Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

“Гомельский государственный технический университет

имени П.О. Сухого”

Кафедра «Электроснабжение»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу: ”Электроснабжение промышленных предприятий”

на тему: ”Электроснабжение автозавода”

Выполнила студент гр. ЭПП-52

Янчевский П.В.

Принял ст. преподаватель

Иванейчик А.В.

Гомель



Рецензия

на курсовой проект студента группы ЭПП-52

Янчевского Павла Владимировича

Курсовой проект на тему: Электроснабжение автозавода выполнен в соответствии с заданными вариантами исходных данных, содержит пояснительную записку на _____ страницах и 2 листа графического материала.

Пояснительная записка раскрывает решение вопросов, поставленных в задании.

При решении конкретных вопросов использована нормативная, учебная, справочная и методическая документация и литература.

Оформление пояснительной записки и графических материалов соответствует (не соответствует, приближено к) требованиям ГОСТов ЕСКД.

Необходимо привести письменные пояснения на замечания по тексту пояснительной записки. Исправить не правильные решения в пояснительной записке и графической части проекта. Привести необходимую информацию по замечаниям на графической части проекта.

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Допущен к защите _________________________________________



Содержание

Введение

1. Характеристика и анализ основных исходных данных для проектирования систем внешнего и внутреннего электроснабжения

2. Определение расчетных электрических нагрузок цехов и завода в целом

2.1 Определение расчетных силовых нагрузок цехов

2.2 Определение расчетных осветительных и суммарных (силовой и осветительной) нагрузок цехов

2.3 Определение расчетной нагрузки завода

3. Составление картограммы и определение условного центра электрических нагрузок завода

4. Выбор напряжения внешнего электроснабжения

5. Выбор единичных мощностей и количества трансформаторов цеховых ТП предприятия

6. Компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях предприятия

6.1 Определение экономического значения реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы

6.2 Расчет мощности батарей конденсаторов для сети напряжением до 1 кВ

6.3 Определение реактивной мощности, генерируемой синхронными двигателями

6.4 Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела энергоснабжающей организации и потребителя. Определение мощности БК для сети напряжением выше 1 кВ

6.5 Распределение мощности батарей конденсаторов в сети напряжением до 1 кВ

7. Разработка схемы электроснабжения завода

8. Расчет токов КЗ и выбор основного электрооборудования и электроаппаратуры

8.1 Расчет токов КЗ

8.2 Выбор основного оборудования и электроаппаратуры

9. Выбор и описание способов прокладки электрических сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения

10. Электрический расчет сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения

Заключение

Список литературы



Введение

Системы электроснабжения промышленных предприятий должны строиться таким образом, чтобы удовлетворять основным требованиям электроприемников в отношении надёжности электроснабжения, качества и экономичности.

Надёжность электроснабжения достигается благодаря бесперебойной работе всех элементов энергосистемы и применению ряда технических устройств, как в системе, так и у потребителей: устройств релейной защиты и автоматики, автоматического ввода резерва и повторного включения, контроля и сигнализации.

Качество электроснабжения определяется поддержанием на определённом уровне значений напряжения и частоты, а также ограничением значений в сети высших гармоник, несинусоидальности и несимметричности напряжения.

Экономичность электроснабжения достигается путём разработки совершенных систем распределения электроэнергии, использования рациональных конструкций комплектных распределительных устройств и трансформаторных подстанций и разработки оптимизации системы электроснабжения. На экономичность влияет выбор рациональных напряжений, оптимальных значений сечений проводов и кабелей, числа и мощности трансформаторных подстанций, средств компенсации реактивной мощности и их размещение в сети.

Целью курсового проекта является закрепление теоретических знаний, умения пользования технической литературой, а также ознакомление и приобретение навыков проектирования элементов системы электроснабжения.

В курсовом проекте предполагается выполнить следующее: охарактеризовать и проанализировать основные исходные данные для проектирования систем внешнего и внутреннего электроснабжения, определить расчетные электрические нагрузки цехов и завода в целом, составить картограмму и определить условный центр электрических нагрузок завода, выбрать напряжение внешнего электроснабжения, выбрать единичные мощности и количество трансформаторов цеховых ТП предприятия, выполнить компенсацию реактивных нагрузок в электрических сетях предприятия, разработать схему электроснабжения завода, произвести расчет токов короткого замыкания и выбрать основное электрооборудование и электроаппаратуру.

В графической части проекта предполагается выполнить чертежи генплана предприятия и полной однолинейной схемы электроснабжения.



1. Характеристика и анализ основных исходных данных для проектирования систем внешнего и внутреннего электроснабжения

Согласно ПУЭ автозавод относится к потребителям II категории, так как перерыв его электроснабжения приводит к массовому недоотпуску продукции и массовым простоям рабочих.

