,7	13,3	1427,7	461,3
22	Насосная станция 2 СД	2400	0,6	0,7	1	1800	1800	-	0,013	5,1	2,5	1805,1	1802,5
23	Сушильный цех 2 АС	2500	0,75	0,65	0,32	1875	600	1188	0,017	20,2	9,7	1895,2	609,7
24	Дробильно-промывочный цех № 2	800	0,7	0,6	0,32	640	204,8	-	0,017	8,9	4,3	648,9	209,1
Итого по 6 кВ											11019,8	4742,5
Расчетная нагрузка цехов всего						27299,8	17070,7

Площадь территории: Fфабрики=107800м²

F_тер=F_{фабрики}-УF_цехов=107800м²-28033м²=79767м²

Р_0тер=F_тер* p_УД

территорию освещаем лампами ДНаТ tgц = 0.62

Р_0тер=F_тер* p_УД =79767м²*0,006=478,602кВт

Q_{0 тер}=Р_{0 тер*} tgц =478,602кВ*0,62=296,733кВар

Активная, реактивная и полная суммарные нагрузки предприятия:

Р_У=Р_У0,4кВ+Р_У6кВ + Р_тер=16280+11019,8+478,602=27778,402кВт

Q_У=Q_У0.4кВ+Q_У6кВ + Q_{0 тер} =12346,2+4742,5+296,733=17367,433квар

S_У==

При определении суммарной нагрузки по предприятию в целом необходимо учесть коэффициент разновремённости максимумов К_рм, значение которого для данной отрасли равно 0,95 [8], а также потери в силовых трансформаторах и ВЛ, которые еще не выбраны, по этому эти потери учитываются приближенно по ниже следующим выражениям.

Приближенные потери в трансформаторах цеховых подстанций:

[1]

?Р_т=0,02*32760,76кВт=655,22кВт

?Q_т=0,1*32760,76квар=3276,076квар

?Р_л=0,03*32760,76кВт=982,82кВт

Активная и реактивная нагрузка фабрики без учёта компенсации:

Мощность компенсирующих устройств, которую необходимо установить в системе электроснабжения предприятия:

где tgц_эк=0,4;

Реактивная мощность на шинах 6 кВ после компенсации реактивной мощности:

.

Полная расчетная мощность предприятия, подведённая к шинам пункта приёма электроэнергии:



2. Выбор оптимальной схемы внешнего электроснабжения завода

Определяем рациональное напряжение для системы внешнего электроснабжения предприятия, если известно, что расстояние от подстанции системы до предприятия 5 км, расчётная нагрузка предприятия S_р= установленная мощность 2-х трёхобмоточных трансформаторов связи с энергосистемой S=63000 КВА.

Стоимость электроэнергии С_о,п=1,79 коп/(кВт*ч), время использования максимальных потерь энергии Т_п=5000 часов, таблица 2.14 [8].

Примем к рассмотрению 2 варианта :

1. Две питающие линии длиной l = 5 км напряжением 35 кВ на железобетонных опорах с трансформацией на низкое напряжение 6 кВ.

2. Две питающие линии такой же длины напряжением 110 кВ с трансформацией его на ГПП на 6 кВ.

Передачу электроэнергии от источника питания до приемного пункта промышленного предприятия осуществим воздушными линиями. Выбор сечения воздушных линий осуществляется по длительно допустимому току.

Определяем расчетные токи в нормальном и аварийном режимах:

, где (2.1)

I_нр - расчетный ток в нормальном режиме, А;

U_ном - номинальное напряжение, кВ;

, где (2.2)

I_авр - расчетный ток в аварийном режиме, А. I_авр ? I_доп

Сечение проводов выбираем по экономической плотности тока:

, где (2.3)

F_эк - экономически целесообразное сечение, мм²;

J_эк - экономическая плотность тока, А/мм² (при использовании максимума нагрузки 5000ч/год для неизолированных проводов и шин J_эк=1,1 А/мм²), данные в таблице 3. [4].

Таблица 2.1

Проводники		Экономическая плотность тока, А/мм2, при числе часов использования максимума нагрузки в год
Неизолированные провода и шины:		более 1000 до 3000		более 3000 до 5000		более 5000
-- медные		2,5		2,1		1,8
-- алюминиевые		1,3		1,1		1,0

Расчет варианта 1:

;

;

> для отсутствия эффекта короны выбираем АС-70 с I_доп=265 А > 159 А.

Расчет варианта 2:

;

;

> выбираем АС-185 I_доп=520 А > 496 А.



Таблица 2.2. Выбор марки и сечения ВЛ.

Вариант	Uном, кВ	Iнр, А	Iавр, А	Jэк, А/мм2	Fэк, мм2	F, мм2	Iдоп, А
1	110	79	159	1,1	72	70	265
2	35	250	496	1,1	227	185	520

Выбор трансформаторов.

Мощность трансформатора (преобладают потребители II категории):

.

Выбираем трансформатор мощностью 25000 кВА.

Проверка по загрузке:

;

.

Таблица 2.3 Выбор трансформаторов.

Вариант	Трансформатор	Sном, кВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Pхх, кВт	Pкз, кВт	uкз, %	Iхх, %
1	ТДТН-25000/110-76У	25000	115	11	36	140	10,5	1,0
2	ТРДНС-25000/35-72У1	25000	36,75	10.5	25	115	9,5	0,5

Капиталовложения в ВЛ.

Применяем двухцепные железобетонные опоры.

, где

К_увл - укрупнённые стоимостные показатели для воздушных линий электропередачи [3],

L - длина линии.

Вариант 1:

;

стоимость сооружения воздушной линии 110кВ

Вариант 2:

стоимость сооружения линии 35кВ

Капиталовложения в подстанции.

Стоимости комплектных трансформаторных подстанций с двумя трансформаторами мощностью 25 МВА:

Вариант 1: К_п/с1=32400 тыс. руб.;

Вариант 2: К_п/с2=23400 тыс. руб.

Всего суммарные капиталовложения по вариантам.

Вариант 1:

Вариант 2:

2.2 Расчет ежегодных издержек

Ежегодные издержки по ВЛ.

Издержки на обслуживание и амортизационные отчисления на капитальный ремонт.

Вариант 1:

Вариант 2:

Амортизационные отчисления на реновацию

Вариант 1:

Вариант 2:

Ежегодные издержки по подстанции.

Издержки на обслуживание и амортизационные отчисления на капитальный ремонт.

Вариант 1:

Вариант 2:

Амортизационные отчисления на реновацию.

Вариант 1:

Вариант 2:

электрический нагрузка электроснабжение завод

Суммарные издержки на обслуживание и амортизационные отчисления на капитальный ремонт элементов схемы электроснабжения.

Вариант 1:

Вариант 2:

Всего амортизационные отчисления на реновацию схемы электроснабжения.

Вариант 1:

Вариант 2:



2.3 Ежегодные издержки на компенсацию годовых потерь электроэнергии по вариантам

Потери в линиях электропередачи.

,

где n - число цепей ВЛ, r₀ - активное сопротивление линии, Ом/км

(для АС-70 - 0,46 Ом/км, для АС-185 - 0,17 Ом/км).

(при одной смене продолжительностью 8 часов).

Вариант 1:

,

Вариант 2:

,

Потери электроэнергии в трансформаторах.



Вариант 1:

Вариант 2:

Всего потери энергии по вариантам.

Вариант 1:

Вариант 2:

Всего суммарные издержки на компенсацию потерь энергии по вариантам.

Вариант 1:

Вариант 2:



Здесь - стоимость электроэнергии.

Для наглядности результаты расчетов занесём в табл. № 2.4.

Таблица 2.4 Основные технико-экономические показатели сравниваемых вариантов.

