Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и образования Республики Казахстан

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра "Электроснабжение промышленных предприятий"

Курсовая работа по дисциплине

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

на тему: "Электроснабжение завода ферросплавов"

Специальность 5В071800 электроэнергетика

Выполнил: студент группы Эсн-12-3

Наумов Илья

№ зачётной книжки 124067

Проверила: Ст. пр. Живаева О.П.

Алматы 2015



Содержание

1. Исходные данные (задание)

2. Расчёт электрических нагрузок по заводу

2.1 Расчёт осветительной нагрузки

2.2 Расчёт полных электрических нагрузок по заводу

2.3 Выбор числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности на напряжение 0.4 кВ

2.4.1 Определение потерь мощности в цеховых трансформаторах

2.4.2 Определение расчётной мощности синхронных двигателей

2.4.3 Расчёт мощностей дуговых сталеплавильных печей

2.4.4 Расчёт высоковольтных батарей конденсаторов

2.4.5 Компенсация у ДСП

2.4.6 Компенсация на шинах ГПП

3. Выбор схемы внешнего электроснабжения

3.1 I Вариант

3.2 II Вариант

4. Выбор оборудования U=10 кВ

4.1 Расчет токов короткого замыкания на шинах РП с учётом подпитки от СД

4.2 Выбор аппаратуры на напряжение 10 кВ (РП)

4.2.1 Выбор вводных выключателей В1, В2

4.2.2 Выбор секционного выключателя В3

4.2.3 Выбор выключателей отходящих линий

4.2.4 Выбор трансформаторов тока

4.2.5 Выбор трансформаторов напряжения

4.2.6 Выбор силовых кабелей отходящих линий от шин ГПП и между ТП

4.7 Выбор шин ГПП

4.8 Выбор изоляторов ГПП

Заключение

Список литературы

1. Исходные данные (задание)

Тема: «Электроснабжение завода ферросплавов»

Питание завода может быть осуществлено от ТЭЦ или подстанции энергосистемы неограниченной мощности. ТЭЦ работает параллельно с системой. Мощность к.з. на шинах 10,5 кВ ТЭЦ равна 500 МВА. На подстанции энергосистемы установлено два трансформатора мощностью по 40 МВА, напряжением 115/37/10,5 кВ. Трансформаторы работают раздельно. Мощность к.з. на стороне 115 кВ подстанции равна 1800 МВА. Расстояние от ТЭЦ до завода 4,8 км, а от подстанции энергосистемы 13 км. Завод работает в три смены. осветительный нагрузка сталеплавильный линия

Таблица 1 - Электрические нагрузки по цехам

№	Наименование	Кол-во ЭП, n	Установленная мощность, кВт	Коэффициенты
			Одного ЭП, Pн	S Рн	Ки	Cos ц
1	Цех электропечей №1:
	а) ДСП 12 т;	4	5 МВА	20 МВА	Кз=0.6	0.88
	б) 0,4 кВ	50	1-100	2800	0.6	0.9
2	Склад кварцита, кокса, стружки	30	10-20	400	0.3	0.7
3	Заводоуправление	30	1-30	300	0.3	0.65
4	Цех электропечей №2:
	а) ДСП 6 т;	6	2.8 МВА	16.8 МВА	Кз=0.87	0.9
	б) 0,4 кВ	50	1-100	2700	0.6	0.9
5	Цех электропечей №3:
	а) ДСП 12 т;	4	5 МВА	20 МВА	Кз=0.6	0.88
	б) 0,4 кВ	25	1-80	800	0.6	0.9
6	Механо-прессовый цех	34	1-60	600	0.25	0.65
7	Столярный цех	30	1-30	400	0.3	0.6
8	Склад оборудования	10	10-20	140	0.2	0.5
9	Насосная:
	а) СД 10 кВ;	4	800	3200	0.7	0.8
	б) 0,4 кВ	10	10-40	150	0.6	0.8
10	Цех электропечей №4:
	а) ДСП 25 т;	4	9 МВА	36 МВА	Кз=0.74	0.9
	б) 0,4 кВ	40	1-75	1800	0.6	0.9

2. Расчёт электрических нагрузок по заводу

2.1 Расчёт осветительной нагрузки

Расчёт осветительной нагрузки при определении нагрузки предприятия производим упрощенным методом по удельной плотности осветительной нагрузки на квадратный метр производственных площадей и коэффициенту спроса.

По этому методу расчётная осветительная нагрузка принимается равной средней мощности освещения за наиболее загруженную смену и определяется по формуле:

Р_po=К_coґР_уо , кВт;

Q_po=tgj_оґР_ро , квар,

где К_co -коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки;

tgj_о -коэффициент реактивной мощности, определяется по cos;

Р_уо - установленная мощность приемников освещения по цеху, определяется по удельной осветительной нагрузке на 1м² поверхности пола известной производственной площади:

Р_уо=r_оґF, кВт,

где F - площадь производственного помещения, которая определяется по генеральному плану завода, в м²;

r_{_--}---удельная расчётная мощность в кВт/м².

