Электроснабжение завода высоковольтной аппаратуры

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ЭПП

Курсовой проект

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЗАВОДА

ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ АППАРАТУРЫ

Выполнил: Миронов Е.А.

Группа: СЭП-1-10

Преподаватель: Грачева Е.И.

Казань

2014



Содержание

Расчетно-пояснительная часть. Исходные данные на проектирование

Введение

1. Определение категории потребителей и характеристики окружающей среды помещений в каждом цехе

2. Расчет электрических нагрузок по цехам и заводу с учётом всех составляющих нагрузок

3. Картограмма нагрузок и определение центра электрических нагрузок

4. Выбор напряжения питающей и распределительной сети

5. Определение типа приемной подстанции ГПП

6. Выбор числа и мощности трансформаторов на ГПП

7. Выбор сечения воздушной линии, питающей завод

8. Распределение нагрузки по ПП

9. Определение типа, количества и мощности цеховых ТП

10.Выбор кабельных линий распределительной сети

11. Составление схем ЭПП

12. Технико-экономический расчёт в электроснабжении

13. Технико-экономическое сравнение вариантов схем

электроснабжения

14. Описание принятой схемы электроснабжения

Список использованной литературы



Расчетно-пояснительная часть. Исходные данные на проектирование

1- Питание возможно осуществить от подстанции энергосистемы, на которой установлены два трехобмоточных трансформатора мощностью 25000 кВа каждый, с первичным напряжением 110 кВ и вторичным - 35,20,10 и 6 кВ.

2- Мощность системы 400 мВа; реактивное сопротивление системы на стороне 110 кв; отнесёное к мощности системы 0,6.

3- Стоимость электроэнергии 10 руб.?кВт·ч.

4- Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 8 км.

Табл.№1 Ведомость электрических нагрузок
№ п.п.	Наименование цеха	Руст, кВт	категория	Характер среды
1	2	3	4	5
1	Главный корпус	11080	I	нормальная
	Главный корпус (6 кВ)	1200
2	Ремонтно-механический цех	750	III	нормальная
3	Опытный цех	1445	III	нормальная
4	Блок вспомогательных цехов	1990	III	нормальная
5	Лабораторный корпус	960	I	нормальная
	Лабораторный корпус (6 кВ)	1200
6	Компрессорная и кислородная станция	1360	I	нормальная
	Компрессорная и кислородная станция (6 кВ)	900
7	Заводоуправление	340	III	нормальная
8	Котельная и бойлерная	450	I	нормальная
9	Ацетиленовая станция	210	III	нормальная
10	Водородная станция	205	III	нормальная
11	Главный магазин	235	III	нормальная
12	Склад кислот	10	III	нормальная
13	Склад готовой продукции	20	III	нормальная
14	Зарядная со складом масла и химикатов	125	III	нормальная
15	Склад фарфора и тарных щитов	70	III	нормальная
16	Склад карбида	110	III	нормальная
17	Склад ядохимикатов	10	III	нормальная
18	Склад запчастей и оборудования	20	III	нормальная
19	Проходная	20	III	нормальная
20	Станция перекачки	60	III	нормальная
21	Узел оборотного водоснабжения	770	I	нормальная
22	Столовая	120	III	нормальная



Введение

Системой электроснабжения называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приёмники электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электрических станций.

Первые электрические станции сооружались в городах для целей освещения и питания электрического транспорта, а также при фабриках и заводах. Несколько позднее появилась возможность сооружения электрических станций в местах залежей топлива или местах использования энергии воды, в известной степени независимо от мест нахождения потребителей электрической энергии - городов и промышленных предприятий. Передача электрической энергии к центрам потребления стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения на большие расстояния.

В настоящее время большинство потребителей получают электрическую энергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение и собственных ТЭЦ.

По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электрической энергии.

Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий велось в централизованном порядке в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования возникли типовые решения. В настоящее время созданы методы расчёта и проектирования цеховых сетей, выбора мощности трансформаторов, методика определения электрических нагрузок, выбора напряжения, сечений проводов и жил кабелей и т.п.

1. Определение категории потребителей и характеристики окружающей среды помещений в каждом цехе

С точки зрения обеспечения надёжного и бесперебойного питания, преемники электрической энергии делятся на три категории.

К 1 категории относят электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприёмники должны обеспечиваться электропитанием от 2 и более источников, причём перерыв в электроснабжении допускается на время АВР 1 - 2 сек.

Во 2 категорию входят электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. Для приёмников перерыв питания допускается на время необходимое для включения резерва, но не более 1 - 2ч.

К 3 категории относят все остальные электроприёмники, не подходящие под определение к 1 и 2 категорий. Это главным образом различные вспомогательные механизмы в основных цехах, цеха несерийного производства. Перерыв на всё время ремонта, но не более чем на 1 сутки.

В помещениях цехов отсутствует химически-активная или органическая среда, т.е. не содержаться агрессивные пары, газы, жидкости.

В помещениях по технологическим условиям производства не выделяется технологическая пыль в таком количестве, чтобы она оседала на проводах или проникала бы внутрь машин или аппаратов.

Помещения в цехах не относятся к взрывоопасным, поскольку объём взрывоопасной смеси не превышает 5 % от свободного объема помещения, исключение составляет цех по газоочистке. Помещения также нельзя отнести к пожароопасным зонам за исключением автобазы. Поскольку в пространстве внутри и вне помещений не обращаются или мало обращаются горючие (сгораемые) вещества в котором они могут находиться в нормальном технологическом процессе или при его нарушении.