Показатели	Вариант 1 110кВ	Вариант 2 35кВ
Капиталовложения, тыс. руб.	47920	37170
Издержки по обслуживанию оборудования и амортизационные отчисления на капитальный ремонт, тыс. руб./год	2035,76	1490,76
Амортизационные издержки на реновацию, тыс. руб./год	1444,4	1094,4
Стоимость годовых потерь электроэнергии, тыс. руб./год	2899,89	3253,52

В качестве критериев для сравнения принимаем норму прибыли (рентабельность) и срок окупаемости, рассчитанные по чистой прибыли (табл. 3.3.).

Таблица 2.5. Оценка экономической эффективности варианта внешнего электроснабжения предприятия

Показатель	Значение
1	2
Стоимость сэкономленной электроэнергии, тыс.руб./год	-197,56
Разница в капиталовложениях, тыс.руб.	10750
Разница в издержках на обслуживание и амортизационных отчислениях на капитальный ремонт, , тыс. руб./год	545
Разница в амортизационных отчислениях на реновацию, , тыс. руб./год	350
Балансовая прибыль, тыс. руб./год	-347,44
Налог на прибыль (18 %) тыс. руб./год	0
Чистая прибыль тыс. руб./год	0
Норма прибыли (рентабельность) руб./руб.	0
Срок окупаемости лет	20



Вывод: поскольку балансовой прибыли нет, то выбираем вариант с наименьшими капиталовложениями, каким является вариант 2 (35 кВ).



3.Выбор оптимальной схемы внутреннего электроснабжения

3.1 Построение картограммы электрических нагрузок

Картограмма представляет собой размещенные на генеральном плане окружности, площадь которых соответствует в выбранном масштабе расчетным нагрузкам цехов. Окружность должна состоять из секторов, обозначающих соотношение нагрузки силовой 0,4 кВ, силовой 10 кВ и осветительной.

При построении картограммы нагрузок отдельных цехов предприятия центры окружностей совмещают с центрами тяжести геометрических фигур, изображающих отдельные участки цехов с сосредоточенными нагрузками.

Картограмма даёт представление о распределении нагрузок цехов по территории предприятия. Считается, что электрические нагрузки в цехах расположены равномерно.

Радиус окружности рассчитывается по формуле:

, (3.1)

где r_i - радиус круга, м;

- расчётная мощность цеха, равная сумме силовой на 0,4 и 10 кВ и осветительной нагрузок;

m - масштабный коэффициент, кВт/м².

,

Далее производится определение угла сектора, показывающего, какую долю занимает высоковольтная, осветительная или низковольтная нагрузка в составе общей нагрузки цеха

; (3.2)

где Р_J - высоковольтная, осветительная или низковольтная нагрузка, кВт;

Р_i - суммарная нагрузка цеха, кВт.

°.

Углы секторов считаются в градусах, а радиусы картограмм в м.

Результаты расчёта сводим в таблицу.

3.1Таблица Данные для построения картограмм электрических нагрузок

№	№ по плану	Наименование цеха	Рмс, кВт	Р6кВ, кВт	Рмо, кВт	, кВт	, м
1	1	Склад	72	-	12,7	84,7	5,2	63	297	-
2	2	Котельная	1575	-	8,0	1583	22,42	106	254	-
3	3	Пыльнососная	770	3500	7,7	4277,7	36,9	19	61	280
4	4	Склад сульфидных руд	720	-	11,2	731,2	15,2	68	292	-
5	5	Ремонтно-механический цех	1050	-	26,2	1076,2	18,5	33	327	-
6	6	Цех обогащения	702	-	84,3	786,3	15,8	239	121	-
7	7	Цех конусного дробления(6 кВ)		1729	6,2	1735,2	23,5	16		344
8	8	Дробильно-промывочный цех №1	675,5	1400	27,7	2103,2	25,9	27	108	225
9	9	Насосная станция	660	1800	5,1	1465,1	21,5	38	68	254
10	10	Сушыльный цех(6кВ)		1875	20,2	1895,2	24,6	18		342
11	11	Дробильно-промывочный цех№2	560	640	8,9	1208,9	19,6	18	160	182
12	12	Дробильное отделение сульфидного цеха	3360	-	62,1	3716,1	34,4	18	310	-
		Дробильное отделение сульфидного цеха	294						32
13	13	Цех дробления	2100		28,2	2128,2	26	17	343
14	14	Цех мокро-магнитной сепарации	945	-	32,9	2134,4	26,07	80	180	-
14	14	Цех мокро-магнитной сепарации	1156,5	-					100	-
15	15	Гараж	18	-	20,2	38,2	3,5	225	135	-
16	16	Управление фабрики	22,5	-	29,7	52,2	4,07	189	191	-
17	17	Столовая	104	-	17,2	121,2	6,2	63	297	-
18	18	Шламонасосная	1008	-	10,6	1018,6	18,01	17	343	-

При построении картограммы нагрузок отдельных цехов предприятия центры окружностей совмещают с центрами тяжести геометрических фигур, изображающих отдельные участки цехов с сосредоточенными нагрузками.

3.2 Определение центра электрических нагрузок

Определение центра электрических нагрузок (ЦЭН) производится для выбора места расположения ГПП. На основании построенных картограмм находят координаты условного центра активных электрических нагрузок предприятия, где и находится место расположения источника питания (ГПП). Если по каким либо причинам (технологическим, архитектурным) нельзя расположить в этом центре источник питания, то его смещают в сторону, где есть реальная возможность его расположения.

Для определения центра электрических нагрузок, левый нижний угол периметра предприятия совмещаем с началом координат (по генплану), затем находим координаты центров электрических нагрузок каждого цеха.

Расчёт производится по формулам

, (3.3)

, (3.3)

Результаты расчетов сводятся в таблицы .



Таблица 3.2 Определение месторасположения активного ЦЭН

№	№ по плану	Наимено-вание цеха	, кВт	X,м	Y,м	X	Y
1	1	Cклад	84,7	64,35	267,15	5450,445	22627,605
2	2	Котельная	1583	274,95	267,15	435245,85	422898,45
3	3	Пыльнососная	4277,7	358,8	267,15	1534838,8	1142787,6
4	4	Склад сульфидных руд	731,2	195	216,45	142584	158268,24
5	5	Ремонтно-механический цех	1076,2	347,1	204,75	373549,02	220351,95
6	6	Цех обогащения	786,3	58,5	157,95	45998,55	124196,09
7	7	Цех конусного дробления	1735,2	140,4	187,2	243622,08	324829,44
8	8	Дробильно-промывочный цех№ 1	2103,2	132,6	136,5	278884,32	287086,8
9	9	Насосная станция	1465,1	179,4	128,7	262838,94	188558,37
10	10	Сушильный цех	1895,2	202,8	175,5	384346,56	332607,6
11	11	Дробильно-промывочный цех№2	1208,9	280,8	157,95	339459,12	190945,76
12	12	Дробильное отделение сульфидного цеха	3716,1	97,5	89,7	362319,75	333334,17
13	13	Цех дробления	2128,2	276,9	89,7	589298,58	190899,54
14	14	Цех мокро-магнитной сепарации	2134,4	354,9	136,5	757498,56	291345,6
15	15	Гараж	38,2	50,7	46,8	1936,74	1787,76
16	16	Управление фабрики	52,2	159,9	42,9	8346,78	2239,38
17	17	Столовая	121,2	304,2	42,9	36869,04	5199,48
18	18	Шламонасосная	1018,6	358,8	85,8	365473,68	87395,88
Итого	26155,6	235,840	165,446	6168560,815	4327359,715

Месторасположение активного ЦЭН (точка А).