Все расчётные данные заносятся в таблицу 2.1 ? Расчёт осветительной нагрузки.

2.2 Расчёт электрических нагрузок по заводу

Расчёт электрических нагрузок напряжением до 1 кВ по цехам завода производим также методом упорядоченных диаграмм упрощенным способом. Результаты расчёта силовых и осветительных нагрузок по цехам сведены в таблицу 2.2 ? Расчёт электрических нагрузок по цехам, U=0.4 кВ.

Для построения картограммы нагрузок предприятия:

;

,

где R - радиус окружности;

б - угол сектора;

m - масштаб для определения площади круга.

Таблица 2.1 - Расчёт осветительной нагрузки

№ по плану	Наименование производственного помещения	Размеры помещения, длина (м) х ширина (м)	Площадь помещения, м2	Удельная осветительная нагрузка с0 кВт/м2	Коэффициент спроса, Кс	Расчётная мощность осветительной нагрузки	cosц	tgц	Тип источника света
						Рро, кВт	Qро, кВАр
1	Цех электропечей №1	72	27	1920	0.014	0.85	22.85	10.97	0.9	0.48	ДРЛ
2	Склад кварцита. кокса. стружки	53	27	1423	0.01	0.6	8.54	4.1	0.9	0.48	ЛЛ
3	Заводоуправление	40	27	1067	0.02	0.7	14.94	7.17	0.9	0.48	ЛЛ
4	Цех электропечей №2	133	21	2845	0.014	0.85	33.86	16.25	0.9	0.48	ДРЛ
5	Цех электропечей №3	85	27	2276	0.014	0.85	27.09	13	0.9	0.48	ДРЛ
6	Механо-прессовый цех	40	21	854	0.018	0.8	12.29	5.9	0.9	0.48	ДРЛ
7	Столярный цех	40	21	854	0.018	0.8	12.29	5.9	0.9	0.48	ДРЛ
8	Склад оборудования	61	21	1309	0.01	0.6	7.85	3.77	0.9	0.48	ЛЛ
9	Насосная	40	16	640	0.013	0.7	5.83	1.17	0.9	0.2	ЛН
10	Цех электропечей №4	80	35	2774	0.014	0.85	33.01	15.85	0.9	0.48	ДРЛ
11	Уличное освещение	432	243	88897	0.002	1	177.79	85.34	0.9	0.48	ДРЛ
	Итого			104858			356	169



Таблица 2.2 - Расчёт электрических нагрузок по цехам, U=0.4 кВ

№ цеха	Наименование	n ЭП	Установленная мощность, кВт	m	KИ	cosц	tgц	Средние нагрузки	nэ	Кр	Расчётные нагрузки	Iр, А
			Pnminч Pnmax	УPН, кВт					Рсм, кВт	Qсм, квар			Рр, кВт	Qр, кВАр	Sк, кВА
1	Цех электро-печей №1 а) силовая	54	1	100	2800	100	0.6	0.9	0.48	1680	813.66	54	0.8	1344.0	813.7	1571.1	2387.1
	б) осветительная													22.9	11.0	25.3	66.5
	Итого													1366.9	824.6	1596.5	2453.6
2	Цех электро-печей №2 а) силовая	50	1	100	2700	100	0.6	0.9	0.48	1620	784.60	50	0.85	1377.0	784.6	1584.8	2407.9
	б) осветительная													33.9	16.3	37.6	98.6
	Итого													1410.9	800.9	1622.4	2506.5
3	Цех электро-печей №3 а) силовая	25	1	80	800	80	0.6	0.9	0.48	480	232.47	20	0.9	432.0	232.5	490.6	745.4
	б) осветительная													27.1	13.0	30.0	78.9
	Итого													459.1	245.5	520.6	824.2
4	Механо- прессовой цех а) силовая	34	1	60	600	60	0.25	0.65	1.17	150	175.37	20	0.8	120.0	175.4	212.5	322.9
	б) осветительная													12.3	5.9	13.6	35.8
	Итого													132.3	181.3	226.1	358.6
5	Столярный цех а) силовая	30	1	30	400	30	0.3	0.6	1.33	120	160.00	27	0.75	90.0	160.0	183.6	278.9
	б) осветительная													22.9	11.0	25.3	66.5
	Итого													112.9	171.0	208.9	345.4
6	Насосная а) силовая	10	10	40	150	4	0.6	0.8	0.75	90	67.50	8	0.92	82.8	74.3	111.2	169.0
	б) осветительная													5.8	1.2	5.9	15.6
	Итого													88.6	75.4	117.2	184.6
7	Цех электро-печей №4 а) силовая	40	1	75	1800	75	0.6	0.9	0.48	1080	523.07	40	0.85	918.0	575.4	1083.4	1646.1
	б) осветительная													33.0	15.9	36.6	96.1
	Итого													951.0	591.2	1120.0	1742.2
	Всего по заводу	243			9250					5220	2757	232		4521.6	2890	5411.7	8415.1

