Проектирование системы электроснабжения завода механоконструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Аннотация
• Введение
• 1. Характеристика предприятия и источников питания
• 2. Расчёт электрических нагрузок
• 2.1 Расчёт силовых нагрузок
• 2.2 Расчёт осветительной нагрузки
• 2.3 Определение расчётной нагрузки завода
• 3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов и мест их установки
• 3.1 Выбор мощности трансформаторов
• 3.2 Оптимизация выбора мощности цеховых трансформаторов с учётом КУ
• 4. Выбор схемы электроснабжения завода и трансформаторов ГПП
• 4.1 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП
• 4.2 Выбор схемы электрических соединений ГПП
• 4.3 Технико-экономическое обоснование выбора напряжения питания
• 4.4 Выбор местоположения ГПП
• 5. Выбор и расчёт схемы распределительных и питающих сетей завода
• 5.1 Выбор схемы распределительных сетей
• 5.2 Расчёт распределительных сетей завода
• 6. Выбор основного оборудования ГПП
• 6.1 Выбор аппаратуры на напряжение 110 кВ
• 6.2 Выбор аппаратуры на 10 кВ
• 7. Электроснабжение цеха
• 7.1 Расчёт силовой нагрузки по цеху
• 7.2 Расчёт электрического освещения цеха
• 8. Безопасность и экологичность
• 8.1 Разработка технических мер электробезопасности при электроснабжении завода механоконструкций
• 8.1 Применение малых напряжений
• 8.2 Электрическое разделение сетей
• 8.3 Защита от опасности при переходе напряжения с высшей стороны на низшую
• 8.4 Контроль и профилактика повреждений изоляции
• 8.5 Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю
• 8.6 Защита от прикосновения к токоведущим частям
• 8.7 Защитное заземление
• 8.8 Зануление
• 8.9 Защитное отключение
• 9. Защита сетей и установок напряжением до 1000 В.
• 9.1 Расчёт токов многофазных коротких замыканий
• 9.2 Расчет токов однофазных кз.
• 9.3 Защита сетей и ЭП
• Заключение
• Список литературы
• Приложения

Аннотация

Расчёт электроснабжения завода механоконструкций. Расчётно-пояснительная записка к дипломному проекту.

В дипломном проекте рассмотрен один из вариантов электроснабжения завода механоконструкций. Произведён расчёт электрических нагрузок, выбраны трансформаторы ГПП и ЦТП, рассчитаны распределительные сети, сделан выбор основного оборудования ГПП. Рассмотрен вопрос электроснабжения отдельно взятого цеха.

Рассмотрены технические меры электрической безопасности при электроснабжении завода механоконструкций.

Введение

Темой данной работы является проектирование системы электроснабжения завода механоконструкций.

Электроустановки современных промышленных предприятий представляют собой сложные системы, предъявляющие повышенные требования к надежности электроснабжения, что в свою очередь потребовало автоматизации работы отдельных элементов сетей. В этих условиях принципиально важно, чтобы в проектах электроснабжения и электрооборудования цехов принимались решения, отвечающие требованиям электробезопасности, наименьших затрат на их сооружение и удобства эксплуатации и надежности работы. От категории потребителей электроэнергии и особенностей технологического процесса зависит надёжность системы электроснабжения, неправильная оценка особенностей технологического процесса может привести как к снижению надежности системы электроснабжения так и к неоправданным затратам на излишнее резервирование. Проект содержит: расчет электрических нагрузок на всех уровнях напряжений, выбор и расчет питающих и распределительных подстанций с выбором мощности трансформаторов и определение их местоположения, а также решения по электрическому освещению, выбору электрооборудования, аппаратов защиты и вопросы электробезопасности. Проектные решения соответствуют требованиям основных нормативных документов ПУЭ и СНиП и учитывают категорию надежности электроприемников и условиям окружающей среды.

1. Характеристика предприятия и источников питания

Предприятие расположено в промышленно развитом районе. Завод механоконструкций получает питание от районной электростанции, предназначенной для комплексного получения тепловой и электрической энергии. На предприятии использованы потребители электроэнергии преимущественно 1 и 2 категории, значит, предприятие можно отнести ко 2 категории по бесперебойности электроснабжения - примем к установке двухтрансформаторные цеховые подстанции.

Завод механоконструкций - предприятие, обеспечивающее выпуск деталей для техники и продукции широкого потребления. По своей структуре завод имеет основные, заготовительные и вспомогательные цехи. К вспомогательным цехам относятся компрессорный цех, очистные сооружения, цех изделий широкого потребления и топливохранилище.

К заготовительным цехам относятся инструментально-механические, механический, литейный, электроаппаратный, плазовошаблонный и ремонтно-механический цехи. К основным цехам относятся агрегатный и сборочный цехи. цех трансформатор завод электроснабжение

Электроснабжение цехов осуществляется от встроенных понижающих подстанций. Схема электроснабжения завода позволяет продолжать питание электроприёмников энергией даже в аварийной ситуации. Технологический процесс производства не является беспрерывным и кратковременное отсутствие электроэнергии не приносит большого ущерба.

Первоначальные сведения по цехам (нагрузка, категорийность ЭСПП, характеристика сред) приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1

Характеристика цехов.

№ по плану	Наименование цехов	Нагрузка	Категор. ЭСПП	Х-ка среды по СНиП	Х-ка среды по ПУЭ
		Сил., кВт	Осв., кВт
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18	Инстр. - мех. цех Сварочные цехи Механич. Цехи Литейный цех Компресс. Отделение Эл. - аппарат. Цех Рем. - Мех. цехи Заготовительные цехи Агрегатные цехи Сборочный цех Очистные сооружения Цех изд. шир. потреб. Цех гальванопокрытий Котельная Топливохранилище Заводоуправление	2195 9252 7210 460.8 2215 210 770 4012 3150 9985 750 340 2810 770 80 60	247.48 939.19 476.28 5.14 58.97 80.196 70.254 444.08 499.89 1402.99 7.34 57.48 224.55 18.627 4.26 11.07	II II II I, II I I, II II II II III I III I I II III	Норм. Норм. Норм. Норм. Норм. Норм. Норм. Норм. Норм. Норм. Хим. - акт. Норм. Хим. - акт. Норм. Взрывооп. Норм.	П-11а В-1а В-1 В-1а

2. Расчёт электрических нагрузок

2.1 Расчёт силовых нагрузок

Определение электрических нагрузок предприятия производим методом коэффициента спроса, т.к нет точных данных об электроприёмниках. Величина расчётной активной нагрузки цеха определяется произведением коэффициента спроса на величину суммарной установленной мощности электроприёмников:

Р_р=К_с·Р_н, (2.1).

где Р_р - расчётная или потребляемая мощность, кВт;

К_с - коэффициент спроса (для характерных групп электроприёмников приводится в [1]);

Р_н - установленная мощность цеха, кВт.

Расчётная реактивная мощность цеха определяется:

Q_р=Р_р·tg (ц), (2.2).

где Q_р - расчётная реактивная мощность, квар;

tg (ц) - тангенс угла ц, соответствующий коэффициенту мощности соs (ц), который задаётся для характерных групп электроприёмников согласно Л1.

Расчёт сведён в таблицу (2.1 1).

Таблица 2.1.1

Результаты определения расчётных нагрузок.