Хо	Уо
235,84	165,446



Таблица - Определение месторасположения реактивного ЦЭН

№	№ по плану	Наимено-вание цеха	, кВт	X,м	Y,м	X	Y
1	1	Cклад	57,9	64,35	267,15	3725,865	15467,985
2	2	Котельная	1578,8	274,95	267,15	434091,06	421776,42
3	3	Пыльнососная	250	358,8	267,15	89700	66787,5
4	4	Склад сульфидных руд	523,8	195	216,45	102141	113376,51
5	5	Ремонтно-механический цех	495,6	347,1	204,75	172022,76	101474,1
6	6	Цех обогащения	2195,5	58,5	157,95	128436,75	346779,225
7	7	Цех конусного дробления	536,3	140,4	187,2	75296,52	100395,36
8	8	Дробильно-промывочный цех№ 1	690,7	132,6	136,5	91586,82	94280,55
9	9	Насосная станция	2465	179,4	128,7	442221	317245,5
10	10	Сушильный цех	609,7	202,8	175,5	123647,16	107002,35
11	11	Дробильно-промывочный цех№2	392,6	280,8	157,95	110242,08	62011,17
12	12	Дробильное отделение сульфидного цеха	1228,9	97,5	89,7	119817,75	110232,33
13	13	Цех дробления	685,5	276,9	89,7	189814,95	61489,35
14	14	Цех мокро-магнитной сепарации	3666,3	354,9	136,5	1301169,87	500449,95
15	15	Гараж	94,3	50,7	46,8	4781,01	4413,24
16	16	Управление фабрики	83,3	159,9	42,9	13319,67	3573,57
17	17	Столовая	83,1	304,2	42,9	25279,02	3564,99
18	18	Шламонасосная	327,6	358,8	85,8	117542,88	28108,08
Итого	15964,9	140,54	153,98	2243666,295	2458428,18

Месторасположение реактивного ЦЭН (точка В).

Хо	Уо
140,54	153,98



Выбор местоположения ГПП

Наиболее удачным местом является центр электрических нагрузок, так как уменьшается длина кабельных линий до наиболее мощных потребителей. Поскольку для установки ГПП в центре электрических нагрузок места недостаточно, переносим ГПП на свободное место по направлению к источнику питания. Расположение ГПП на территории предприятия показано на генплане.

3.3 Выбор и расчет сечений кабелей 0,4 кВ

1. Определим расчетные токи в нормальном и аварийном режимах.

2. Проверяем провод по условию нагрева.

3. Находим по потери напряжения:

где и соответствуют .

Приведу расчет для линии ТП 1 - Цех 1:



Принимаем кабель АПвВг-3х50 .

Расчеты для остальных линий аналогичны и представлены в таблицах.

Таблица 3.3

Длительный допустимый ток

Кабель	Iдоп, А
АПвВГ-3х50	180
АПвВГ-3х70	220
АПвВГ-3х120	300
АПвВГ-3х150	335
АПвВГ-3х180	380
АПвВГ-3х240	440
АПвВГ-3х2,5	32

Вариант №1 выбор кабелей 0,4 кВ Таблица 3.4

№	Потребители электрической энергии	Sp, кВA	Uном, кВ	Iр	Кабель
	ТП 1
1	Cклад	102,6	0,38	148,265	АПвВг-3х50
2	Котельная	2235,8	0,38	3230,92	8АПвВг-3х240
3	Пыльнонососная	816,9	0,38	1180,49	4АПвВг-3х120
4	Склад сульфидных руд	899,5	0,38	1299,85	4АПвВг-3х150
5	Ремонтно-механический цех	1184,8	0,38	1712,13	4АПвВг-3х240
	ТП 2
11	Дробильно-промывочный цех№2	597,7	0,38	863,728	2АПвВг-3х240
13	Цех дробления	2235,8	0,38	3230,92	8АПвВг-3х240
14	Цех мокро-магнитной сепарации	1917,8	0,38	2771,38	7АПвВг-3х240
	ТП3
6	Цех обогащения	2332,1	0,38	3370,0	8АПвВг-3х240
7	Цех конусного дробления	6,88	0,38	9,9421	АПвВг-3х2,5
8	Дробильно-промывочный цех№ 1	739,7	0,38	1068,93	3АПвВг-3х180
9	Насосная станция	938,8	0,38	1356,64	4АПвВг-3х180
10	Сушильный цех	22,4	0,38	32,36	АПвВг-3х4
	ТП4
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	3904,76	0,38	5642,71	13АПвВг-3х240
15	Гараж	101,7	0,38	146,96	АПвВг-3х50
16	Управление фабрики	98,3	0,38	142,05	АПвВг-3х35
	ТП5
14	Цех мокро-магнитной сепарации	2341,2	0,38	3383,23	8АПвВг-3х240
17	Столовая	146,9	0,38	212,283	АПвВг-3х70
18	Шламонасосная	1070	0,38	1546,24	4АПвВг-3х240

Вариант №2 Таблица 3.4 выбор кабелей 0,4 кВ

№	Потребители электрической энергии	Sp, кВA	Uном, кВ	Iр	Кабель
	ТП 1
5	Ремонтно-механический цех	1184,8	0,38	1712,13	4АПвВг-3х240
11	Дробильно-промывочный цех№2	597,7	0,38	863,728	2АПвВг-3х240
	ТП 2
2	Котельная	2235,8	0,38	3230,92	8АПвВг-3х240
3	Пыльнонососная	816,9	0,38	1180,49	3АПвВг-3х240
	ТП3
13	Цех дробления	2235,8	0,38	3230,92	8АПвВг-3х240
	ТП4
14	Цех мокро-магнитной сепарации	1917,8	0,38	2771,38	7АПвВг-3х240
	ТП5
14	Цех мокро-магнитной сепарации	2341,2	0,38	3383,23	8АПвВг-3х240
	ТП6
17	Столовая	146,9	0,38	212,283	АПвВг-3х70
18	Шламонасосная	1070	0,38	1546,24	4АПвВг-3х240
	ТП7
1	Cклад	102,6	0,38	148,26	АПвВг-3х50
4	Склад сульфидных руд	899,5	0,38	1299,85	4АПвВг-3х150
6	Цех обогащения	2332,1	0,38	3370,08	8АПвВг-3х240
7	Цех конусного дробления	6,88	0,38	9,9421	АПвВг-3х2,5
10	Сушильный цех	22,4	0,38	32,369	АПвВг-3х4
	ТП8
8	Дробильно-промывочный цех№ 1	739,7	0,38	1068,93	3АПвВг-3х180
9	Насосная станция	938,8	0,38	1356,6	4АПвВг-3х180
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	377	0,38	544,79	2АПвВг-3х120
	ТП9
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	3596,1	0,38	5196,67	12АПвВг-3х240
15	Гараж	101,7	0,38	146,9	АПвВг-3х50
16	Управление фабрики	98,3	0,38	142,052	АПвВг-3х35

Таблица 3.5

Определение потери напряжения в линиях 0,4 кВ

Вариант№1

№	Потребители электрической энергии	rуд, Ом/км	худ, Ом/км	L, км	?U, В	?U, %
	ТП1
1	Cклад	0,59	0,063	0,248	23,3	4,655
2	Котельная	0,12	0,058	0,028	22,62	5,075
3	Пыльнонососная	0,24	0,06	0,096	49,75	5,439
4	Склад сульфидных руд	0,12	0,058	0,116	37,703	5,425
5	Ремонтно-механический цех	0,12	0,058	0,096
	ТП2
11	Дробильно-промывочный цех№2	0,12	0,058	0,062	13,39	3,347
13	Цех дробления	0,12	0,058	0,058	46,85	11,71
14	Цех мокро-магнитной сепарации	0,12	0,058	0,064	44,35	11,087
	ТП3
6	Цех обогащения	0,12	0,058	0,06	50,5	12,641
7	Цех конусного дробления	3,94	0,09	0,072	4,461	1,115
8	Дробильно-промывочный цех№ 1	0,16	0,059	0,024	8,04	2,0101
9	Насосная станция	0,16	0,059	0,098	41,66	10,417
10	Сушильный цех	3,1	0,07	0,128	20,30	5,077
	ТП4
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	0,12	0,058	0,012	16,93	4,232
15	Гараж	0,59	0,063	0,08	11,60	2,901
16	Управление фабрики	0,84	0,064	0,09	17,61	4,403
	ТП 5
14	Цех мокро-магнитной сепарации	0,12	0,058	0,026	21,99	5,498
17	Столовая	0,42	0,061	0,108	16,51	4,129
18	Шламонасосная	0,12	0,058	0,03	11,59	2,899