Категории ЭП цехов по надежности электроснабжения определяем на основании ПУЭ и в соответствии с рекомендациями, приведенными в действующих нормативно технических правовых актах. Результаты выбора заносим в таблицу 1.1. Классы производственных помещений цехов завода в зависимости от характера окружающей среды приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.1 - Характеристика ЭП по требованиям надёжности

№ цеха	Наименование цеха	Категория надёжности электроснабжения
1	Инструментальный	II
2	Производства синтетического алмазного порошка	II
3	Производство алмазного инструмента	II
4	Компрессорная	II
5	Ремонтно-строительный	II
6	Котельная	II
7	Обработки алмазов	II
8	Энергосиловой	II
9	Ремонтно-механический	II
10	Транспортный	II

Таблица 1.2 - Характеристика окружающей среды цехов

№ цеха	Наименование цеха	Характеристика окружающей среды
1	Инструментальный	Нормальная
2	Производства синтетического алмазного порошка	Нормальная
3	Производство алмазного инструмента	Нормальная
4	Компрессорная	Нормальная
5	Ремонтно-строительный	Нормальная
6	Котельная	Нормальная
7	Обработки алмазов	Нормальная
8	Энергосиловой	Нормальная
9	Ремонтно-механический	Нормальная
10	Транспортный	Нормальная

Большинство цехов завода относятся к II и I категории по надежности электроснабжения, поэтому электроснабжение этих цехов должно осуществляться от двух независимых взаимно резервирующих источников.

Остальные цеха относятся к III категории по надежности электроснабжения, поэтому электроснабжение этих цехов можно выполнить от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

Условия окружающей среды в цехах завода являются нормальными, что не предъявляет специальных требований для электроустановок, размещенных в этих цехах. Лишь для электроустановок литейного цеха необходима защита от термического воздействия.



2. Определение расчетных электрических нагрузок цехов и завода в целом

2.1 Определение расчетных силовых нагрузок цехов

Расчетная нагрузка цехов определяется методом коэффициента спроса по установленным мощностям электроприемников цеха и коэффициенту реактивной мощности , принимаемые для данной характерной группы приемников по формулам:

(2.1)

(2.2)

где - суммарная установленная мощность всех электроприемников цеха, кВт;

- коэффициент спроса для цеха, принимаем по [1], табл. 4.1;

- среднее значение коэффициента реактивной мощности, принимаем по [1], табл. 4.1.

Рассчитаем силовую нагрузку механического цеха.

Для остальных цехов результаты расчета приведены в таблице 2.1

2.2 Определение расчетных осветительных и суммарных (силовой и осветительной) нагрузок цехов

Осветительная нагрузка цехов вычисляется по удельной нагрузке на единицу площади.

Установленная мощность освещения:

(2.3)

где - площадь цеха, м²;

- удельная расчетная нагрузка на 1 м², Вт/м² [2];

Таблица 2.1 - Определение расчетных нагрузок

№ цеха	Наименование	Pуст	Кс	cos fi	tg fi	P p.c.	Q p.c.	F ц	P уд.осв.	K c.o.	P уст осв	P р.осв.	P сум	Q сум	S сум
1	Инструментальный	180	0,70	0,80	0,75	126	94,50	10 125	11,70	0,95	118,46	112,54	238,54	94,50	256,58
2	Производства синтетического алмазного порошка	420	0,70	0,75	0,88	294	259,28	10 800	7,8	0,85	84,24	71,60	365,60	259,28	448,21
3	Производства алмазного инструмента	600	0,30	0,75	0,88	180	158,75	20 625	11,7	0,95	241,31	229,25	409,25	158,75	438,96
4	Компрессорная	1 620	0,70	0,75	0,88	1 134	1 000,09	13 500	11,7	0,95	157,95	150,05	1 284,05	1 000,09	1 627,57
5	Ремонтно-строительный	160	0,70	0,75	0,88	112	98,77	10 925	11,7	0,95	127,82	121,43	233,43	98,77	253,47
6	Котельная	2 460	0,40	0,75	0,88	98	867,81	11 700	7,8	0,85	91,26	77,57	1 061,57	867,81	1 371,14
7	Обработка алмазов	620	0,40	0,80	0,75	248	186,00	12 150	7,8	0,85	94,77	80,55	328,55	186,00	377,55
8	Энергосиловой	1 520	0,70	0,85	0,62	1 064	659,41	15 675	7,8	0,85	122,27	103,93	1 167,93	659,41	1 341,22
9	Ремонтно-механический	613	0,40	0,70	1,02	245,20	250,15	1 872	11,7	0,95	21,90	20,81	266,01	250,15	365,15
10	Транспортный	490	0,70	0,75	0,88	34	302,50	14 300	7,8	0,85	111,54	94,81	437,81	302,50	532,15
Итого	8 683				4 730,20	3 877,26				1 171,52	1 062,54	5 792,74	3 877,26	6 970,58

Расчетную нагрузку освещения определяем по методу коэффициента спроса:

(2.4)

Выбираем в зависимости от площади помещения, типа лампы и коэффициента отражения от потолка, стен и рабочей поверхности - коэффициент спроса осветительной нагрузки [3].