Nпо Плану	Наименование Цеха	Наименование нагрузки	Рном, КВт.	Кс	Соs (ц) / tg (ц)	Рр, кВт.	Qр, кВАр.
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Инструм. цех	Станки Термич. Транспортёры Вентиляторы Насосы	1500 234 81 165 217 2197	0.1 0.6 0.1 0.5 0.7	0.5/1.73 0.95/1.33 0.5/1.73 0.8/0.75 0.8/0.75	150 140 8 83 152 533	260 46 14 62 114 496
2	Сбороч. Цеха	Станки Термич. Насосы Сварка Транспортёры	100 332 1100 6800 920 9252	0.2 0.9 0.75 0.5 0.3	0.5/1.73 0.95/0.33 0.8/0.75 0.5/1.73 0.5/1.73	20 298 825 3400 276 4819.8	34.6 98.604 618.75 5882 477.48 7111.43
3	Механич. Цеха	Станки Термич. Вентиляторы Насосы	3265 3390 410 145 7210	0.2 0.9 0.75 0.3	0.5/1.73 0.95/0.33 0.8/0.75 0.5/1.73	653 3051 307.5 43.5 4055	1129.7 1006.83 230.63 75.26 2442.41
4	Литейное отделение		460.8	0.35	0.55/1.52	161	244.72
5	Компресс. Отделение	Станки Насосы, вент.	10 65 75	0.2 0.75	0.5/1.73 0.8/0.75	2 48.75 50.75	3.46 36.56 40.02
6	Эл. - аппар. цех	Станки Насос., вент. Проч.	50 110 50 210	0.2 0.75 0.3	0.5/1.73 0.8/0.75 0.5/1.73	10 82.5 15 107.5	17.3 61.88 25.95 105.13
7	Рем. - мех. цеха	Станки Термич. Насос., Вент. Сварка Транспортёры	405 100 20 200 45 770	0.2 0.9 0.75 0.4 0.3	0.5/1.73 0.95/0.39 0.8/0.75 0.7/1.02 0.5/1.73	81 90 15 80 13.5 279.5	140.13 29.7 11.25 81.6 23.36 286.04
8	Заготовит. Участок	Станки Термич. Насос., Вент. Сварка Транспор., проч.	2170 690 330 682 140 4012	0.2 0.9 0.75 0.5 0.3	0.5/1.73 0.95/0.33 0.8/0.75 0.5/1.73 0.5/1.73	434 621 247.5 341 42 1685.5	750.82 204.93 185.63 589.93 72.66 1803.97
9	Агрегатные Цеха	Станки Термич. Насос., вент. Сварка Трансп., проч.	2155 150 480 195 170 3150	0.2 0.9 0.75 0.4 0.3	0.5/1.73 0.95/0.33 0.8/0.75 0.7/1.02 0.5/1.73	431 135 360 78 51 1055	745.63 44.55 270 79.56 88.23 1227.97
10	Сборочный Цех		9985	0.7	0.8/0.75	6989.5	5242.13
11	Очистные Сооружения	Насос., вент. Трансп., проч.	450 300 750	0.75 0.3	0.8/0.75 0.5/1.73	337.5 90 427.5	253.13 155.7 408.83
12	Ц. изделий Шир. потр.		340	0.2	0.5/1.73	68	117.64
14	Цех Гальванопокр.	Станки Термич. Насос., вент Сварка Трансп., проч.	150 950 1060 100 550 2810	0.2 0.9 0.75 0.5 0.3	0.5/1.73 0.5/1.73 0.95/0.33 0.8/0.75 0.5/1.73	30 855 795 50 165 1895	51.9 282.15 596.25 86.5 285.45 1302.25
15	Котельная	Станки Насос., вент.	10 760 770	0.2 0.75	0.5/1.73 0.8/0.75	2 570 572	3.46 427.5 430.96
16	Топливохра- нилище	Насос., вент.	80	0.75	0.8/0.75	60	45
18	Заводоуправл.		60	0.75	0.8/0.75	45	33.75
Итого на шинах 0.4 кВ.	22804.05	21338.24
Потребители на высоком напряжении (10 кВ)
5	Компресс. Отделение	Двигатели	2520	0.75	0.9/0.48	1890	623.7
Итого на шинах 10 кВ.	1890	623.7

2.2 Расчёт осветительной нагрузки

При определении расчётной нагрузки кроме силовой учитывается осветительная нагрузка цехов и отдельных помещений. На начальных этапах проектирования для определения осветительной нагрузки используют метод удельной мощности. Мощность ламп определяется по следующей формуле:

Р=w·S, (2.3).

где S-площадь цеха, м^2;

w-удельная мощность освещения.

Она зависит от типа светильника, освещённости, коэффициента запаса, коэффициента отражения поверхностей помещения, значения расчётной высоты, площади помещения.

Таблица 2.2.1

Данные для расчёта осветительной нагрузки.

№ по Плану	Наим. Цеха	S, м2	H, м	Тип Свет-ка	E, лк	W, Вт/м2	Рн, кВт	с ПОТ	с СТ	с РАБ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18	Инстр. ц. Сбор. ц. Мех. ц. Лит. ц. Компр. отд. Эл. - ап. ц. Рем. - мех. ц. Загот. ц. Агрег. ц. Сбор. ц. Оч. Сооруж Ширпотр. Ц. гальван. Котельная Топл. - хран. Заводоупр.	6048 21248.6 10584 504 2620.8 1814.4 3548.16 9979.2 11309.8 31741.9 2822.4 2903.04 5080.32 1411.2 322.56 752.76	12.5 12.5 7.5 7.5 7.5 12.5 7.5 12.5 12.5 12.5 7.5 7.5 12.5 7.5 7.5 7.5	РСПО УПД УПД ЛСП 24 2х40 УПД УПД ЛСП03ВЕx2x80 УПД УПД УПД Гс-500 ЛСП03ВЕx2x80 УПД ЛСП03ВЕx2x80 ЛСП03ВЕx2x80 УСП 2x40	300 300 300 200 150 300 300 300 300 300 20 300 300 200 75 300	44.1 45 10.2 22.5 44.2 19.8 44.2 44.2 44.2 2.6 19.8 44.2 13.2 13.2 14.7	247 939.2 476.3 5.14 58.97 80.2 70.25 441.1 499.9 1403 7.34 57.48 224.6 18.63 4.26 11.07	50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 70	30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 50	10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

Расчётная нагрузка освещения определяется по установленной мощности и коэффициенту спроса из выражения:

Р_р=к₁·к_с·Р_н, (2.4).

где к_с-коэффициент спроса, [1] ;

к₁-коэффициент, учитывающий потери мощности в ПРА и принимается 1.12 для ламп ДРЛ и 1.2 для люминесцентных ламп.

Таблица 2.2.2

Результаты определения расчётных осветительных нагрузок.

Nпо Плану	Наименов. Цеха	К1	Кс	Рн осв, кВт	Рр осв, кВт	Qр осв, кВт
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18	Инстр.Ц. Сбор. ц. Мех. ц. Лит. ц. Компр. отд. Эл. - ап. ц. Рем. - мех. ц. Загот. ц. Агрег. ц. Сбор. ц. Оч. Сооруж Ширпотр. Ц. гальван. Котельная Топл. - хран. Заводоупр. Осв. Терр. ИТОГО	1.12 1.12 1.12 1.2 1.12 1.12 1.2 1.12 1.12 1.12 1.2 1.12 1.2 1.2 1.2	0.9 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.6 0.9	247 939.2 476.3 5.14 58.97 80.2 70.25 441.1 499.9 1403 7.34 57.48 224.6 18.63 4.26 11.07	222 999.3 506.78 5.86 62.74 85.33 80.1 469.31 531.88 1491.73 6.97 65.53 238.9 21.23 3.1 11.96 1702.5 6505.2	73 1332.36 675.67 2.82 83.65 113.77 38.44 625.73 709.16 1988.92 31.48 318.55 10.19 1.47 5.74 2269.99 8280.93

2.3 Определение расчётной нагрузки завода

Полная расчётная мощность завода определяется по расчётным активным и реактивным нагрузкам цехов на низком и высоком напряжениях с учётом расчётной нагрузки освещения территории завода, потерь мощности в трансформаторах цеховых ТП и ГПП, с учётом компенсации реактивной мощности. В расчёте мощности компенсирующих устройств будем считать компенсирующие устройства на 0.4 кВ для потребителей напряжением 0.4 кВ и КУ на высоком напряжении для ЭП на напряжении 10 кВ.

Необходимая мощность КУ определяется из соотношения:

Q_КУ=Р_Р·tg (ц_н) (2.5).