Рассчитаем координату Х центра электрических нагрузок для дальнейшего планирования расположения ГПП:

Рассчитаем масштаб для картограмм:

Далее рассчитаем по цехам радиусы окружности и углы секторов осветительной нагрузки:

2.3 Выбор числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности на напряжение 0.4 кВ

Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только путем технико-экономических расчётов с учетом следующих факторов: категории надежности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1кВ; перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийном режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.

Завод относится ко 2 категории потребителей, завод работает в три смены, следовательно, принимаю коэффициент загрузки трансформаторов К_зтр=0.75. Принимаем трансформатор мощностью S_нт=1000 кВА.

Для каждой технологически концентрированной группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности минимальное их число, необходимое для питания наибольшей расчётной активной нагрузки, рассчитывается по формуле:

где Р_{р 0,4} - суммарная расчётная активная нагрузка;

к_з - коэффициент загрузки трансформатора;

S_нт - принятая номинальная мощность трансформатора;

N - добавка до ближайшего целого числа

Экономически целесообразное число трансформаторов определяется по формуле:

N _т.э = N _min + m,

где m - дополнительное число трансформаторов.

Тогда из справочника по кривым определяем m, для нашего случая m =0, значит, трансформаторов.

По выбранному числу трансформаторов определяют наибольшую реактивную мощность Q₁, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ, определяется по формуле:

Из условия баланса реактивной мощности на шинах 0.4 кВ определим величину Q_{нбк 1}+Q₁=Q_{р 0,4}, отсюда

Определим мощность одной батареи конденсаторов, приходящуюся на каждый трансформатор. Завод работает в три смены и находится на территории Казахстана - , сечение линии 110 кВ - 10-40 мм²_.

Выбираю УК3-0.38-75 У3, S = 75 кВАр.

На основании расчётов, полученных в данном пункте, составляется таблица 2.3 ? Распределение электрических нагрузок по ТП, в которой показано распределение низковольтной нагрузки по цеховым ТП.

Таблица 2.3 - Распределение электрических нагрузок по ТП

№ТП, Sн тр, QНБК	№ зданий	Pp0.4, кВт	Qp0.4, кВАр	Sp0.4, кВА	КЗ
ТП 1 (2х1000) ТП 4 (1х1000) УSн=3000 кВА	1,2 3,5 Ул. освещ.	1375.44 473.94 177.79	828.7 252.17 85.34
Qнбк=3х75=225 кВАр			-225
Итого		2027.17	941.21	2235.01	0.745
ТП 2 (2х1000) УSн=2000 кВА	4	1411	801
Qнбк=2х75=150 кВАр			-150
Итого		1411	651	1553.93	0.776
ТП 3 (2х1000) УSн=2000 кВА	6,7,8,9,10	1292.8	1022.5
Qнбк=2х75=150 кВАр			-150
Итого		1292.8	872.5	1559.67	0.793
Итого по всем ТП		4730.97	2464.71	5348.61	0.764



2.4.1 Определение потерь мощности в цеховых трансформаторах

Выбираем трансформаторы ТМС-1000/10: Sн=1000 кВА, Uв=10 кB, U_н=0.4 кB, DP_хх=2.2 кВт, DP_кз=12.2 кВт, I_хх=1.4 %, U_кз=8 %.

ТП1, ТП4:

Кз=0.745; N=3,

;

.

ТП2:

Кз=0.776; N=2,

;

.

ТП3:

Кз=0.793; N=2,

;

.

Суммарные потери в трансформаторах:

У?Р_1-4=26.91+19.09+19.74=65.74 кВт;

У?Q_1-4=175.2+124.34+128.61=428.15 кВАр.

2.4.2 Определение расчётной мощности синхронных двигателей

Выберем для насосной синхронные двигатели типа СТД-800-2УХЛ4

Р_нСД = 800кВт, cos = 0.9, N_СД = 4, к _з = 0.85.

Определим расчётные мощности СД:

Р_{р СД} = Р_{н СД}N_СДк_з = 80040.85 = 2720 кВт;

tg = tg[arcos(cos)] = tg[arcos(0.9)] = 0.484;

Q_{р СД} = Р_{р СД}tg = 27200.484 = 1317 кВАр;

S_{р СД} = Р_{р СД} : cos = 2720 : 0.9 = 3022 кВА.

2.4.3 Расчёт мощностей дуговых сталеплавильных печей

Цеха электропечей №1 и №3:

S_нДСП = 5МВА, cos=0.88, N_ДСП = 4, к_з = 0.6.