Рассчитаем мощность освещения для механического цеха.

По [2] табл. 6.14 определяем для освещенности удельную мощность осветительной нагрузки:

Определим установленную мощность освещения:

Определим расчетную мощность освещения:

Результаты расчета для остальных цехов приведены в таблице 2.1.

Рассчитаем активные, реактивные и полные нагрузки цехов по формулам:

(2.5)

(2.6)

(2.7)

Рассчитаем суммарные нагрузки для кузовного цеха:

Для остальных цехов результаты расчета приведены в таблице 2.1

2.3 Определение расчетной нагрузки завода

Определяем общую суммарную нагрузку завода по формулам:

(2.7)

(2.8)

(2.9)

где - коэффициенты одновременности максимумов активной и реактивной нагрузки соответственно, учитывают разновременность максимумов нагрузки отдельных цехов предприятия;

- потери активной и реактивной мощности в трансформаторах;

- потери активной мощности в ЛЭП.

На стадии проектирования потери мощности допускается определять по приближенным формулам:

потери в трансформаторах:

(2.10)

(2.11)

потери в ЛЭП:

(2.12)

(2.13)

Рассчитаем полную нагрузку завода:

потери в трансформаторах:

потери в ЛЭП:

полная расчетная нагрузка завода:

Коэффициент реактивной мощности нагрузки завода:



3. Составление картограммы и определение условного центра электрических нагрузок завода

При проектировании систем электроснабжения важным вопросом является нахождение оптимального размещения на территории промышленного предприятия (генплане) подстанций. Размещение всех подстанций должно удовлетворять минимуму приведенных затрат на систему электроснабжения.

Общим правилом при выборе месторасположения подстанций всех мощностей и напряжений является необходимость расположения их как можно ближе к центру питаемых ими групп нагрузок. Отступление от этого правила приводит к дополнительным приведенным затратам и росту потерь электроэнергии.

Для определения месторасположения подстанций на генеральном плане наносится картограмма электрических нагрузок. На картограмме электрические нагрузки цехов изображаются в виде кругов. Площади кругов в определенном масштабе отображают величины электрической нагрузки цеха.

Каждому цеху соответствует своя определенная окружность, центр которой совпадает с центром тяжести фигуры, изображающей цех, а радиус окружности определяется по выражению [4], формула 8.3:

(3.1)

где - расчетная нагрузка i-го цеха;

m - масштаб для определения площади круга, принимаем

0,5 кВт/мм².

Каждый круг разделен на секторы, соответствующие величинам силовой и осветительной нагрузок. Угол сектора осветительной нагрузки в градусах определяется по выражению [4], формула 8.4:

(3.2)

где - расчетная осветительная нагрузка i-го цеха, кВт.

Определение электрического центра нагрузок (ЦЭН) производится несколькими методами, а именно по методике Федорова, суть которой состоит в следующем: считая, что нагрузки цеха равномерно распределены по его площади, принимают центр нагрузки, совпадающий с центром тяжести фигуры, изображающей на генплане цех.

При нахождении на генплане ЦЭН всего предприятия необходимо определить центр тяжести данной системы масс.

Таким образом, по аналогии между массами и электрическими нагрузками цехов, координаты ЦЭН всего предприятия определяются по формуле:

(3.3)

(3.4)

(3.5)

(3.6)

где - координаты i-го узла нагрузки.

Найденный ЦЭН есть некоторая постоянная точка, которая носит условный характер. В действительности она не будет постоянной, т.к. изменяется потребляемая мощность электроприемников и всего предприятия, происходит изменение режимов работы предприятия по сменам, развитие предприятия.

Согласно вышесказанному определим ЦЭН.

Например, для механического цеха координаты центра нагрузки равны:

Расчетные величины силовой и осветительной нагрузки берем из табл. Таблица 2.1, тогда радиус окружности цеха определяем по (3.1):

По (3.2) определяем центральный угол, пропорциональный осветительной нагрузке:

Расчет для всех остальных цехов аналогичен. Полученные результаты представлены в таблице 3.1.

Центр электрических нагрузок предприятия по активной мощности:

Центр электрических нагрузок завода по реактивной мощности:

Картограмма электрических нагрузок приведена на рисунке 3.1 и в графической части проекта.

Рисунок 3.1 - Картограмма электрических нагрузок завода.