где tg (ц_н) =0.15

Нагрузка на напряжении 0.4 кВ:

Силовая Р_Р=22338.05 кВт;

Q_Р=21338.24 квар;

Осветительная Р_Р=6505.2 кВт;

Q_Р=8280.93 квар.

Суммарная мощность компенсирующих устройств на напряжении 0.4 кВ следующая:

Q_{КУ НН}= (Р_Р+Р_{Р ОСВ}) ·tg (ц_н) =28843.25·0.15=4326.49 квар.

Нагрузка на напряжении 10 кВ:

Силовая Р_Р=1890 кВт;

Q_Р=623.7 квар.

Напряжением 10 кВ питаются асинхронные двигатели, следовательно нужно ставить КУ. Суммарная мощность компенсирующих устройств на высоком напряжении следующая:

Q_{КУ ВН}=1800·0.33=594 квар.

Так как трансформаторы цеховых подстанций и ГПП не выбраны, то потери в них определяют приближённо из соотношений:

ДР_Т=0.02·S_Р, (2.6).

ДQ_Т=0.1·S_Р, (2.7).

Для нагрузки на напряжении 0.4 кВ:

S_р=41342.81 кВА.

Численно потери в цеховых трансформаторах будут равны:

ДР_Т=0.02·41342.81=826.86 кВт,

ДQ_Т=0.1·41342.81=4134.28 квар.

Нагрузка на напряжении 10 кВ равна:

Р_Р=22338.05+6505.2+1890+826.86=31560.11 кВт.

Q_Р=21338.24+8280.93+623.7+4134.28=34377.15 квар.

S_Р=46667.22 кВА.

Потери мощности в трансформаторах на ГПП равны:

ДР_Т=631.2 кВт,

ДQ_Т=3437.72 квар.

Т.о. расчётная мощность завода будет:

Р_Р=31560.11+631.2=32191.31 кВт,

Q_Р=34377.15+3437.72=37814.87 квар,

S_Р=49661.3 кВА.

3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов и мест их установки

3.1 Выбор мощности трансформаторов

Так как на промышленном предприятии в основном преобладают нагрузки первой и второй категорий, то согласно ПУЭ к установке приняты двухтрансформаторные цеховые подстанции.

Расчётную мощность трансформаторов в соответствии с [3] определяю по среднесменной нагрузке цеха с учётом расчётных нагрузок освещения.

Среднесменную нагрузку нахожу по следующим формулам:

Р_СМ=Р_Н·К_И, (3.1).

Q_СМ=Р_СМ·tg (ц), (3.2).

где К_И-коэффициент использования для характерных групп электроприёмников.

Расчёт мощности ЦТП представлен в таблице 3.3.1.1

Поскольку нагрузка компрессорного отделения и литейного цеха на напряжении до 1000 В незначительна, то для них имеет смысл установить одну ТП.

Таблица 3.3.1.1

Расчёт мощности ЦТП.

№ ПО ПланУ	Рном, КВт.	КИ	Соs (ц) / tg (ц)	Средние нагрузки	Расчётные НГ освещения	SСМ, кВА
				РСМ, кВт	QСМ, квар	РР ОСВ, кВт	QР ОСВ, Квар
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	1500 234 81 165 217	0.15 0.75 0.5 0.6 0.7	0.5/1.73 0.95/1.33 0.5/1.73 0.8/0.75 0.8/0.75	225 175.5 40.5 99 151.9	389.25 233.42 70.07 74.25 113.93	222	73
	2197			691.9	880.92			1321.1
2	100 332 1100 6800 920	0.15 0.75 0.7 0.25 0.5	0.5/1.73 0.95/0.33 0.8/0.75 0.5/1.73 0.5/1.73	15 249 770 1700 460	25.95 82.17 577.5 2941 795.8	999.3	1332.4
	9252			3194	4422.4			7120.5
3	3265 3390 410 145	0.15 0.75 0.7 0.5	0.5/1.73 0.95/0.33 0.8/0.75 0.5/1.73	489.8 2542.5 287 72.5	847.4 839 215.3 125.4	506.8	675.7
	7210			3391.8	2027.1			4743.9
4	460.8	0.6	0.55/1.52	276.5	420.2	5.9	2.8
	460.8			276.5	420.2			508.6
5	10 65	0.15 0.7	0.5/1.73 0.8/0.75	1.5 45.5	2.6 34.1	62.7	83.7
	75			47	36.7			162.9
6	50 110 50	0.15 0.7 0.3	0.5/1.73 0.8/0.75 0.5/1.73	7.5 77 15	13 57.8 25.95	85.3	113.8
	210			99.5	96.75			280.1
7	405 100 20 200 45	0.15 0.75 0.7 0.25 0.5	0.5/1.73 0.95/0.39 0.8/0.75 0.7/1.02 0.5/1.73	60.75 75 14 50 22.5	105.1 29.3 10.5 51 38.9	80.1	38.4
	770			222.3	234.8			407.5
8	2170 690 330 682 140	0.15 0.75 0.7 0.25 0.5	0.5/1.73 0.95/0.33 0.8/0.75 0.5/1.73 0.5/1.73	325.5 517.5 231 170.5 70	563.1 170.8 173.3 295 121.1	469.3	625.7
	4012			1314.5	1323.3			2642.1
9	2155 150 480 195 170	0.15 0.75 0.7 0.25 0.5	0.5/1.73 0.95/0.33 0.8/0.75 0.7/1.02 0.5/1.73	323.3 112.5 336 48.8 85	559.3 37.13 252 49.8 147.5	531.9	709.2
	3150			905.6	1045.7			2268.5
10	9985	0.08	0.8/0.75	798.8	599.1	1491.7	1988.9
	9985			798.8	599.1			3456
11	450 300	0.7 0.5	0.8/0.75 0.5/1.73	315 150	236.3 259.5	6.9
	750			465	495.8			684.5
12	340	0.1	0.5/1.73	34	58.8	65.5	31.5
				34	58.8			134.4
14	150 950 1060 100 550	0.15 0.75 0.7 0.25 0.5	0.5/1.73 0.5/1.73 0.95/0.33 0.8/0.75 0.5/1.73	22.5 712.5 742 25 275	38.9 1232.6 244.9 18.8 475.8	238.9	318.6
	2810			1777	2011			3080.7
15	10 760	0.15 0.7	0.5/1.73 0.8/0.75	1.5 532	2.6 399	21.2	10.2
	770			533.5	401.6			690.8
16	80	0.7	0.8/0.75	56	42	3.1	1.5
	80			56	42			73.4
18	60		0.8/0.75	48	36	12	6
	60			48	36			73.2

Теперь, когда известны средние нагрузки цехов, в зависимости от плотности нагрузки, согласно [4], можно произвести выбор мощности трансформаторов и числа ТП в каждом из цехов.

Результаты выбора сведены в таблицу 3.3.1.2.

Таблица 3.3.1.2

Результаты выбора мощности трансформаторов и числа ТП.

NЦЕХА ПО ПланУ	SСМ, кВА	SР, кВА	F, м2	у кВА/м2	SТ НОМ, кВА	Кол-во КТП	Номер КТП НА ПланЕ
1	2	3	4	5	6	7	8
1	1321.1	728.08	6048	0.12	2x630	1	1
2	7120.5	8590.9	21248.6	0.75	1600 1600 1600 1600 1000	5	2 3 4 6 5
3	4743.9	4733.7	10584	0.45	1600 1600 1600	3	7 8 9
4 5 6 7 18	508.6 162.9 280.1 407.5 73.2	292.9 64.6 150.4 399.9 56.25	504 2620.8 1814.4 3548.2 752.76	0.1	2x1600	1	10
8	2642.1	2468.9	9979.2	0.25	1000 1000 630	3	13 12 11
9	2268.5	1618.9	11309.8	0.14	630 630 630 630	4	14 15 16 17
10	3456	8736.8	31741.9	0.25	1600 1000 1000	3	18 19 20
11 12	684.5 134.4	591.5 135.9	2822.4	0.25	2x1000	1	21
14	3080.7	2299.2	5080.3	0.45	2x1600 2x1600	2	22 23
15 16	690.8 73.4	716.2 75	1141.2 32256	0.45	1000	1	24

3.2 Оптимизация выбора мощности цеховых трансформаторов с учётом КУ

Поскольку для каждого предприятия энергосистема устанавливает величину реактивной мощности, которую она передаёт по своим сетям этому предприятию в часы максимума нагрузки энергосистемы и в часы минимума нагрузки энергосистемы, то недостающая реактивная мощность должна быть скомпенсирована на месте. Проблема компенсации реактивной мощности важна ещё потому, что это позволяет значительно уменьшить потери электроэнергии. Наибольший эффект снижения потерь электроэнергии в сети имеет место при полной компенсации реактивных нагрузок. Задача сводится к выбору для каждого РП батарей конденсаторов, мощность которых по возможности равна реактивной нагрузке этого пункта.