Определим расчётные мощности ДСП:

Р_{р ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСПк_з cos = 54 0.6 0.88 = 10560 кВт;

tg = tg[arcos(cos)] = tg[arcos(0.88)] = 0.54;

Q_{р ДСП} = Р_{р ДСП} tg = 105600.54 = 5702.4 кВАр.

Потери в печных трансформаторах цехов №1 и №3:

Р_{тр ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСП2% = 540.02 = 400 кВт;

Q_{тр ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСП10% = 540.1 = 2000 кВАр;

Цех электропечей №2:

S_нДСП = 2.8МВА, cos=0.9, N_ДСП = 6, к_з = 0.87.

Определим расчётные мощности ДСП:

Р_{р ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСПк_з cos = 2.86 0.87 0.9 = 13154 кВт;

tg = tg[arcos(cos)] = tg[arcos(0.9)] = 0.484;

Q_{р ДСП} = Р_{р ДСП} tg = 131540.484 = 6367 кВАр.

Потери в печных трансформаторах цеха №2:

Р_{тр ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСП2% = 2.860.02 = 336 кВт;

Q_{тр ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСП10% = 2.8 60.1 = 1680 кВАр;

Цех электропечей №4:

S_нДСП = 9МВА, cos=0.9, N_ДСП = 4, к_з = 0.74.

Определим расчётные мощности ДСП:

Р_{р ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСПк_з cos = 94 0.74 0.9 = 23976 кВт;

tg = tg[arcos(cos)] = tg[arcos(0.9)] = 0.484;

Q_{р ДСП} = Р_{р ДСП} tg = 239760.484 = 11604 кВАр.

Потери в печных трансформаторах цеха №2:

Р_{тр ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСП2% = 940.02 = 720 кВт;

Q_{тр ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСП10% = 9 40.1 = 3600 кВАр.

Итого:

Q_{р ДСП} = 25702.4 + 6367 + 11604 = 29375.8 кВАр;

Q_{тр ДСП} = 22000 + 1680 + 3600 = 9280 кВАр;

P_{р ДСП} = 210560 + 13154 + 23976 = 58250 кВт;

P_{тр ДСП} = 2400 + 336 + 720 = 1856 кВт.

2.4.4 Расчёт высоковольтных батарей конденсаторов

Баланс реактивной мощности для шин 10 кВ ГПП:

?Q=0;

?Q_потр=?Q_ист;

Q_р0,4 + У?Q_{тр цех} + Q_{р СД} + Q_{р ДСП} + У?Q_{тр ДСП} + Q_рез - Q_э - Q_НБК - Q_ВБК =0.

Резервная мощность:



Q_рез = (0.1ч0.15)(Q_р0,4 + У?Q_{тр цех} + Q_{р СД} + Q_{р ДСП} + У?Q_{тр ДСП}) = 0.1(2464.71 + 428.15 + 1317 + 29375.8 + 9280) = 4286.48 кВАр.

Мощность, поступающая от энергосистемы:

Q_э = (0.23ч0.25)УP_{р зав} = (0.23ч0.25)(P_р0,4 + У?P_{тр цех} + P_{р СД} + P_{р ДСП} +У?P_{тр ДСП}) = 0.23(4730.97 + 65.74 + 2720 + 58250 + 1856) = 15553 кВАр.

Мощность ВБК из условия баланса реактивной мощности:

УQ_ВБК= Q_р0,4 + У?Q_{тр цех} + Q_{р СД} + Q_{р ДСП} + У?Q_{тр ДСП} + Q_рез - Q_э - Q_НБК = 2464.71 + 428.15 + 1317 + 29375.8 + 9280 + 4286.48 - 15553 - 525 = 31067 кВАр.

2.4.5 Компенсация у ДСП

Цеха электропечей №1 и №3:

Q_{р ДСП} = Р_{р ДСП} tg = 105600.54 = 5702.4 кВАр;

Q_{тр ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСП10% = 540.1 = 2000 кВАр.

Выбираем УКЛ-10.5-2700 У3, 2 штуки.

Цех электропечей №2:

Q_{р ДСП} = Р_{р ДСП} tg = 131540.484 = 6367 кВАр;

Q_{тр ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСП10% = 2.8 60.1 = 1680 кВАр.

Выбираем УКЛ-10.5-2700 У3, 2 штуки.

Цех электропечей №4:



Q_{р ДСП} = Р_{р ДСП} tg = 239760.484 = 11604 кВАр;

Q_{тр ДСП} = S_{н ДСП}N_ДСП10% = 9 40.1 = 3600 кВАр.

Выбираем УКЛ-10.5-2700 У3, 5 штук.

Итого ВБК ДСП:

Q_{ВБК ДСП} = = 29700 кВАр.