Таблица 3.1 - Картограмма электрических нагрузок завода

№ цеха	Наименование	P сум	Q сум	P р.осв.	X i	Y i	PiXi	PiYi	QiXi	QiYi	alpha	Ri, мм
1	Инструментальный	238,54	94,50	112,54	390,00	85,00	93030,4	20275,8	36855,0	8032,5	169,84	12,33
2	Производства синтетического алмазного порошка	365,60	259,28	71,60	60,00	325,00	21936,2	118821,3	15557,0	84267,2	70,51	15,26
3	Производства алмазного инструмента	409,25	158,75	229,25	450,00	355,00	184161,1	145282,6	71435,3	56354,5	201,66	16,15
4	Компрессорная	1 284,05	1 000,09	150,05	680,00	305,00	873155,7	391636,0	680063,9	305028,7	42,07	28,60
5	Ремонтно-строительный	233,43	98,77	121,43	75,00	65,00	17507,4	15173,0	7408,1	6420,4	187,27	12,19
6	Котельная	1 061,57	867,81	77,57	225,00	60,00	238853,5	63694,3	195256,4	52068,4	26,31	26,00
7	Обработка алмазов	328,55	186,00	80,55	685,00	100,00	225059,8	32855,5	127410,0	18600,0	88,26	14,47
8	Энергосиловой	1 167,93	659,41	103,93	540,00	70,00	630679,6	81754,8	356080,3	46158,6	32,03	27,27
9	Ремонтно-механический	266,01	250,15	20,81	80,00	180,00	21280,6	47881,3	20012,3	45027,7	28,16	13,02
10	Транспортный	437,81	302,50	94,81	177,50	325,00	77711,1	142287,9	53693,3	98311,7	77,96	16,70
Итого	5 792,74	3 877,26	1 062,54			2383375,4	1059662,6	1563771,7	720269,6

4. Выбор напряжения внешнего электроснабжения

При решении задач о рациональном напряжении в общем случае следует предварительно определить нестандартное напряжение, при котором имели бы место минимальные затраты. Зная такое напряжение, можно вернее выбрать целесообразное стандартное напряжение применительно к каждому конкретному случаю. завод электроснабжение сеть нагрузка

В данной курсовой работе предполагается внешнее электроснабжение завода от главной понизительной подстанции (ГПП) напряжением 110 кВ с трансформацией на 10,5 кВ или от главного распределительного пункта (ГРП) напряжением 10,5 кВ. Для приблизительного определения рационального напряжения электроснабжения завода воспользуемся номограммами [5 стр. 196].

При передаваемой мощности и длине питающих линий км определим рациональное напряжение:

· для схемы без трансформации напряжения в конце питающей линии - 35 кВ (рисунок ж);

· для схемы с трансформацией напряжения в конце питающей линии - 35 кВ (рисунок а).

По формуле Илларионова:

(4.1)

По формуле:

(4.2)

По формуле Шнелля:

(4.3)

Окончательно принимаем в качестве источника питания ГПП напряжением 110 кВ.



5. Выбор единичных мощностей и количества трансформаторов цеховых тп предприятия

На промышленных предприятиях применяются одно- и двухтрансформаторные цеховые подстанции, что позволяет создавать и рассматривать различные варианты схемы электроснабжения. Число трансформаторов в цеху определяется его нагрузкой и требованиями к надежности электроснабжения. Наиболее простым и дешевым решением является сооружение однотрансформаторных цеховых подстанций. На крупных предприятиях, имеющих складской резерв трансформаторов, их можно применять для питания электроприемников не только III, но и II категории.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяются при преобладании электроприемников I и II категорий, бесперебойное электроснабжение которых необходимо по требованиям технологического процесса производства или для устранения опасностей для жизни людей, а также в энергоемких цехах предприятий при большой удельной плотности нагрузки , (достигающей 4 и более).

При выборе цеховых трансформаторов для промышленных предприятий обычно приходится сравнивать трансформаторы единичной мощностью 630, 1000, 1600 и 2500 кВА. Число и мощность трансформаторов зависят от распределения нагрузок по площади цеха, наличия места для расположения цеховых подстанций, характера и режима работы электроприемников. При этом следует учитывать, что наиболее экономичные трансформаторы мощностью 1000 кВА.

Выбор единичной мощности цеховых трансформаторов целесообразно проводить на основе технико-экономического сравнения вариантов.

При рассредоточенной нагрузке единичная мощность цехового трансформатора ориентировочно может быть принята по величине удельной плотности нагрузки, определяемой по выражению:

(5.1)

где - расчетная полная мощность нагрузки цеха (таблица 2.1 );

- площадь цеха.

При этом число трансформаторов определяется по формуле:

(5.2)

где - экономически целесообразная номинальная мощность трансформатора.