В некоторых цехах помещения относятся к влажным, в которых относительная влажность воздуха превышает 60 %. По средам цеха бывают: нормальными, влажными, пыльными, химически агрессивными, взрыво- и пожароопасными. Это зависит от технологического процесса цехов. Категорийность цехов а так же характеристика их среды приведены в таблице №1.

2. Расчет электрических нагрузок по цехам и заводу с учётом всех составляющих нагрузок

Пример расчета произведём на главном корпусе

а) Силовая нагрузка.

1. Номинальная мощность цеха

2. Коэффициент спроса

3. Коэффициент мощности

4. Расчётная активная и реактивная силовые нагрузки

б) Осветительная нагрузка.

5. Площадь цеха



6. Удельная осветительная нагрузка

7. Номинальная активная осветительная нагрузка

8. Коэффициент спроса на освещение

9. Расчётная активная мощность осветительных установок

в) Расчётная нагрузка.

10. Расчётная активная и реактивная нагрузка

PPУ = PP + PP.O. = 9418,0 + 220,0 =9638,0(кВт)

11. Расчётная полная мощность

г) Освещение территории

12. Площадь территории

13. Удельная осветительная нагрузка на освещение территории

14. Номинальная активная нагрузка осветительных установок

15. Коэффициент спроса на освещение территории

16. Расчётная активная нагрузка осветительных установок

Результаты расчётов по цехам предприятия занесём в таблицу 2. Определение расчетной мощности в целом с учетом компенсирующих устройств и потерь мощности в трансформаторах.

Исх. данные:

а) Нагрузка до 1 кВ:

?Ррi=16223,7 кВт ?Qрi=10921,5 кВАр

?Sрi==19690,55 кВА

б) Нагрузка выше 1 кВ:

?Ррi'=2415,0 кВт ?Qрi'=1980,2 кВАр

Нагрузка по заводу:

?S'рi=

== 22800,44 кВА

Потери мощности в цеховых трансформаторах



Расчёт мощности с учётом потерь трансформаторов и освещение территории.

Мощность компенсирующих устройств

,где

Потери мощности в компенсирующем устройстве

Расчётная мощность на шинах ГПП

Полная расчётная мощность на шинах ГПП



Потери мощности в трансформаторе ГПП

электрический напряжение трансформатор

Полная расчетная нагрузка с учётом потерь мощности в трансформаторах ГПП

3. Картограмма нагрузок и определение центра электрических нагрузок

Подстанция ГПП является одним из основных звеном системы электроснабжения промышленного предприятия. Поэтому оптимальное размещение подстанций по территории промышленного предприятия - важнейший вопрос при построении рациональных систем эл. снабжения.

При проектировании систем эл. снабжения предприятий различных отраслей промышленности разрабатывается генеральный план проектируемого объекта, на который наносятся все производственные цехи. Расположение цехов определяется технологическим процессом производства. На генеральном плане указываются расчётные мощности цехов и всего предприятия.

При рациональном размещении ГПП на территории промышленного предприятия технико-экономические показатели системы электроснабжения оказываются оптимальными и, следовательно, обеспечиваются минимум приведённых годовых затрат. Для определения места положения ГПП при проектировании системы электроснабжения на генеральный план промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок, которая представляет собой размещённые на генеральном плане окружности, причём площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчётным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха.

Центр нагрузок цеха или предприятия является символическим центром потребления электрической энергии цеха или предприятия. ГПП следует располагать в ЦЭН. Это позволит снизить затраты на проводниковый материал и уменьшить потери электрической энергии.

Картограмма электрических нагрузок позволяет проектировщику наглядно представить распределение нагрузок по территории промышленного предприятия.

Площадь круга в определённом масштабе равна расчетной нагрузки определённого цеха Рi.

Рi=Пr2m

Из этого выражения радиус окружности:

ri=

Каждый круг ещё разбит на сектора осветительной (с углом б) и силовой нагрузки. В этом случае картограмма даёт представление не только о нагрузке, но и о её структуре.



б=

Все данные для построения картограммы сведены в таблицу 3. Картограмма на ЛИСТ 1.

Определение условного центра электрических нагрузок. В настоящее время существует ряд математических методов, позволяющих аналитическим путём определить центр электрических нагрузок (ЦЭН) как отдельных цехов, так и всего промышленного предприятия. Среди них можно выделить три основных метода.

Первый метод, использующий некоторые положения из курса теоретической механики, позволяет определить ЦЭН цеха (предприятия) с большей или меньшей точностью (приближённо) в зависимости от конкретных требований. Так, если считать нагрузки цеха равномерно распределёнными по площади цеха, то центр нагрузок цеха можно принять совпадающим с центром тяжести фигуры, изображающей цех в плане. Если учитывать действительное распределение нагрузок в цехе, то центр нагрузок уже не будет совпадать с центром тяжести фигуры цеха в плане, и нахождение центра нагрузок сведётся к определению центра тяжести масс.

Наличие многоэтажных зданий цехов обусловливает учёт в расчётах третий координаты (Zi).

Проводя аналогию между массами и электрическими нагрузками цехов Pi, координаты их центра можно определить в соответствии со следующими формулами:

==164,1 мм

==164,7 мм



Где Хо, Уо - координаты ЦЭН.