В зависимости от места установки КУ на стороне 6-10 кВ или на напряжении до 1000 В затраты различны.

Случай установки БК со стороны 6-10 кВ может привести к увеличению установленной мощности трансформаторов, но с другой стороны источники РМ, устанавливаемые там экономичнее БК на напряжении до 1000 В.

Поэтому при определении экономически наивыгоднейшего варианта приходится рассчитывать приведённые затраты. Определим активное сопротивление АД по каталожным данным [7]:

Р_Н=630 кВт; U_Н=10 кВ; n=1500 об/мин;

?=94.8%; cos (ц) =0.9; S_Н=0.8%;

М_П/М_Н=1.3; I_П/I_Н=6.5.

R_АД= ( (Р_Н+ДР_МЕХ) ·м_К) / (4· (1-S_Н) ·100²·6.5²), (3.3).

Механические потери примем 1% от Р_Н.

R_АД=2.45 Ом.

Параметры распределительных сетей приведены в таблице 3.3.2.1 Расчёт этих сетей произведён в п.6.2.

Таблица 3.3.2.1

Параметры распределительных сетей.

Наименование Линии.	Длина Каб., м.	Принятое Сечение, мм2.	R0, Ом/км.	Х0, Ом/км.
Магистраль 1: ГПП-КТП 6 КТП 6-КТП 1	763.8 648.3 115.5	3x35	0.89	0.095
Магистраль 2: ГПП-КТП 13 КТП 13-КТП 12 КТП 12-КТП 11	272.3 110.1 80.1 82.1	3x50	0.62	0.09
Магистраль 3: ГПП-КТП 14 КТП 14-КТП 5	564.7 455.9 108.8	3x16	1.94	0.113
Магистраль 4: ГПП-КТП 17 КТП 17-КТП 16 КТП 16-КТП 15	592.2 485.5 55.3 51.4	3x16	1.94	0.113
Магистраль 5: ГПП-КТП 18 КТП 18-КТП 19 КТП 19-КТП 20	1027.4 731.8 141.9 153.7	2x (3x95)	0.33	0.083
Магистраль 6: ГПП-КТП 23 КТП 23-КТП 22 КТП 22-КТП 21	552.8 264.3 93.4 195.1	3x70	0.44	0.086
Магистраль 7: ГПП-КТП 24	287.5 287.5	3x16	1.94	0.113
Магистраль 8: ГПП-РП РП - КТП 10 РП-КТП 9 КТП 9 - КТП 8 КТП 8-КТП 7 РП - АД	1070.8 702.1 6 220.6 69.9 66.2 6	2x (3x95)	0.33	0.083

Чтобы определить оптимальную мощность БК необходимо произвести последовательное эквивалентирование схемы замещения исходной распределительной сети начиная с конца токопровода, в соответствии с формулой:

R_Э=1/У (1/R_i), (3.4).

Т. к. каждый раз последовательно складывается только два сопротивления, то удобнее пользоваться формулой сложения двух параллельно соединённых сопротивлений, вытекающей из (3.4):

R_{Э 12}=R₁·R₂/ (R₁+R₂), (3.5).

Когда эквивалентирование всей сети будет завершено, распределение Q по участкам токопровода и ответвлениям рассчитывается по (3.6).

Q_i=Q·R_Э/R_i, (3.6).

Где Q-суммарная мощность, подлежащая распределению;

R_i-сопротивление I-й радиальной линии;

R_Э-эквивалентное сопротивление всех радиальных линий.

Расчётная схема замещения приведена на рис.3.2.1



Рис.3.2.1 Схема замещения распределительной сети.

В результате эквивалентирования получено R_{Э ГПП}=0.025 Ом.

Таблица 3.3.2.2

Результаты расчета КУ.

№ КТП	QЭi, квар	QРi, квар.	QКУi, квар.	Тип КУ, 0.4 кВ
1	2	3	4	5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22	732.2 998.5 945.2 901.6 432.5 1008.1 768.1 699.6 738.1 98.5 434.7 559.2 579.9 401.1 389.4 302.1 404.7 700.2 508.1 519.6 371.8 876.4	953.92 1300 1300 1300 554.8 1300 900.93 900.93 900.93 120.4 549 700 700 438.73 438.73 438.73 438.73 1188 700 700 495.8 1164.8	221.72 301.5 354.8 398.4 122.3 291.9 132.83 201.33 162.83 21.9 114.3 140.8 120.1 37.63 49.33 136.63 34.03 487.8 191.9 180.4 124 288.4	2xУКБН-100 2хУКБТ-150 2хУКБТ-150 2хУКБТ-200 УКБН-100 2хУКБТ-150 УКБН-100 УКБТ-200 УКБТ-150 -- УКБН-100 УКБТ-150 УКБН-100 -- -- УКБН-100 -- 3хУКБТ-150 2xУКБН-100 2xУКБН-100 УКБН-100 2хУКБТ-150
23 24	912.1 283.8	1164.8 411.8	252.7 128	УКБН-100+ УКБТ-150 УКБН-100

4. Выбор схемы электроснабжения завода и трансформаторов ГПП

4.1 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП

Поскольку на рассматриваемом предприятии преобладают потребители I и II категорий по бесперебойности электроснабжения, поэтому, в соответствии с ПУЭ, для внешнего электроснабжения предусматриваю две линии.

Питающие линии выполнены воздушными, т.к расстояние от завода до ИП значительно и составляет 25 км. При сооружении ГПП предусматриваются два трансформатора связи с энергосистемой.

Выбор мощности трансформаторов ГПП произвожу по расчётной мощности завода с учётом загрузки их в нормальном и аварийном режимах с учётом допустимой перегрузки в последнем режиме. Мощность трансформаторов должна быть такой, чтобы при выходе из работы одного из них второй воспринимал бы на себя всю НГ подстанции с учётом аварийной перегрузки.

Мощность трансформатора находим по формуле:

S_ТР=S_Р/1.4, (4.1).

Где 1.4-предельный коэффициент загрузки трансформатора.

Р_Р=32191.31 кВт.

Q_Р=32191.31·0.33=10623.13 квар.

S_Р=33898.84 кВА.

S_ТР=24213.5 кВА.

Принимаю к установке два трансформатора ТДН-110/10 мощностью по 25 МВА [5].

Загрузка трансформаторов в нормальном режиме:

К_З=S_Р/2·S_{Н. ТР. (}4.2).

К_З=0.678;

В послеаварийном режиме:

К_{З АВ}=S_Р/S_{Н ТР} (4.3).

К_{З АВ}=1.36.

Принимаем к установке 2xТДН-25, считая возможным в аварийном режиме отключение потребителей третьей категории и частично потребителей второй категории.

4.2 Выбор схемы электрических соединений ГПП

На ГПП трансформируется энергия, получаемая от ИП, с U=110 кВ на U=10 кВ, на котором происходит распределение электроэнергии по подстанциям и питания ЭП на этом напряжении.