Значение принимается в зависимости от удельной плотности расчетной нагрузки [5]:

при

при

при

Если , то независимо от требований надежности электроснабжения целесообразно применять двухтрансформаторные подстанции.

В случаях, когда нагрузка носит сосредоточенный характер, выбор единичной номинальной мощности по критерию не следует осуществлять. Кроме того, нагрузка однотрансформаторной подстанции должна быть примерно равна номинальной мощности трансформатора для потребителей III категории. Тогда номинальная мощность трансформатора определяется выражению:

(5.3)

где - рекомендуемые коэффициенты загрузки трансформаторов цеховых ТП (6).

Если расчетная нагрузка цеха , то для его питания применяется вводно-распределительное устройство (ВРУ).

Приведем пример расчета для литейного цеха.

Удельную плотность нагрузки цеха определяем по выражению 5.1:

Согласно рекомендациям [4] необходимо принять единичную мощность трансформатора 1600 кВА.

Т.к. компрессорная по надежности электроснабжения относится к II категории, то рекомендуемый коэффициент загрузки трансформатора принимаем [6] . Тогда по формуле 5.2 число трансформаторов цеховой ТП:

Фактический коэффициент загрузки трансформаторов:

Таким образом, для питания компрессорной принимаем два трансформатора 2хТМГ11-1600/10.

Расчет для остальных цехов аналогичен и представлен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Выбор количества и мощности трансформаторов

№ цеха	Наименование	Категория	P	Q	S	F ц	s уд	S ном тр	кол-во	Кз
1	Инструментальный	2	238,54	94,50	256,58	10 125,00	0,025	ВРУ
2	Производства синтетического алмазного порошка	2	365,60	259,28	448,21	10 800,00	0,042	ВРУ
3	Производства алмазного инструмента	2	409,25	158,75	438,96	20 625,00	0,021	ВРУ
4	Компрессорная	2	1 284,05	1 000,09	1 627,57	13 500,00	0,121	1 600	2	0,65
5	Ремонтно-строительный	2	233,43	98,77	253,47	10 925,00	0,023	ВРУ
6	Котельная	2	1 061,57	867,81	1 371,14	11 700,00	0,117	1 600	2	0,51
7	Обработка алмазов	2	328,55	186,00	377,55	12 150,00	0,031	ВРУ
8	Энергосиловой	2	1 167,93	659,41	1 341,22	15 675,00	0,086	1 600	2	0,54
9	Ремонтно-механический	2	266,01	250,15	365,15	1 872,00	0,195	ВРУ
10	Транспортный	2	437,81	302,50	532,15	14 300,00	0,037	1 000	2	0,45

6. Компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях предприятия

6.1 Определение экономического значения реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы

Для предприятий с присоединенной мощностью 750 кВА и более экономическое значение реактивной мощности, потребляемой из сети энергосистемы в часы больших нагрузок электрической сети, определяется по формуле:

(6.1)

где - математическое ожидание расчетной активной нагрузка завода:

(6.2)

где - расчетная активная нагрузка завода (см. таблицу 2.1 );

- коэффициент приведения расчетной нагрузки к математическому ожиданию; согласно (7),

- максимальное значение экономического коэффициента реактивной мощности, определяемого по выражению (7):

(6.3)

где - современная основная ставка тарифа за заявленный максимум активной мощности, принимаем .

- современная дополнительная ставка тарифа за электроэнергию, коп/кВт·ч, принимаем =603,3 руб/кВт·ч;

- базовый коэффициент реактивной мощности, принимаемый по (7), п. 3.3 равным 0,3 при присоединении к подстанции с высшим напряжением 110 кВ;

- отношение потребления энергии в квартале максимума нагрузки энергосистемы к потреблению в квартале его максимальной нагрузки, принимаем =1 по (7), п. 3.3;

- коэффициент, отражающий изменение цен на компенсирующие устройства:

(6.4)

где - основная ставка тарифа за заявленный максимум активной мощности, руб/кВт·год, = 60 руб/кВт·год;

- дополнительная ставка тарифа за электроэнергию, коп/кВт·ч, =1,8 коп/кВт·ч;

, - коэффициенты увеличения соответственно основной и дополнительной ставок тарифа на электроэнергию:

- число часов использования максимальной нагрузки; при двусменном режиме работы

Экономическое значение реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы:

6.2 Расчет мощности батарей конденсаторов для сети напряжением до 1 кВ

Для каждого цеха по принятому числу трансформаторов определяем наибольшую реактивную мощность, которую рационально передавать через масляные трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ.

(6.5)

Суммарная мощность батареи низковольтных конденсаторов (БНК) для рассматриваемого цеха:

(6.6)

где - расчетная реактивная нагрузка до 1 кВ рассматриваемого цеха.

Рассмотрим выбор БНК для закалочного цеха.

