Электроснабжение механического цеха завода тяжелого машиностроения

Таблица 10.2

Затраты на амортизацию и обслуживание

Оборудование	Стоимость тыс. руб	Амортизация	Обслуживание
		, %	Стоимость тыс. руб	, %	Стоимость тыс. руб
ВЛ, 35кВ	26	2,4	0,62	0,4	0,104
КЛ, 6кВ	51,03	4,3	2,19	2,0	1,02
РУ 35кВ	140	6,4	8,96	3,0	4,2
РУ 6кВ	19,2	6,4	1,23	3,0	0,58
Итого:	Вариант 1			3,42		1,6
	Вариант 2			9,58		4,3

Определим стоимость потерь электроэнергии Сп :

;

где Соп - стоимость одного киловатт часа электроэнергии; коп/кВтч;

Потери :

В трансформаторах

; (10.7)

ч;

кВА; .

Для ТДНС-10000/35:кВт; кВт;

кВтч;

Потери мощности в ВЛ:

; (10.8)

кВт;

кВтч;

Потери мощности в КЛ:

;(10.9)

;

кВт;

кВтч;

Определяем стоимость потерь:

Вариант 1:

коп; (0,126 тыс. руб.);

тыс. руб.

Вариант 2:

коп; (2,16 тыс. руб.);

тыс. руб.

Суммарные затраты:

Вариант 1:

тыс. руб.

Вариант 2:

тыс.руб.

На основании критерия по минимуму приведенных затрат выбираем схему с РП (1-й вариант).



11. Компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях предприятия

Расчет компенсирующих устройств до 1 кВ.

Суммарную реактивную мощность конденсаторных батарей, устанавливаемых в цеховой сети, определяем расчетом по минимуму приведенных затрат в два этапа:

- Выбираем экономически оптимальное число трансформаторов;

Определяем дополнительную мощность НБК в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и сетях.

,(11.1)

где Qнк1 и Qнк2 - суммарная мощность НБК.

Если , принимаем ;

Если , принимаем ;

Найденную реактивную мощность распределяем между трансформаторами цеха пропорционально их реактивным нагрузкам.

Минимальное число трансформаторов одинаковой мощности, для питания технологически связанных нагрузок, находим:

;(11.2)

где Рр - расчетная нагрузка однотипной группы трансформаторов (цеха);

Кз - желаемый коэффициент загрузки;

N - добавка до ближайшего целого числа.

Желаемый коэффициент загрузки по (12, стр. 291). Для потребителей I и II категории, для двухтрансформаторных ТП Кз = 0,65…0,7; для II категории для 1 -но трансформаторных ТП, Кз = 0,7…0,8; для II и III категории, в случае взаимного резервирования питания Кз =0,9…0,95.

- ориентировочно выбранная единичная мощность трансформатора. определяем по удельной плотности нагрузки:

(кВА/м2),(11.3)

где Sp - расчетная нагрузка цеха, кВА;

F - площадь цеха, м2.

Результаты ориентировочного выбора мощности трансформаторов и их количества сводим в табл. 11.1.

Таблица 11.1

Предварительный выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

№	Наименование цеха	Pp, кВт	Sp, кВА	F, м2	Кате-гория	Sу, кВА/м2	Sнт, кВА	Кз, жел.	Число трансф.
1	Главный корпус	1618,1	2285,7	4500	II	0,36	630	0,7	4
2	Механический цех	987,6	1771,86	1500	II	0,66	630	0,7	3
3	Термический цех	1045,8	1390,8	1500	I	0,7	630	0.7	3
4	Литейный цех	5058,4	5620,45	2000	I	2,53	1600	0.7	5
5	Котельная	619,3	790,2	1400	II	0,44	630	0,7	2
6	Дерево-обрабатывающий цех	277,0	497,6	400	II	0,69	630	0,7	1
7	Складской корпус	576,7	640,8	700	III	0,82	630	0,9	2
8	Заводоуправление	656,9	729,9	1300	II	0,51	630	0,7	2
9	Механический цех	288,4	318,7	1584	II	0,18	630	0,7	1