Определение потери напряжения в линиях 0,4 кВ Вариант№2

№	Потребители электрической энергии	rуд, Ом/км	худ, Ом/км	L, км	?U, В	?U, %
	ТП 1
5	Ремонтно-механический цех	0,12	0,058	0,052	10,907	2,72
11	Дробильно-промывочный цех№2	0,12	0,058	0,054	5,71	1,428
	ТП 2
2	Котельная	0,12	0,058	0,022	8,70	2,1771
3	Пыльнонососная	0,12	0,058	0,056	8,09	2,0225
	ТП3
13	Цех дробления	0,12	0,058	0,004	1,58	0,3958
	ТП4
14	Цех мокро-магнитной сепарации	0,12	0,058	0,020	6,790	1,6977
	ТП5
14	Цех мокро-магнитной сепарации	0,12	0,058	0,022	9,119	2,279
	ТП6
17	Столовая	0,42	0,061	0,070	5,313	1,328
18	Шламонасосная	0,12	0,058	0,020	3,788	0,947
	ТП7
1	Cклад	0,59	0,063	0,126	9,171	2,292
4	Склад сульфидных руд	0,12	0,058	0,1	15,92	3,981
6	Цех обогащения	0,12	0,058	0,088	36,33	5,083
7	Цех конусного дробления	3,94	0,09	0,016	0,495	0,123
10	Сушильный цех	3,1	0,07	0,094	7,449	1,862
	ТП8
8	Дробильно-промывочный цех№ 1	0,16	0,059	0,034	5,602	1,4006
9	Насосная станция	0,16	0,059	0,030	6,274	1,568
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	0,24	0,06	0,086	10,16	2,540
	ТП9
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	0,12	0,058	0,012	1,81	0,453
15	Гараж	0,59	0,063	0,078	0,36	0,090
16	Управление фабрики	0,84	0,51	0,092	3,34	0,835

Потери активной мощности в КЛ:

, где

r₀ - удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км;

Приведем расчет для линии ТП1:

;

Издержки на потери электроэнергии в КЛ:

, тыс.руб./год, где

- коэффициент загрузки КЛ.

;

.

Стоимость КЛ:

, где

К_уд - удельная стоимость кабеля, тыс.руб./км.

Стоимость К_уд= 436,51 тыс.руб./км

(Стоимости приведены по данным прайс-листа irkutskkabel.ru за декабрь 2011 года).

Расчеты для остальных линий аналогичны и приведены в таблице 3.6

Вриант №1 Таблица 3.6

№	Потребители электрической энергии
	ТП1
1	Cклад	3,204	13,15	0,82	108,5
2	Котельная	4,384	17,31	0,98	150,3
3	Пыльнонососная	8,026	18,52	0,97	124,8
4	Склад сульфидных руд	5,879	15,42	0,91	76,82
5	Ремонтно-механический цех	8,442	14,21	0,89	85,73
	ТП2
11	Дробильно-промывочный цех№2	2,775	16,2	0,91	175,96
13	Цех дробления	9,081	14,23	0,91	162,36
14	Цех мокро-магнитной сепарации	8,426	9,6	0,89	61,11
	ТП3
6	Цех обогащения	10,221	7,63	0,96	76,82
7	Цех конусного дробления	0,028	1,1	0,82	68,26
8	Дробильно-промывочный цех№ 1	1,462	18,27	0,96	130,55
9	Насосная станция	7,214	13,12	0,87	134,92
10	Сушильный цех	0,415	12,57	0,82	0,11
	ТП4
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	3,526	10,08	0,97	99,85
15	Гараж	1,019	7,361	0,95	37,08
16	Управление фабрики	1,525	8,23	0,31	1,9
	ТП 5
14	Цех мокро-магнитной сепарации	4,464	14,529	0,93	100,93
17	Столовая	2,044	11,51	0,89	16,6
18	Шламонасосная	2,151	18,5	0,90	44,9

Вариант№2 таблица3.6

№	Потребители электрической энергии
	ТП 1
5	Ремонтно-механический цех	4,572	4,1	0,97	90,79
11	Дробильно-промывочный цех№2	2,417	7,31	0,98	47,14
	ТП 2
2	Котельная	3,444	5,42	0,91	76,82
3	Пыльнонососная	3,121	4,21	0,89	85,73
	ТП3
13	Цех дробления	0,626	16,2	0,91	13,96
	ТП4
14	Цех мокро-магнитной сепарации	2,633	9,6	0,89	61,11
	ТП5
14	Цех мокро-магнитной сепарации	3,777	7,63	0,96	76,82
	ТП6
17	Столовая	1,324	8,27	0,96	30,55
18	Шламонасосная	1,434	3,12	0,87	34,92
	ТП7
1	Cклад	1,634	2,8	0,82	48,26
4	Склад сульфидных руд	5,068	1,08	0,97	99,85
6	Цех обогащения	14,991	7,361	0,95	37,08
7	Цех конусного дробления	0,006	0,23	0,31	0,9
10	Сушильный цех	0,305	1,48	0,68	36,9
	ТП8
8	Дробильно-промывочный цех№ 1	2,071	4,529	0,93	10,93
9	Насосная станция	2,208	3,51	0,89	16,6
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	3,062	1,5	0,90	44,9
	ТП9
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	3,240	7,03	0,90	56,67
15	Гараж	0,993	0,742	0,81	14,9
16	Управление фабрики	1,559	0,830	0,97	1,052

Мощность ТП будет выбираться исходя из полной мощности равной:

, где

,

3.4 Выбор мощности компенсирующих устройств в цеховой сети

Требуемая мощность компенсирующих устройств определяется по формуле:



(3.6)

где - активная суммарная мощность нагрузки ТП с учетом потерь;

- коэффициент мощности цеховой сети данной нагрузки;

- нормированный коэффициент мощности цеховой сети [10].

(3.7)

Приведу расчет для ТП 1:

.

.

Расчеты для прочих ТП аналогичны и представлены в таблице 3.7.