2.4.6 Компенсация на шинах ГПП

Остаток нескомпенсированной мощности:

Q_{ВБК ост.} = 31067 - 29700 = 1367 кВАр;

Поставим на ГПП УКЛ-10.5-450 У1, две штуки (по одной в цепь)

Таблица 2.4 - Электрические нагрузки по заводу

№ТП, QБК	№ зданий	Pp, кВт	Qp, кВАр	Sp, кВА
ТП 1 (2х1000) ТП 4 (1х1000)	1,2 3,5 Ул. освещ.	1375.44 473.94 177.79	828.7 252.17 85.34
ДСП	1,5	2х10960	2х7702.4
QНБКТП1,4=3х75			-225
QВБКДСП1,5=22х2700			-10800
ТП 2 (2х1000)	4	1411	801
ДСП	4	13490	8047
QНБКТП2=2х75			-150
QВБКДСП4=2х2700			-5400
ТП 3 (2х1000)	6,7,8,9,10	1292.8	1022.5
ДСП	10	24696	15204
СД	9	2720	1317
QНБКТП3=2х75			-150
QВБКДСП4=5х2700			-13500
QВБКГПП=2х450			-900
Итого по заводу		64237	9648.8	64957.61



3. Выбор схемы внешнего электроснабжения

При решении задач оптимизации промышленного электроснабжения возникает необходимость сравнения большого количества вариантов.

Многовариантность задач промышленной энергетики обуславливает проведение технико-экономического расчёта, целью которого является определение оптимального варианта схемы, параметров электросети и ее элементов

Для технико-экономического сравнения вариантов электроснабжения завода рассмотрим два варианта:

I вариант - ЛЭП 110кВ;

II вариант - ТЭЦ 10 кВ.

3.1 I Вариант

Рисунок 3.1 ? I вариант схемы электроснабжения

З₁=ЕК+И, тг/год;

К _УI=К_В1,В2+К_ЛЭП+К_трГПП+К_{В3,В4,В5,В6}+К_раз+К_ОПН, тг;

И _УI=И_а+И_пот.эн+И_экспл, тг/год.

Выбираем электрооборудование по I варианту.

1) Выбираем трансформаторы ГПП:

Выбираем два трансформатора мощностью 40 МВА.

Коэффициент загрузки:

Паспортные данные трансформатора: ТДН -40000/110

S_н=40 МВА, U_вн=115кВ, U_нн=38.5 кВ,

ДP_хх=34кВт, ДP_кз=170кВт, U_кз=10.5%, I_хх=0.55%.

Потери мощности в трансформаторах:

Д

ДQ_т =

Потери энергии в трансформаторах.

При трёхсменном режиме работы Т_вкл=3000-7000 ч. Для Т_вкл=5000 и cos?=0.9 Т_макс=3300 ч.

Тогда время максимальных потерь:

ф= .

Потери активной мощности в трансформаторах:



ДW_{тр ГПП}=2 (ДP_ххT_вкл+ДP_кз ф K_з² )=2(345000+1701806 (0.81)²==742.87 МВтч/год

2) Выбираем ЛЭП -110 кВ

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

=

Расчётный ток, проходящий по одной линии:

I_р=

Ток аварийного режима:

I_а=2I_р=2166.81 = 333.62 А

Выбираем сечение проводов по следующим условиям:

1) По экономической плотности тока

мм²,

где j - экономическая плотность тока;

j =2.1 А/мм² при Т_м = 3300 ч и медных проводах.

2) Так как потери на корону небольшие при 110кВ, выбираем провод А-70, I_доп=265А.

3) Проверим выбранные провода по допустимому нагреву:

при расчётном токе:

I_доп = 265А>I_р = 166.1 А

при аварийном режиме:

I_{доп ав} = 1.3I_доп = 1.3265 = 344.5 A > I_ав=333.62 A

Потери электроэнергии в ЛЭП:

ДW_ЛЭП= ,

где R=r₀ЧL, где r₀=0.46 Ом/км удельное сопротивление алюминиевого провода сечением 70 мм², l=13 км длина линии от подстанции энергосистемы.

3)Выбор выключателей, разъединителей и ОПН на U=110 кВ

Перед выбором аппаратов составим схему замещения показанную на рисунке 3.2 и рассчитаем ток короткого замыкания.

Рисунок 3.2 - Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания

4) Расчёт I_кз (в относ.един.):

S_б=1000 МВА; U_б=115 кВ; S_КЗ =1800 МВА.



Сопротивление системы:

х_с = S_б /S_КЗ = 1000 /1800 = 0.556 о.е.

Сопротивление ЛЭП (х₀ = 0.331 Ом/км при А-70 и расстояниии между проводами 800мм):

Рисунок 3.3 - График зависимости Ку от Х/Р

Выбираем оборудование:

Выберем выключатели В1 и В2 типа 100-SFMT-40E - элегазовые.