Оптимальное число трансформаторов:

Nт = Рр/Sнт



Реактивная мощность которую можно передать с высшей стороны трансформатора на низшую:

; (11.5)

тогда ; если ;

; (11.6)

где - расчетный коэффициент зависящий от показателей к1 и к2;

Значения к1 и к 2 определяем по табл. 9.3 и табл. 9.4 (4). определяем по рис. 9.2 и рис. 9.3 (4).

Пример: главный корпус;

кВт, (см. табл. 11.1).

;

Для питания потребителей II категории необходимо 4 трансформатора, принимаем N=4.

квар;

квар;

; квар, .

.

Дальнейший расчет сведем в табл. 11.2.



Таблица 11.2

Расчет компенсирующих устройств

№	Наименование цеха	Рр, кВт	Sнт, кВА	Nmin	Nопт	Qт, квар	Qнк1, квар	К1	К2		Qнк2 квар	Qнк квар
1	Главный корпус	1618,1	630	3,67	4	1070,9	543,6	12	2	0,6	0	543,6
2	Механический цех	987,6	630	2,24	3	1068,9	402,2	12	2	0,6	0	402,2
3	Термический цех	1045,8	630	2,37	3	1012	0	12	2	0,6	0	0
4	Литейный цех	5058,4	1600	4,52	5	3515,4	0	12	2	0,6	0	0
5	Котельная	619,3	630	1,4	2	746,8	0	12	2	0,6	0	0
6	Дерево-обрабат. цех	277,0	630	0,63	1	398,2	0	12	2	0,6	0	0
7	Складской корпус	576,7	630	1,02	2	1106,1	0	12	2	0,6	0	0
8	Заводоуправление	656,9	630	1,49	2	714	0	12	2	0,6	0	0
9	Механический цех	288,4	630	0,65	1	390,1	0	12	2	0,6	0	0

На основании рассчитанной Qнк выбираем:

1. Главный корпус: квар, выбираем 2хУКМ-0,4-268-У3;

2. Механический цех квар, выбираем 4хУКМ-0,4-100-У3;

Расчет компенсирующих устройств выше 1кВ.

Обобщающим показателем КРМ для потребителя в целом является суммарная мощность КУ Qк1, которая определяется балансом реактивной мощности на границе раздела предприятия и энергосистемы в период ее наибольшей активной нагрузки:

(11.7)

Наибольшая суммарная реактивная нагрузка предприятия, принимаемая для определения мощности КУ, равна: кВАр;

Определение экономически оптимальной реактивной мощности, которая может быть разрешена потребителю в режиме наибольших нагрузок:

кВАр;

Суммарная мощность КУ определяем по формуле(11.7):

кВАр;

Определяем мощность, которую нужно скомпенсировать на ГПП:

Таким образом, на ГПП устанавливаем четыре конденсаторные установки типа: УКЛ(П)57 - 6,3(10,5) - 1150У3.



12. Обоснование выбора мощности и количества трансформаторов в цеховые ТП и место их расположения

На основании расчетов в п.11 (см. табл. 11.1) и окончательного выбора количества трансформаторов (см. табл. 11.2) выбираем два типа трансформаторов: Sн.т = 630кВА и Sн.т = 1600кВА.

Таблица 12.1

Параметры трансформаторов (2, табл. 3.3)

Тип	Sнт, кВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Рхх, кВт	Ркз, кВт	Uк, %	Iх, %
ТМЗ - 630/6	630	6	0,4	1,31	7,6	5,5	1,8
ТМЗ - 1000/6	1600	6	0,4	2,65	16,5	6,0	1,0

Количество трансформаторов в цехах см. табл. 11.1. Место расположения цеховых ТП выбираем по наилучшим технико-экономическим показателям, учитывая возникновение обратных потоков электроэнергии.