В соответствии с [5] на двух трансформаторных подстанциях U=35-220 кВ применяю схему “Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий", поскольку блочные схемы позволяют наиболее рационально и экономично решить схему ЭСПП. На подстанциях 35-220 кВ блочные схемы применяются для питания как непосредственно от районных сетей, так и от узловых подстанций промышленного предприятия. Схема приведена на рис.4.1

Схема ГПП удовлетворяет следующим условиям:

Обеспечивает надёжность электроснабжения потребителей и переток активной мощности по магистральным связям в нормальном и послеаварийном режимах;

Учитывает перспективы развития;

Допускает возможность поэтапного расширения;

Учитывает широкое использование элементов автоматики и ПРА.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.4.1 Схема "Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий".

4.3 Технико-экономическое обоснование выбора напряжения питания

Выбор рационального напряжения питания имеет большое значение, т.к величина напряжения влияет на параметры ЛЭП и выбираемого оборудования подстанции и сетей, а следовательно на размер капитальных вложений, расход цветного металла, на величину потерь электроэнергии и эксплуатационных расходов.

Для питания крупных и особо крупных промышленных предприятий рекомендуется использовать напряжения 110, 220 кВ. Напряжение 35 кВ в основном рекомендуется использовать на средних предприятиях при отсутствии значительного числа электродвигателей на напряжение больше 1000 В, а также для частичного распределения энергии на крупном предприятии, где основное напряжение питания 110-220 кВ.

Для внутреннего распределения энергии в настоящее время, как правило, используют напряжение 10 кВ.

Выбор напряжения питания основывается на технико-экономическом сравнении вариантов.

Рассмотрим два варианта с выявлением капитальных затрат, ежегодных эксплуатационных расходов, расходов цветного металла, приведённых затрат. [6].

Для определения технико-экономических показателей намечаем схему внешнего электроснабжения данного варианта. Аппаратура и оборудование намечаем ориентировочно, исходя из подсчитанной электрической нагрузки промышленного предприятия. Затем определяется стоимость оборудования и другие расходы.

Намечаем два варианта внешнего электроснабжения - 35 и 110 кВ.

В соответствии с намеченным вариантом при заданном напряжении определяем суммарные затраты и эксплуатационные расходы.

Капитальные затраты установленного оборудования линии:

ОРУ 110 кВ с двумя системами шин на ЖБ конструкциях.

К₀=2·14.95=29.9 т. руб. [3].

Линия принимается двухцепной, воздушной с алюминиевыми проводами и ЖБ опорами. Экономическое сечение определяю по экономической плотности тока:

I_Р=S_Р/v3·U·2, (4.4).

I_Р=85.19 А.

F_ЭК=I_Р/j_ЭК, (4.5).

F_ЭК=77.45 мм².

Т_MAX<5000 ч. [2], следовательно j=1.1

Для сталеалюминиевых проводов минимальным сечением по механической прочности является сечение 25 мм², но по условию коронирования при напряжении 110 кВ следует принять сечение 70 мм².

Принимаем сечение F=95 мм², АС-95, r₀=0.314 Ом/км, x=42.9 Ом/км.

Стоимость 1 км двухцепной линии указанного сечения на ЖБ опорах 12.535 т. руб. [3]. Тогда при двух линиях и L=25 км соответственно:

К_Л=2·25·12.535=626.75 т. руб.

В соответствии с нагрузкой завода устанавливается два трансформатора

ТДН-110/10 с мощностью 25 МВА. Паспортные данные трансформатора следующие:

U_К=10.5%; ДР_ХХ=29 кВт; ДР_КЗ=120 кВт; К_Т=58.3 т. руб. [7].

К_Т=2·58.3=116.6 т. руб.

К_?=29.9+626.75+116.6=773.25 т. руб.

Эксплуатационные расходы.

Потери в линиях

ДР_Л= ( (S_Р/2) ²/U²_Н) /R·L, (4.6).

ДР_Л=1191.44 кВт.

Потери в двух линиях:

2·ДР_Л=2382.88 кВт.

Потери в трансформаторе:

Приведённые потери активной мощности при КЗ:

ДР_{1 КЗ}=ДР_КЗ+К_ЭК·Q_КЗ, (4.7).

Где К_ЭК=0.06 кВт/квар.

ДР_{1 КЗ}=120+0.06·0.105·25000=277.5 кВт.

Приведённые потери активной мощности при ХХ:

ДР_{1 ХХ}= ДР_ХХ+К_ЭК·Q_ХХ, (4.8).

ДР_{1 ХХ}=29=0.06·0.0075·25000=40.25 кВт.

Полные потери в трансформаторах:

ДР_Т=2· (40.25+277.5·0.678²) =350.89 кВт.

Полные потери в линии и трансформаторах:

ДР_У=ДР_Л+ДР_Т, (4.9),

ДР_У=2382.88+350.89=2733.77 кВт.

Стоимость потерь:

С_П=С₀·ДР_У·Т_MAX, (4.10).

Где С₀=0.8 (коп/кВт·ч) - стоимость 1 кВт·ч электроэнергии.

С_П=0.8·2733.77·5000=10.94 т. руб.

Средняя стоимость амортизационных отчислений.

Амортизационные отчисления по линиям принимаются 6% от стоимости линий, по подстанциям-10%. [7].

С_{А Л}=37.605 т. руб.

С_{А ПС}=14.65 т. руб.

С_{У Л, ПС}=52.255 т. руб.

Суммарные годовые эксплуатационные расходы.

С_У=С_П+ С_{У Л, ПС}=10.94+52.255=63.195 т. руб.

Суммарные затраты:

З=С_У+0.125·К_У=63.195+0.125·773.25=159.85 т. руб.,

Где 0.125-нормативный коэффициент эффективности капиталовложений ед/год.

Потери электроэнергии:

ДW=ДР_У·Т_ГОД, (4.11).

ДW=2733.77·5000=13668.85 МВт·ч.

Расход цветного металла:

G=2·L·g, (4.12).

Где g=261 кг/км, [7], - вес 1 км провода.

G=2·25·261=13.05 т.

Расчёт варианта на 35 кВ ведётся аналогично. Расчётные данные сведены в таблицу 4.3.1

Таблица 4.3.1.1

Затраты по вариантам.

Вариант кВ.	К, т. руб.	С, т. руб.	З, т. руб.	G, т.	ДW, т. кВт*ч.
110	773.25	63.195	159.85	13.05	13668.85
35	997.72	77.02	201.735	41.5	15427.67

Так как ДW₁₁₀ < ДW₃₅, отдаём предпочтение варианту с напряжением 110 кВ.

4.4 Выбор местоположения ГПП

Для определения условного центра нагрузок считается, что нагрузки распределены равномерно по площади цехов и центры нагрузок совпадают с центром тяжести фигур, изображающих цеха. Координаты центра электрических нагрузок вычисляются по формулам:

X_{0 ГПП}= (УР_Рi·X_i) / (УР_Рi), (4.13).

Y_{0 ГПП}= (УР_Рi·Y_i) / (УР_Рi), (4.14).

Где X_i, Y_i-координаты центров нагрузок отдельных цехов, м.

Таблица 4.3.1.2

Результаты расчёта координат центров нагрузок отдельных цехов.

NПО ПланУ	Наименование цехов	РРi, КВт.	Хi, м	Yi, м
1 2	Инструм. Цех Сборочн. цеха	755 5819.1	197.8 153.6	803.3 693
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18	Мех. Цеха Литейный цех Компрессорное отд. Эл. - апп. Цех Рем. - мех. Цех Загот. Цех Агрег. Цех Сбор. Цех Очистные сооруж. Цех ширпотреба Цех гальванопокр. Котельная Топливохранилище Заводоуправление	4561.8 166.9 1718.5 192.8 359.6 2154.8 1586.9 8481.2 434.5 133.5 2133.9 593.2 63.1 56.9	115.2 92.2 80.6 224.6 220.8 144 276.5 399.4 403.2 453.1 437.8 455.1 487.7 15.4	561.8 472.5 393.8 567 425.3 267.8 472.5 756 493.5 525 225.8 47.3 78.8 567

Х_{0 ГПП}=255.5 м, Y_{0 ГПП}=573.1 м.