Таблица 3.1 - Проверка выбранных выключателей:

Паспортные данные	Расчётные данные
Uн= 110 кВ Iн= 1200 А Iотк= 40 кА Iдин=40 кА	Uр= 110 кВ IАв= 333.62 А Iкз= 9.028 кА Iуд-1=15.34 кА

Выбираем выключатели В3 и В4 типа 100-SFMT-40E - элегазовые.

Таблица 3.2 - Проверка выбранных выключателей:

Паспортные данные	Расчётные данные
Uн= 110 кВ Iн= 1600 А Iотк= 40 кА Iдин=25 кА	Uр= 110 кВ IАВ= 333.62 А Iкз= 5.74 кА Iук-1=9.74 кА

Выбираем разъединители Р1-Р8 типа GW5-126 D(W)

Таблица 3.3 - Проверка выбранных выключателей:

Паспортные данные	Расчётные данные
Uн=110 кВ Iн= 630 А Iдин=80 кA	Uр= 110 кВ Iав = 333.62 А Iуд макс = 15.34 кА

Выбираем ограничители перенапряжений ОПН типа EXLIM P, U_н=52-550кВ.

5) Расчёт затрат на первый вариант:

Суммарные затраты на оборудование первого варианта:

К_У1=К_В1-В4+К_ЛЭП+К_опн+К_Р1-Р4+К_{т гпп} тг;

Затраты на выключатели В1- В4:

К_В1-В4 = 4Кв = 4$31500 = 4 30031500 = 37.8 млн. тг;

Затраты на ЛЭП (принимаем двухцепную на железобетонных опорах):

К_ЛЭП = lК_{уд ЛЭП} = 134.5 млн = 58.5 млн тг;

Затраты на тр. ГПП:

К_{тр ГПП} = 2К тр = 230 млн = 60 млн тг;

Затраты на Р1-Р8:

К_Р1-Р4 = 4К_Р1-Р4 = 40.65 млн = 2.6 млн тг;

Затраты на ОПН:

К_вв = 4Копн = 40.78 млн = 3.12 млн тг.

В итоге получим:

К_УI= 37.8 + 58.5 + 60 + 2.6 + 3.12 = 199.992 млн тг.

6) Определение издержек

Суммарные издержки на оборудование первого варианта:

И₁=И_а+И_потери+И_э, тг;

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

И_{экс ЛЭП}=Е_{ЭКС ЛЭП} К_ЛЭП=0.00458.5 млн = 0.234 млн тг;

Амортизация ЛЭП:

И_{а ЛЭП}= Е_{А ЛЭП} К_ЛЭП=0.02858.5 млн = 1.638 млн тг;

Издержки на эксплуатацию оборудования:

И_{экс об}= Е_{ЭКС обор} К_об=0.01(199.992 - 58.5) млн = 1.44 млн тг;

где К_об -суммарные затраты без стоимости ЛЭП.

Амортизация оборудования:

И_{а об}= Е_{А обор} К_об=0.063(199.992 - 58.5) млн = 9.07 млн тг.

Стоимость потерь:

И_пот = С_o(W_{тр гпп} + W_лэп) =14(742870 + 1803070) = 35.64 млн тг,

где С_o=14 тг за кВтч

Суммарные издержки:

И_УI = Иа + Ипот + Иэ = 0.234 + 1.638 + 1.44 + 9.07 + 35.64 = 48.02 млн тг.

Приведенные суммарные затраты:

З = ЕК_У1+ И_У1 = 0.12199.992 + 48.02 = 72.01 млн тг.



3.2 II Вариант

Рисунок 3.4 ? II вариант схемы электроснабжения

З_г=ЕК+И, тг/год;

К_II=К_В1,В2+К_каб+ К_В3,В4+К_раз, тг;

И_II=И_а+И_пот.эн+И_экспл, тг/год.

Выбираем электрооборудование по II варианту.

1) Выбираем кабельную линию 10 кВ

Полная мощность, проходящая по линии:

=

Расчётный ток, проходящий по одной линии:

I_р=

Ток аварийного режима:

I_а=2I_р=21819.24 = 3638.5 А

Выбираем сечение кабелей и количество в траншее:

По экономической плотности тока:

мм²,

где j - экономическая плотность тока.

j =1.4 А/мм² при Т_м = 3000-5000 ч и алюминиевых многопроволочных кабелях с бумажной или ПВХ изоляцией.

Выберем кабель АСБ-10-3х630/95, I_доп=2840А, 2 кабеля в траншее.

I_доп = 5680 А > I_р = 1819.24 А, проверим выбранное сечение по допустимому нагреву:

Т.к в траншее лежит 2 кабеля, К_п = 0.9.

При аварийном режиме:

I_{доп ав} = 1.3I_доп = 1.35680 = 7384 A > I_ав=3638.5 A.

Потери электроэнергии в кабельной линии:

При трёхсменном режиме работы Т_вкл=3000-7000 ч. Для Т_вкл=5000 и cos?=0.9 Т_макс=3300 ч.