13. Расчет токов КЗ

Одним из критериев выбора сечений жил кабелей питающих цеховые трансформаторные подстанции осуществляется по термической стойкости току КЗ.

Для выбора сечения используется значение Iкз, т.е. тепловой непродолжительный импульс от тока КЗ, вызывающий перегрев кабеля.

Тепловой импульс складывается из:

(13.1)

где Вкзп - тепловой импульс от периодической составляющей тока КЗ;

Вкза - тепловой импульс от апериодической составляющей тока КЗ.

Результирующий тепловой импульс от полного тока КЗ определяется по выражению:

(13.2)

где Та.с - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока

КЗ энергосистемы, определяется по формуле:

(13.3)

- суммарное индуктивное и активное сопротивление, от энергосистемы до точки КЗ;

tоткл - время отключения КЗ релейной защитой (принимаем 2с);

Iпс - действующее значение периодической составляющей тока КЗ системы.

Минимальное допустимое сечение проводника по условию термической стойкости току КЗ, определяется:

(13.4)

где Та.с - коэффициент, значение которого для кабеля с алюминиевыми жилами на напряжение 10 кВ - равен 100.

Расчета токов КЗ ведем следующим образом: задаемся критической точкой, на которой произошло короткое замыкание (шины НН на ГПП). Это делается с целью утяжеления расчетных условий по выбору кабелей и ячеек КРУ. Схема для расчета токов КЗ приведена на рис.9.1:

Рис.13.1 Схема для расчетов токов КЗ

В соответствии с заданием запишем параметры схемы для расчета токов КЗ:

C: Sкз = 450 МВА;

Т1: ТРДН - 40000/35, Uвн = 35 кВ, Uнн = 6,3 кВ, Uк = 10,5 %;

ЛЭП: Хо = 0,08 Ом/км, Ro = 0,21 Ом/км, L = 1,5 км.

При расчете токов КЗ не учитываются трансформаторы Т1, т.к. питание от сети идет на напряжении 110 кВ без трансформации. Схема замещения примет вид, представленный на рис.9.2:

Рис.13.2 Схема замещения для расчетов токов КЗ

По рис.13.2 видно, что наиболее тяжелым режимом для расчета токов короткого замыкания является случай с параллельной работой трансформаторов. Примем этот режим в качестве расчетного.

Определяем параметры схемы замещения:

Принимаем: Sб = 40 МВА; Uб = 6,3 кВ;

C:

ЛЭП:

Т:

Определим суммарные сопротивления по активной и реактивной составляющих полного сопротивления:



Определим периодическую составляющую тока короткого замыкания, время затухания периодической составляющей, термический импульс короткого замыкания:

Определяем минимальное допустимое сечение проводника по условию термической стойкости току КЗ, являющееся минимальным на каждом участке, определяется:

Выбор основной аппаратуры и оборудования.

На основе расчетов выбираем выключатель и разъединитель на вводе ГРП.

Определяем максимальный рабочий ток:

А;

Результат выбора вводных выключателей сводим в табл. 13.1:



Таблица 13.1

Выбор вводных выключателей

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные	Условия выбора
кВ;	кВ;
А;	А;
кА;	кА;
кА2с

Выбираем выключатель ВВЭ-10-31,5/1600У3 с типом привода ЭМ. Выключатели располагаем в КРУ серии К-ХХI (2, табл. 5-1).

Тип шкафов: для ввода питания ШВВ020 - 1000.12,5;

для отходящих линий ШВВ001 - 630.12,5;

для секционного выключателя ШВВ015 - 1000.12,5;

для питания трансформатора напряжения ШТН207 - 630.

Выбор выключателей на отходящих линиях на примере линии питающей литейный цех, имеющий наибольшую нагрузку:

кВА;

А;

Результаты выбора сводим в табл. 13.2.