Таблица 3.7

Выбор компенсирующих устройств:

Вар№1	Р?, кВт	Q?, квар	tg?	Qуст	Qку, квар	Qку ст, квар	SрТП, кВА	Кол-во	Тип конденсатора
ТП1	4282,74	2906,2	0,67	1406,2	1370	1500	4507,6	2	УКМ58-0,4-750-75УЗ
ТП2	3749,28	2518,8	0,67	1168,8	1213,65	1350	3927,2	2	УКМ58-0,4-675-67,5УЗ
ТП3	2200,34	3100,1	1,4	1750,1	2333,67	1350	2811,4	2	УКМ58-0,4-675-67,5УЗ
ТП4	3812,57	1376,68	0,36	1322,68	44,405	54	4035,4	2	УКМ58-0,4-27-1,8УЗ
ТП5	2337,86	2427,2	1,38	777,2	1607,148	1650	2463,6	2	УКМ58-0,4-825-82,5УЗ
Вар№2	Р?, кВт	Q?, квар	tgц	Qуст	Qку, квар	Qку ст, квар	SрТП, кВА	Кол-во	Тип конденсатора
ТП1	1651,19	679,1	0,41	569,1	101,183	110	1746,51	2	УКМ58-0,4-60-10УЗ
ТП2	2367,27	1828,9	0,77	808,9	1000,357	1020	2501,65	2	УКМ58-0,4-510-30УЗ
ТП3	2182,83	685,5	0,31	685,5	-78,4891		2287,93
ТП4	980,533	1649,8	1,68	989,8	1306,613	660	1393,25	2	УКМ58-0,4-660-60УЗ
ТП5	1193,18	2016,5	1,69	416,5	1598,88	1600	1263,78	2	УКМ58-0,4-800-50УЗ
ТП6	1142,56	3359,1	2,93	359,1	2959,2	3000	1197,66	2	УКМ58-0,4-1500-60УЗ
ТП7	1650,6	2789,9	1,69	509,9	2212,19	2280	1727,56	2	УКМ58-0,4-1140-60УЗ
ТП8	1731,74	1015,8	0,58	595,8	409,69	420	1831,36	2	УКМ58-0,4-225-25УЗ
ТП9	3518,29	1282,6	0,36	1222,6	51,19	60	3724,66	2	УКМ58-0,4-30-5У3

Выбор цеховых трансформаторов.

При выборе трансформаторов учитываем категорию надежности электропотребителей. Для I категории оптимальный коэффициент загрузки составляет K_з=0,65; для II категории (и двухтрансформаторных ТП III категории) - K_з=0,7; для III категории - K_з=0,9 (однотрансформаторные ТП).

Мощность трансформаторов:

.

Коэффициент загрузки ТП:

;

.

Потери активной мощности в трансформаторах:

.

Потери реактивной мощности в трансформаторах:

.

Потери электроэнергии в трансформаторах:

.

Расчет для ТП1:

> выбираем трансформатор ТМЗ-2500/6( основные характеристики трансформаторов в табл. 13)

;

.

Трансформатор ТМЗ-2500/6 проходит по степени загрузки.

= 11,25+26= 37,25 кВт.

= 75,036 квар

= =83кВА

.

Расчеты для остальных ТП аналогичны и приведены в таблице 3.6.

Вариант №1 Таблица3.6 Выбор цеховых трансформаторов.

№	SрТП, кВА	n	Кат.	Kз	Sтрр, кВА	Sтрном, кВА	Kзн	Kза	ДPТР, кВт	ДQТР, квар	ДSтр кВА	?Итр, т.р./год
ТП1	4507,6	3	II	0,7	2146	2500	0,6	0,9	37,25	75,036	83	414,52
ТП2	3927,2	3	II	0,7	2805	2500	0,52	0,78	30,99	75,031	81,17	357,15
ТП3	2811,4	2	II	0,7	2008	2500	0,56	1,1	22,67	50,033	54,92	210,23
ТП4	4035,4	3	II	0,7	2882	2500	0,53	0,8	32,09	75,032	81,60	367,24
ТП5	2463,6	2	II	0,7	1759	2500	0,49	0,98	19,15	50,029	53,56	188,73
Всего		1537,89



Вариант №2 Таблица3.6 Выбор цеховых трансформаторов.

№	SрТП, кВА	n	Кат.	Kз	Sтрр, кВА	Sтрном, кВА	Kзн	Kза	ДPТР, кВт	ДQТР, квар	ДSтр кВА	?Итр, т.р./год
ТП1	1746,51	2	II	0,7	1247	1600	0,54	1,09	15,13	41,63	44,29	203,109
ТП2	2501,65	2	II	0,7	1786	2500	0,50	1	19,51	50,03	53,69	264,29
ТП3	2287,93	2	II	0,7	1634	2500	0,45	0,91	17,55	50,027	53,01	240,29
ТП4	1393,25	2	II	0,7	995,1	1000	0,69	1,39	14,28	28,038	31,46	187,54
ТП5	1263,78	2	II	0,7	902,7	1000	0,63	1,26	12,42	28,03	30,65	164,87
ТП6	1197,66	2	II	0,7	855	1000	0,59	1,19	11,54	28,032	30,31	154,143
ТП7	1727,56	2	II	0,7	1233	1600	0,53	1,07	14,91	41,632	44,22	200,51
ТП8	1831,36	2	II	0,7	1308	1600	0,57	1,14	16,108	41,634	44,64	215,052
ТП9	3498,66	2	II	0,7	2499	2500	0,69	1,39	31,001	50,041	58,86	404,51064
Всего		2131,41

Таблица 3.7. Основные характеристики трансформаторов.

Тип трансформатора	Sтр, кВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Схема соединения	Pхх, кВт	Pкз, кВт	uкз, %	Iхх, %	Ктр, тыс.руб.
ТМЗ-2500/6	2500	6	0,4	Д/Yн-11	3.75	24	6	1	1400
ТМЗ-1600/6	1600	6	0,4	Д/Yн-11	2,65	16,5	6	1,3	1000
ТМЗ-1000/6	1000	6	0,4	Д/Yн-11	1,9	10,8	5,5	1,4	600

Выбор КЛ-6 кВ будет вычисляться из мощности с учетом потерь трансформатора:

Где потери мощности в трансформаторах.

Выбор сечения кабелей 6 кВ.

Выбор кабельных линий 6 кВ производится на основании следующих условий:

- нагрев расчетным током;

- потери напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Для питания принимаем кабель с изоляцией из СПЭ.

Определяем расчетные токи в нормальном и аварийном режимах:

, где

I_нр - расчетный ток в нормальном режиме, А;

U_ном - номинальное напряжение, кВ;

, где

I_авр - расчетный ток в аварийном режиме, А.

Сечение проводов выбираем по экономической плотности тока:

, где

F_эк - экономически целесообразное сечение, мм²;

J_эк - экономическая плотность тока, А/мм²(при использовании максимума нагрузки 5000ч/год для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена J_эк=1,7 А/мм²).

Проверка сечения на нагрев:

, где

I_доп - каталожная токовая нагрузка;

Потери напряжения:

, где

L - длина линии, км;

r_уд - удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км;

x_уд - удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км;

cosц и sinц соответствуют ;

.

Приведем расчет для линии ГПП-ТП1:

кВА.

;

;

> АПвБбШв 3Ч300 с I_доп=455 А.

Потери напряжения:

.

.

Потери активной мощности в КЛ:

, где

r₀ - удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км;

;

Издержки на потери электроэнергии в КЛ:

, тыс.руб./год, где

- коэффициент загрузки КЛ в нормальном режиме.

;

.

Стоимость КЛ:

, где

К_уд - удельная стоимость кабеля, тыс.руб./км.

Стоимость К_уд=464,6 тыс.руб./км

(Стоимости приведены по данным прайс-листа www.irkutskkable.ru за декарь 2011 года).