Из-за невозможности установки ГПП в месте с найденными координатами, устанавливаем ГПП на свободном месте, ближе к ИП (Y_{0 ГПП}=50 м).

5. Выбор и расчёт схемы распределительных и питающих сетей завода

5.1 Выбор схемы распределительных сетей

В соответствии с рекомендациями по проектированию электроснабжения промышленного предприятия для распределительных сетей принимаю напряжение 10 кВ. На выбор этого напряжения распределительных сетей также повлияло наличие на предприятии компрессорного отделения, привод компрессоров в котором осуществляется асинхронными двигателями с непосредственным присоединением к сети 10 кВ.

Для внутризаводского электроснабжения применяется смешанная схема питания цеховых подстанций.

5.2 Расчёт распределительных сетей завода

Расчёт распределительных сетей выполняется с целью определения сечений жил кабелей при известных токах нагрузки в нормальном и аварийном режимах.

Сечение каждой линии принято выбирать в соответствии со следующими условиями:

По номинальному напряжению:

U_{Н КАБ}>=U_{Н СЕТИ}, (5.1).

По нагреву расчётным током:

I_{ДЛ. ДОП.} >I_РАБ.1, (5.2).

где I_РАБ.1=I_РАБ/К_П, (5.3).

К_П-корректирующий коэффициент,

К_П=К₁·К₂, (5.4).

К₁ - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды [5, т.7.32] ; К₂ - поправочный коэффициент на число кабелей проложенных рядом (К₂=1, если кабель один). В случае если кабели взаимно резервируют друг друга, то:

I_{ДЛ. ДОП.} >2·I_РАБ.1, (5.5).

По экономической плотности тока, исходя из расчётного тока и продолжительности использования максимума нагрузок:

S_ЭК=I_Р/j_ЭК, (5.6).

По термической устойчивости кабеля. Производится путём определения наименьшего термически устойчивого сечения:

(5.7).

где I_ПО-установившийся ток трёхфазного КЗ; C=98-для кабелей с алюминиевыми жилами; t_ОТК-время срабатывания защиты; Т_А-постоянная времени цепи КЗ. При определении сечения магистрали сначала рассчитывается головной участок, затем кабели между трансформаторными подстанциями. По наибольшему сечению принимается сечение магистрали.

Расчёты по определению сечений кабелей сведены в таблицу 5.5.2.1

Принимается марка кабеля ААБл, способ прокладки-в траншее.

Таблица 5.5.2.1

Результаты расчёта распределительных сетей завода.

Наименование Линии.	Нагрузка	Принятое Сечение, мм2.	IДОП, А.
	SР, кВА.	IР, А.	IАВ, А.
Магистраль 1: ГПП-КТП 7 КТП 7-КТП 1 КТП 1-КТП 2	2256.2 728.08 364.04	75.21 24.27 12.13	150.42 48.54 24.26	3x35	150
Магистраль 2: ГПП-КТП 14 КТП 14-КТП 13 КТП 13-КТП 12	2468.9 1490.9 611	82.3 49.7 20.4	164.6 99.4 40.8	3x50	180
Магистраль 3: ГПП-КТП 15 КТП 15-КТП 6	1386 981	46.2 32.7	92.4 65.4	3x16	95
Магистраль 4: ГПП-КТП 18 КТП 18-КТП 17 КТП 17-КТП 16	1213.9 803.9 395.3	40.5 26.8 13.2	81 53.6 26.4	3x16	95
Магистраль 5: ГПП-КТП 19 КТП 19-КТП 20 КТП 20-КТП 21	8736.8 5456.8 2678.4	291.2 181.9 89.3	582.4 363.8 178.6	2х (3x95)	2x310
Магистраль 6: ГПП-КТП 24 КТП 24-КТП 23 КТП 23-КТП 22	3026.6 1155.4 727.4	100.9 38.5 24.25	201.8 77 48.5	3x70	215
Магистраль 7: ГПП-КТП 25	791.2	26.4	52.8	3x16	95
Магистраль 8: ГПП-РП РП - КТП 11 РП-КТП 10 КТП 10 - КТП 9 КТП 9-КТП 8 РП - АД	7587.75 964.05 4733.7 3163.9 1569.8 472.5	252.9 32.1 157.8 105.5 52.3 15.75	505.8 64.2 315.6 211 104.6 31.5	2x (3x95)	2x265

Выбор кабелей на напряжение 0.4 кВ сведён в таблицу 5.5.2.2

Таблица 5.5.2.2

Результаты выбора кабелей на напряжение 0.4 кВ.

Наименование Линии.	Нагрузка	Принятое Сечение, мм2.	IДОП, А.
	SР, кВА.	IР, А.	IАВ, А.
КТП 11-ШРС 1 КТП 11-ШРС 2 КТП 11-ШРС 3 КТП 11-ШРС 4	56.25 146.45 146.45 150.36	82.72 215.4 215.4 221.1	165.44 430.75 430.75 442.2	3x70 2х (3х95) 2х (3х95) 2х (3х95)	190 2х235 2х235 2х235
КТП 11-ШРС 5 КТП 11-ШРС 6 КТП 22-ШРС 7 КТП 25-ШРС 8	199.95 199.95 135.88 75	294 294 199.8 110.3	588.08 588.08 399.6 220.6	2х (3х150) 2х (3х150) 2х (3х95) 3х95	2х310 2х310 2х235 235

Для расчёта кабелей на термическую стойкость необходимо знать I ⁽³⁾ _КЗ на шинах 10 кВ ГПП, а также I ⁽³⁾ _КЗ на высоком напряжении ГПП. Расчёт ведётся в о. е. Расчётная схема приведена на рис.5.2.1

Принимаем S_б=100 МВА, U_*C=1, Х_*С=0.

Х_ВЛ=0.538·25*100/115²=0.102.

Х_ТР=0.105·100/25=0.42.

Для трансформаторов относительное сопротивление Х_* соответствует U_КЗ в о. е., т.е.:

U_*К=0.01·U_К%, (5.8).

U_*К=0.105.

Для т. К-1:

I_б=S_б/v3·U_б, (5.9).

I_б=100/1.73*10.5=5.51 кА.

I_{К, С}= I_б/Х_У, (5.10).

Х_У = Х_ВЛ+ Х_ТР, (5.11).

Х_{Л РП}=0.0292·100/10²=0.029.

Х_{Л Д}=0.0015.

Если к месту КЗ подключён АД, то нужно учитывать их влияние. Действующее значение периодической составляющей тока трёхфазного КЗ можно определить по формуле:

I_{К ДВ}=0.9·I_{Н ДВ}/Х_*Д, ₍5.12).

где 0.9-расчётная относительная ЭДС АД,

Х_{* Д}-относительное сверхпереходное индуктивное сопротивление АД,

I_{Н ДВ}-номинальный ток одновременно работающих двигателей.

I_{Н ДВ}=N·Р_{Н ДВ}/v3·U_{Н ДВ}·cos (ц) · (?/100%), (5.13).

Где N-количество одновременно работающих двигателей.

В среднем можно принять Х_{* Д}=0.2, тогда:

I_{К ДВ}=0.9· I_{Н ДВ}/0.2=4.5· I_{Н ДВ}, (5.14).

Апериодическая составляющая I_КЗ от АД не учитывается вследствие её быстрого затухания.

Суммарное значение ударного тока КЗ с учётом АД определяется по формуле:

i_УД=v2· (К_УД·I_К+4.5· I_{Н ДВ}), (5.15).

I_{К ДВ}=0.801 кА.

I ⁽³⁾ _К-1= (I_б/ (Х_ВЛ+ Х_ТР)) + (I_{К ДВ}/ ( (Х_{Л ДВ}/4) +Х_{Л РП}), (5.16).

I ⁽³⁾ _К-1=23.176 кА.

S_MIN= (1/98) ·23176·v0.75=204.1 мм².

