Электроснабжение промышленных предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Электроснабжение промышленных предприятий

1. Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия

1.1 Расчет электрических нагрузок ремонтно-механического цеха

Расчет производим по усовершенствованному методу упорядоченных диаграмм.

Согласно этому методу расчетные мощности Р_р и Q_р определяются по формулам:

(1.1)

(1.2)

где k_иа - коэффициент использования по активной мощности, характеризует степень использования установленной мощности за наиболее загруженную смену. Его значение для отдельных электроприемников приводится в электротехнических справочниках.

K_ра - расчетный коэффициент активной мощности; определяется по справочным материалам K_ра=f(n_э; K_иа);

K_рр - расчетный коэффициент реактивной мощности:

(1.3)

- эффективное число электроприемников:

(1.4)

Полная расчетная нагрузка группы трехфазных электроприемников определяется выражением:

(1.5)

Расчетный ток:

(1.6)

где U_н - номинальное напряжение цеховой сети, U_н = 0,38 кВ.

Групповой коэффициент использования по активной мощности и tgц определяются по соответствующим формулам:

(1.7)

(1.8)

Остальные значения величин в итоговых строках по каждой ШР таблицы 1 определяются суммированием величин в столбцах.

1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию

Расчет начинается с определения низковольтных нагрузок по цехам.

Средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждого электроприемника или подгруппы электроприемников определяется по формуле:

(1.9)

Средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену определяется по выражению:

(1.10)

Расчетные активная Р_р и реактивная Q_р нагрузки определим по выражениям (1.1), (1.2).

Расчетная осветительная нагрузка Р_р.осв. цеха вычисляется по выражению (1.11) с учетом площади производственной поверхности пола F_ц цеха, определяемой по генплану предприятия, удельной осветительной нагрузки Р_уд.осв. и коэффициента спроса на освещение К_с.осв.

(1.11)

(1.12)

После суммирования нагрузок Р_р и Р_р.осв. и нагрузок Q_р и Q_р.осв. вычисляется полная расчетная низковольтная нагрузка цеха S_р по формуле (1.5).

После нахождения нагрузок всех цехов, рассчитывается строка «Итого по нагрузке 0,4 кВ», в которой суммируются по колонкам номинальные активные мощности Р_ном, средние активные Р_ср и реактивные Q_ср нагрузки и расчетные осветительные нагрузки Р_р.осв.

В результате расчетов, произведенных по формулам (1.1) - (1.12) полученные данные сводим в таблицу 3:

1.3 Расчет картограммы электрических нагрузок предприятия

Картограмма нагрузок представляет собой размещенные на генеральном плане окружности, центры которых совпадают с центрами нагрузок цехов, а площади окружностей пропорциональны расчетным активным нагрузкам. Каждая окружность делится на секторы, площади которых пропорциональны активным нагрузкам электроприемников с напряжением до 1 кВ, электроприемников с напряжением свыше 1 кВ и электрического освещения. При этом радиус окружности и углы секторов для каждого цеха соответственно определяются:

(1.13)

где Р_рi, Р_рнвi, Р_рввi, Р_росвi - расчетные активные нагрузки соответственно всего цеха, электроприемников до 1 кВ, электроприемников свыше 1 кВ, электрического освещения, кВт;

m - масштаб площадей картограммы нагрузок, кВт•м²:

, (1.14)

где Р_р.min - минимальная расчетная активная мощность одного цеха;

R_min - минимальный радиус, R_min = 5 мм.

Углы секторов для каждого цеха определяются по формулам:

; ; (1.15)

Центр электрических нагрузок предприятия является символическим центром потребления электрической энергии (активной мощности) предприятия, координаты которого находятся по выражениям:

(1.16)

(1.17)

где х_i, у_i - координаты центра i-го цеха на плане предприятия, м.

2. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия

Выбор трансформаторов является важным этапом проектирования.

Мощность трансформаторов цеховых ТП зависит от величины нагрузки электроприемников, их категории надежности электроснабжения. При одной и той же равномерно распределенной нагрузке с увеличением площади цеха должна уменьшаться единичная мощность трансформаторов. Так, в цехе, занимающем значительную площадь, установка трансформаторов заведомо большой единичной мощности увеличивает длину питающих линий цеховой сети и потери электроэнергии в них.

Плотность электрической нагрузки:

(2.1)

где S_р - расчетная электрическая нагрузка цеха, кВА;

F_ц - площадь цеха, м².

Таблица 1 - Связь между экономически целесообразной мощностью отдельного трансформатора цеховой ТП и у

Плотность электрической нагрузки цеха у, кВА/м2	0,03…0,05	0,05…0,06	0,06…0,08	0,08…0,11	0,11…0,14	0,14…0,18	0,18…0,25	0,25…0,34	0,34…0,5	0,5… выше
Экономически целесообразная мощность 1-го тр-ра цеховой ТП Sэ.т, кВА	250	400	500	630	800	1000	1250	1600	2000	2500

Выбор цеховых ТП сводится к решению нескольких задач:

- выбор единичной мощности трансформатора;

- выбор общего числа трансформаторов (оптимального);

- выбор числа трансформаторов на каждой подстанции;

- выбор местоположения.

Далее определим оптимальное число трансформаторов в цехе:

(2.2)

(2.3)

где К_{з доп} - коэффициент загрузки - допустимый. Он зависит от категории надежности.

К_{з доп} = 0.67 - 0.7 - I категория

К_{з доп} = 0.7 - 0.8 - II категория

К_{з доп} = 0.8 - 0.9 - III категория

ДN_т - добавка до ближайшего целого числа;

m - добавка к минимальному числу трансформаторов до оптимального.

m=f(N_{т min}, K_{зт.норм}, ДN_т).

Найденное число трансформаторов не может быть меньше, чем число трансформаторов, требуемых по условиям надежности.

Далее определяем предельную величину реактивной мощности, которую могут пропустить выбранные трансформаторы:

(2.4)

где S_ном.т - номинальная мощность трансформаторов цеховой ТП;

Р_р - расчетная активная нагрузка на ТП.

При Q_1р < Q_р трансформаторы ТП не могут пропустить всю реактивную нагрузку и поэтому часть ее должна быть скомпенсирована с помощью конденсаторов, которые следуют установить на стороне низшего напряжения на ТП. Мощность этих конденсаторов будет составлять

Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах будут, соответственно:

(2.5)

(2.6)

Результаты по выбору числа, мощности и типа трансформаторов приведены в таблице 6.

3. Выбор напряжения, схемы внешнего электроснабжения и трансформаторов ГПП предприятия

Величина напряжения питания главной понизительной подстанции предприятия определяется наличием конкретных источников питания, уровнями напряжений на них, расстоянием от ГПП до этих источников, возможностью сооружения воздушных линий для передачи электроэнергии и другими факторами.

Из всех возможных вариантов внешнего электроснабжения нужно выбрать оптимальный, т. е. имеющий наилучшие технико-экономические показатели. Для этого, прежде всего, следует найти величину рационального напряжения, которую возможно оценить по приближенной формуле Стилла:

(3.1)

где - длина питающей ГПП линии, [км];

- расчетная активная нагрузка предприятия на стороне низшего напряжения ГПП, кВт.

Расчетная (максимальная) активная нагрузка предприятия:

(3.2)

где - расчетная активная низковольтная нагрузка всех цехов и других потребителей предприятия;

- расчетная активная высоковольтная нагрузка предприятия, создаваемая высоковольтными синхронными, асинхронными электродвигателями, преобразовательными подстанциями и т. п.;

- расчетная активная нагрузка освещения предприятия, включающая внутрицеховое и наружное освещение;

- суммарные потери активной мощности в трансформаторах цеховых ТП;

Потери в трансформаторах ТП рассчитаны и результаты расчетов сведены в таблицу 2.

- коэффициент одновременности максимумов, .

, (3.3)

где m - число групп электроприемников.

Таблица 2 - Потери в цеховых трансформаторах

№ п/ст	Тип тр-ра	Sном,кВА	Nт опт	kзт норм.	Рхх, кВт	Ркз,кВт	Iхх ,%	Uкз,%	?Ртр , кВт	?Qтр , кВт
1	ТМЗ	400	2	0,73	0,9	5,5	1,8	4,5	7,66	16.75
2	ТМЗ	630	2	0,73	1,25	7,9	1,7	5,5	10,9	27.32
3	ТМЗ	1000	2	0,67	1,4	12,2	1,7	5,5	20,6	60.14
4	ТМЗ	160	2	0,73	0,44	2,75	1,8	4,5	3,81	7.02
5	ТМЗ	400	2	0,69	0,9	5,5	1,8	4,5	7,66	16.75
6-10	ТМЗ	1250	10	0,67	1,5	14,35	1,5	6,0	40,4	800.39
Итого								129.4	936.65

Тогда:

(3.4)

Величина рационального напряжения:

Т.к. для сравнения заданы два варианта внешнего электроснабжения предприятия: 35 и 110 кВ, а U_{рац i}=75.3, то требуется технико-экономическое сравнение. В результате расчётов проводимых в пункте 4 (Технико-экономическое обоснование схемы электроснабжения) выбираем напряжение 110кВ.

Полная расчетная нагрузка предприятия, необходимая для выбора силовых трансформаторов ГПП находится приближенно по формуле:

, (3.5)

где - экономически целесообразная реактивная мощность на стороне высшего напряжения ГПП, потребляемая предприятием от энергосистемы.

(3.6)

где находится по таблице 3.

Таблица 3 - Значения тангенса

Напряжение сети, кВ	35	110
	0.27	0,31

Потери реактивной мощности в трансформаторах ГПП:

(3.7)

Мощность трансформаторов ГПП определяется из соотношений:

(3.8)

где n = 2 - число трансформаторов ГПП;

- коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме, определяется из условия резервирования.

Произведем расчёт по выражениям (3.3) - (3.6) и сведём полученные результаты в таблицу 4, 5

Таблица 4

Напряжение, кВ	tgц	QЭ.С, квар	?QТГПП, квар	SР.П, кВА
110	0,31	5805.37	1372.43	19244.51

Таблица 5

Напряжение, кВ	Nт, шт	Kз.доп	SТ, кВА	SН.Т, кВА	Тип	Кзт.норм.	Кзт.п/ав
110	2	0,7	13746.07	16000	ТРДН-16000/110	0,59	1,18

Сведем полученные результаты в таблицу 6 и выберем трансформатор.

Таблица 6 - Расчетные и справочные данные для трансформаторов ГПП

Напряжение, кВ	110
Экономически целесообразная реактивная мощность QЭ.С, квар	5805.37
Полная расчетная нагрузка SР.П, кВА	19244.51
Мощность трансформаторов ГПП SТ, кВА	13746.07
Тип трансформаторов на ГПП	ТРДН-16000/110
Номинальная мощность трансформатора SН.Т, кВА	16000
Напряжение на высокой стороне UВН, кВ	115
Напряжение на низкой стороне UНН, кВ	38,5
Потери холостого хода ДРХХ, кВт	24
Потери короткого замыкания ДРКЗ, кВт	85
Напряжение короткого замыкания UКЗ, %	10,5
Ток холостого хода IХХ, %	0,7
Коэффициент загрузки в нормальном режиме Кзт.норм.	0,59
Коэффициент загрузки в послеаварийном режиме Кзт.п/ав	1,18

Вариант схемы электроснабжения предприятия для 110 кВ представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Вариант схемы внешнего электроснабжения предприятия на напряжение 110 кВ

4. Технико-экономическое сравнение схем внешнего электроснабжения предприятия напряжением 35 и 110кВ

4.1 Расчеты для схемы внешнего электроснабжения предприятия на напряжение 110 производиться по формулам

4.2.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах ГПП

Параметры трансформатора ТРДН-16000/110:

Потери мощности в трансформаторах:

(4.1)

(4.2)

Потери электроэнергии в трансформаторе:

(4.3)

где - годовое число часов максимальных потерь, определяемое из соотношения:

(4.4)

где Т_М - годовое число часов использования получасового максимума активной нагрузки равное 6400 [1];

Т_Г - годовое число часов работы предприятия равное 8760.

4.1.2 Расчет линии электропередачи от районной подстанции энергосистемы до ГПП предприятия

Нагрузка в начале линии:

(4.5)

Расчетный ток одной цепи линии:

(4.6)

где N - число линий.

Ток в послеаварийном режиме (в случае питания всей нагрузки по одной цепи линии):

(4.7)

Сечение проводов линий находим по экономической плотности тока:

(4.8)

где экономическая плотность тока, А/мм².

Выбираем ближайшее меньшее стандартное сечение. Провод АС-70/11 [2]. Данные провода:

Проверяем провод по нагреву в послеаварийном режиме:

I_доп=265 А > I_П=103.77 А

Потери активной энергии в проводах линии за год:

(4.9)

4.1.3 Расчет токов короткого замыкания в начале отходящих линий от питающей подстанции энергосистемы и на вводах ГПП или ЦРП

Исходная схема питания промышленного предприятия и схема замещения для расчета токов короткого замыкания приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема расчета токов короткого замыкания

Определим параметры схемы замещения.

При мощности короткого Замыкания, а базисная мощность . За базисное напряжение принимаем среднее напряжение в ступени, где рассматривается КЗ. Среднее напряжение на 5% больше номинального, следовательно,

Сопротивление системы в относительных единицах:

(4.10)

Сопротивление воздушной линии 110 кВ:

(4.11)

Определяем ток короткого замыкания в точке К1.

Ток короткого замыкания в точке К1 (периодическая слагающая принимается неизменной в течение всего процесса замыкания):

= 15.23 кА (4.12)

Ударный ток короткого замыкания в точке К1:

(4.13)

где - ударный коэффициент равный 1,8 [4].

Рассчитаем ток КЗ в точке К2.

(4.14)

Ударный ток короткого замыкания в точке К2:

4.1.4 Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих линий от подстанции энергосистемы и на вводе ГПП

Выбор и проверка выключателей производится по следующим параметрам:

номинальному напряжению:

(4.15)

номинальному току:

(4.16)

где - рабочий ток выключателя в наиболее тяжелом режиме:

(4.17)

номинальному току электродинамической стойкости:

симметричному:

(4.18)

асимметричному:

(4.19)

номинальному току отключения:

симметричному:

(4.20)

асимметричному:

(4.21)

где - процентное содержание апериодической составляющей в токе короткого замыкания.

номинальному импульсу квадратичного тока (термической стойкости):

(4.22)

где - минимальное время действия релейной защиты;

- собственное время отключения выключателя по каталогу;

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

- номинальное значение тока термической стойкости для выбранного выключателя;

- время термической стойкости.

Разъединители выбираются по номинальному напряжению (), номинальному длительному току (), а в режиме короткого замыкания проверяются по электродинамической и термической стойкости. Для защиты оборудования ГПП от перенапряжений выбираются ограничители перенапряжений. Результаты выбора сводим в таблицу 7:

Таблица 7 - Выбор и проверка аппаратов

Данные установки	Каталожные данные
Выключатель ВГБ-110А
Разъединитель РДЗ-110/1000Н.УХЛ1
Ограничитель перенапряжений ОПН-110 В УХЛ1

4.1.5 Определим технико-экономические показатели схемы внешнего электроснабжения

Годовые приведенные затраты находятся по выражению:

(4.23)

где общие ежегодные отчисления от капиталовложений, определяются по формуле:

(4.24)

где нормативный коэффициент эффективности, ;

отчисления на амортизацию [4];

расходы на обслуживание [4];

сумма капитальных затрат i-ой группы одинаковых элементов;

- народнохозяйственный ущерб от перерывов электроснабжения, определяется для вариантов, неравноценных по надежности. Для учебного проектирования рассматриваются равнонадежные варианты и показатель , таким образом, из расчетов исключается.

стоимость годовых потерь электроэнергии, вычисляется по формуле:

(4.25)

где удельная стоимость потерь электроэнергии, определяется по выражению:

(4.26)

где основная ставка тарифа, ;

стоимость одного кВт•ч электроэнергии,;

Размещено на http://www.allbest.ru/

- поправочный коэффициент, для сетей напряжением 110 кВ ;

- отношение потерь активной мощности предприятия в момент наибольшей активной нагрузки к максимальным потерям активной мощности, Размещено на http://www.allbest.ru/

.

Результаты расчета экономических показателей сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Экономические показатели сети с напряжением 110кВ

Наименование оборудования	Ед. изм.	Количество, шт(км)	Стоимость, т.р	Капиталовложения, К, т.р	Отчисления, Е, о.е	Затраты, т.р	Потери эл/енергии, кВт*ч	Стоимость потерь эл/энергии, т.р
Выключатель ВГБ-110А	шт.	4	1400,0	5600,0	0,193	1080,8	-	-
Разъединитель РДЗ-110/1000Н УХЛ1	полюс	18	180,0	3240,0	0,193	625,3	-	-
Ограничитель перенапряжений ОПН-110В УХЛ1	шт.	6	25,0	150,0	0,193	29,0	-	-
Трансформатор ТРДН-16000/110	шт.	2	8000,0	16000,0	0,193	3088		2306.53
Двухцепная ВЛ 110 кВ F=70 мм2	км	1.5	1590	2385	0,152	362.52	53010.56	169.103
Ограничитель перенапряжений ОПН 110-56	шт.	2	28,8	57,7	0,152	8,8	-	-
Заземлитель ЗОН-СЭЩ 110 кВ	шт.	2	35,0	70,0	0,193	13,5	-	-
Всего по варианту				27502.7		5206.82	77606.56	2475.63
ГОДОВЫЕ ЗАТРАТЫ, Зг, т.р/год		7682.45

4.2 Расчеты для схемы внешнего электроснабжения предприятия на напряжение 35 кВ аналогично

4.2.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах ГПП

Параметры трансформатора ТДН-16000/35

Потери мощности в трансформаторах:

Потери электроэнергии в трансформаторе:

где - годовое число часов максимальных потерь, определяемое из соотношения:

где Т_М - годовое число часов использования получасового максимума активной нагрузки равное 6400 [1];

Т_Г - годовое число часов работы предприятия равное 8760.

4.2.2 Расчет линии электропередачи от районной подстанции энергосистемы до ГПП предприятия

Нагрузка в начале линии:

Расчетный ток одной цепи линии:

где N - число линий.

Ток в послеаварийном режиме (в случае питания всей нагрузки по одной цепи линии):

Сечение проводов линий находим по экономической плотности тока:

где экономическая плотность тока, А/мм².

Выбираем ближайшее меньшее стандартное сечение. Провод АС-150/19 [2]. Данные провода:



Уже на данном этапе расчета можно сделать вывод о невыгодности применения ВЛЭП на 35 кВ, поскольку провод такого сечения на данное напряжение на практике никогда не применяется.

Проверяем провод по нагреву в послеаварийном режиме:

I_доп=450 А > I_П=322 А

Потери активной энергии в проводах линии за год:

4.2.3 Расчет токов короткого замыкания в начале отходящих линий от питающей подстанции энергосистемы и на вводах ГПП или ЦРП

Исходная схема питания промышленного предприятия и схема замещения для расчета токов короткого замыкания аналогична схеме изображенной на рисунке 2.

Определим параметры схемы замещения.

При мощности короткого Замыкания , а базисная мощность . За базисное напряжение принимаем среднее напряжение в ступени, где рассматривается КЗ. Среднее напряжение на 5% больше номинального, следовательно, =36.7 кВ

Сопротивление системы в относительных единицах:

Сопротивление воздушной линии 35 кВ:

Определяем ток короткого замыкания в точке К1.

Ток короткого замыкания в точке К1 (периодическая слагающая принимается неизменной в течение всего процесса замыкания):

кА

Ударный ток короткого замыкания в точке К1:

где - ударный коэффициент равный 1,8 [4].

Рассчитаем ток КЗ в точке К2.

Ударный ток короткого замыкания в точке К2:

4.2.4 Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих линий от подстанции энергосистемы и на вводе ГПП

Выбор и проверка выключателей производится по следующим параметрам:

номинальному напряжению:

номинальному току:

где - рабочий ток выключателя в наиболее тяжелом режиме:

номинальному току электродинамической стойкости:

симметричному:

асимметричному:

номинальному току отключения:

симметричному:

асимметричному:

где - процентное содержание апериодической составляющей в токе короткого замыкания.

номинальному импульсу квадратичного тока (термической стойкости):

где - минимальное время действия релейной защиты;

- собственное время отключения выключателя по каталогу;

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

- номинальное значение тока термической стойкости для выбранного выключателя;

- время термической стойкости.

Разъединители выбираются по номинальному напряжению (), номинальному длительному току (), а в режиме короткого замыкания проверяются по электродинамической и термической стойкости. Для защиты оборудования ГПП от перенапряжений выбираются ограничители перенапряжений. Результаты выбора сводим в таблицу 9:

Таблица 9- Выбор и проверка аппаратов

Данные установки	Каталожные данные
Выключатель ВВУ
РД-35/1000УХЛ1
Ограничитель перенапряжений ОПН - У УХЛ 1

4.2.5 Определим технико-экономические показатели схемы внешнего электроснабжения

Годовые приведенные затраты находятся по выражению:

где общие ежегодные отчисления от капиталовложений, определяются по формуле:

где нормативный коэффициент эффективности, ;

отчисления на амортизацию [4];

расходы на обслуживание [4];

сумма капитальных затрат i-ой группы одинаковых элементов;

- народнохозяйственный ущерб от перерывов электроснабжения, определяется для вариантов, неравноценных по надежности. Для учебного проектирования рассматриваются равнонадежные варианты и показатель , таким образом, из расчетов исключается.

стоимость годовых потерь электроэнергии, вычисляется по формуле:

где удельная стоимость потерь электроэнергии, определяется по выражению:

Где основная ставка тарифа, ;

стоимость одного кВт • ч электроэнергии, ;

- поправочный коэффициент, для сетей напряжением 35 кВ; д = 1.08

- отношение потерь активной мощности предприятия в момент наибольшей активной нагрузки к максимальным потерям активной мощности, .

Результаты расчета экономических показателей сводим в таблицу 10.

Таблица 10- Экономические показатели сети с напряжением 35кВ

Наименование оборудования	Ед. изм.	Количество, шт(км)	Стоимость, т.р	Капиталовложения, К, т.р	Отчисления, Е, о.е	Затраты, т.р	Потери эл/енергии, кВт*ч	Стоимость потерь эл/энергии, т.р
Выключатель ВВУ	шт.	4	1030,0	4120,0	0,193	795,16	-	-
Разъединитель РД-35/1000УХЛ1	полюс	18	130,0	2340,0	0,193	451,6	-	-
Ограничитель перенапряженй ОПН - У УХЛ 1	шт.	6	21,0	126,0	0,193	24,3	-	-
Трансформатор ТДН-16000/35	шт.	2	7500,0	15000,0	0,193	2895		2479
Двухцепная ВЛ 35 кВ F=150 мм2	км	1.5	1400	2100	0,152	319.2	236175	975
Ограничитель перенапряжений ОПН 35-56	шт.	2	22,8	45.6	0,152	6,93	-	-
Заземлитель ЗОН-СЭЩ 35 кВ	шт.	2	30,0	60,0	0,193	11,58	-	-
Всего по варианту				23791.6		4503.77	836587	3454
ГОДОВЫЕ ЗАТРАТЫ, Зг, т.р/год		7957.77

5. Выбор величины напряжения и схемы внутреннего электроснабжения предприятия, расчет питающих линий

5.1 Выбор величины напряжения

Выбор величины напряжения распределительных сетей предприятия зависит от величин нагрузок на напряжениях 6 и 10 кВ. Критерием выбора являются технико-экономические показатели, в первую очередь приведенные затраты, которые рассчитываются как для сети, так и для понижающих подстанций.

Согласно НТП ЭПП-94 для распределительных сетей следует применять, как правило, напряжение 10 кВ. Так как отсутствует нагрузка на напряжение 6 кВ, принимаем напряжение внутреннего электроснабжения предприятия 10 кВ.

5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия

При построении схемы электроснабжения необходимо учитывать требования НТП ЭПП-94.

Схема выполняется одноступенчатая, распределение электроэнергии осуществляется по магистральным схемам при последовательном, линейном расположении подстанций (число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали 2) и по радиальным схемам при нагрузках, расположенных в различных направлениях от ГПП. Так как имеются потребители первой и второй категорий, то предусматривается секционирование во всех звеньях схемы. При радиальном питании применяется глухое присоединение цеховых трансформаторов, а при магистральной схеме питания подстанции перед цеховым трансформатором устанавливаются коммутационные аппараты.

5.3 Конструктивное выполнение электрической сети

Выбор способа распределения электроэнергии зависит от величины электрических нагрузок и их размещения, плотности застройки предприятия, конфигурации технологических, транспортных и других коммуникаций, типа грунта на территории предприятия.

Распределительные сети предприятия напряжением 10 кВ выполним кабельными линиями.

В качестве основного способа прокладки выбираем прокладку кабелей в траншее (в одной траншее допускается прокладка шести кабелей). Поскольку грунт предприятия имеет среднюю коррозионную активность, в грунте имеются блуждающие токи, то, для прокладки в траншее, выбираем кабели типа ААШвУ. Под автомобильной дорогой кабель прокладывается в трубах.

5.4 Расчет питающих линий

Сечение кабелей напряжением 10 кВ определяется по экономической плотности тока и проверяется по допустимому току кабеля в нормальном режиме работы с учетом условий его прокладки, по току перегрузки, потери напряжения в послеаварийном режиме и термической стойкости к токам короткого замыкания. Все результаты расчетов приведены в таблице15.

Расчетный ток в кабельной линии в нормальном режиме:

(5.1)

где S_Р.К - мощность, которая должна передаваться по кабельной линии в нормальном режиме, кВА. При питании однотрансформаторной цеховой подстанции это расчетная нагрузка трансформатора подстанции с учетом потерь, при питании двухтрансформаторной подстанции - расчетная нагрузка, приходящаяся на один трансформатор, с учетом потерь. Для магистральной линии мощность S_Р.К определяем для каждого участка путем суммирования расчетных нагрузок соответствующих трансформа-торов, питающихся по данному участку магистральной линии:

(5.2)

- число запараллеленных кабелей в кабельной линии.

Сечение кабельной линии, определяемое по экономической плотности тока:

(5.3)

где j_Э = 1,2 - экономическая плотность тока для кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами при числе часов использования максимума нагрузки Т_М = 3500 ч/год.

По результату расчета выбираем кабель, имеющий ближайшее меньшее стандартное сечение по отношению к F_Э. При выборе типа исполнения кабеля должны учитываться условия окружающей среды. Для выбранного кабеля по таблицам находим длительно допустимый ток согласно.

Допустимый ток кабеля с учетом условий его прокладки рассчитывается по формуле:

(5.4)

где К_П - поправочный коэффициент на число параллельно прокладываемых кабелей [4, табл.1.3.26], К_П = 1 - в воздухе;

К_t - поправочный коэффициент на температуру среды, в которой прокладывается кабель [1, табл.1.3.3],

Под послеаварийным режимом кабельной линии будем понимать режим, когда выходит из строя одна из двух кабельных линий, питающих потребители первой и второй категорий. При этом нагрузка на линию удваивается, то есть:

(5.5)

Допустимая перегрузка кабеля в послеаварийном режиме:

(5.6)

где К_АВ - коэффициент перегрузки [4, табл.1.3.2].

Потеря напряжения в кабельной линии в послеаварийном режиме определяется по формуле:

(5.7)

где Р_Р, Q_Р - расчетные активная и реактивная нагрузки кабеля в послеаварийном режиме;

r₀, х₀ - удельные активное и индуктивное сопротивления кабеля, Ом/км, [3];

l - длина кабельной линии, км.

6. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания производится с помощью типовых кривых. Достаточно рассмотреть ток трехфазного короткого замыкания в характерных точках СЭС предприятия и определить периодическую составляющую этого тока для наиболее тяжелого режима работы сети. Учет апериодической составляющей производится приближенно, допускается, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой точке электрической сети. Так как мощность короткого замыкания энергосистемы в месте присоединения питающей предприятие линии значительно превышает мощность, потребляемую предприятием, то допускается периодическую составляющую тока короткого замыкания от энергосистемы принимать неизменной во времени:

(6.1)

Для расчета токов короткого замыкания составим расчетную электрическую схему (рисунок 3).

При выборе расчетной схемы для определения токов короткого замыкания рассчитывается режим, при котором воздействие токов короткого замыкания на систему электроснабжения является наиболее тяжелым. Это режим, когда один из трансформаторов главной понизительной подстанции отключен для проведения профилактических мероприятий или аварийного ремонта и включен секционный выключатель в распределительном устройстве 10 кВ ГПП, то есть все электроприемники питаются от одного трансформатора. В этом случае все асинхронные двигатели будут влиять на величину тока КЗ.

При определении токов КЗ в точках К₁ и К₂ подпитку от асинхронных двигателей можно не учитывать. В подпитке точки К₃ участвуют все асинхронные двигатели, подключенные к двум секциям. При определении тока КЗ в точке К₄ в качестве источника рассматривается только энергосистема, а подпитка от электродвигателей напряжением 10 кВ не учитывается.

Рисунок 3 - Расчетная электрическая схема СЭС предприятия для расчета токов КЗ

Для расчета токов КЗ по схеме электроснабжения предприятия (рисунок 6) составляется схема замещения (рисунок 4).

Найдем параметры схемы замещения в относительных единицах при S_Б = 1000 МВА и принимая за базисное напряжение той ступени, на которой произошло короткое замыкание.

Рисунок 4 - Схема замещения для расчета токов КЗ

Сопротивление системы:

(6.2)

где S_КЗС - мощность короткого замыкания системы, МВА.

Сопротивление ВЛ:

(6.3)

где U_СР1 = 115 кВ - среднее напряжение воздушной линии 110 кВ.

Сопротивление трансформатора ГПП:

(6.4)

(6.5)

Сопротивление кабельных линий для двигателей мощностью 1000 кВт:

Сопротивление синхронного двигателя:

(6.6)

Точку К₄ полагаем расположенной на шинах 0,4 кВ цеховой ТП с трансформаторами наибольшей мощности и наименее удаленной от ГПП (ТП-5).

Сопротивление кабельной линии от ГПП до ТП-2.3:

(6.7)

В сети напряжением ниже 1000 В необходимо учитывать и активные сопротивления.

Полное сопротивление трансформатора цеховой ТП:

(6.8)

Активное сопротивление трансформатора

(6.9)

Индуктивное сопротивление трансформатора

(6.10)

.

Перейдем к расчету токов короткого замыкания.

Токи КЗ в точках К1 и К2 были определены при технико-экономическом обосновании величины напряжения внешнего электроснабжения предприятия.

Для расчета тока короткого замыкания в точке К₃ приведем схему замещения (рисунок 4) к виду рисунка 5.

Рисунок 5 - Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К₃

Сопротивления на рисунке 5:

(6.11)

Базисный ток:

(6.12)

Начальные значения сверхпереходного тока каждой ветви:

(6.13)

(6.14)

(6.15)

Начальное значение тока короткого замыкания в точке К₃:

I_К3/0/ = I_С+ + = 4.34+1,67+1.47=7.48 кА (6.16)

Так как подпитку точки КЗ от асинхронных двигателей учитываем только в начальный момент, то периодическую составляющую тока КЗ можно считать неизменной:

I_К3 = I_{П 0} = I_{П t} = 7.48 кА

Ударный ток короткого замыкания:

(6.17)

здесь К_У = 1,8 согласно [1].

Мощность короткого замыкания

(6.18)

Определим ток короткого замыкания в точке К₄.

Суммарное индуктивное сопротивление

х = х₁₈ + х₁₉ +х₂₀ =119.85 полное сопротивление

(6.19)

Мощность короткого замыкания в точке К₄:

Ток короткого замыкания при базисном напряжении U_Б = 0,4 кВ найдем по формуле:

Ударный ток КЗ:

где ударный коэффициент К_У принят 1,6 согласно [1].

Результаты расчетов по всем точкам КЗ представлены в таблице 11.

Таблица 11 - Результаты расчета токов короткого замыкания

Расчетная точка	Напряжение UСР расчетной точки, кВ	Токи, кА	Мощность КЗ ступени, МВА
		IП,0	iУД
К1	115	15.23	38.76	3000
К2	115	13.28	33.8	1405
К3	10,5	7.48	19	345.5
К4	0,4	11.5	26.02	8.02

Для оценки теплового импульса воздействия тока КЗ на отдельные элементы системы электроснабжения необходимо найти время отключения КЗ. С этой целью построим диаграмму селективности действия максимальной токовой защиты (рисунок 6), ступень селективности примем равной 0,5с.

Рисунок 6 - Диаграмма селективности действия максимальной токовой защиты

7. Выбор электрооборудования внутреннего электроснабжения предприятия

7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП

РУ НН ГПП выполняется комплектным из шкафов серии КЭ - 10/40 для внутренней установки. Шкаф КЭ - 10/40 комплектуется элегазовыми выключателями типа VD4, встроенными разъединителями вводного типа, сборными шинами и трансформаторами тока типа ТЛ-10.

Условия выбора, расчетные параметры сети и каталожные данные ячеек КРУ представлены в таблице 12.

Таблица 12 - Выбор ячеек КРУ ГПП

Условия выбора	Расчетные параметры сети	Каталожные данные КЭ-10/40
	uУСТ = 10 кВ	uНОМ = 10 кВ
	IУТЯЖ ГПП = 1.29 кА	IНОМ = 3.2 кА
	iУД = 19 кА	iДИН = 102 кА
	ВК = 78.33

Рабочий ток в утяжеленном режиме вводной ячейки определим, исходя из перегрузочной способности силовых трансформаторов ГПП:

(7.1)

Ударный ток указан в таблице для точки короткого замыкания К₃.