Расчёт: r, б покажем для первого цеха.

ri==55,4 мм

б==?=8,2°

Данные по остальным цехам в таблице №3. ЦЭН указан на ЛИСТ 1

4. Выбор напряжения питающей и распределительной сети

1. Выбор напряжения питающих линий

Величина напряжения определяется расчетной или потребляемой мощностью, удалённостью предприятия от источника питания.

Для определения напряжения питающей линии можно использовать два способа:

а) Напряжения питающей линии можно определить по номограммам.

Это график для приблизительного определения величины рационального напряжения электроснабжения промышленных предприятий в зависимости от передаваемой мощности S, длинны питающих линий L, схемы питания, конструктивного выполнения линии и стоимости электрической энергии.

б) Напряжения питающих линий можно определить по эмпирическим формулам. В них используется коэффициенты, мощность и длинна питающей линии.

U=4.34=4.34=76,15 кВ; U=16=16=58,81 кВ;

U=3•+0.5•l=3•+0,5•9,8=18,41 кВ;

U=17=17=74,57 кВ.

Найдём напряжение питающей линии по номограмме [1]:

S=20290,3 кВА l=9,8 км С=12 руб/квт•ч(исходные данные), откуда

UПЛ=110 кВ

Таким образом, сравнивая это значение с номограммой, принимаем стандартное значение напряжения 110 кВ.

2. Напряжения распределительных линий

Выбор напряжения распределительной сети тесно связан с решением вопросов электроснабжения предприятия. Окончательное решение принимают в результате технико-экономического сравнения вариантов, учитывающих различие сочетания напряжений отдельных звеньев системы.

С применением схем глубокого ввода напряжение первых ступеней распределения электроэнергии возросло до 220 кВ. Широкому распространению напряжения 110 кВ для больших и средних по мощности предприятий способствует выпуск силовых трансформаторов с минимальной мощностью 2500 кВА.

Более высокое номинальное напряжение и отсутствие промежуточных трансформаторов значительно сокращает потери электроэнергии.

Напряжение 35 кВ применяют для питания предприятий средней мощности и для распределения электроэнергии на первой ступени электроснабжения таких предприятий при помощи глубоких вводов. На предприятиях большой мощности напряжение 35кВ не рационально использовать в качестве основного. Оно может быть применено для питания потребителей электроэнергии, имеющих номинальное напряжение 35 кВ, и для питания удалённых приёмников электроэнергии.

Преимущество напряжения 20 кВ по сравнению с напряжением 35 кВ заключается в более простом устройстве сети и более дешевых коммутационных аппаратах.

По сравнению с напряжением 10 кВ при напряжении 20 кВ снижаются потери электроэнергии в элементах системы электроснабжения и токи КЗ в сетях. Однако напряжение 20 кВ, как и напряжение 35 кВ и 10 кВ, не целесообразно применять в качестве основного.

Необходимо отметить, что, несмотря на имеющиеся преимущества, применения напряжения 20 кВ сдерживается отсутствием оборудованием на это напряжение.

Напряжение 10 и 6 кВ широко используется на промышленных предприятиях средней мощности - для питающих и распределительных сетей, на крупных предприятиях - на второй и последующих ступенях.

Напряжение 10 кВ является наиболее экономичным по сравнению с напряжение 6 кВ. Напряжение 6 кВ допускается только в тех случаях, если на предприятии преобладает нагрузка с напряжением 6 кВ или когда значительная часть нагрузки питается от заводской ТЭЦ, где стоят генераторы напряжением 6 кВ.

Выбор напряжения.

Напряжение распределительных линий в данном случае принимаем 10 кВ, т.к. на данном объекте процент высоковольтной нагрузки 6кВ от общей составляет 13,9 %.

5. Определение типа приемной подстанции ГПП

Проектирование подстанций с высшим напряжением 6--750 кВ (главные понизительные подстанции, подстанции глубокого ввода, опорные и другие подстанции), осуществляется на основе технических условий, определяемых схемами развития энергосистемы (возможностями источников питания) и электрических сетей района, схемами внешнего электроснабжения предприятия, присоединением к подстанции энергосистемы или к ВЛ. схемами организации электроремонта, проектами системной автоматики и релейной защиты.

Исходные данные: район размещения подстанции и загрязненность атмосферы; значение и рост нагрузки по годам с указанием их распределения по напряжениям; значение питающего напряжения; уровни и пределы регулирования напряжения на шинах подстанции, необходимость дополнительных регулирующих устройств; режимы заземления нейтралей трансформаторов; значение емкостных токов в сетях 6(10) кВ; расчетные значения токов короткого замыкания; надежность и технологические особенности потребителей и отдельных электроприемников.

На подстанциях принимают, как правило, установку не более двух трансформаторов, большее количество допускается на основе технико-экономических расчетов и в тех случаях, когда требуются два средних напряжения.

Для ряда производств необходима установка электродвигателей (электроприемников) мощностью от 200--300 до 600--800 кВт. По технологическим соображениям асинхронные электродвигатели на 10 кВ.

Выбирают такую мощность трансформаторов, чтобы при отключении наиболее мощного из них оставшиеся обеспечивали питание нагрузки во время ремонта или замены этого трансформатора с учетом допустимой перегрузки как оставшихся в работе, так и резерва по сетям среднего и низкого напряжений.

Трансформаторы должны быть оборудованы устройством регулирования напряжения под нагрузкой, при их отсутствии допускается использование регулировочных трансформаторов.