Т. к. влияние тока КЗ от АД учитывается только на том напряжении, на котором установлены АД, то для точки К-2 I_{К ДВ} не учитывается.

I_б=0.502 кА.

I ⁽³⁾ _К-2=4.922 кА.

6. Выбор основного оборудования ГПП

В настоящее время широко применяются комплектные трансформаторные подстанции. Их применение позволяет:

получить большой экономический эффект;

повысить надёжность работы энергоустановок;

сократить сроки монтажа;

повысить индустриализацию строительства подстанции;

сократить территорию, занимаемую подстанцией;

уменьшить общую стоимость сооружения подстанции.

В проекте ГПП выполняется в виде КТП блочного типа КТПБ (М) - 110/10.

Применение комплектного распределительного устройства наружной установки и шкафов для размещения аппаратуры защиты автоматики и сигнализации исключает необходимость строительства зданий, что резко сокращает объём строительных работ. КТП - 110 рассчитано на работу в условиях от - 40⁰С до +40⁰С.

6.1 Выбор аппаратуры на напряжение 110 кВ

Выбор короткозамыкателей.

Условия выбора, расчётные и номинальные данные выбранного короткозамыкателя приведены в таблице 6.1.1

Таблица 6.1.1

Выбор короткозамыкателей.

Условия выбора	Номинальные данные	Расчётные данные
UН UС iДИН iУД IТ2tТ I tg	110 кВ 34 кА 12,52*3 кА2с	110 кВ 6,93 кА 4,92*0,75 кА2с

КЗ - 110 М с приводом ШПКМ.

Для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования устанавливают вентильные разрядники РВМГ - 110 М (U_НОБ = 195 кВ).

Выбор разъединителей.

Выбор сведён в таблицу 6.1.2

Таблица 6.1.2

Выбор разъединителей.

Условия выбора	Номинальные данные	Расчётные данные
UН UН СЕТИ IН IР МАХ iДИН iУД IТ2tТ Вк	110 кВ 3200 А 128 кА 502*3 кА2с	110 кВ 3073 А 6,93 кА 4,8 кА2с

где t - длительность замыкания (t 0,2 с).

Та =

Выбран РНДЗ - 1-110/3200 У1 с приводом ПДН-1, ПРН - 220.

6.2 Выбор аппаратуры на 10 кВ

На стороне 10 кВ трансформаторов ГПП устанавливаются камеры КРУ серии К-33 [7. т.8-11].

1. Для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжения устанавливают ограничители перенапряжений в фарфоровых покрышках на основе оксидно-цинковых варисторов без искровых промежутков типа ОПН-10.

2. Выбор выключателей.

Выбор сведён в таблицу 6.2.1

Таблица 6.2.1

Выбор выключателей.

Тип выключателей	UНОМ, кВ	IНОМ, А	IН ОТКЛ, кА	IПР СКВ, кА	iПР СКВ, кА	IТЕР УСТ, КА
ВМПЭ-10-3200/20-52	10	3200	20	-	52	20

Проверка выключателей:

1) U_{Н СЕТИ} U_НОМ

10 кВ= 10 кВ

2) по номинальному току:

I_НОМ I_{РАБ МАХ}

3200 3072

3) по отключающей способности:

а) I_П I_{ОТКЛ НОМ}

I_П - действующее значение периодической составляющей тока кз;

I_П = I'' = 17620 А

I_{ОТКЛ НОМ} = 20 кА

17,62 20.

б)

i_{а -} апериодическая составляющая тока кз;

_Н - номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе _Н = 0,1;

- номинальное время от начала кз до момента расхождения контактов.

= t_{КЗ min} + t_СВ

t_{КЗ min} - минимальное время РЗ (0,01 с);

t_СВ - собственное время отключения выключателя (0,08 с)

,

где Та =

4) на электродинамическую устойчивость:

а) I ^// I_{ПР СКВ,} 17,62 52;

б) i_УД i_ПРСКВ

i_УД

К_УД =

i_УД =

29,35 52

Выключатели и разъединители можно не проверять на термическую устойчивость, так как РЗ обеспечивает быстрое отключение кз.

3. Выбор секционного выключателя.

Таблица 6.2.2

Данные секционного выключателя.

Тип выключателей	UНОМ, кВ	IНОМ, А	IН ОТКЛ, кА	IПР СКВ, кА	iПР СКВ, кА	IТЕР УСТ, КА
BB/TEL-10-31,5/2000 У2	10	2000	31,5	-	80	31,5

Проверка выключателя:

1) U_{Н АП} U_{НОМ СЕТИ}

10 кВ 10 кВ

2) по номинальному току:

I_НОМ I_{РАБ МАХ}

I_{РАБ МАХ} =

S_РЭ - мощность получаемая от энергосистемы, I_{РАБ МАХ} = 1500 А;

1500 А 2000 А;

3) по отключающей способности:

а) I_П I_{ОТКЛ НОМ}

17,62 31,5.

б)

4) на электродинамическую устойчивость:

а) I ^// I_{ПР СКВ}

17,62 80;

б) i_УД i_ПРСКВ

29,35 80.

Выбор выключателей отходящих линий.

Выбор произведём аналогично описанному ранее. Результаты сведём в таблицу 6.2.3

Таблица 6.2.3

Выбор выключателей.

Наимен. отходящ. линий	IРАБ МАХ, А	Тип выключателя	IНОМ В, А	IНОМ ОТК, кА	iСКВ, кА
Магистраль 1	150.42	ВБЛ-10	630	20	52
Магистраль 2	164.6	ВБЛ-10	630	20	52
Магистраль 3	92.4	ВБЛ-10	630	20	52
Магистраль 4	81	ВБЛ-10	630	20	52
Магистраль 5	582.4	ВБЛ-10	630	20	52
Магистраль 6	201.8	ВБЛ-10	630	20	52
Магистраль 7	52.8	ВБЛ-10	630	20	52
Магистраль 8	505.8	ВБЛ-10	630	20	52

Выбор трансформаторов тока.

На вводе и отходящих линиях РУ 10 кВ согласно ПУЭ необходима установка контрольно-измерительных приборов. Для питания токовых цепей этих приборов и схем РЗ устанавливают трансформаторы тока, которые изготавливаются на номинальный вторичный ток 5 А. Трансформаторы тока должны обеспечивать требуемую точность измерения.

Таблица 6.2.4

Данные трансформатора тока.

Тип ТТ	Uном, кВ	I1НОМ, А	I 2НОМ, А	Класс точности	IДИН, к А
ТПШЛ-10	10	4000	5	0,5	155	70/1

Проверка трансформаторов тока:

по номинальному току:

I_1НОМ I_{РАБ МАХ}

4000 3073

по номинальному напряжению:

U_{Н АП} U_{Н СЕТИ}

10 кВ = 10 кВ

по вторичной нагрузке:

Z_2РАСЧ Z_2НОМ

Z_2РАСЧ = Z_{ПРОВОДОВ} +Z_КОМТ +Z_{ПРИБОРОВ.}

К трансформатору тока подключены следующие приборы:

Таблица 6.2.5

Типы установленных приборов.

Наименование приборов	тип	Потр. мощн., ВА	Кол-во
1. Амперметр электро-магнитный	Э - 309	5	1
2. Счётчик ферромагнитный	Д - 335	1,5	1
3. Счётчик активной мощности для 3-х поводной сети	И - 675	1,5	1
4. счётчик реактивной мощности	И - 678	1,2	1

S_{ПРИБОРОВ} = 5+1,5+1,5+1,2 = 9,2 кВА·10^-3

Z_{ПРИБОРОВ} =

Z_КОНТ = 0,1 Ом

Z_ПРОВОД = 0,25 Ом

Z_2РАСЧ = 0,1+0,25+0,368 = 0,768 Ом

Z_НОМ = 1,2 Ом

0,768 1,2;

на термическую стойкость:

I_Т²t_Т I tg

70²·1 17,62²·0,75

6. Выбор трансформаторов напряжения.