Расчеты для остальных линий аналогичны и приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8. Выбор кабельных линий 6 кВ вариант 1.

	n	S, кВА	Iнр, А	Iавр, А	Fэк, мм2	Кабель	Iдоп, А	Куд, т.р./км	L, км	r уд, Ом/км	x уд, Ом/км	ДU, В	ДU, %	ДP, кВт	Kзкл	Иэкл, т.р./год	Ккл, т.р.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
ГПП-ТП1	2	4590,6	221,13	442,25	130,07	АПвБбШв 3Ч300	455	464,6	0,132	0,24	0,068	12,33	0,205	0,74	0,47	1,03	122,654
ГПП-ТП2	2	4008,37	193,08	386,16	113,57	АП-вБбШв 3Ч240	397	405,4	0,058	0,36	0,071	6,8	0,11	0,37	0,47	0,51	47,026
ГПП-ТП3	2	2866,32	138,06	276,13	81,21	АП-вБбШв 3Ч150	299	354,2	0,15	0,6	0,074	20,70	0,34	0,82	0,45	1,03	106,26
ГПП-ТП4	2	4117,006	198,31	396,62	116,65	АП-вБбШв 3Ч240	397	405,4	0,172	0,36	0,071	20,96	0,34	1,16	0,48	1,71	139,457
ГПП-ТП5	2	2517,16	121,25	242,50	71,32	АП-вБбШв 3Ч120	267	202,7	0,102	0,72	0,076	14,71	0,24	0,51	0,44	0,62	82,150
ГПП-4СД(3)	4	3683,3	88,71	118,28	52,18	АП-вБбШв 3Ч35	135	60,35	0,24	0,84	0,087	8,51	0,14	0,39	0,657	0,295	57,936
ГПП-2СД 6кВ(7)	2	1816,2	87,48	174,97	51,46	АП-вБбШв 3Ч70	195	120,7	0,16	0,42	0,08	3,09	0,051	0,25	0,44	0,193	38,624
ГПП-2АД(8)	2	1500,3	72,26	144,53	42,51	АП-вБбШв 3Ч50	157	92,74	0,102	0,59	0,083	2,16	0,036	0,15	0,46	0,297	18,918
ГПП-2СД(9)	2	2551	122,88	245,76	72,28	АП-вБбШв 3Ч120	267	202,7	0,044	0,72	0,076	1,85	0,03	0,23	0,46	0,219	17,837
ГПП-6кВ-2АД(10)	2	1990,9	95,90	191,80	56,41	АП-вБбШв 3Ч70	195	120,7	0,08	0,42	0,08	1,69	0,028	0,15	0,49	0,124	19,312
ГПП-6кВ-1СД(11)	2	681,7	32,83	65,67	19,31	АП-вБбШв 3Ч10	67	12,07	0,054	2,94	0,11	2,27	0,037	0,085	0,49	0,295	1,303
Всего по варианту	6,323	651,477

Таблица 3.8. Выбор кабельных линий 6 кВ вариант 2.

	n	S, кВА	Iнр, А	Iавр, А	Fэк, мм2	Кабель	Iдоп, А	Куд, т.р./км	L, км	r уд, Ом/км	x уд, Ом/км	ДU, В	ДU, %	ДP, кВт	Kзкл	Иэкл, т.р./год	Ккл, т.р.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
ГПП-ТП4	2	1437,54	69,24	138,49	40,73	АП-вБбШв 3Ч120	267	202,7	0,072	0,72	0,076	5,87	0,097	1,73	0,25	0,67	29,188
ТП4-ТП1	2	1800,20	86,71	173,43	51,008	АП-вБбШв 3Ч120	267	202,7	0,068	0,72	0,076	6,95	0,115	2,059	0,31	1,247	27,567
ТП1-ТП2	2	2554,6	123,05	246,11	72,38	АП-вБбШв 3Ч120	267	202,7	0,08	0,72	0,076	11,71	0,195	3,47	0,45	4,314	32,432
ГПП-ТП3	2	2319,39	111,72	223,44	65,72	АП-вБбШв 3Ч95	233	145,1	0,044	0,31	0,078	2,66	0,044	0,75	0,47	1,026	12,768
ТП3-ТП5	2	1294,43	62,35	124,70	36,67	АП-вБбШв 3Ч35	135	60,35	0,082	0,84	0,087	7,073	0,117	2,096	0,45	2,601	9,897
ТП5-ТП6	2	1227,97	59,15	118,30	34,79	АП-вБбШв 3Ч35	135	60,35	0,052	0,84	0,087	4,25	0,070	1,25	0,42	1,404	6,276
ГПП-ТП7	2	1771,78	85,34	170,69	50,20	АП-вБбШв 3Ч240	397	405,4	0,18	0,36	0,071	9,39	0,156	2,69	0,20	0,722	145,94
ТП7-ТП8	2	1876	90,36	180,73	53,15	АП-вБбШв 3Ч240	397	405,4	0,11	0,36	0,071	6,08	0,101	1,74	0,22	0,526	89,188
ТП8-ТП9	2	3557,52	182,25	364,501	107,20	АП-вБбШв 3Ч240	397	405,4	0,126	0,36	0,071	14,17	0,236	4,069	0,45	5,072	102,16
ГПП-4СД(3)	4	3683,3	88,71	118,28	52,18	АП-вБбШв 3Ч35	135	60,35	0,24	0,84	0,087	8,51	0,14	0,39	0,657	0,295	57,936
ГПП-1СД 6кВ(7)	1	1816,2	174,97	174,97	51,46	АП-вБбШв 3Ч70	195	120,7	0,16	0,42	0,08	3,09	0,051	0,25	0,44	0,193	38,624
ГПП-2АД(8)	2	1500,3	72,26	144,53	42,51	АП-вБбШв 3Ч50	157	92,74	0,102	0,59	0,083	2,16	0,036	0,15	0,46	0,297	18,918
ГПП-2СД(9)	2	2551	122,88	245,76	72,28	АП-вБбШв 3Ч120	267	202,7	0,044	0,72	0,076	1,85	0,03	0,23	0,46	0,219	17,837
ГПП-6кВ-2АД (10)	2	1990,9	95,90	191,80	56,41	АП-вБбШв 3Ч70	195	120,7	0,08	0,42	0,08	1,69	0,028	0,15	0,49	0,124	19,312
ГПП-1СД 6кВ(11)	2	681,7	32,83	65,67	19,31	АП-вБбШв 3Ч10	67	12,07	0,054	2,94	0,11	2,27	0,037	0,085	0,49	0,295	1,303
Всего по варианту	19,005	609,346

4. Технико-экономическое сравнение вариантов

Технико-экономические показатели определяются лишь для тех частей схемы сети, в которых сравниваемые варианты отличаются друг от друга.

После определения приведенных затрат сравниваемых вариантов производится окончательный выбор экономически целесообразной схемы внутреннего электроснабжения.

Капитальные затраты на КЛ:

, тыс.руб.

Капитальные затраты на трансформаторы:

, тыс.руб.

Амортизационные отчисления на КЛ:

, тыс.руб./год.

Амортизационные отчисления на трансформаторы:

, тыс.руб./год.

Издержки на потери электроэнергии в КЛ:

, тыс.руб./год.

Издержки на потери электроэнергии в трансформаторах:

, тыс.руб./год.

Полные приведенные затраты:

.

Расчет варианта 1:

;

;

;

;

;

.

Расчет варианта 2:

;

;;

;

;

;

;

.

Выбираем вариант 2, так как он является более выгодным по результатам технико-экономического сравнения, чем вариант 15. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчетная схема.



Схема замещения

Расчет ведем в относительных величинах.

За базисную мощность принимаем .

За базисное напряжение , .

Базисный ток составит:

Определим сопротивления элементов схемы замещения в базисных величинах.

Сопротивление системы:



Двухобмоточный трансформатор ГПП:

Синхронные двигатели цеха 3:

Сверхпереходную эдс для синхронного двигателя принимаем равной 1,07 о.е. [7].

Синхронные двигатели цеха 7:

Сверхпереходную эдс для синхронного двигателя принимаем равной 1,07 о.е. [7].

Асинхронные двигатели цеха 8:

Сверхпереходную эдс для асинхронного двигателя принимаем равной 0,9 о.е. [7].

Синхронные двигатели цеха 9:

Сверхпереходную эдс для синхронного двигателя принимаем равной 1,07 о.е. [7].

Асинхронные двигатели цеха 10:

Сверхпереходную эдс для асинхронного двигателя принимаем равной 0,9 о.е. [7].

Синхронные двигатели цеха 11:

Сверхпереходную эдс для синхронного двигателя принимаем равной 1,07 о.е. [7].