Тогда время максимальных потерь:

ф= .

ДW_каб= ,

где R=r₀ЧL, где r₀=0.062 Ом/км удельное сопротивление многопроволочного алюминиевого кабеля сечением 630 мм², l=4.8 км длина линии от подстанции энергосистемы.

2)Выбор выключателей, разъединителей и ОПН на U=10 кВ

Перед выбором аппаратов составим схему замещения показанную на рисунке 3.5 и рассчитаем ток короткого замыкания.

Рисунок 3.5 - Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания

3) Расчёт I_кз (в относ.един.):

S_б=1000 МВА; U_б=10.5 кВ; S_КЗ =500 МВА.

Сопротивление системы:

х_с = S_б /S_КЗ = 1000/500 = 2 о.е.

Сопротивление кабельной линии (х₀ = 0.077 Ом/км при многопроволочном алюминиевом кабеле 10 кВ):

Рисунок 3.6 - График зависимости Ку от Х/Р

Выбираем оборудование

Выберем выключатели В1 и В2 типа FPX124040 - элегазовые.

Таблица 3.1 - Проверка выбранных выключателей:

Паспортные данные	Расчётные данные
Uн= 12 кВ Iн= 4000 А Iотк= 40 кА Iдин=40 кА	Uр= 10 кВ IАв= 3638.5 А Iкз= 25.03 кА Iуд-1=38.93 кА

Выбираем выключатели В3 и В4 типа FPX123140 - элегазовые.

Таблица 3.2 - Проверка выбранных выключателей:

Паспортные данные	Расчётные данные
Uн= 12 кВ Iн= 4000 А Iотк= 31.5 кА Iдин=31.5 кА	Uр= 10 кВ IАв= 3638.5 А Iкз= 10.29 кА Iуд-1=16 кА

Выбираем разъединители Р1-Р6 типа GW4 CHINT, по два в цепи

Таблица 3.3 - Проверка выбранных выключателей:

Паспортные данные	Расчётные данные
Uн=110 кВ Iн= 2х2000 А Iдин=80 кA	Uр= 10 кВ Iав = 3638.5 А Iуд макс = 38.93 кА

5) Расчёт затрат на первый вариант:

Суммарные затраты на оборудование первого варианта:

К_У1 = К_В1-В2+ К_В3-В4+К_каб+ К_Р1-Р6 тг;

Затраты на выключатели В1- В2:

К_В1-В6 = 2Кв = 2 6.45 = 12.9 млн. тг;

Затраты на выключатели В3- В4:

К_В1-В6 = 2Кв = 25.8 = 11.6 млн. тг;

Затраты на кабельную линию (примем однотраншейную двухцепную с 2 кабелями):

К_каб = lК_{уд каб} + 1 B_траншК_ц = 224800917 Р + 2 48001 0.52500 тг/ м³ = 224800917 4.5 + 2 48001 0.52500 = 91.22 млн тг;

Затраты на Р1-Р6:

К_Р1-Р4 = 26К_Р1-Р4 = 122.1 млн = 25.2 млн тг;

В итоге получим:

К_У1= 12.9 + 11.6 + 91.22 + 25.2 = 140.92 млн тг.

6) Определение издержек

Суммарные издержки на оборудование первого варианта:

И₁=И_а+И_потери+И_э, тг;

Издержки на эксплуатацию КЛ:

И_{экс КЛ}=ЕЭКС _КЛ К_КЛ = 0.00391.22 млн = 0.273 млн тг;

Амортизация КЛ:

И_{а КЛ}= Е_{А КЛ} К_КЛ = 0.0291.22 млн = 1.82 млн тг;

Издержки на эксплуатацию оборудования:

И_{экс об}= Е_{ЭКС обор} К_об=0.01(140.92 - 91.22) млн = 0.5 млн тг;

где К_об -суммарные затраты без стоимости КЛ.

Амортизация оборудования:

И_{а об}= Е_{А обор} К_об=0.063(140.92 - 91.22) млн = 3.13 млн тг.

Стоимость потерь:

И_пот = С_oW_КЛ =145336200 = 74.70 млн тг,

где С_o=14 тг за кВтч

Суммарные издержки:

И_У1 = Иа + Ипот + Иэ = 0.273 + 1.82 + 0.5 + 3.13 + 74.7 = 80.42 млн тг.

Приведенные суммарные затраты:

З = ЕК_У1+ И_У1 = 0.12140.92 + 80.42 = 97.33 млн тг.

Таблица 3.1 ? Результаты ТЭР

Вариант	Uном ,кВ	КУ млн.тг.	ИУ млн.тг.	З млн.тг.
I	110	199.992	48.02	72.01
II	10	140.92	80.42	97.33

Так как из-за чрезвычайно больших издержек второй вариант дорог при эксплуатации, то, несмотря на большие капитальные затраты, выберем первый вариант.