Предохранители на стороне высокого напряжения подстанций 35--110 кВ с двухобмоточными трансформаторами можно применять при условии обеспечения селективности предохранителей и релейной защиты линий высокого и низкого напряжений, а также надежной защиты трансформаторов с учетом режима заземления нейтрали и класса ее изоляции.

Подстанции 10 - 110 кВ спроектирована комплектной, заводского изготовления блочной конструкции. Распределительные устройства на 6 кВ выполнены в виде комплектных шкафов закрытого типа из-за количества ответвлений более 25 и из-за нахождения в районах со снежными бурями.

Главная понизительная подстанция выполнена с открытой частью 110 кВ и ЗРУ на 6(10) кВ

6. Выбор числа и мощности трансформаторов на ГПП

Наиболее часто ГПП промышленных предприятий выполняют двух- трансформаторными. Однотрансформаторные ГПП допускаются только при наличие централизованного резерва трансформатора и при поэтапному строительству ГПП. Установка более двух трансформаторов возможна только в исключительных случаях: когда требуется выделить резко переменные нагрузки и питать их от отдельного трансформатора, при реконструкции ГПП, если установка третьего трансформатора экономически целесообразна.

Выбор мощности трансформаторов ГПП производится на основании расчетной нагрузки предприятия в нормальном режиме работы. В после аварийном режиме для надёжного электроснабжения потребителей предусматривается их питание от оставшегося в работе трансформатора. При этом часть не ответственных потребителей с целью снижения нагрузки может быть отключена.

Мощность ГПП определяется расчётной мощностью предприятия, напряжение питающей линии 35-220 кВ. Мощность трансформаторов (с шагом 1.6) 6.3;10;16;25;40;63;80 МВА. Трансформаторы мощностью от 25 МВА и выше выполняются с расщепленными обмотками.

При выборе мощности трансформаторов ГПП надо знать расчётную мощность предприятия Sр, требования по степени бесперебойности в электроснабжении, требования коэффициента загрузки по отраслям.

Выбор ГПП от исходных данных осуществляется по расчётной нагрузке питающей линии предприятия:

Sн.тр. 13745,19 кВА

Принимаем к установке два трансформатора ТДН-16000/110.

Проверим по перегрузочной способности при нормальном и аварийном режимах:

=0,6; =1,2.

7. Выбор сечения воздушной линии, питающей завод

Передачу электроэнергии от источника питания до приёмного пункта промышленного предприятия осуществляется воздушными или кабельными линиями. Сечение проводов и жил выбирается по техническим и экономическим условиям.

Выбор по длительно допустимому току.

1. Определяем расчётный ток

где: Uном - напряжение питающей линии согласно номограмме.

В зависимости от величины расчётной мощности, удаленности

предприятия от источника и стоимости электроэнергии.



Условие выбора

Согласно этому условию выбираем сечение ВЛ. сталеалюминевый провод марки АС - 70/11 . Опоры стальные, линии двухцепные. Но по условиям короны принимаем при Uн = 110 кВ сталеалюминевый провод АС-120/19 .

2. Проверка выбранного сечения по условию допустимого уровня потерь напряжения.

где: - длина линии на 1% потери напряжения, справочная

величина, в зависимости от выбранного сечения.

- допустимая величина потерь напряжения в послеаварийном

режиме ±10% от номинального.

3. Проверка выбранного сечения по экономической плотности тока

где: - экономическая плотность тока. Выбирается из справочника

по числу часов работы, максимума активной нагрузки и материала провода.

4. Проверка минимально допустимого сечения по короне. Для напряжения 110 кВ минимальное сечение 120 мм2.

Окончательно принимаем в качестве питающей линии воздушную линию на стальных опорах с проводами АС - 120/19.

8. Распределение нагрузки по ПП

Система внешнего электроснабжения включает в себя схему электроснабжения и источника питания предприятия. Основным условием проектирования рациональной системы внешнего электроснабжения является надёжность, экономичность и качество электроэнергии в сети.

Экономичность определяется приведёнными затратами на систему электроснабжения. Надёжность зависит от категории потребителей электроэнергии и особенностей технологического процесса, неправильная оценка которого может привести как к снижению надёжности системы электроснабжения, так и к неоправданным затратам на излишнее резервирование.

При проектировании, как правило, разрабатывается несколько вариантов, наиболее целесообразным из которых определяется в результате технико-экономического сопоставления.

При проектировании схемы электроснабжения предприятия наряду с надежностью и экономичностью необходимо учитывать такие требования, как характер размещения нагрузок на территории предприятия, потребляемую мощность, наличие собственного источника питания.

В зависимости от установленной мощности приёмников электроэнергии различают объекты большой (75-100 МВт и более), средней (от 5-7.5 до 75 МВт) и малой (до 5 МВт) мощности. Для предприятий малой и средней мощности, как правило, применяют схемы электроснабжения с одним приёмным пунктом электроэнергии (ГПП, ГРП, РП)

Схемы с двумя и более приёмными пунктами применяют на предприятиях большой мощности с преобладанием потребителей первой категории, при наличии мощных и обособленных групп приёмников электроэнергии, при развитии предприятия этапами, когда питание второй очереди экономически целесообразно выполнять от отдельного приёмного пункта электроэнергии, а также в тех случаях, когда приёмные пункты выполняют одновременно функции РП и их установка экономически целесообразна.

Наиболее дешевыми являются схемы с отделителями и короткозамыкателями. Распределение электроэнергии при таких схемах осуществляется на РУ вторичного напряжения 6(10) кВ ПГВ.