Принятое количество трансформаторов

Наибольшая реактивная мощность, которую рационально передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ:

Суммарная мощность БНК:

Принимаем конденсаторную установку типа 2-УК 5-0,4-200УЗ Т3 [8].

Расчеты для других цехов аналогичны. Результаты расчетов представлены в таблице 6.1.

Произведём перерасчёт коэффициентов загрузки трансформаторов после установки конденсаторных установок по формуле:

(6.7)

Для трансформаторов в литейном цеху коэффициент загрузки равен:

Для остальных групп расчёт аналогичен. Результаты расчётов сводим в таблицу Таблица 6.1

6.3 Определение реактивной мощности, генерируемой синхронными двигателями

Каждая группа высоковольтных синхронных двигателей в зависимости от номинальной мощности и частоты вращения ротора рассматривается индивидуально в целях использования их для компенсации реактивной мощности. Располагаемая реактивная мощность синхронных двигателей, имеющих Р_дн > 2500 кВт или п > 1000 мин^-1 (независимо от величины Р ), используется для компенсации реактивной мощности во всех случаях без обосновывающих расчетов.

Величина реактивной мощности, генерируемой этими группами синхронных двигателей:

(6.8)

Использование для компенсации реактивной мощности синхронных двигателей, имеющих Р_дн<2500 кВт и п<1000 мин¹, должно быть технико-экономически обосновано. Для этого необходимо найти соотношение удельной стоимости потребления реактивной мощности и энергии из энергосистемы, не превышающего экономического значения, и удельной стоимости потерь активной мощности при генерировании реактивной мощности в синхронных двигателях и конденсаторных установках.

Удельная стоимость экономического потребления реактивной мощности и энергии при наличии на предприятии приборов учета максимальной реактивной мощности вычисляется по выражению:

(6.9)

а при отсутствии таких приборов по выражению

(6.10)

где с₁ -- плата за 1 квар потребляемой реактивной мощности, с₁ = 1,2 руб/(квар·год); d₁ -- плата за 1 квар-ч потребляемой реактивной энергии, принимаемая равной 0,03 коп/квар·ч при расчетах по выражению (6.8) и 0,08 коп/квар·ч -- по выражению (6.9); -- годовое число часов использования максимальной реактивной мощности при потреблении, не превышающем экономическое значение; -- коэффициент, отражающий изменение цен на конденсаторные установки.

Величина k₁ может быть принята равной коэффициенту увеличения ставки двухставочного тарифа на электроэнергию k_w (по сравнению со значениями а = 60 руб/(кВт ·год) и b = 1,8 коп/кВт · ч, установленными для Беларуси прейскурантом № 09-01, введенным в действие с 1.01.91 г), который определяется по формуле

(6.11)

где k_w1 и k_w2 -- коэффициенты увеличения основной и дополнительной ставок тарифа на электроэнергию (определяются делением действующих ставок тарифа на 60 и 1,8·10² соответственно); -- число часов использования максимальной нагрузки предприятия.

Величина определяется в зависимости от соотношения степени компенсации ш и отношения натуральной минимальной нагрузки к максимальной натуральной нагрузке К_М по следующим выражениям:

при ш? К_М:

(6.12)

Таблица 6.1 - Определение мощности КУ до 1 кВ

№	Наименование	Категория					Количество и тип КУ	после компенсации
1	Инструментальный	II	238,54	94,50
2	Производства синтетического алмазного порошка	II	365,60	259,28		-476,89
3	Производства алмазного инструмента	II	409,25	158,75
4	Компрессорная	II	1284,05	1 000,09	2 x 1600	398,29	2-УК 5-0,4-150УЗ	1 417,36	0,6997
5	Ремонтно-строительный	II	233,43	98,77		-307,56
6	Котельная	II	1061,57	867,81	2 x 1600	-1 104,67
7	Обработка алмазов	II	328,55	186,00
8	Энергосиловой	II	1 167,93	659,41	2 x 1600
9	Ремонтно-механический	II	266,01	250,15
10	Транспортный	II	437,81	302,50	2 x 1000

при ш> К_М:

(6.13)

где Г -- годовой фонд рабочего времени.

Величина ш может быть принята для подстанций с первичным напряжением 35, 110, 220, 500 кВ равной соответственно 0,7; 0,6; 0,5; 0,25, а при питании от шин генераторного напряжения -- 0,25.

Значение К_м принимается для 1-, 2-, 3-сменной и непрерывной работы (НР) равным соответственно 0,9; 0,8; 0,7; 0,8.

Время включения Т_Г для 1-, 2-, 3-сменной и непрерывной работы соответственно равно 2000, 4000, 6000, 8500 ч.