Воздушная линия 35 кВ



Расчет для остальных линий аналогичен и представлен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Определение сопротивления линий ВЛ и КЛ

	rуд, Ом/км	худ, Ом/км	L, км	rл*, о.е.	хл*, о.е.
ВЛ	0,17	0,37	5	0,62	1,35
ГПП-ТП4	0,72	0,076	0,072	0,037	0,004
ТП4-ТП1	0,72	0,076	0,068	0,035	0,003
ТП1-ТП2	0,72	0,076	0,08	0,042	0,004
ГПП-ТП3	0,31	0,078	0,044	0,009	0,002
ТП3-ТП5	0,84	0,087	0,082	0,050	0,005
ТП5-ТП6	0,84	0,087	0,052	0,031	0,003
ГПП-ТП7	0,36	0,071	0,18	0,047	0,009
ТП7-ТП8	0,36	0,071	0,11	0,028	0,005
ТП8-ТП9	0,36	0,071	0,126	0,033	0,006
ГПП-Цех 3	0,84	0,087	0,24	0,147	0,015
ГПП-Цех 7	0,42	0,08	0,16	0,049	0,009
ГПП-Цех 8	0,59	0,083	0,102	0,043	0,006
ГПП-Цех 9	0,72	0,076	0,044	0,023	0,002
ГПП-Цех 10	0,42	0,08	0,08	0,024	0,005
ГПП-Цех 11	2,94	0,11	0,054	0,115	0,004

5.1 Расчет токов КЗ на стороне высокого напряжения

Точка К1:

Точка К2:

- ударный коэффициент -1,8

5.2 Расчет токов КЗ в установках 0,38 кВ

Переводим сопротивления системы электроснабжения из относительных единиц в именнованые, одновременно приводим их к напряжению 0,38 кВ.



(5.1)

(5.2)

(5.3)

(5.4)

Определим сопротивление трансформатора:

(5.5)

(5.6)

Чтобы учесть сопротивление трансформатора тока, токовой катушки автоматического выключателя, переходное сопротивление контактов, сопротивление шинопровода, сопротивление прямой последовательности кабельных линий, сопротивление дуги в месте КЗ введем в расчет добавочное сопротивление согласно [4].

Результирующее сопротивление

(5.7)

(5.8)

Ток КЗ:

(5.9)



Ударный ток в точке КЗ:

Приведу расчет для точки К3:

Расчет для остальных точек аналогичен и представлен в таблице 5.2.

Таблица 5.2 Расчет токов КЗ в установках 0,4 кВ

	r?*, о.е.	х?*, о.е.	r'?, мОм	х'?, мОм	rтр, мОм	хтр, мОм	rдоб, мОм	r?, мОм	х?, мОм	Iпо, кА	Куд	iуд, кА
К3	0,657	5,794	0,42	0,37	1,73	8,64	15	16,77	9,01	11,52	1	16,3
К4	0,692	5,793	0,43	0,367	1,03	5,9	15	16,46	6,26	12,45	1	17,43
К5	0,734	5,794	0,46	0,367	0,61	3,78	15	16,07	4,14	13,21	1	18,5
К6	0,629	5,792	0,39	0,367	0,61	3,78	15	16,09	4,14	13,26	1	18,57
К7	0,679	5,795	0,43	0,368	1,73	8,64	15	17,16	9,008	11,31	1	15,84
К8	0,71	5,793	0,45	0,367	1,73	8,64	15	17,18	9,007	11,30	1	15,83
К9	0,667	5,79	0,4	0,368	1,03	5,9	15	16,45	6,268	12,46	1	17,44
К10	0,695	5,795	0,44	0,368	1,03	5,9	15	16,47	6,268	12,44	1	17,4
К11	0,728	5,796	0,46	0,368	0,61	3,78	15	16,07	4,148	13,217	1	18,5

- ударный коэффициент - по [4].

5.3 Проверка выбранных линий по термической стойкости

Определяем тепловой импульс тока короткого замыкания, считая, что время срабатывания:

а) на стороне 6 кВ: релейной защиты 0,01 с; полное время отключения выключателя 0,05 с; постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания с.

Приведенное время составит:

б) на стороне 0,4 кВ: полное время отключения выключателя 0,8 с; постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания с.

Приведенное время составит:

Проверка линий 6 кВ:

Проверку линий 6 кВ осуществляем по наибольшему току КЗ.

Тепловой импульс тока короткого замыкания:

Минимальное сечение по термической стойкости:



Увеличиваем минимальное сечение линии 6 кВ до 120 мм².

Проверка линий 0,38 кВ:

Проверку ведем по максимальному току КЗ - на шинах 0,38 кВ.

Приведу расчет для ТП 1:

Тепловой импульс тока короткого замыкания:

Минимальное сечение по термической стойкости:

Увеличиваем минимальное сечение отходящих линий до 120 мм².

Расчет для остальных линий аналогичен и представлен в таблице 1.24.

Таблица 5.3 Проверка линий 0,38 кВ на термическую стойкость тепловому воздействию тока КЗ

	Iпо, кА	tп, с	вk, кА2·c	Kт	Sт min, мм2
ТП 1	11,52	0,81	107,49	95	109,13
ТП 2	12,45	0,81	125,55	95	117,94
ТП 3	13,21	0,81	141,34	95	125,14
ТП 4	13,26	0,81	142,42	95	125,621
ТП 5	11,31	0,81	103,61	95	107,147
ТП 6	11,3	0,81	103,42	95	107,05
ТП 7	12,46	0,81	125,75	95	118,042
ТП 8	12,44	0,81	125,35	95	117,85
ТП 9	13,217	0,81	141,49	95	125,21

Увеличиваем минимальное сечение линий 0,38 кВ до 150 мм².



5.4 Расчет короткого однофазного замыкания в сетях 0,38 кВ

Ток однофазного КЗ в сети 0,4 кВ (для определения коэффициента чувствительности автоматических выключателей напряжением 0,4 кВ):

(1.45)

Z_Пуд - удельное полное сопротивление петли «фаза - нуль» до точки КЗ по [12]

Z_Т -полное сопротивление трансформатора однофазному КЗ по [12]

Рассчитаем однофазное КЗ в конце линии ТП 1 - ремонтно механический цех:

Расчеты для остальных линий аналогичны и представлены в таблице 5.4.

Таблица 5.5 Токи однофазного замыкания в сети 0,38 кВ

№	Потребители электрической энергии	zпуд, мОм	L, км	zтр, мОм	Iк(1), кА
	ТП 1
5	Ремонтно-механический цех	0,84	0,052	16,5	8,04
11	Дробильно-промывочный цех№2	0,84	0,054	16,5	7,8
	ТП 2
2	Котельная	0,42	0,022	18,4	20,45
3	Пыльнонососная	0,86	0,056	18,4	2,0225
	ТП3
13	Цех дробления	0,12	0,004	18,4	34,51
	ТП4
14	Цех мокро-магнитной сепарации	0,15	0,020	12,5	38,82
	ТП5
14	Цех мокро-магнитной сепарации	0,15	0,022	12,5	37,82
	ТП6
17	Столовая	0,84	0,070	12,5	6,55
18	Шламонасосная	0,16	0,020	12,5	38,15
	ТП7
1	Cклад	0,89	0,126	16,5	3,57
4	Склад сульфидных руд	0,82	0,1	16,5	4,73
6	Цех обогащения	0,62	0,088	16,5	6,71
7	Цех конусного дробления	0,43	0,016	16,5	24,6
10	Сушильный цех	0,84	0,094	16,5	4,89
	ТП8
8	Дробильно-промывочный цех№ 1	0,42	0,034	16,5	17,4
9	Насосная станция	0,42	0,030	16,5	18,64
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	0,82	0,086	16,5	5,39
	ТП9
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	0,41	0,012	18,4	25,6
15	Гараж	0,86	0,078	18,4	5,54
16	Управление фабрики	0,88	0,092	18,4	4,71

5.5 Выбор оборудования 35 кВ

Согласно [13] для линий без ответвлений, питающих один трансформатор принимаем блочную схему «линия - трансформатор» с разъединителем и ОПН.