Для предприятия средней и большой мощности, получающих питание от районных сетей 35, 110, 220, 330 кВ, широко применяют схему глубокого ввода. Такая схема характеризуется максимально возможным приближением высшего напряжения к электроустановкам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов.

Линии глубоких вводов, проходят по территории предприятия и имеют ответвления к нескольким подстанциям глубоких вводов (ПГВ), расположенных близко от питаемых ими нагрузок. Обычно ПГВ выполняют по простой схеме: без выключателей и сборных шин на стороне высокого напряжения.

9. Определение типа, количества и мощности цеховых ТП

Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только путём технико-экономических расчётов с учётом следующих факторов; категории надёжности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжение до 1кВ; перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийных режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов трансформаторов в зависимости от графиков нагрузки.

Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять при наличии в цехе (корпусе) приёмников электроэнергии, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резервировании, осуществляемого по линиям низшего напряжения от соседних ТП, т.е. они допустимы для потребителей III и II категории, а также при наличии в сети 380-660В. небольшого количества (до 20%) потребителей I категории.

Произведём расчёт на примере подстанции ТП 1 Вариант схемы №1, встроенной в цех №1, питающей треть цеха № 1.

1.Расчётные активная и реактивная нагрузки (из табл.№2).

2.Определим мощность, тип, и количество компенсирующих устройств.

;

Принимаем к установке КУ типа 2хКРМ-0,4-425-5 У3

3. Рассчитаем комплексную реактивную мощность после компенсации.

4. Полная расчётная нагрузка трансформаторов.



5. Количество и мощность трансформаторов ТП 1.

принимаем к установке трансформаторы типа ТМ-2500/10

;

аналогичные расчёты производим для остальных ТП трёх вариантов схем, результаты расчётов заносим в таблицу №4.

1. Определим потери активной мощности ТП 1

2. Определим потери реактивной мощности ТП 1

3.Определяем расчётную нагрузку линии РУ1-ТП 1



аналогичные расчёты производим и для остальных ТП трёх вариантов схем, результаты расчётов заносим в приложение к таблице №5. Значения: ?Рхх, ?Ркз, Iхх, Uк, принимаются из [1].

10. Выбор кабельных линий распределительной сети

Передачу электроэнергии от источника питания до приёмного пункта промышленного предприятия осуществляется воздушными или кабельными линиями. Сечение проводов и жил выбирается по техническим и экономическим условиям.

К техническим условиям относятся выбор сечения по нагреву расчётным током, условиям коронирования, механической прочности, нагреву от кратковременного выделению тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальном и после аварийном режимах.

Экономические условия выбора заключаются в определении сечения линии, приведённые затраты которой будут минимальными.

Выбор сечения по нагреву осуществляется по расчётному току. Для параллельно работающих линий в качестве расчётного тока принимается ток после аварийного режима, когда одна питающая линия вышла из строя. По справочным данным, в зависимости от расчетного тока, определяется ближайшее большее стандартное сечение. Это сечение приводится для конкретных условий среды и способа прокладки кабеля и проводов. Если условия применения проводов и кабелей отличается от приведённых, то длительно допустимые токовые нагрузки пересчитывают с учетом коэффициентов поправок:

K1=Кп - коэффициент поправочный, учитывающий количество кабелей.

К2 - коэффициент допустимой перегрузки кабельной линии (К2=1.3 при прокладке кабеля в земле)

При выборе сечения кабельной линий учитывают допустимые кратковременные перегрузки. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, для таких кабелей допускается перегрузки в течение 5 суток в пределах, указанных в таблицах справочника. Для кабелей с полиэтиленовой изоляцией и с поливинилхлоридной изоляцией перегрузки на время ликвидации аварий допустимы соответственно до 10 и 30%; при этом максимальная перегрузка допускается на время максимумов нагрузки продолжительностью не более 6 часов в сутки в течение 5 суток, если в остальные периоды времени этих суток нагрузка не превышает номинальной. Перегрузка кабельных линий 20-35 кВ не допускается.

По условиям коронирования выбирают минимально допустимое сечения только для воздушных линий. Для жил кабелей самое малое стандартное сечение обеспечивает отсутствие коронирования.

Выбор сечения по механической прочности также не производится, так как минимальное стандартное сечение удовлетворяет этому условию. Для воздушной линии расчет сечения производится с учетом воздействия собственной массы, сил ветра и гололёда.

Ip= Ip<Iдоп

По потери напряжения:

Lдоп=LДU%

По экономической плотности тока: SЭ=Ip/jэ

Для напряжения до 1 кВ сечение кабеля по экономической плотности не выбирают.

Цех 1: ДАЗО4-400Х-8У1 (6*200кВт);

nн=740 об/мин; Uн=6 кВ; з=92,5%; cosц=0,77;

Цех 5: ДАЗО4-400Х-8У1 (6*200кВт);

nн=740 об/мин; Uн=6 кВ; з=92,5%; cosц=0,77;

Цех 6: ДАЗО4-400Х-6У1 (2*315кВт);

nн=987 об/мин; Uн=6 кВ; з=93,9%; cosц=0,85;

Рассчитаем номинальный ток на примере одного из двигателей

(ДАЗО4-400Х-8У1):

Iр=Iном==27,0 А

Пример расчёта кабельной линии.