Таблица 6.2.6

Выбор трансформаторов напряжения.

Тип ТТ	UН, кВ	U1НОМ, кВ	U2ОСН, В	U2ДОП, В	Класс точности
НТМИ-10-66	10	10	100	100/3	0,5	75/640

Проверка трансформатора напряжения:

по напряжению:

U_НТН =U_НСЕТИ

10 кВ = 10 кВ

по вторичной нагрузке:

S_2НОМ S_2НОМ

S_2НОМ - номинальная вторичная мощность.

Таблица 6.2.7

Типы установленных приборов.

Наименование приборов	тип	Потр. мощн., ВА	Кол-во
1. Вольтметр электромагнитный	Э - 377	2,6	3
2. Ваттметр ферромагнитный	Д - 335	1,5	1
3. Счётчик активной мощности	И - 675	1,5	1
4. Счётчик реактивной мощности	И - 678	1,2	1
5. Реле напряжения	РЭВ-84	15	1

S_2РАСЧ = 27 ВА

S_2НОМ = 75 ВА.

Трансформатор напряжения защищается предохранителем типа ПКТ - 10.

7. Выбор шин ГПП.

Сборные шины ГПП необходимы для приёма и распределения электроэнергии при постоянном напряжении и для различных элементов электрической сети.

Шины проверяем:

по нагреву в нормальном режиме, то есть определим нагрузку в нормальном режиме:

I_{ДЛ. ДОП} I_{Р МАХ,} I_{Р МАХ} = 3073 А.

Выбираем шины алюминиевых прямоугольного сечения (трех полосные)

S = 100 х 10

I_ДОП = 3650 [5].

I_{ДЛ. ДОП} - длительно допустимый ток для одной полосы.

I_{ДЛ. ДОП} = К₁К₂К₃ I_ДОП,

К₁ - поправочный коэффициент для расположения шин горизонтально (0,95); К₂ - коэффициент длительно допустимого тока для многополюсных шин (1); К₃ - поправочный коэффициент при температуре воздуха, отличной от 25⁰С (1).

I_{ДЛ. ДОП} = 0,95*3650 = 3467,5 А, 3467,5 А 3073 А;

по термической устойчивости токам кз:

с - температурный коэффициент, учитывающий ограничения допустимой температуры нагрева жил кабеля.

100 х 10 167,85 мм²;

на динамическую устойчивость при трехфазном кз:



_РАСЧ - максимальное расчётное напряжение в жилах с учётом механического резонанса [кГс/см²] ;

К - коэффициент механического резонанса для шин аллюминиевых прямоугольного сечения;

f ⁽³⁾ - наибольшая (статическая) сила, действующая на среднюю фазу (находящуюся в наиболее тяжёлых условиях) трёх параллельных проводников, расположенных в одной плоскости, от взаимодействия между фазами или трёхфазного кз [кГс/cм] ;

W - момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной к направлению силы f [см²].

М = ,

М - момент, изгибающий шину (кГс/см);

l - расстояние между опорными изоляторами вдоль оси шин (пролёт) (100 см);

а - расстояние между осями смежных фаз (20 см).

f ⁽³⁾ =1.76* (i²_УД/а) *10^-2,f ⁽³⁾ =0.758 (кГс/cм).

_РАСЧ=592.188 кГс/см².

Выбранные шины удовлетворяют условиям проверки.

7. Электроснабжение цеха

Основными потребителями электроэнергии являются электрические приёмники напряжением до 1000 В.

Таблица 8.1.

Оборудование цехов.

№ поплану чертежа цеха	Наименование оборудования	Рном, кВт	Кол-во оборудован.	Ки	cos
1	Продольно фрезерный станок	61,5	4	0,16	0,5
2	Продольно фрезерный станок	64,9	1	0,16	0,5
3	Сверлильно-фрезерный станок	16,5	1	0,16	0,5
4	Специализированный верт. - фрез. стан.	27,5	2	0,16	0,5
5	Специализированный верт. - фрез. стан.	24,6	2	0,16	0,5
6	Специализированный верт. - фрез. стан.	42,2	2	0,16	0,5
7	Двухшпинд. верт. - фрез. станок	13	2	0,16	0,5
8	Вертикально-фрезерный станок	14,8	3	0,16	0,5
9	Вертикально-фрезерный станок	9	2	0,16	0,5
10	Специализированный верт. - фрез. стан	27,6	21	0,16	0,5
11	Радиально-сверлильн. станок	7,5	1	0,16	0,5
13	Вертикально-фрезерный станок	10	6	0,16	0,5
14	Агрегаты электронасосной	7,5	1	0,7	0,8
15	Централиз. вакуумн. станц.	22,5	1	0,85	1,0
21	Спец. парашлиф. станок	11,9	2	0,16	0,5
22	Фрез. - шлифов. станок	41,6	2	0,16	0,5
19	Универсальн. заточный станок	1,85	7	0,16	0,5
В22	Вытяжной вентилятор	5,5	1	0,6	0,8
В23	Вытяжной вентилятор	1,5	1	0,6	0,8
В24	Вытяжной вентилятор	0,4	1	0,6	0,8
В2527	Вытяжной вентилятор	0,6	3	0,6	0,8
В2932	Вытяжной вентилятор	7,5	4	0,6	0,8
В34, В36	Вытяжной вентилятор	0,4	2	0,6	0,8
В35	Вытяжной вентилятор	1,5	1	0,6	0,8
В37, В38	Вытяжной вентилятор	1,5	2	0,6	0,8
В3944	Вытяжной вентилятор	3	6	0,6	0,8
ТI	Кран мостовой Q= 10 т	28,2	1	0,16	0,5
ТII	Кран мостовой Q=2,5+2,5 т	40,9	1	0,16	0,5
П712	Преточный вентилятор	13	6	0,6	0,8
П13	Преточный вентилятор	0,6	2	0,6	0,8
П14	Преточный вентилятор	2,2	2	0,6	0,8
П15	Преточный вентилятор	3	1	0,6	0,8
АВ28	Аварийный вентилятор	0,6	1	0,6	0,8
АВ33	Аварийный вентилятор	10	1	0,6	0,8
З	Установка ультрафиолетовая	2	2	0,8	1,0
БОВ	Блок осушки воздуха	0,5	1	0,85	1,0

7.1 Расчёт силовой нагрузки по цеху

Правильное определение ожидаемых нагрузок при проектировании является основной для решения вопросов, связанных с электроснабжением цеха.

Нагрузки по цеху определяются методом коэффициента максимума.

Рр = Км·Рсм = Км·Ки·Рн (8.1).

Qр = Км`·Qсм = К'Ки·Рн·tg_СМ. (8.2).

Рсм - средняя мощность рабочих ЭП за наиболее загруженную смену;

Рн - суммарная активная мощность рабочих ЭП;

Ки - групповой коэффициент использования активной мощности за наиболее загруженную смену;

Км - коэффициент максимума активной мощности;

К^/м - коэффициент максимума реактивной мощности;

tg_СМ - средневзвешенный tg по мощностям отдельных ЭП.

(8.3).

Порядок расчёта:

все ЭП по расчётному узлу разбиваются на группы по режимам работы;

по расчётному узлу суммируется количества силовых ЭП и их номинальные мощности;

суммируются средние активные и реактивные нагрузки рабочих ЭП;

определяют групповой коэффициент использования расчётного узла, его средневзвешенный коэффициент мощности;

определяют коэффициент максимума и максимальную силовую нагрузку узла для групп ЭП с переменным графиком нагрузок;

определяют суммарную мощность и среднюю нагрузку с практически постоянным графиком нагрузки, а также по третьей группе ЭП;

рассчитывают силовую нагрузку по узлу в целом путём суммирования максимальных нагрузок ЭП всех групп электроприемников.

Расчёт нагрузки будет производиться в соответствии с выбором схем цеховых сетей.

Распределение электроэнергии в цехах осуществляется электрическими сетями, представляющими совокупность шинопроводов, кабелей, защитных устройств и пусковых аппаратов.