Удельная стоимость потерь активной мощности в СД и компенсирующих устройствах:

(6.14)

Целесообразность использования СД для компенсации при одновременном потреблении реактивной мощности из энергосистемы, не превышающем экономическое значение, определяется соотношением

(6.15)

Используя R, по специальным таблицам находят оптимальные коэффициенты загрузки синхронных двигателей по реактивной мощности б. Синхронные двигатели 10 кВ с Р < 1250 кВт для компенсации реактивной мощности не применяются.

Суммарная величина реактивной мощности, генерируемая синхронными двигателями, имеющими и :

(6.16)

Реактивная мощность синхронных двигателей, которую экономически целесообразно использовать для компенсации при одновременном оптимальном потреблении реактивной мощности из энергосистемы, вычисляется по выражению

(6.17)

Отметим, что синхронные двигатели, которые не целесообразно применять для компенсации реактивной мощности, должны работать с [4].

6.4 Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела энергоснабжающей организации и потребителя. Определение мощности БК для сети напряжением выше 1 кВ

Мощность конденсаторных установок на стороне высокого напряжения определяется по формуле:

(6.18)

где - суммарная реактивная мощность всех цехов предприятия, квар;

- потери мощности в цеховых трансформаторах, квар;

Q_э - экономически целесообразная реактивная мощность, выдаваемая энергосистемой предприятию, квар;

- мощность конденсаторных установок на стороне напряжения до 1 кВ (см. табл. Таблица 6.1).

Потери мощности в цеховых трансформаторах определяем по табл. 8.1 (9 стр. 254). Результаты заносим в таблицу Таблица 6.2.

Таблица 6.2 - Расчет потерь в трансформаторах

№ цеха
4	0,65	2	28
6	0,51	2	28
8	0,54	2	25,5
10	0,52	2	41

На стороне высокого напряжения устанавливаем 2 конденсаторные установки УКМ58-0,4-600-50У3 номинальной мощностью 600 квар каждая.

Определим расчетную мощность завода с учетом компенсирующих устройств:

(6.19)

Расчетная мощность завода с учетом компенсирующих устройств:

6.5 Распределение мощности батарей конденсаторов в сети напряжением до 1 кВ

Для подключения батарей конденсаторов в сети напряжением до 1 кВ необходимо предусмотреть дополнительные ячейки во ВРУ и РУ-0,4 кВ ЦТП. Распределение мощности батарей конденсаторов в сети напряжением до 1 кВ рассмотрено в пункте 6.2 и представлено на листе 2 графической части.

7. Разработка схемы электроснабжения завода

При разработке схемы электроснабжения завода запасных частей учитываем расположение цехов предприятия, а также категории их надежности электроснабжения. Цеховые трансформаторные подстанции запитаны от ГПП кабельными линиями. ГПП питается по 2 воздушным линиям длиной 6,7 км.

Электрическая сеть, выполненная по радиальной схеме, обеспечивает передачу электроэнергии от источника питания к электроприемникам без ответвлений по пути для питания других потребителей. Такая схема обуславливает использование большого количества аппаратов и линий электропередачи и применяется для питания ответственных и крупных потребителей.

Электрическая сеть, выполненная по магистральной схеме, представляет линию электропередачи, поочередно запитывающие подстанции (ТП, РП) при кабельной канализации электроэнергии или линию электропередачи с ответвлением к отдельным подстанциям при воздушной канализации электроэнергии. Схемы магистрального питания применяется при упорядоченном расположении подстанций на территории завода, при необходимости резервирования подстанций от другого источника, а также во всех случаях, когда магистральные схемы имеют технико-экономические преимущества перед другими схемами.

Распределение электроэнергии на территории предприятия выполнено по смешанной схеме:

- по радиальной схеме запитываем подстанции КТП10, КТП4;

- по магистральной схеме запитываем от КТП4- КТП8, КТП3; от КТП10- КТП6; ВРУ1 - от КТП8; ВРУ2 - от КТП10; ВРУ9,ВРУ5, - от КТП10;ВРУ3- от КТП4;ВРУ1,ВРУ7- от КТП-4.

Таким образом, внутризаводская схема электроснабжения получается смешанная.

Распределительная сеть предприятия приведена на листе 2 графической части.



8. Расчет токов кз и выбор основного электрооборудования и электроаппаратуры

8.1 Расчет токов КЗ

Для расчета токов короткого замыкания составим расчетную схему системы электроснабжения (рисунок 8.1Рисунок ). На основании схемы электроснабжения составляется схема замещения (рисунок 8.2),используемая при расчете токов короткого замыкания.

Трансформаторы, устанавливаемые на ГПП: 2хТРДН-12000/110. Его параметры:;;

Рисунок 8.1 - Расчетная схема системы электроснабжения

Рисунок 8.2- Схема замещения системы электроснабжения

Расчет токов КЗ выполняем в относительных единицах.

Рассчитаем токи КЗ в различных точках.

К1

Задаемся базисными условиями:

Базисная мощность: ;

Базисное напряжение: ;

Найдем базисный ток,:

Сопротивление системы:

Ток КЗ в точке К1:

K2

Сопротивление линии:

Ток КЗ в точке К2:

К3

Задаемся базисными условиями:

Сопротивление трансформатора на ГПП:

Ток КЗ в точке К3:

К4

Будем считать, что минимальное расстояние до ЦТП .

Ток КЗ в точке К4:

К5

Сопротивление цехового трансформатора:

Рассчитаем ударные токи:

где - ударный коэффициент;

- действующее значение периодической составляющей тока КЗ в i-ой точке системы;

Рассчитаем значение термического импульса:

где - время отключения тока КЗ, с;

- постоянная времени затухания апериодической составля-ющей тока КЗ, с;



8.2 Выбор основного оборудования и электроаппаратуры

Выбор разъединителя на стороне 110 кВ

Определяем максимальный ток:

где - напряжение сети, ;

Выбираем разъединитель типа РНД-110/630 Т1 по [10 стр. 270].

Таблица 8.1 - Выбор разъединителя на стороне 110 кВ

Расчетные параметры сети	Условия выбора	Каталожные данные выключателя

Окончательно принимаем разъединитель типа РНД-110/630 Т1.

Выбор заземлителя на стороне 110 кВ

Выбираем заземлитель типа ЗОН-110М-IУI по (10 стр. 278).

Таблица 8.2 - Выбор заземлителя на стороне 110 кВ

Расчетные параметры сети	Условия выбора	Каталожные данные выключателя

Окончательно принимаем заземлитель типа ЗОН-110М-IУI.

Выбор КРУ 10 кВ

Применим на ГПП завода распределительное устройство на 10 кВ закрытого типа, выполненное комплектными распределительными устройствами серии D-12PR-10-630 У3 и шкафы типа ШВВ (11) с номинальными параметрами ; ; ; .

Таблица 8.3 - Выбор КРУ 10 кВ

Расчетные параметры сети	Условия выбора	Каталожные данные

Окончательно принимаем КРУ серии D-12PТ-10-630 У3.

Выбор вводного выключателя на стороне 10 кВ

Выбираем выключатель типа BB/TEL-10-12,5/630 У2 по (12 стр. 5).

Таблица 8.4 - Выбор вводного выключателя 10 кВ

Расчетные параметры сети	Условия выбора	Каталожные данные

Окончательно принимаем выключатель типа BB/TEL-10-12,5/630 У2.

Выбор секционного выключателя на стороне 10 кВ

Выбираем выключатель типа BB/TEL-10-12,5/630 У2 по (12).

Таблица 8.5 - Выбор секционного выключателя 10 кВ

Расчетные параметры сети	Условия выбора	Каталожные данные

Окончательно принимаем выключатель типа BB/TEL-10-12,5/630 У2.

Выбор выключателя на стороне 10 кВ отходящих линий ГПП

Данные выключатели выбираем для каждой магистральной линии и устанавливаем на ГПП. Расчёт рассмотрим на примере группы из цехов № 1, 3, 8, 10. Определим максимальный ток:

где - полная мощность первой линии, с учётом КУ, кВА.

Максимальный ток для второй магистральной линии равен:

Для группы 1 выбираем выключатель типа BB/TEL-10-12,5/630 У2 по (12):

Таблица 8.6 - Выбор выключателя 10 кВ на отходящих линиях

Расчетные параметры сети	Условия выбора	Каталожные данные

Для второй группы расчет аналогичен, принимаем выключатель BB/TEL-10-12,5/630 У2.

Выбор вводных выключателей для КУ 10 кВ

Выбираем выключатель типа BB/TEL-10-12,5/630 У2 по (12).

Таблица 8.7 - Выбор выключателей для КУ 10 кВ

Расчетные параметры сети	Условия выбора	Каталожные данные

Выбор заземлителей на стороне 10 кВ

Выбираем заземлитель типа ЗР-10У3 по (10 стр. 278).

Таблица 8.8 - Выбор заземлителя на стороне 10 кВ

Расчетные параметры сети	Условия выбора	Каталожные данные

Окончательно принимаем заземлитель типа ЗР-10У3.

Выбор выключателя нагрузки на стороне 10 кВ

Данные выключатели выбираем для каждой трансформаторной подстанции. Расчёт рассмотрим на примере КТП1.

Полные мощности и максимальные токи для остальных трансформаторных подстанций приведены в таблице Таблица 8.11.

Таблица 8.9 - Полные мощности и токи для КТП

Место установки
КТП1	532,15	29,26
КТП2	1627,57	89,49
КТП3	1371,14	75,39
КТП4	1341,22	73,74

Для КТП1 выбираем выключате...