4. Выбор оборудования U=10 кВ

4.1 Расчет токов короткого замыкания на шинах РП с учётом подпитки от СД

Рисунок 4.1 ? Схема замещения для расчета токов к.з.

Найдем параметры схемы замещения.

S_б=1000 МВА; S_кз=1000 МВА; U_б=10.5 кВ.

Ток короткого замыкания:

В насосной установлено 4 синхронных двигателя типа СТД-800-2УХЛ4 со следующими характеристиками:



Выбираем кабель к СД по экономической плотности тока:

Fэ = ,

Принимаем кабель АВВГ-10-(370), у которого X₀ = 0.086 Ом/км.

Сопротивление кабельной линии, питающей СД:

Ток КЗ от СД:

Суммарный ток КЗ в точке К:

Суммарный ударный ток:

4.2 Выбор аппаратуры на напряжение 10 кВ (РП)

4.2.1 Выбор вводных выключателей В1, В2

S_{р зав} = МВА;

Расчетный ток:

I_р=

Аварийный ток:

I_а=2I_р=21787 = 3574 A

Принимаем выключатель FPX124040 - элегазовый.

Проверим выбранный выключатель:

Таблица 4.1 - Проверка выключателей

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=12 кВ Iн=4000 A Iоткл=40 кА Iдин = 40 кА	U=10 кВ Iав=3574 А Iкз=17.57 кА Iуд = 39.75 кА

4.2.2 Выбор секционного выключателя В3

Через секционный выключатель проходит половина мощности, проходящей через вводные выключатели. Следовательно, аварийный ток, проходящий через выключатель:

I_АВ = 1787 A.

Принимаем выключатель FPX124020 - элегазовый.

Проверим выбранный выключатель:

Таблица 4.2 - Проверка выключателя

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=12 кВ Iн=2000 A Iоткл=20 кА Iдин = 40 кА	U=10 кВ Iав=1787 А Iкз=17.57 кА Iуд = 39.75 кА

4.2.3 Выбор выключателей отходящих линий

Магистраль ГПП-ТП 1-ТП 4.

Расчетный ток:

Аварийный ток:

I_а=2I_р=264.35=128.7 A

Принимаем выключатель FPX124004 - элегазовый.

Проверим выбранный выключатель:

Таблица 4.3 - Проверка выключателя

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=12 кВ Iн=400 A Iоткл=40 кА Iдин = 40 кА	U=10 кВ Iав=128.7 А Iкз=17.57 кА Iуд = 39.75 кА

Магистраль ГПП-ТП 2.

Принимаем выключатель FPX124004 - элегазовый.

Проверим выбранный выключатель:

Таблица 4.4 - Проверка выключателя

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=12 кВ Iн=400 A Iоткл=40 кА Iдин = 40 кА	U=10 кВ Iав=89.56 А Iкз=17.57 кА Iуд = 39.75 кА

Магистраль ГПП-ТП 3.

Принимаем выключатель FPX124004 - элегазовый.

Проверим выбранный выключатель:

Таблица 4.5 - Проверка выключателя

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=12 кВ Iн=400 A Iоткл=40 кА Iдин = 40 кА	U=10 кВ Iав=90.87 А Iкз=17.57 кА Iуд = 39.75 кА

Выключатели к СД.

Принимаем выключатель FPX124004 - элегазовый.

Проверим выбранный выключатель:

Таблица 4.6 - Проверка выключателя

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=12 кВ Iн=400 A Iоткл=40 кА Iдин = 40 кА	U=10 кВ Iав=41.59 А Iкз=17.57 кА Iуд = 39.75 кА



Выключатели ВБК ГПП.

Принимаем выключатель FPX124004 - элегазовый.

Проверим выбранный выключатель:

Таблица 4.7 - Проверка выключателя

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=12 кВ Iн=400 A Iоткл=40 кА Iдин = 40 кА	U=10 кВ Iав=49.55 А Iкз=17.57 кА Iуд = 39.75 кА

Выключатели ВБК ДСП.

Принимаем выключатель FPX124004 - элегазовый.

Проверим выбранный выключатель:

Таблица 4.7 - Проверка выключателя

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=12 кВ Iн=400 A Iоткл=40 кА Iдин = 40 кА	U=10 кВ Iав=164,68 А Iкз=17.57 кА Iуд = 39.75 кА



Выключатели к ДСП 6 т.

Принимаем выключатель FPX124004 - элегазовый.

Проверим выбранный выключатель:

Таблица 4.8 - Проверка выключателя

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=12 кВ Iн=400 A Iоткл=40 кА Iдин = 40 кА	U=10 кВ Iав=134.1 А Iкз=17.57 кА Iуд = 39.75 кА

Выключатели к ДСП 12 т.

Принимаем выключатель FPX124004 - элегазовый.

Проверим выбранный выключатель:

Та...