(на примере линий 1 и 4 вариант №1):

Линия 1: ГПП-РУ1

1) Ip.н.==513,1 А, Iр.а.==1026,2 А,

Выбираем по 3 кабеля в каждой линии ААШв 240 мм2

С учетом коэффициента поправки Кп=0,75 (для прокладки 6кабелей в одной траншее) допустимый ток в нормальном режиме

I`доп.н===877,5 А > Ip.н.=513,1 А,

I`доп.а===1140,8 А > Ip.а.=1026,2 А.

2) По потери напряжения проверяем сечение:

Lдоп.н=LДU%

Lдоп.а=LДU%

S?U=240 мм2

3) Выбираем сечение по экономической плотности тока (для завода высоковольтной аппаратуры Тм=4280ч, следовательно, для кабеля с бумажной пропитанной изоляцией JЭ=1,4 А/мм2; n - кол-во кабелей в каждой линии):

SЭ=122,2 мм2,

принимаем ближайшее стандартное сечение кабеля 12 мм2.

В итоге принимаем сечение равное 240 мм2. Марку кабеля ААШв-240.

Линия 4: РУ1-ТП7

1) Ip.н.==54,4 А, Iр.а.==108,7 А,

Выбираем по 1 кабелю в каждой линии ААШв 16 мм2

С учетом коэффициента поправки Кп=0,9 (для прокладки 2 кабелей в одной траншее) допустимый ток в нормальном режиме

I`доп.н===94,5 А > Ip.н.=54,4 А,

I`доп.а===108,7 А > Ip.а.=108,7 А.

2) По потери напряжения проверяем сечение:

Lдоп.н=LДU%

Lдоп.а=LДU%

S?U=16 мм²

3) Выбираем сечение по экономической плотности тока:

SЭ=38,8 мм²,

принимаем ближайшее стандартное сечение кабеля 50 мм².

В итоге принимаем сечение равное 50 мм². Марку кабеля ААШв-50.

Расчет остальных линий аналогичен, результаты заносим в табл. 6

11. Составления схем ЭПП

Система внешнего электроснабжения включает в себя схему электроснабжения и источника питания предприятия. Основным условием проектирования рациональной системы внешнего электроснабжения является надёжность, экономичность и качество электроэнергии в сети.

Экономичность определяется приведёнными затратами на систему электроснабжения. Надёжность зависит от категории потребителей электроэнергии и особенностей технологического процесса, неправильная оценка которого может привести как к снижению надёжности системы электроснабжения, так и к неоправданным затратам на излишнее резервирование.

При проектировании, как правило, разрабатывается несколько вариантов, наиболее целесообразным из которых определяется в результате технико-экономического сопоставления.

При проектировании схемы электроснабжения предприятия наряду с надежностью и экономичностью необходимо учитывать такие требования, как характер размещения нагрузок на территории предприятия, потребляемую мощность, наличие собственного источника питания.

В зависимости от установленной мощности приёмников электроэнергии различают объекты большой (75-100 МВт и более), средней (от 5-7.5 до 75 МВт) и малой (до 5 МВт) мощности. Для предприятий малой и средней мощности, как правило, применяют схемы электроснабжения с одним приёмным пунктам электроэнергии (ГПП, ГРП, РП). Если имеются потребители первой категории, то предусматривают секционирование шин приёмного пункта и питание каждой секции по отдельной линии.

Схемы с двумя и более приёмными пунктами применяют на предприятиях большой мощности с преобладанием потребителей первой категории, при наличии мощных и обособленных групп приёмников электроэнергии, при развитии предприятия этапами, когда питание второй очереди экономически целесообразно выполнять от отдельного приёмного пункта электроэнергии, а также в тех случаях, когда приёмные пункты выполняют одновременно функции РП и их установка экономически целесообразна.

Для предприятия средней и большой мощности, получающих питание от районных сетей 35, 110, 220, 330 кВ, широко применяют схему глубокого ввода. Такая схема характеризуется максимально возможным приближением высшего напряжения к электроустановкам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов.

Линии глубоких вводов проходя по территории предприятия и имеют ответвления к нескольким подстанциям глубоких вводов (ПГВ), расположенных близко от питаемых ими нагрузок. Обычно ПГВ выполняют по простой схеме: без выключателей и сборных шин на стороне высокого напряжения.

Наиболее дешевыми являются схемы с отделителями и короткозамыкателями. Распределение электроэнергии при таких схемах осуществляется на РУ вторичного напряжения 6(10) кВ ПГВ.

Глубокие вводы выполняются в виде магистральных ВЛ и в виде радиальных воздушных кабелей.

Магистральные глубокие вводы применяют при нормальной и мало загруженной окружающей среде, когда по территории предприятия можно провести воздушные линии напряжением 110-220 кВ и разместить ПГВ около основных групп потребителей электроэнергии.

Радиальные глубокие вводы применяют, при загрязненной окружающей среде. Кабельные радиальные вводы используются при невозможности прокладки воздушных линий и размещение более громоздких ответвительных подстанций 110-220 кВ. Радиальные схемы глубокого ввода обладают большей гибкостью и удобствами в эксплуатации по сравнению с магистральными, так как повреждение или ремонт одной линии или трансформатора не отражается на работе других подстанций.

Схемы глубокого ввода при своей максимальной простоте и дешевизне не уступает по надёжности схемам централизованного электроснабжения. Они применяются для любой категории.

12. Технико-экономический расчёт в электроснабжении

Технико-экономические расчёты выполняют для выбора:

1) наиболее рациональной схемы электроснабжения цехов и предприятия в целом;

2) экономически обоснованного числа, мощности и режима работы трансформаторов ГПП и ТП;

3)рациональных напряжений в системе внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия;

4) экономически целесообразных средств компенсации реактивной мощности и мест размещения компенсирующих устройств;

5) электрических аппаратов и токоведущих устройств;

6) сечение проводов, шин и жил кабелей;

7) целесообразной мощности собственных электростанций и генераторных установок в случае их необходимости;

8) трасс и способов прокладки электросетей с учётом коммуникаций энергохозяйства в целом.

Целью технико-экономических расчётов является определение оптимального варианта схемы, параметров электросети и её элементов. Для систем электроснабжения промышленных предприятий характерна много вариантность решений задач, которая обусловлена широкой взаимозаменяемостью технических решений. В связи с этим требуется выполнение значительного числа трудоёмких вычислений, для автоматизации которых рекомендуется широко применять электронно-вычислительные машины (ЭВМ).

При технико-экономических расчётах систем промышленного электроснабжения соблюдают следующие условия сопоставимости вариантов:

технические, при которых сравнивают только взаимозаменяемые варианты при оптимальных режимах работы и оптимальных параметров, характеризующих каждый рассматриваемый вариант;

экономические, при которых расчёт сравниваемых вариантов ведут применительно к одинаковому уровню цен и одинаковой достижимости принятых уровней развития техники с учётом одних и тех же экономических показателей, характеризующий каждый рассматриваемый вариант.

При разной надёжности сравниваемых вариантов дополнительно учитывают народнохозяйственный ущерб от снижения надёжности.

Каждый рассматриваемый вариант должен соответствовать требованиям, предъявляемым к системе промышленного электроснабжения соответствующими директивными материалами, отраслевыми инструкциями и ПУЭ.

В технико-экономических расчётах используют укрупненные показатели стоимости (УПС) элементов системы электроснабжения, а так же УПС сооружения подстанций в целом.

В УПС не включены некоторые статьи расхода, поэтому их не применяют для определения реальной стоимости сооружения объекта, а используют при сравнительных расчётов вариантов. УПС основных элементов системы электроснабжения приведены в приложении к данному пособию.

В соответствии с существующей методикой технико-экономических расчётов в качестве основного метода оценки рекомендуется метод срока окупаемости. В этом случае показателями являются капитальные вложения (затраты) и ежегодные (текущие) эксплуатационные расходы.

Экономические (стоимостные) показатели в большинстве случаев являются решающими при технико-экономических расчётах. Однако, если рассматриваемые варианты равноценны в отношении стоимостных показателей, предпочтение отдают варианту с лучшими техническими показателями.

Для технико-экономического расчета необходимы следующие данные:

Со=12 руб/кВт•ч- стоимость 1 кВт электроэнергии;

Тг=4280 ч.- годовое число часов работы предприятия.

Пример определения капиталовложений и эксплуатационных расходов

КЛ для линии Л1 , вариант 1.

Имеем данные: Марка и сечение кабеля, его длина, кол-во кабелей в линии

Для кабеля ААШВ 3*240 стоимость 1 км линии составляет 428 тыс.руб.(по [1] с учетом коэффициента пересчета цен = 100),

расход цветного металла - 1,92 т/км.

Капитальные затраты на линию:

Кл=n•?•Cл=6•0,124•428=318,4 тыс. руб.



Вес кабеля:

G=q •n•?=1,92•6•0,124=1,428 т.

Коэффициент загрузки линии:

Кз===0,58

Фактические потери мощности в линии:

?Рд =?Рн•n•?•Кз2=70•6•0,124•0,582=17,806 кВт,

где ?Рн- номинальные потери мощности в одном кабеле при полной нагрузке, кВт/км.

Потери электроэнергии в линии:

?Эл=?Рд•Тг=17,806•4280=76208,5 кВт•ч/год.

Стоимость потерь электроэнергии:

Спл=?Эл•Со=76208,5•0,0012=91,450 тыс.руб./год

Амортизационные отчисления на линии:

Cа.л=цл•Кл=0,03•318,4=9,553 тыс.руб/год

цл- норма амортизационных отчислений на линии, которая составляет 3%

Расчеты остальных линий аналогичны, результаты заносим в табл. 7.

Пример определения капиталовложений и эксплуатационных расходов на ТП для ТП-1, вариант 1.

Имеем данные: тип и мощность трансформатора, кол-во ТП.

Стоимость трансформатора ТМ-2500 составляет 898 тыс.руб.

Капитальные затраты на ТП: Ктп=2•898=1796 тыс.руб.

?Рх=6,2 кВт; ?Рк=23,5 кВт; Iх=1%; Uк=5,5%;

?Рт= =34,1 кВт; Кз2=0,682=0,46;

Потери электроэнергии в ТП:

?Этп ==166440,7 кВт•ч/год.

Стоимость потерь электроэнергии в ТП:

Сп.тп=?Этп•Со=166440,7•0,0012=199,7 тыс.руб/год.

Амортизационные отчисления:

Са.тп=цтп•Ктп=0,06Ч1796=107,8 тыс.руб/год.;

Остальные ТП рассчитываем аналогично.

Результаты представлены в табл. 8.

Пример определение капиталовложений и эксплуатационных расходов на высоковольтные аппараты.