Наименование и тип электрооборудования	Условия выбора
1	2
Разъединители
Ограничитель перенапряжения

- тепловой импульс тока короткого замыкания;

- полное время отключения выключателя;

- время срабатывания релейной защиты;

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Выбор оборудования ОРУ 35 кВ представлен в таблице 5.5.

Таблица 5.5 Выбор оборудования 35 кВ

Наименование и тип электрооборудования	Расчетные данные	Технические параметры
	Uc.ном, кВ	35	Uном, кВ	35
	Ip, A	496	Iном, A	630
Разъединитель	Iпо, кА	6,9	Iдин, кА
РВЗ-35/630У3	iуд, кА	17,39	iдин, кА	51
			Iт, кА	20
	tотк, с	0,115	tт, с	4
	Вк, кА2·с	5,48	Iт2·tт, кА2·c	3969
ОПН-35У1	Uc.ном, кВ	35	Uном, кВ	35

5.6 Выбор оборудования 6 кВ

Наименование и тип электрооборудования	Условия выбора
1	2
Выключатель вводной
Разъединители
Трансформатор напряжения
Предохранитель для защиты ТН и АД
Предохранитель для защиты ТСН
Ограничитель перенапряжения
Выключатель нагрузки
Комплектный шинопровод

- тепловой импульс тока короткого замыкания;

- полное время отключения выключателя;

- время срабатывания релейной защиты;

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Таблица 5.6 Выбор оборудования 6 кВ

Наименование и тип электрооборудования	Расчетные данные	Технические параметры
	Uc.ном, кВ	6	Uном, кВ	6
	Ip, A	397	Iном, A	1600
Выключатель	Iпо, кА	43,87	Iдин, кА	50
ВЭ-6-40/1600 У3(Т3)	iуд, кА	110,55	iдин, кА	128
			Iт, кА
	tотк, с	0,115	tт, с	4
	Вк, кА2*с	221,33	Iт^2*tт, кА2*c	1200
	Uc.ном, кВ	6	Uном, кВ	6
	Ip, A	397	Iном, A	2500
Разъединитель	Iпо, кА	43,87	Iдин, кА
РВР(3)-6/2500 У2(У3)	iуд, кА	110,55	iдин, кА	125
			Iт, кА	45
	tотк, с	0,115	tт, с	4
	Вк, кА2*с	221,33	Iт^2*tт, кА2*c	1600
	Uc.ном, кВ	6	Uном, кВ	6
	Ip, A	397	Iном, A	600
Трансформатор тока	Iпо, кА	43,87	Iдин, кА	50
ТЛ-10	iуд, кА	110,55	iдин, кА	128
			Iт, кА	50
	tотк, с	0,115	tт, с	3
	Вк, кА2*с	221,33	Iт^2*tт, кА2*c	1600
Токоограничивающие предохранители для силовых трансформаторов ПКТ101-6-2-55УЗ	Uc.ном, кВ	6	Uном, кВ	6
	Ip, A	397	Iном, A	2000
	Iпо, кА	43,87	Iдин, кА	55
	iуд, кА	110,55	iдин, кА
			Iт, кА
	tотк, с	0,115	tт, с
	Вк, кА2*с	221,33	Iт^2*tт, кА2*c
Токоограничивающие предохранители для трансформаторов напряжения ПКН001-6УЗ	Uc.ном, кВ	6	Uном, кВ	6
	Ip, A	397	Iном, A
	Iпо, кА	43,87	Iдин, кА
	iуд, кА	110,55	iдин, кА
			Iт, кА
	tотк, с	0,115	tт, с
	Вк, кА2*с	221,33	Iт^2*tт, кА2*c
Трансформатор напряжения НТМИ-6-66УЗ	Uc.ном, кВ	6	Uном, кВ	6
	Uc.ном, кВ	6	Uном, кВ	6
	Ip, A	397	Iном, A	1000
Выключатель нагрузки	Iпо, кА	43,87	Iдин, кА	50
вакуумный разъединяющий	iуд, кА	110,55	iдин, кА	120
ВНВР-6/1000-50 У2			Iт, кА	20
	tотк, с	0,115	tт, с	1
	Вк, кА2*с	221,33	Iт^2*tт, кА2*c	400
ОПН-6У1	Uc.ном, кВ	6	Uном, кВ	6

5.7 Выбор оборудования 0,4 кВ

Принимаем для защиты отходящих линий 0,4 кВ автоматические выключатели.

Наименование и тип электрооборудования	Условия выбора
1	2
Выключатель автоматический
Комплектный шинопровод

Таблица 5.7 Выбор оборудования 0,4 кВ

№	Наименование и тип электрооборудования	Uном, кВ	Ip, A	Iном.тепл.расц, A	Выключатель	Iк(1), кА	Iном.эл/м.расц, кA
	ТП 1
5	Ремонтно-механический цех	0,4	428,03	500	ВА51-39	8,04	0,4	20,1
11	Дробильно-промывочный цех№2	0,4	431,86	500	ВА51-39	7,8	0,4	19,5
	ТП 2
2	Котельная	0,4	403,86	500	ВА51-39	20,45	0,4	51,1
3	Пыльнонососная	0,4	393,52	400	ВА51-39	2,0225	0,4	5,05
	ТП3
13	Цех дробления	0,4	403,86	500	ВА51-39	34,51	0,4	86,2
	ТП4
14	Цех мокро-магнитной сепарации	0,4	395,9	400	ВА51-39	38,82	0,4	97,05
	ТП5
14	Цех мокро-магнитной сепарации	0,4	422,9	500	ВА51-39	37,82	0,4	94,55
	ТП6
17	Столовая	0,4	212,28	250	ВА57-35	6,55	0,32	20,4
18	Шламонасосная	0,4	386,56	400	ВА51-39	38,15	0,4	95,3
	ТП7
1	Cклад	0,4	148,26	250	ВА57-35	3,57	0,32	11,15
4	Склад сульфидных руд	0,4	324,96	400	ВА51-39	4,73	0,4	11,82
6	Цех обогащения	0,4	421,26	500	ВА51-39	6,71	0,4	16,77
7	Цех конусного дробления	0,4	9,94	0,3-25	ВА51-25	24,6	0,7	35,14
10	Сушильный цех	0,4	32,36	40	ВА22-27	4,89	0,3	16,3
	ТП8							#
8	Дробильно-промывочный цех№ 1	0,4	356,31	400	ВА51-39	17,4	0,4	43,5
9	Насосная станция	0,4	339,15	400	ВА51-39	18,64	0,4	46,6
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	0,4	272,35	400	ВА51-39	5,39	0,4	13,47
	ТП9
12	Дробильное отделение сульфидного цеха	0,4	433	500	ВА51-39	25,6	0,4	64
15	Гараж	0,4	146,9	160	ВА51	5,54	0,3	18,46
16	Управление фабрики	0,4	142,05	160	ВА51	4,71	0,3	15,7

6.1 Защитное заземление

Грунт - глина ( удельное сопротивление 10 Ом·м)

Выполним расчет заземляющего контура для ТП 5.

Согласно ПУЭ, сопротивление заземляющего устройства, использующегося одновременно для заземления установок до и выше 1000 В должно иметь сопротивление, определяющееся по следующим условиям:

Поскольку на предприятии используются только кабельные линии, то ток заземлителя будет определяться по формуле: