Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Электроснабжение промышленных предприятий»

Исходные данные

1. Расстояние от подстанции энергосистемы до завода - 9 км

2. Ведомость электрических нагрузок завода:

№	Наименование цеха	Руст, кВт
1	Цех магнитных станций	6150
2	Заготовительно-сварочный цех	8120
3	Цех пластмасс Цех пластмасс (6 кВ)	1840 1600
4	Аппаратный цех	2380
5	Цех нормалей	1920
6	Штамповочный цех	3160
7	Цех асбоцементных плит	830
8	Склад готовой продукции	85
9	Склад металлических отходов	110
10	Гальванический цех	1520
11	Ремонтно-механический цех	827,32
12	Станция нейтрализации	100
13	Очистка кислотной канализации	30
14	Компрессорная №1 Компрессорная №1 (6 кВ)	240 1200
15	Столовая	265
16	Насосная	280
17	Градирня	30
18	Лабораторно-административный корпус	1190
19	Склад кислот	70
20	Компрессорная №2 Компрессорная №2 (6 кВ)	195 1875

3. Ведомость электрических нагрузок ремонтно-механического цеха

	Механическое отделение
1	Токарно-винторезный станок	1	28,00
2	Токарно-винторезный станок	4	4,60
3	Токарно-винторезный станок	1	2,93
4	Настольно-сверлильный станок	3	0,60
5	Вертикально-сверлильный станок	1	7,13
6	Долбежный станок	2	3,80
7	Горизонтально-расточной станок	1	18,95
8	Поперечно-строгальный станок	3	4,50
9	Универсально-фрезерный станок	2	3,40
10	Координатно-расточной станок	3	2,23
11	Копировально-фрезерный станок	2	3,50
12	Плоскошлифовальный станок	3	2,80
13	Внутришлифовальный станок	1	7,53
14	Круглошлифовальный станок	2	9,59
15	Зубофрезерный станок	1	10,55
16	Горизонтально-фрезерный станок	2	8,70
17	Настольный резьбонарезной станок	2	0,60
18	Таль электрическая	3	0,85
19	Кран мостовой электрический	1	24,20
20	Вентилятор	3	1,70
21	Вентилятор	1	4,50
	Электроремонтное отделение
22	Сушильный электрический шкаф	1	6,00
23	Трансформатор сварочный для пайки медных проводов	1	5,00
24	Балансировочный станок	1	1,70
25	Полуавтомат для рядовой многослойной намотки катушек (0,25ё3 мм)	3	1,00
26	Намоточный станок (0,5ё6 мм)	2	2,80
27	Точильный станок двухсторонний	2	1,70
28	Ванна для пайки	1	2,80
29	Обдирочно-шлифовальный станок	3	2,80
30	Токарно-винторезный станок	1	11,13
31	Вертикально-сверлильный станок	2	1,70
32	Таль электрическая	1	0,85
33	Вентилятор	2	2,80
	Гальванический участок
34	Преобразовательный агрегат	1	14,00
35	Вентилятор	2	2,80
36	Обдирочно-шлифовальный станок с гибким валом	2	2,80
	Заготовительное отделение
37	Станок отрезной с дисковой пилой	2	8,83
38	Ножницы гильотинные	1	1,00
39	Пресс гидравлический	1	4,50
40	Механическая ножовка	1	1,70
41	Пресс однокривошипный двойного действия	2	10,00
42	Пресс фрикционный	1	4,50
43	Вертикально-сверлильный станок	1	2,80
44	Обдирочно-точильный станок	3	2,80
45	Вентилятор	3	4,50
46	Кран-балка электрическая подвесная	1	7,30
	Сварочное отделение
47	Трансформатор сварочный	3	83,00
48	Преобразователь сварочный	1	14,00
49	Сварочный агрегат	2	32,00
	Кузнечно-термическое отделение
50	Молот пневматический ковочный	2	10,00
51	Электропечь сопротивления камерная со щитом управления (1330 0С)	3	30,00
52	Вентилятор	1	2,80
53	Таль подвесная электрическая	1	0,85
54	Кран балка	1	7,30

1. Характеристика электроприемников и окружающей среды

Выбор конструкции сетей и способов их выполнения производится на основе анализа исходных данных, изучения особенностей производства, требований генплана и окружающей среды.

Определяющими факторами при выборе конструктивного выполнения сети являются: электроприемник трансформатор мощность реактивный

степень ответственности установки и категория электроснабжения

расстояние от источника питания до потребителя

размещение нагрузки

При расчете электрических нагрузок необходимо знать график электрических нагрузок, режим работы электроприемников предприятия, отраслевые нормативы на коэффициент спроса.

При проектировании следует в соответствии с противопожарными требованиями строительных норм и правил (СНиП) определить степень возгораемости строительных материалов и конструкций зданий и сооружений: несгораемые, трудносгораемые, сгораемые.

Условия в помещениях, влияющие на выбор конструкции сетей, определяются температурой воздуха, наличием агрессивных газов и пыли, возможностью возникновения условий взрывов или пожароопасностью.

По температуре воздуха помещения разделяются на два класса: нормальные и жаркие. В помещениях с нормальной средой температура не должна длительно превышать +30 С, а в жарких она длительно превышает эту температуру.

По влажности среды помещения разделяются на четыре класса: сухие, влажные, сырые и особо сырые. Класс определяется по значению относительной влажности.

Под пыльной понимается среда, где по условиям производства выделяется пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин и аппаратов, затрудняя длительную нормальную работу электрооборудования. Конструкции в этом случае должны иметь пыленепроницаемое исполнение.

Химически активные среды содержат агрессивные газы и пары, вредно действующие на проводники, изоляцию и поддерживающие их конструкции, или образующие на окружающих предметах отложения веществ, разрушающих электротехнические устройства.

Для химически активных сред оборудование и материалы должны выбираться с учетом конкретных веществ, применяемых в технологическом процессе производства. Наиболее эффективным средством защиты от действия химически активных средств является максимально возможное и экономически целесообразное территориальное удаление электрооборудования от источников выделения химических веществ.

В ряде производств применяются вещества, которые могут вызвать опасность пожаров и взрывов. Такие производства, когда нагретые поверхности, искры или открытый огонь могут вызвать пожар, взрыв и разрушение установки, классифицируются как пожароопасные и взрывоопасные.

Пожароопасными являются такие среды в помещениях или на открытом воздухе, где применяются горючие вещества

Взрывоопасными являются такие среды, в которых по условиям технологического процесса могут образовываться взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом, кислородом или другими окислителями. К взрывоопасным относятся также и те среды, где возможно образование взрывоопасных концентраций различных горючих веществ в виде пыли или волокон, заряженных в воздухе.

При проектировании промышленных электроустановок одно и то же помещение или могут оказаться одновременно отнесенным к нескольким перечисленным выше классам. Например, помещение с химически активной средой может быть одновременно влажным. В этих случаях электротехническая установка должна удовлетворять условиям надежной работы в средах всех классов в данном помещении.

Проектируемое промышленное предприятие должно иметь характеристику окружающей среды и электроприемников. Составляем ведомость электрических нагрузок, таблица 1.

Таблица 1

Ведомость электрических нагрузок

№ по плану	Наименование цеха	Установленная мощность, кВт	Характеристика помещений и категория потребителя
			Степень возгораемости	Степень влажности	Степень взрывоопасности/ пожароопасности	Степень активности химической среды	Категория потребителей
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Цех магнитных станций	6150	I	сухое	Г/В-Iб	химически активная	1
2	Заготовительно-сварочный цех	8120	I	сухое	Д/В-Iб	химически активная	2
3	Цех пластмасс Цех пластмасс (6 кВ)	1840 1600	I	сухое	Д/В-Iб	химически неактивная	1
4	Аппаратный цех	2380	II	сухое	Д/В-Iб	химически неактивная	1
5	Цех нормалей	1920	II	сухое	Д/В-Iб	химически неактивная	1
6	Штамповочный цех	3160	II	сухое	Д/В-Iб	химически неактивная	2
7	Цех асбоцементных плит	830	I	сухое	Д/В-Iб	пыльное	2
8	Склад готовой продукции	85	I	сухое	Д/В-Iб	химически неактивная	3
9	Склад металлических отходов	110	II	сухое	Д/В-Iб	химически неактивная	3
10	Гальванический цех	1520	I	влажное	В/В-Iа	химически активная	1
11	Ремонтно-механический цех	827,32	I	сухое	Д/В-Iб	химически неактивная	2
12	Станция нейтрализации	100	I	влажное	В/В-Iа	химически активная	1
13	Очистка кислотной канализации	30	I	влажное	В/В-Iа	химически активная	1
14	Компрессорная №1 Компрессорная №1 (6 кВ)	240 1200	II	сухое	Д/В-Iг	химически неактивная	1
15	Столовая	265	III	сухое	Д/В-II	химически неактивная	3
16	Насосная	280	II	влажное	Б/В-Iб	химически неактивная	2
17	Градирня	30	II	сухое	Д/В-II	химически неактивная	3
18	Лабораторно-административный корпус	1190	III	сухое	Д/В-II	химически неактивная	3
19	Склад кислот	70	I	влажное	В/В-I	химически активная	3
20	Компрессорная №2 Компрессорная №2 (6 кВ)	195 1875	II	сухое	Д/В-Iг	химически неактивная	1

Категория электроприемников по надежности электроснабжения определяется по условиям обеспечения электроэнергией [8]:

1 категория - обеспечение электроэнергией от двух независимых источников питания с автоматическим включением резерва;

2 - обеспечение электроэнергией от двух независимых источников питания. Перерывы допустимы на время, необходимое для включения резервного питания вручную.

3 - обеспечение электроэнергией от одного источника питания. Перерыв допустим на 24 часа.

2. Определение электрических нагрузок

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования [1].

Результаты расчетов нагрузок являются исходными материалами для всего последующего проектирования. Электрические нагрузки определяются для следующих групп электроприемников: до 1000 В (осветительная и силовая) и выше 1000 В.

2.1 Приближенное определение расчетных силовых нагрузок цехов

Расчетную нагрузку узла системы электроснабжения, содержащего группы приемников электроэнергии с различными режимами работы, произведем по методу коэффициента спроса по следующим формулам:

Р_р = Р_уст k_с, кВт (1)

Q_р = Р_р tg ц, кВАр (2)

S_р = v Р_р² + Q_р²k_рм , кВА (3)

Где Р_Р - активная мощность;

Q_Р - реактивная мощность;

S_Р - полная мощность;

k_рм = 0,9 - коэффициент разновременности;

Р_уст = Р_ном - установленная или номинальная мощность

k_c - коэффициент спроса (отношение расчетной мощности к установленной мощности k_c ? 1) в зависимости от вида производства по цехам определяется по справочнику.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

2.2 Приближенное определение расчетных осветительных нагрузок

Осветительная нагрузка цехов рассчитаем методом удельных мощностей.

Метод удельных мощностей пригоден для расчета общего равномерного освещения незагроможденных помещений (когда можно пренебречь затемнениями), длина которых не более чем в 2,5 раза превышает ширину.

Р_{осв.цеха i} = Р_уд S_{цеха i} k_c, кВт (4)

Где Р_{осв.цехаi} - мощность осветительной нагрузки i-го цеха, кВт;

P_уд - удельная мощность освещения, в зависимости от площади цеха и типа ламп (тип светильников для расчетов определим в зависимости от условий окружающей среды) определим по таблице значения удельных мощностей, [1А] кВт/м²;

S_{цеха i} - площадь i-го цеха, м²;

k_c = 0,95- коэффициент спроса.

Осветительная нагрузка наружного освещения рассчитывается методом удельных мощностей

Р_наруж = Р_уд S_наруж, кВт (5)

Где P_наруж - мощность осветительной нагрузки наружного освещения, кВт;

P_уд = 0,1 0,15 k_c - удельная мощность освещения, кВт/м²;

S_наруж - площадь территории вне цеха, м²;

Где S_общ - общая площадь завода по генплану, м²

_n

S_цехаi - общая площадь цехов, кВт;

ⁱ⁼¹

k_c = 0,9- коэффициент спроса.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

3. Компенсация реактивной мощности и мероприятия по повышению коэффициента мощности

Компенсация реактивной мощности, следовательно, установка компенсирующих устройств (КУ) может применяться для нескольких различных целей:

- для компенсации реактивной мощности по условию баланса реактивной мощности;

- для снижения потерь электроэнергии в сети;

- для регулирования напряжения.

Во всех случаях при применении КУ необходимо учитывать ограничения техническими режимным требованиям:

- необходимому резерву мощности в узлах нагрузки;

- располагаемой реактивной мощности на шинах её источника;

- отклонение напряжения;

- пропускной способности электрических сетей.

При наличии электроприемников, подключенных к шинам 6 и 0,4 кВ, наиболее выгодна установка КУ двух напряжений.

Расчет мощности компенсирующих устройств производем при условии, что директивный cos = 0,95, tg _g = 0,33.

Q_ку = Q_р - Q_g, кВАр (7)

Где Q_ку - мощность компенсирующих устройств, кВА;

Q_p - расчетная реактивная мощность, кВАр;

Q_g - реактивная мощность после компенсации, кВАр (директивная);

Q_g = P_р tg _g , кВт (8)

Где P_p - расчетная реактивная мощность, кВт;

tg _g - директивный коэффициент.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

На основании произведенных расчетов выберем компенсирующие устройства. Технические данные конденсаторных установок выбранных по справочнику представлены в таблице 3.

Таблица 3

№ по плану	Наименование цеха	Тип/количество конденсаторной установки	U, кВ
1	Цех магнитных станций	УКЛНТ-0,38-600 УЗ/6	0,4
2	Заготовительно-сварочный цех	УКЛНТ-0,38-600 УЗ/8	0,4
3	Цех пластмасс Цех пластмасс (6 кВ)	УКЛН-0,38-150 УЗ/4 КЭК2-6,3-150 УЗ/2	0,4 6
4	Аппаратный цех	УКЛН-0,38-150 УЗ/2	0,4
5	Цех нормалей	УКБН-0,38-200 УЗ/2	0,4
6	Штамповочный цех	УКЛНТ-0,38-150 УЗ/4	0,4
7	Цех асбоцементных плит	УК-0,38-75 УЗ/2	0,4
10	Гальванический цех	УКЛНТ-0,38-150 УЗ/4	0,4
11	Ремонтно-механический цех	УКЛНТ-0,38-150 УЗ/4	0,4
14	Компрессорная №1 Компрессорная №1 (6 кВ)	УК2-0,38-50 УЗ/2 КЭК2-6,3-150 УЗ/4	0,4 6
15	Столовая	УК2-0,38-50 УЗ/2	0,4
16	Насосная	УК2-0,38-50 УЗ/2	0,4
18	Лабораторно-административный корпус	УКЛН-0,38-150 УЗ/2	0,4
20	Компрессорная №2 Компрессорная №2 (6 кВ)	УКБН-0,38-50 УЗ/1 УКМ-6,3-400 У3/2	0,4 6

Компенсация реактивной мощности ТП склада готовой продукции, склада металлических отходов, станции нейтрализации, очистки кислотной канализации, градирни, склада кислот нет необходимости учитывать из-за малых потерь.

Определим реактивную мощность нагрузки с учетом компенсации.

Q_р = Q_р - Q_ку , кВАр (9)

Где Q_р - реактивная мощность нагрузки с учетом компенсации, кВАр.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

При расчете электрических нагрузок необходимо учесть потери мощности в цеховых трансформаторах и в трансформаторах, установленных на ГПП.

?S_т = ?Р_т² + ?Q_т² , кВА (10)

Где S_т- потери мощности цеховых трансформаторов, кВА;

P_т =0,002S_p - потери активной мощности, кВт

Q_т =0,1S_p - потери реактивной мощности кВАр

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

Определим расчетную мощность каждого цеха по формуле:

S_рцеха = S_р1кВ + S_р1кВ + S_{росв.цеха} + ?S_т , кВА (11)

Где S_р<1000 B- расчетная нагрузка цеха до 1000 В, кВА

S_p>1000 B- расчетная нагрузка цеха выше 1000 В, кВА

S_{p осв цеха} - расчетная осветительная нагрузка цеха, кВА

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

Определим расчетную нагрузку всего завода:

Где S_{p осв нар} - расчетная нагрузка наружного освещения, кВА

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

Так как при производстве значительного количества реактивной мощности возникают дополнительные потери напряжения, выясним достаточность необходимого количества устанавливаемых компенсирующих устройств. Для этого определим средневзвешенный коэффициент мощности (средневзвешенный коэффициент мощности, задаваемой энергосистемой cos ц_св = 0,95) с учетом компенсирующих устройств и потерь мощности в цеховых трансформаторах и трансформаторах ГПП без учета потерь в кабельных линиях по формуле (14):

Рассчитаем нагрузку узла системы электроснабжения с учетом компенсирующих устройств.

Произведя расчеты получим:

cos ц_св = 0,95 ? 0,96 - условия выполнены.

4. Проектирование системы внешнего электроснабжения

4.1 Выбор рационального напряжения

При проектировании систем электроснабжения важным вопросом является выбор рациональных напряжений для схемы, поскольку их значения определяют параметры линий электропередачи и выбираемого электрооборудования подстанций и сетей, а следовательно, размеры капиталовложений, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. При решении задачи о рациональном напряжении в общем случае следует предварительно определить нестандартное напряжение, при котором имели бы место минимальные затраты. Зная такое напряжение можно правильнее выбрать целесообразное стандартное напряжение применительно к конкретному случаю.

U = 16 ⁴vSl (15)

Где U - нестандартное напряжение, кВ;

S - расчетная мощность, МВА;

l - длина линии, м.

U = 16 ⁴v24,464 х 9 = 61,2 кВ

Согласно произведенного расчета примем из ряда номинальных напряжений [9] стандартные напряжения 35 и 110 кВ.

Правильность выбора напряжения проверим по номограмме для приближенного определения рационального напряжения системы электроснабжения в зависимости от передаваемой мощности, длины питающей линии [3], а также основываясь на технико-экономических показателях сравнительных диаграмм приведенных затрат на электроснабжение заданной мощности [7].

На основании вышеизложенного целесообразно применить при потребляемой мощности номинальное напряжение 110 кВ.

Окончательный выбор напряжения произведем после технико-экономических расчетов.

На основании вышеизложенного целесообразно применить при потребляемой мощности стандартные номинальные напряжения 6 кВ, 0,4 кВ в распределительной сети, так как есть потребители на напряжении 0,4 кВ и 6 кВ.

4.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов ГПП

Число трансформаторов на ГПП определяется требованиями надежности электроснабжения. Согласно таблицы 1 потребители электроэнергии являются потребителями 1, 2, 3-й категории, то предварительно выберем двухтрансформаторную подстанцию. Мощность трансформаторов ГПП определим с учетом допустимой перегрузочной способности в аварийном режиме и необходимостью резервирования, перспективой развития, а также по величине коэффициента экономической загрузки.

При выборе номинальной мощности трансформаторов ГПП учтем его способность к систематичным перегрузкам, так чтобы один трансформатор мог обеспечить работу в аварийном режиме с допустимой длительной перегрузкой на 40 % в течении не более пяти суток, каждые сутки по шести часов, исходя из нормальной загрузки на 70 %.

Расчетная мощность трансформаторов определяется по формуле:

S_ном.тр = S_ргпп/ k_п (16)

Где S_тр - расчетная мощность трансформатора, кВА;

S_p - расчетная мощность, кВА;

k_п - коэффициент перегрузки, равен 2х0,7=1,4 (такая перегрузка допустима в течение не более 5 суток при условии, что коэффициент начальной нагрузки не более 0,93, а длительность максимума нагрузки не более 6 часов в сутки).

S_тр = 24609 /1,4 = 17577 кВА

Согласно технических данных трехфазных масляных двухобмоточных трансформаторов общего назначения класса напряжения 110 кВ [9] выберем трансформатор по условию S_н ? S_тр: ТРДН-25000/110.

Согласно технических данных трехфазных масляных двухобмоточных трансформаторов общего назначения класса напряжения 35 кВ [9] выберем трансформатор по условию S_н ? S_тр: ТРДН-25000/35.

Выбранные трансформаторы проверим по коэффициенту загрузки в нормальном и аварийном режимах и по экономическому коэффициенту загрузки по следующим формулам:

k_з = S_р/ 2S_тн ? 0,7 (17)

где k_з - коэффициент загрузки в рабочем режиме.

Коэффициент загрузки трансформатора зависит от категории надежности потребителей электроснабжения: для потребителей I, II категорииk_з = 0,7.

(18)

Где k_зэ - экономический коэффициент загрузки;

?Р_хх - потери мощности холостого хода, кВт;

?Р_кз - потери мощности короткого замыкания, кВт;

k_пп = 0,02ч0,13 - коэффициент повышения потерь при передачи реактивной мощности, зависит от удаленности ГПП от энергосистемы;

?Q_хх, ?Q_кз - реактивные мощности трансформаторов при холостом ходе и коротком замыкании

?Q_хх = 0,01 I_ххS_ном, кВт

?Q_кз = 0,01 U_кзS_ном, кВт

Где I_хх - ток холостого хода, %;

U_кз - напряжение короткого замыкания, %.

?Р_хх - потери мощности холостого хода, кВт.

Также произведем проверку по перегрузочной способности трансформаторов при аварийном отключении одного из них с учетом возможного отключения потребителей III категории надежности

k_п = S_р/ S_тн ? 1,4 (19)

Технические данные выбранного трансформаторов и результаты проверочных расчетов и сведены в таблицу 4.

Таблица 4

Тип тр-ра	Sтн, кВА	Uвн/Uнн, кВ	Потери мощности	Uкз, %	Iхх, %;	kз	kзэ	kп
			?Рхх, кВт	?Ркз, кВт	?Qхх, кВт	?Qкз, кВт
ТРДНС	25000	115/6,3	25	120	162,5	2625	10,5	0,65	0,48	0,41	0,98
ТРДНС	25000	35/6,3	25	120	162,5	2625	10,5	0,65	0,35	0,41	0,98

Трансформаторы выбран правильно, так как соблюдаются условия правильной загрузки трансформаторов соблюдается k_з? k_зэ

4.3 Выбор сечения питающей линии

Передачу электроэнергии от источников питания до ГПП осуществляется воздушными линиями. Сечение и марку выбирают по техническим и экономическим условиям.

К техническим условиям относят выбор сечений по нагреву расчетным током, условиям коронирования, механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Экономические условия выбора заключаются в определении сечения линии, приведенные затраты на сооружение которой будут минимальными.

Произведем выбор сечения проводов по экономической плотности тока по следующей формуле:

F_э = I_р/ j_э (20)

Где F_э - экономическое сечение провода, мм²;

I_р - расчетный ток, А;

j_э - экономическая плотность тока неизолированных алюминиевых проводов и шин равна 1,1 А/мм² [10].

Расчетный ток определим по формуле:

I_р = S_р/2v3U_ном (21)

Где I_р - расчетный ток, А;

S_р - полная расчетная мощность, кВА;

U_ном - номинальное напряжение, кВ.

при U = 110 кВ:

I_р = 24609/2v3х110 = 64,2 А

при U = 35 кВ:

I_р = 24609/2v3х35 = 202,97 А

тогда

при U = 110 кВ:

F_э = 64,2/1,1 = 58,36 мм²

при U = 35 кВ:

F_э = 202,97/1,1 = 183 мм²

Согласно таблицы по техническим характеристикам проводов [3] выберем провод марки при U = 110 кВ - АС-70; при U = 35 кВ - АС-185.

Проверим выбранное сечение провода по допустимой потери напряжения ?U, % по следующей формуле:

Где L - длина линии, км;

U_ном - номинальное напряжение, В;

I_р - расчетный ток, А.

r₀, х₀ - удельное активное и реактивное сопротивление линии, Ом/км.

Согласно таблицы сопротивления и проводимости воздушных линий напряжением 35-220 кВ [3] удельные сопротивления линии при 20 ⁰С сечением провода 70 мм составляют: r₀ = 0,420 Ом/км, х₀ = 0,441 Ом/км; сечением провода 185 мм составляют: r₀ = 0,159 Ом/км, х₀ = 0,393 Ом/км.

при U = 110 кВ:

при U = 35 кВ:

?U = 3,4 %

Условием правильности выбора сечения провода является:

?U% ? ?U_доп %

Для силовых линий допустимые потери напряжения составляют 5%

при U = 110 кВ:

?U = 0,546 % ? ?U_доп = 5%

при U = 35 кВ:

?U = 3,4 % ? ?U_доп = 5%

На основании произведенных расчетов делаем вывод, сечение провода выбрано правильно.

Проверим сечение провода по нагреву.

Допустимый длительный ток для провода АС-70 номинального сечения 70 мм² для неизолированных проводов по ГОСТ839-80 согласно ПУЭ [10] при U = 110 кВ - I_доп = 265 А; при U = 35 кВ - I_доп = 515 А.

Условие I_р = 64,20 А ? I_доп = 265 А выполнено.

Условие I_р = 202,97 А ? I_доп = 515 А выполнено.

Проверка проводников ЛЭП по условиям короны и радиопомех производится из класса напряжения 110 кВ и выше.

Согласно таблицы минимально допустимых по условиям коронирования диаметров проводов воздушных линий электропередач [9] для напряжения класса 35-110 кВ допустимое сечение провода по короне 70 мм².

при U = 110 кВ

F = 70 мм² = F_кор = 70 мм²

при U = 35 кВ

F = 185 мм² ? F_кор = 70 мм²

По условиям механической прочности ВЛ, согласно ПУЭ, должны применяться многопроволочные провода. На основании произведенных расчетов и по условиям таблицы минимальных допустимых сечений проводов ВЛ по условиям механической прочности окончательно выберем применяемый провод.

Технические данные выбранного провода представлены в таблице 5.

Таблица 5

Марка провода	Сечение, мм2	Сопротивление 100 км, Ом	Допустимая токовая нагрузка, А
		Активное при + 200С r0, Ом/100 км	Индуктивное при + 200С х0, Ом/100 км
АС-70	70	0,420	0,441	265
АС-185	185	0,159	0,444	515

4.4 Техническо-экономический расчет выбора рационального напряжения

Выбор рационального напряжения производится по приведенным годовым затратам:

З_г = Е_нК + С_э (23)

Где Е_н=0,12 - нормативный коэффициент эффективности;

К - капитальные затраты:

К = К_ЛЭП + К_ПС (24)

Где К_ЛЭП - капитальные вложения на строительство линии электропередач:

К_ЛЭП = k_удl (25)

Где k_уд - удельная стоимость сооружения 1 км ЛЭП (справочная величина);

l - длина ЛЭП, км.

К_ПС- капитальные вложения на строительство подстанции.

К = К_ОРУ + К_ТР (26)

Где К_ЛЭП - капитальные вложения на строительство ОРУ;

К_ТР - стоимость трансформаторов.

К_ТР = k_удn (27)

С_э - эксплуатационные расходы.

C_Э = С_П + С_а (28)

Где С_П - расходы на потерю в линии;

С_а - расходы на амортизацию.

C_П = С_ПЛЭП + С_ПТР (29)

Где С_ПЛЭП - потери в ЛЭП;

С_ПТР - потери в трансформаторах.

С_ПЛЭП = С₀?Р_ЛЭПК²_ЗЛlТ_n (30)

Где С₀ - стоимость одного кВт/ч, =1,15 тг/кВтч;

?Р_ЛЭП - потери в линии, кВт/км (справочная);

К_ЗЛ - коэффициент загрузки линии;

(31)

Т_n - расчётное время потерь:

(32)

Где Т_max = 6000- максимальное время работы электрооборудования, часы;

Т_г = 8760 - годовое время работы, часы;

С_nтр = (?Р_ххТ_г?Р_кзК²_зmТ_n)C₀ (33)

Где ?Р_хх - потери холостого хода трансформатора, кВт

?Р_кз - потери к.з., кВТ

К_зm - коэффициент загрузки трансформатора

С_а = С_аЛЭП + С_аПС (34)

С_аЛЭП = К_аЛЭПК_ЛЭП (35)

Где К_аЛЭП - норма амортизационных отчислений для ЛЭП

С_аПС = К_аПСК_ПС (36)

Где К_аПС = 6,3 % - норма амортизационных отчислений для подстанции.

Результаты выбора рационального напряжения сведены в таблицу 6.

Таблица 6

Вариант электроснабжения	Затраты, тыс.тг
	Капитальные	Эксплуатационные	Суммарные
110/6 кВ	1728,6	264227,3019	265955,9
35/6 кВ	1699,5	265231,9786	2669930,9

Принимается стандартное напряжение 110 кВ для системы внешнего электроснабжения предприятия (в данном случае имеются наилучшие технические и экономические показатели).

4.5 Картограмма электрических нагрузок

Картограммой нагрузок называют план, на котором изображена картина средней интенсивности распределения нагрузок приемников электроэнергии.

Картограмма представляет собой размещение на генеральном плане предприятия окружности, площадь которых соответствует в выбранном масштабе расчетным нагрузкам:

Р_i = r_i²m (37)

Где r_i - радиус окружности

m - масштаб для U<1кВm=1

U>1кВm=0,255

При построении картограммы нагрузок цехов центры окружностей совместим с центрами тяжести геометрических фигур, изображающих цеха.

Осветительную нагрузку покажем, как заштрихованную площадь от всей нагрузки на U<1 кВ.

Координаты условного центра активных нагрузок определим по следующим формулам:



Результаты расчета сведены в таблицу 7.

Центр электрических нагрузок находится на территории цеха, поэтому смещаем ГПП в сторону подачи электроэнергии от энергосистемы.

4.6 Выбор место положения ГПП

Выбор месторасположения, типа, мощность и другие параметров ГПП обуславливается величиной и характером электрических нагрузок и размещением их на генплане и в производственных помещениях предприятия, а также зависит от производственных, архитектурных, строительных и эксплуатационных требований. Важно, чтобы ГПП располагалось как можно ближе к центру питаемых ими нагрузок. Допускается смещение подстанций на некоторое расстояние от геометрического центра питаемых ею нагрузок в сторону ввода от энергосистемы.

ГПП выполняется двухтрансформаторными. При разработке схем коммутации ГПП необходимо стремиться к максимальному упрощению и применению минимума коммутационных аппаратов. Применим бесшинную схему с глухим вводом проводов в трансформатор, линии трансформатора работают раздельно.

На вторичном напряжении ГПП применяется одна секционированная выключателем систем шин.

Основное оборудование на стороне первичного напряжения:

Силовой трансформатор, линейный разъединитель, отделитель и короткозамыкатель.

Для удобства ревизии и ремонта трансформаторов предусмотрена ремонтная перемычка на спуске проводов от ВЛ к трансформаторам. При нормальном режиме перемычка разомкнута. Схема позволяет присоединить оба трансформатора к одной линии. Также она дает возможность сохранить в работе трансформатор при устойчивом повреждении на его линии, совпавшим с ревизией второго трансформатора, питающегося по другой линии.

Распределительное устройство на стороне вторичного напряжения выполнено в виде комплектно-распределительного устройства (КРУ), с малообъемными масляными выключателями на выкатных тележках. От двух трансформаторов от вторичных обмоток питается две секция шин, в нормальном режиме секции работают раздельно. На секционных выключателях КРУ предусмотрено АВР.

При разработке КРУ 6 кВ считаем, что в качестве линейных, вводных и межсекционного выключателя для всего РУ используются выключатели с одинаковым номинальным током отключения.

При разработке ТП, РП считаем, что применяемое оборудование РУ с одинаковыми номинальными токами отключения.

5. Проектирование системы внутризаводского электроснабжения

5.1 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов произведем аналогично выбору силовых трансформаторов ГПП.

S_ном.тр = S_ртп/ k_п, кВА (40)

S_ном.тр = 4333,19/ 1,4 = 3095 кВА (для цеха магнитных станций)

Согласно технических данных трехфазных масляных двухобмоточных трансформаторов общего назначения класса напряжения 6 кВ [9] выберем трансформатор по условию S_н ? S_тр.

Определим минимальное количество трансформаторов ТП для однотипных групп по следующей формуле:

N_т = Р_н/ k_з S_тн (41)

N_т = 4333,19/ (0,7х1600) = 3,86 ? 4 (для цеха магнитных станций)

Выбранные трансформаторы проверим по коэффициенту загрузки в нормальном и аварийном режимах и по экономическому коэффициенту загрузки по следующим формулам:

k_з = S_р/ 2S_тн ? 0,7 (42)

k_з = 4333,19/ 4 х1600 = 0,67 ? 0,7 (для цеха магнитных станций)

По аналогии определяем количество и типы трансформаторов ТП для других цехов.

Результаты расчетов сведем в таблицу 8.

Таблица 8

№ ТП	Наименование цеха	Sр, кВА	Категория ЭП	Тип трансформатора/(кол-во)	kз
1	Цех магнитных станций	4333,19	1	ТМ-1600/10 / (4)	0,67
2	Заготовительно-сварочный цех	6634,87	2	ТМ-2500/10 / (4)	0,66
3	Цех пластмасс	1635,93	1	ТМ-1600/10 / (2)	0,51
4	Аппаратный цех	1213,60	1	ТМ-1000/10 / (2)	0,61
5	Цех нормалей	984,54	1	ТМ-1000/10 / (2)	0,49
6	Штамповочный цех	1663,36	2	ТМ-1600/10 (2)	0,51
7	Цех асбоцементных плит	423,82	2	ТМ-400/6 (2)	0,53
8	Склад готовой продукции	56,05	3	ТМ-100/6 (1)	0,56
9	Склад металлических отходов	107,29	3	ТМ-250/6 (1)	0,49
19	Склад кислот		3
10	Гальванический цех	1152,08	1	ТМ-1000/6 (2)	0,57
11	Ремонтно-механический цех	916,49	2	ТМ-1000/10 / (2)	0,49
12	Станция нейтрализации	86,19	1	ТМ-63/6 (2)	0,67
13	Очистка кислотной канализации	29,20	1	ТМ-25/6 (2)	0,58
14	Компрессорная №1	334,5	1	ТМ-250/16 (2)	0,57
15	Столовая	78,04	3	ТМ-160/6 (1)	0,49
16	Насосная	244,50	2	ТМ-250/6 (2)	0,48
17	Градирня	20,75	3	ТМ-40/6 (2)	0,42
18	Лабораторно-административный корпус	728,92	3	ТМ-1600/6 (1)	0,51
20	Компрессорная №2	334,5	1	ТМ-250/16 (2)	0,57

Внутризаводское распределение электроэнергии выполняется по магистральной, радиальной или смешанной схемы.

Выбор схемы определяется категорией надёжности потребителей электроэнергии, их территориальным размещением, особенностями режимов работы.

Радиальными являются такие схемы, в которых электроэнергия от источника питания передаётся непосредственно к приёмному пункту. Чаще применяются радиальные схемы с числом ступеней не более двух.

Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП применяют на больших и средних по мощности предприятиях для питания через РП крупных пунктов потребления электроэнергии, так как нецелесообразно загружать основной центр питания предприятия с дорогими ячейками РУ большим количеством мелких отходящих линий. От вторичных РП питание подается на цеховые подстанции. В этом случае используется присоединение трансформаторов через выключатель нагрузки. Коммутационно-защитную аппаратуру при этом устанавливаются на РП.

Рад...