Пример линии ГПП-РУ1:

1) Св-стоимость 1-го выключателя ВВ/ТEL-10(6)-20/1000У2

Св =178,2154 тыс.руб

2) Кв- капиталовложения на выключатели

Кв=n•Св=2•178,2154=356,4 тыс.руб

3) Са.в- амортизационные отчисления

Са.в=цв•Кв=0,06•356,4=21,4 тыс.руб

Результаты остальных выключателей приведены в табл. 9.

13. Технико-экономическое сравнение вариантов схем электроснабжения

В качестве основного метода оценки рекомендуется метод срока окупаемости. В этом случае показателями являются капитальные вложения (затраты) и ежегодные (текущие) эксплуатационные расходы.

Экономические (стоимостные) показатели в большинстве случаев являются решающими при технико-экономических расчётах. Однако, если рассматриваемые варианты равноценны в отношении стоимостных показателей, предпочтение отдают варианту с лучшими техническими показателями.

Затраты по первому варианту схемы электроснабжения.

Затраты по второму варианту схемы электроснабжения.



Затраты по третьему варианту схемы электроснабжения.

исходя из технико-экономического сравнения трёх вариантов схем электроснабжения путём определения затрат по каждому из вариантов схем приходим к выводу, что наиболее экономически-целесообразным является вариант схемы №1. З = 5 665,4 тыс.руб.

14. Описание принятой схемы электроснабжения

Выбранный мной вариант (1) схемы электроснабжения обеспечивает необходимую надежность в электроснабжении завода режущих инструментов.

Питание предприятия осуществляется от энергосистемы воздушными линиями АС-120/19 на напряжение 110 кВ, которое на ГПП трансформируется в напряжение распределительной сети 10 кВ при помощи двух двухобмоточных трансформаторов типа ТДН-16000/110.

Схема состоит из 9-ти трансформаторных подстанций напряжением высокой стороны 10 кВ, а низкой 6 и 0,4 кВ мощностью 400 кВт, 630 кВт, 1600 кВт, 2500 кВт; 2 распределительных устройств; 15 распределительных пунктов. Цеховые трансформаторные подстанции - одно и двухтрансформаторные.

Распределительная сеть данного промышленного предприятия имеет радиально-магистральную схему, что обусловлено местоположением потребителей на территории предприятия, а также от требуемого уровня надежности электроснабжения отдельных потребителей.

Таким образом, эта схема получилась наиболее экономичной и надежной по необходимым условиям электроснабжения.

Все необходимые чертежи с принятым вариантом и двумя не прошедшими будут представлены на листах формата А-1. А именно, три чертежа со схемами электроснабжения всех трёх вариантов и один лист с генеральным планом на котором будет картограмма и ЦЭН, а также место расположения ТП и кабельных линий.



Список использованной литературы.

1. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под общ. Ред. А. А. Федорова и Г. В. Сербиновского. Кн. 1., Кн.2. Проектно - расчетные сведения. М.: Энергия, 1973.

2. Федоров А. А., Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

3. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Учеб. пособие для электроэнергетических специальностей вузов. Под ред. Неклепаева Б. Н. - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Энергия, 1978.

4. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. - 2-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1980.

5. Правила устройства электроустановок: Все действующие разделы шестого и седьмого издания с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 февраля 2008 года. - М., 2008. - 487, [1] с.: ил

6. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей: [Приказ М-ва энергетики Российской Федерации от 13 января 2003 г. № 6 "Об утверждении Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей"]. - М., 2008. - 259, [3] с.: табл.

7. Р. Н.. Карякин: Заземляющие устройства электроустановок: Справочник - М.: Энергосервис, 2000

8. Ю. И. Солуянов: Повышение эффективности использования заземляющих устройств в системах электроснабжения - М.: издательство МЭИ, 1992.

9. Поскробко А.А., Братолюбов В.В. Бесконтактные коммутирующие и регулирующие полупроводниковые устройства на переменном токе. - М.: Энергия, 1978.

10. Петров Л.П. Управление пуском и торможением асинхронных двигателей - М.: Энергоатомиздат, 1981.

11. Кудрин Б. И. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для вузов по курсу "Электроснабжение промышленных предприятий" / Б. И. Кудрин. - М., 2007. - 670, [1] с.: ил. - Рекомендовано УМО.

12. Миронов Ю. М. Электрооборудование и электроснабжение электротермических, плазменных и лучевых установок: Учебное пособие для вузов по спец. "Автоматизир. электротехнол. установки и системы" / Ю. М. Миронов, А. Н. Миронова. - М., 1991. - 375,[1] с.: ил.

13. Свенчанский А. Д. Электроснабжение и автоматизация электротехнических установок : учебник для техникумов / Свенчанский А. Д., Трейзон З. Л., Мнухин Л. А. - М., 1980. - 319 с. : ил.

14. Лыкин А. В. Электрические системы и сети: [учебное пособие по направлению 140200 "Электроэнергетика"] / А. В. Лыкин. - М., 2007. - 253 с.: ил. - Рекомендовано УМО.

15. Ольховский В. Я. Электроснабжение: учебное пособие для 4 курса факультета энергетики (ФЭН) по направлению "Электроэнергетика" / В. Я. Ольховский; Новосиб. гос. техн ун-т. - Новосибирск, 1998. - 78 с.: ил.

16. сайт «Группа РУСЭЛТ», компенсатор реактивной мощности, http://www.ruselt-spb.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=952; http://www.ruselt-spb.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=212.

17. сайт «Тендер ПРО», выключатель вакуумный, http://www.tender.pro/view_price.shtml?sid=&priceid=1306564

Размещено на Allbest.ru

...