Таблица 13.2

Выбор выключателей на отходящих линиях

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные	Условия выбора
кВ;	кВ;
А;	А;
кА;	кА;
кА2с

Для всех отходящих линий выбираем выключатели ВВЭ-10-31,5/630У3 с типом привода ЭМ. Выключатели располагаем в КРУ серии К-ХХI (2, табл. 5-1).

Выбираем трансформаторы тока с :

для вводных выключателей ТЛМ-10 1500/5;

для выключателей отходящих линий питающих цех: ТВЛМ-6У3.

Выбираем шины в РП ГРП:

А;

;

Выбираем алюминиевые шины на одну полосу, сечением 80х6 мм2 (480 мм2), с А, (2, табл. 7-3, стр. 395).



14. Электрический расчет внешнего и внутреннего электроснабжения завода

Приведем пример выбора кабеля на участке от РП до цеха 1:

По кабелю РП - главный корпус протекает вся нагрузка цеха (4х630 кВА) определяемая выражением:

Наиболее тяжелый режим когда вся нагрузка передается по одному кабелю:

Проверяем условия и выбираем кабель:

Принимаем трехжильный кабель из сшитого полиэтилена на номинальное напряжение 6 кВ: АПвП 3х95 с Iдоп = 238 А.

Производим выбор кабеля по экономической плотности тока, по (9.1):

Принимаем трехжильный кабель из сшитого полиэтилена на номинальное напряжение 6 кВ: АПвП 3х95 с Iдоп = 238 А.

По термическому действию тока КЗ, рассчитанному в пункте 13: АПвП 3х240.

Окончательно принимаем сечение кабеля АПвП 3х240.

Выбор всех кабелей по всем участкам сведем в таблицу 14.1:

Рассмотрим пример выбора КТП для установки в арматурном цехе ТП1 с двумя трансформаторами ТМЗ - 630:

Для защиты трансформатора выбираем предохранитель ПКТ, по (2,стр.254, табл.5.4.) Выбираем шкаф ШВВ - 6 с выключателем нагрузки ВНРп - 10/400 - 10зУ3, и предохранителем типа ПКТ с уставкой:

;

принимаем предохранитель ПКТ104 - 10 -100.

На стороне НН принимаем вводной шкаф типа ШНВ - 2М с автоматическим выключателем Э16В (1600А), и секционный шкаф ШНС - 1М с автоматическим выключателем Э16В (1600А).

Выбор остальных КТП сводим в табл. 14.2:

Таблица 14.1

Выбор кабелей на участках внутризаводской сети

Линия	Нагрузка	Сечение, мм2	Примечание
	Расчетная	Аварийная	по jэ	По нагреву	по Вк	принято
ГРП - ТП1,ТП2	115,5	230,94	-	-	2(3х240)	2(3х240)	Перегрузка 1-го кабеля не более 8 часов в сутки
ГРП - ТП3,ТП4	86,6	173,2	-	-	2(3х240)	2(3х240)	Перегрузка 1-го кабеля не более 8 часов в сутки
ГРП - ТП5,ТП6	86,6	173,2	-	-	2(3х240)	2(3х240)	Перегрузка 1-го кабеля не более 8 часов в сутки
ГРП - ТП7,ТП8	220	440	-	-	2(3х240)	2(3х240)	Перегрузка 1-го кабеля не более 8 часов в сутки
ГРП - ТП9	73,3	146,6	-	-	2(3х240)	2(3х240)	Перегрузка 1-го кабеля не более 8 часов в сутки
ГРП - ТП10,ТП13	115,5	230,94	-	-	2(3х240)	2(3х240)	Перегрузка 1-го кабеля не более 8 часов в сутки
ГРП - ТП14,ТП12,ТП11	115,5	230,94	-	-	2(3х240)	2(3х240)	Перегрузка 1-го кабеля не более 8 часов в сутки

Таблица 14.2

Результаты выбора трансформаторных подстанций

№	Расчетные токи	Тип предохранителя	Выключатель нагрузки	Автоматический выключатель
	, А	, А	, А			Вводной	Секционный
1	80,8	1273	909,3	ПКТ104-10-100	ВНРп-10/400	Э16В	Э16В
2	80,8	1273	909,3	ПКТ104-10-100	ВНРп-10/400	Э16В	Э16В
3	80,8	1273	909,3	ПКТ104-10-100	ВНРп-10/400	Э16В	Э16В
4	205,3	3233,2	2309,4	ПКТ104-10-250	ВНРп-10/400	Э40В	Э25В
5	80,8	1273	909,3	ПКТ104-10-100	ВНРп-10/400	Э16В	Э16В
6	80,8	1273	909,3	ПКТ104-10-100	ВНРп-10/400	Э16В	Э16В
7	80,8	1273	909,3	ПКТ104-10-100	ВНРп-10/400	Э16В	Э16В
8	80,8	1273	909,3	ПКТ104-10-100	ВНРп-10/400	Э16В	Э16В
9	80,8	1273	909,3	ПКТ104-10-100	ВНРп-10/400	Э16В	Э16В

Как видно из вышеприведенных расчетов данного раздела, внутренняя схема электроснабжения завода окончательно сформирована. А именно: намечены трассы кабельных каналов, выбраны кабельные линии (по термической стойкости минимальное сечение составило 240 мм²), выбрано комплектное оборудование цеховых ТП и РУ НН ГПП. Окончательно сформированная схема распределительной сети завода запасных частей приведена в графической части проекта.



Заключение

Одним из первых и важнейших этапов при проектировании систем электроснабжения является правильное определение ожидаемых расчетных нагрузок. Величина расчетной нагрузки определяет выбор всех элементов систем электроснабжения. Технико-экономические показатели систем электроснабжения.

От величины расчетной нагрузки зависят капитальные вложения (стоимость и монтаж оборудования), годовые эксплуатационные расходы (потери мощности и энергии). Поэтому можно сделать вывод, что расчет нагрузок систем электроснабжения является одним из важнейших при проектировании промышленных предприятий и производить его рекомендуется как можно точнее, чтобы не возникало проблем при эксплуатации в дальнейшем.

Проблема определения расчетных нагрузок возникает при лишь когда количество электроприемников в группе больше трех. Следовательно необходимо применение компьютерной техники при решении задач по определению расчетных нагрузок, для ускорения процесса расчета и выдачи своевременного результата.

В данной курсовой работе научились рассчитывать нагрузки группы электроприемников, цеха, предприятия в целом с применением ЭВМ и в частности пакета Excel.



Литература

1. Методические указания №2168. Технические сведения об оборудовании. ч.1, для курсового и дипломного проектирования по спец. 10.04., ГГТУ им. П.О. Сухого, Гомель 1997.

2. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Cправочные материалы для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат, 1989.

3. Фёдоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: учебное пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

4. Кудрин Б.И., Прокопчик В.В. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебное пособие для вузов. - Мн.: Вышэйшая школа, 1988.

5. Прокопчик В.В., Колесник Ю.Н. Распределение и потребление электрической энергии при напряжении до 1 кВ. Практическое руководство к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электроснабжение промышленных предприятий» для студентов спец. Т.01.01.00. №2571.

6. Электротехнические комплектные устройства научно-внедренческой фирмы ИНОСАТ, 1998.

7. Кнорринг Г.М. Справочник для проектирования электрического освещения. “Энергия” Л., 1968.

8. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. Минск 1995.

9. Электрические системы и сети. Решение практических задач. П.В. Лычев, В.Т. Федин. Минск, “Дизайн ПРО” 1997.

10. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. Под редакцией С.С.Рокотяна и И.М.Шапиро. Москва, “Энергия” 1977.

11. Электроснабжение промышленных предприятий. Б.А. Князевский, Б.Ю. Липкин. Москва, “Высшая школа” 1986.

Размещено на Allbest.ru

...