Тепловой импульс тока КЗ определяется по формуле: ,

(7.2)

где Т_А = 0,05 с согласно [2];

t_ОТК = t_РЗ + t_ОВ = 1,32 + 0,08 = 1,4 с, (7.3)

t_РЗ - выдержка времени срабатывания релейной защиты, с;

t_ОВ - полное время отключения выключателя типа VD4, с.

7.2 Выбор выключателей КРУ

Выключатели выбираются по рассмотренным выше условиям.

Подробный выбор выключателя на вводе в КРУ рассмотрен в таблице 18. Секционный выключатель принимается того же типа, что и вводной.

В ячейках КРУ типа КЭ - 10/40 устанавливаются элегазовые выключатели типа VD4 собственным временем отключения t_СВ = 0,075 с и полным временем отключения t_ОВ = 0,08 с.

Амплитудное значение апериодической составляющей тока короткого замыкания в момент расхождения контактов выключателя , определяется по формуле:

(7.4)

где: = t_РЗMIN + t_СВ = 0,01+0,075= 0,085 с.

Номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени по формуле:

(7.5)

Таблица 13 - Выбор выключателей на вводе в КРУ

Условия выбора	Расчетные параметры сети	Каталожные данные VD4 - 12.40.25
	uУСТ = 10 кВ	uНОМ = 10 кВ
	IУТЯЖ = 1.29 кА	IНОМ = 3.2 кА
	IП, = 7.48 кА	IНОМ.ОТКЛ. = 25 кА
	iА,НОМ = 1.93 кА	iА,НОМ = 9,9 кА
	iУД = 19 кА	iДИН = 63 кА
	ВК = 78.33

Остальные выключатели напряжением 10 кВ выбираются аналогично, результаты выбора представлены в таблице 14.

Таблица 14 - Выбор выключателей и трансформаторов тока схемы внутреннего электроснабжения

Кабельные линии (начало - конец)	Uном,кВ	Iр, А	Iутяж, А	Iпо,кА	Iуд,кА	Тип выключателя	Тип ТТ
ГПП -ТП-1	10	19.67	39.34	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-50-0,5/10Р
ГПП -ТП-2	10	35.17	70.34	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-100-0,5/10Р
ГПП - ТП-3	10	67.59	135.18	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-150-0,5/10Р
ГПП - ТП-4	10	9.11	18.22	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-50-0,5/10Р
ГПП - ТП-5	10	20.68	41.36	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-50-0,5/10Р
ГПП - ТП-6	10	63.87	127.74	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-150-0,5/10Р
ГПП - ТП-7	10	63.87	127.74	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-150-0,5/10Р
ГПП - ТП-8	10	63.87	127.74	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-150-0,5/10Р
ГПП - ТП-9	10	63.87	127.74	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-150-0,5/10Р
ГПП - ТП-10	10	63.87	127.74	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-150-0,5/10Р
ГПП - ДСП	10	124	-	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-150-0,5/10Р
ГПП - СД1,2	10	107.73	-	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-150-0,5/10Р
ГПП - СД3,4,5,6	10	69.66	-	7.48	19	VD 4	ТЛК-10-100-0,5/10Р

7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ

В ячейках КРУ типа КЭ-10/40 устанавливаются трансформаторы тока типа ТЛК-10. Условия выбора, расчетные параметры сети и каталожные данные /3/ трансформаторов тока на вводе в КРУ указаны в таблице.

Для проверки выбранного трансформатора тока по вторичной нагрузке составляем схему включения трансформаторов тока и измерительных приборов (рисунок 7).

Таблица 15- Выбор трансформаторов тока на вводе в КРУ ГПП

Условия выбора	Расчётные параметры сети	Каталожные данные ТШЛ-10-УЗ; ТЗ
	uУСТ=10 кВ	uНОМ=10 кВ
	IУТЯЖ ГПП=1290 А	IНОМ=4000 А
	iУД=19 кА	iДИН=100 кА
	ВК=78.33

Рисунок 7 - Схема включения трансформаторов тока и приборов

Определяем нагрузку по фазам, пользуясь схемой включения и каталожными данными приборов, для выбора наиболее загруженного трансформатора тока.

Таблица 16 - Проверка класса точности трансформатора тока

Прибор	Тип прибора	Количество приборов	Нагрузка фазы, ВА

Страница:

•  1 
•  2 

дипломная работа "Электроснабжение промышленных предприятий" скачать

Подобные документы

• Электроснабжение машиностроительного завода

  Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций. Расчет напряжения, схемы внешнего электроснабжения, трансформаторов ГПП. Технико-экономическое обоснование схем.
  
  дипломная работа [1,4 M], добавлен 30.04.2012
  

• Разработка электроснабжения промышленного предприятия

  Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения. Расчет электрических нагрузок и компенсирующего устройства. Выбор числа и мощности трансформаторов. Расчет питающих линий высокого напряжения. Техника безопасности при монтаже проводок.
  
  курсовая работа [2,0 M], добавлен 27.11.2009
  

• Проект системы электроснабжения оборудования для группы цехов "Челябинского тракторного завода – Уралтрак"

  Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия. Технико-экономическое обоснование схемы внешнего электроснабжения. Расчет токов короткого замыкания.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 13.03.2010
  

• Электроснабжение электровозоремонтного завода

  Расчет электрических нагрузок по ремонтно-механическому цеху и предприятию в целом. Выбор числа, мощности и типа трансформатора цеховых трансформаторных подстанций предприятия. Выбор величины напряжения и схемы внутреннего электроснабжения предприятия.
  
  дипломная работа [746,7 K], добавлен 06.04.2014
  

• Расчет электроснабжения ООО "Шахта Коксовая"

  Выбор схемы внешнего электроснабжения, величины напряжения, силовых трансформаторов. Расчет электрических нагрузок, воздушных и кабельных линий, токов короткого замыкания. Проверка кабельных линий по потерям напряжения. Компенсация реактивной мощности.
  
  дипломная работа [387,4 K], добавлен 28.09.2009
  

• Выбор и расчёт схем электроснабжения завода

  Выбор рода тока, напряжения и схемы внешнего и внутреннего электроснабжения. Выбор и расчет числа и мощности цеховых трансформаторов и подстанции, марки и сечения кабелей, аппаратуры и оборудования устройств и подстанций. Компенсация реактивной мощности.
  
  курсовая работа [453,8 K], добавлен 08.11.2008
  

• Проектирование электроснабжения химического завода

  Характеристика предприятия и источников электроснабжения. Определение расчетных электрических нагрузок цеха; числа и мощности трансформаторов на цеховых подстанциях. Компенсация реактивной мощности. Выбор схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.
  
  дипломная работа [1,5 M], добавлен 25.06.2012
  

• Электроснабжение на предприятии

  Расчет электрических нагрузок отделений и цеха промышленного предприятия. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Выбор элементов внешнего электроснабжения промышленного предприятия. Расчет токов короткого замыкания в сетях СЭС ПП.
  
  курсовая работа [2,2 M], добавлен 26.10.2008
  

• Проектирование системы электроснабжения завода станкостроения. Электроснабжение цеха обработки корпусных деталей

  Определение электрических нагрузок от силовых электроприёмников. Выбор количества и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Выбор напряжения и схемы электроснабжения. Расчёт токов короткого замыкания. Выбор и проверка оборудования и кабелей.
  
  курсовая работа [817,1 K], добавлен 18.06.2009
  

• Электроснабжение завода металлоконструкций

  Определение электрических нагрузок завода металлических конструкций. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций. Особенности выбора величины напряжения внешнего электроснабжения по технико-экономическим параметрам.
  
  курсовая работа [2,6 M], добавлен 13.01.2023
  

• Электроснабжение завода

  Расчет электрических нагрузок по предприятию, принципы составления соответствующих картограмм. Выбор напряжения, схемы внешнего электроснабжения и трансформаторов главной понизительной подстанции. Расчет питающих линий, токов короткого замыкания.
  
  курсовая работа [631,6 K], добавлен 12.11.2014
  

• Система электроснабжения вагоностроительного завода

  Краткая характеристика металлопрокатного цеха, расчет электрических и осветительных нагрузок. Выбор схемы цеховой сети, числа и мощности цеховых трансформаторов. Определение напряжения внутризаводского электроснабжения. Расчет картограммы нагрузок.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.04.2012
  

• Электроснабжение приборостроительного завода

  Проектирование электроснабжения приборостроительного завода: выбор оптимального напряжения, числа и мощности трансформаторов цеховых и главной понизительной подстанций, схемы внутризаводских сетей. Расчет кабельных линий и нагрузок на стороне 10 кВ.
  
  дипломная работа [55,8 K], добавлен 15.07.2010
  

• Электроснабжение промышленных предприятий

  Расчет электрических нагрузок и суммарной мощности компенсирующих устройств с учетом режимов энергосистемы. Выбор числа трансформаторов, схем электроснабжения и напряжения распределительных сетей для понизительных подстанций промышленных предприятий.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 21.11.2010
  

• Электроснабжение токарного цеха

  Выбор схемы и линий электроснабжения оборудования. Расчет электрических нагрузок, числа и мощности питающих трансформаторов. Выбор компенсирующей установки, аппаратов защиты. Расчет токов короткого замыкания и заземляющего устройства и молниезащиты.
  
  курсовая работа [663,0 K], добавлен 04.11.2014
  

• Электроснабжение промышленных предприятий

  Характеристика потребителей электроэнергии и определение категорий электроснабжения. Выбор варианта схемы электроснабжения и обоснования выбора рода тока и напряжения. Расчет электрических нагрузок, осветительных сетей и мощности трансформаторов.
  
  курсовая работа [72,3 K], добавлен 15.07.2013
  

• Проектирование систем электроснабжения предприятий железнодорожного транспорта

  Расчет электрических нагрузок. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций. Разработка системы внутризаводского электроснабжения. Расчет электрических нагрузок на головных участках магистралей. Выбор измерительных трансформаторов.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 29.09.2009
  

• Проектирование системы внутреннего электроснабжения предприятия

  Определение расчетной нагрузки промышленных предприятий. Выбор и обоснование схемы внешнего электроснабжения. Выбор цеховых трансформаторов и кабелей потребителей высоковольтной нагрузки. Расчет токов короткого замыкания, заземления и молниезащиты.
  
  дипломная работа [538,3 K], добавлен 24.04.2015
  

• Расчет и выбор трансформаторов тока ТПЛ-10 и напряжения НОМ-10-66

  Краткая характеристика электроснабжения и электрооборудования автоматизированного цеха. Расчет электрических нагрузок. Категория надежности и выбор схемы электроснабжения. Расчёт и выбор компенсирующего устройства. Выбор числа и мощности трансформаторов.
  
  курсовая работа [177,2 K], добавлен 25.05.2013
  

• Проектирование электроснабжения механического цеха

  Схема электроснабжения. Расчет электрических нагрузок по методу коэффициента максимума, потерь мощности в трансформаторе. Выбор компенсирующей установки, числа и мощности питающих трансформаторов, линий электроснабжения для модернизируемого оборудования.
  
  курсовая работа [391,7 K], добавлен 21.05.2013
  

Другие документы, подобные "Электроснабжение промышленных предприятий"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам