Проектування систем електропостачання цеху

P_p = 0,52 720=374,4 (кВт)

де К_п - коефіцієнт попиту;

Р_уст - установлена сумарна потужність цеху, кВт.

Розрахункова потужність електричного освітлення визначається за питомою густиною освітлювального навантаження на 1 м² корисної площі виробничих будівель. На підприємствах для освітлення використовують наступні лампи: люмінісцентні та лампи ДРЛ. Для освітлення ливарного цеху обираємо люмінесцентні лампи, так як висота стелі менша 5 м.:

P_p^O = Р_пит K_пра K_поF , (2.2)

P_p^O = 0,016 1,2 0,9524=9,05(кВт)

Q_p^O = P_p^O tgф , (2.3)

Q_p^O = 9,05 tg(arccos(0,9))=4,39 (кВАр),

де P_р^O - розрахункова потужність, яка необхідна для освітлення цеху, кВт;

Q_р^O - розрахункова реактивна потужність, яка необхідна для освітлення цеху, кВАр;

P_но - питома густина освітлювального навантаження, кВт/м² [1];

K_по - коефіцієнт попиту освітлювального навантаження [1];

K_пра - коефіцієнт втрат потужності в пускорегулювальній апаратурі[1];

F - площа цеху, яка визначається по генплану, м².

Повна розрахункова потужність визначається по формулі:

, (2.4)

де

P_p - сумарна розрахункова активна потужність цеху, кВт;

P_p= P_pс+ P_pо=374,4+9,05=383,45 (кВт)

Q_p - сумарна розрахункова реактивна потужність цеху, кВАр.

Q_p= Q_pс+ Q_pо=280,8+4,39=285,19 (кВАр)

(кВА)

Для інших цехів розрахунки виконуємо аналогічно і заносимо результати в таблицю 2.1.

Сумарну розрахункову активну потужність підприємства розраховуємо за формулою:

P_p = К₀•P_p + P_p^O, (2.5)

P_p = 0,95•1649,4+ 95,67=1662,6 (кВт)

де Р_р - активна потужність підприємства, кВт;

P_p^O - активна потужність освітлення на підприємстві кВт;

К₀ - коефіцієнт одночасності максимумів навантаження, обираємо рівним 0,95, при кількості приєднань на стороні 10 кВ n=2-4 та середньозваженому коефіцієнті використання 0,3 ?Кв < 0,5 [1];.

Сумарну розрахункову реактивну потужність підприємства розраховуємо за формулою:

Q_p = К₀•Q _p + Q_p^O, (2.6)

Q_p = 0,95•1483,85+51,3=1460,96 (кВАр).

де Q_р - реактивна потужність підприємства, кВАр;

Q_p^O - реактивна потужність освітлення на підприємства, кВАр.

Сумарне повне навантаження підприємства визначаємо за формулою (2.4):

(кВА).

Таблиця 2.1 - Розрахунок навантажень підприємства

2.2 Вибір і розміщення цехових ТП

Визначимо сумарну повну розрахункову потужність всіх цехів, електричне обладнання яких живиться на напрузі 0,4 кВ:

, (2.7)

де S_і - повна розрахункова потужність цеха, кВА.

S_У = 2213,29 (кВА).

Визначимо загальну площу всіх цехів:

, (2.8)

де F_і - площа цеха, м².

F_У =6408 (м²).

Визначимо економічний ступінь потужності трансформаторів в залежності від густини навантаження:

, (2.9)

(кВА/м²).

В [1] пропонується при такій питомій потужності використовувати трансформатори потужністю до 4000 кВА.

Так як Барський машинобудівний завод відноситьться до ІІ категорії з надійності електропостачання розглянемо 2 варіанти спорудження двотрансформаторних підстанцій з та :

Варіант 1: кВА.

Визначаємо економічне число підстанцій:

, (2.10)

де - коефіцієнт завантаження трансформаторів двотрансформаторної підстанції при переважанні споживачів ІІ та ІІІ категорії надійності електропостачання.

(шт).

Отже, необхідно встановити 4 двотрансформаторні підстанції.

Варіант 2: кВА.

(шт).

Отже, необхідно встановити 3 трансформаторні підстанції.

Розподілимо трансформаторні підстанції між цехами і визначимо їх фактичний коефіцієнт завантаження.

Дані розрахунку приведені в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Розподіл трансформаторних підстанцій між цехами

Проведемо техніко-економічне порівняння варіантів розподілу трансформаторних підстанцій між цехами:

, (2.11)

де Ен - нормативний коефіціент ефективності капіталовкладень, Ен=0,1;

Еа - доля відрахувань на амортизацію, для ТП 10 - 750 кВ становить 0,036;

К - капітальні затрати на спорудження ТП;

m - вартість річних втрат на 1 кВт потужності ;

ДР_р - максимальні втрати потужності в трансформаторах ТП;

З_пер - збитки від переривання електропостачання заводу.

Визначимо вартість втрат 1 кВт потужності при m_о= 1,32 кВт·год, якщо підприємство працює в 2 зміни:

(грн./ кВт·рік),

де - час максимальних втрат при Тм=2900 год [1].

Параметри трансформаторів зведемо в таблицю 2.3.

Таблиця 2.3 - Параметри трансформаторів які порівнюються

Визначимо втрати активної потужності в трансформаторах та їх вартість:

, (2.12)

де n - кількість трансформаторів;

k_З - коефіцієнт завантаження трансформаторів;

ДРхх - втрати холостого ходу трансформатора, кВт;

ДРк - втрати короткого замикання трансформатора, кВт.

Варіант 1:

(кВт);

(кВт);

(кВт);

(кВт);

Варіант 2:

(кВт);

(кВт);

(кВт).

Річна вартість втрат електроенергії:

(грн.),

(грн.),

Для двоколової системи з резервуванням плановий та аварійний недовідпуск електроенергії дорівнює 0.

,

де , - питомі складові збитків від відповідного аварійного і планового недовідпусків електроенергії;

, - середньорічні значення аварійного і планового недовідпусків електроенергії.

Визначимо капітальні затрати:

Варіант 1: мережа навантаженя електропостачання струм

Варіант 2:

Визначимо сумарні приведені затрати:

Варіант 1:

(тис.грн.),

Варіант 2:

(тис.грн).

Отже, для подальших розрахунків приймаємо варіант 2, так як затрати на спорудження трьох ТП з трансформаторами ТМ-630/10 є меншими.

Для визначення місця розташування ТП та ЦРП побудуємо картограму навантажень і визначимо центр електричних навантажень завода. Картограму навантажень будуємо на кресленні генерального плану завода. Навантаження кожного з цехів зображаємо кругом, площа якого пропорційна розрахунковій активній потужності

, (2.13)

де m_р - масштаб побудови, вибирають кратним 1,2,5.

Вибираємо масштаб побудови картограми навантажень: приймемо радіус круга навантаження ливарного цеху 70 м, тоді масштаб побудови визначаємо:

, (2.14)

де Р_р - розрахункова активна потужність цеха, кВт;

r - радіус круга навантаження, м.

Визначаємо масштаб побудови для виробничого корпусу №4:

(кВт/м²).

Приймаємо m_р = 0,1 кВт/м². Визначимо радіус круга при даному масштабі:

(м). (2.15)

Сектор освітлювального навантаження для ливарного цеху складає:

. (2.16)

Аналогічні розрахунки по інших цехах зводимо до таблиці 2.4.

Таблиця 2.4 - Дані для побудови картограми навантажень

Визначаємо координати центру навантажень:

(м), (2.17)

де Р_р.і - розрахункова активна потужність і-го цеха, кВт;

Х_і - координати абсциси і-го цеха, м.

(м), (2.18)

де Y_і - координати ординати і-го цеха, м.

За даними координатами розташовуємо будівлю ЦРП так як це є економічно доцільним.

Рисунок 2.2 - Картограма навантажень заводу

2.3 Вибір схеми та основних елементів заводської мережі

Вибираємо радіальну схему електропостачання напругою 10 кВ.

Високовольтні вимикачі вибираємо за номінальною напругою і розрахунковим струмом з врахуванням після аварійних режимів та можливих нерівномірностей розподілу струмів між лініями і секціями шин:

(2.19)

(2.20)

Розрахуємо струм для живлячої лінії:

(А);

Для встановлення на стороні 10 кВ вибираємо вакуумні вимикачі ВБЭ-10-20/630 УХЛ2. Номінальний струм вимикачів . Власний час відключення вимикача 0,04 с.

Є можливість заживити завод на напрузі 10 кВ від підстанції, що знаходиться за 3,2 км.

Для живлення заводу вибираємо броньовані кабелі з паперовою ізоляцією в алюмінієвій оболонці типу ААБ прокладені в траншеї . Вибір перерізу жил виконаємо за економічною густиною струму. Для кабелів з паперовою ізоляцією j_ек=1,6 (А/мм²) при Т_м=2900 год [3].

Визначаємо економічний переріз провідників для живлення ЦРП:

(мм²) (2.21)

Вибираємо кабель ААБ перерізом 3х35 мм² з I_доп=115 А [2].

Розрахуємо струми нормального та післяаварійного режимів для лінії

ЦРП-ТП-1:

(А);

(А).

Вибираємо вакуумний вимикач ВБЭ-10-20/630 УХЛ2. Номінальний струм вимикача. Власний час відключення вимикача 0,04 с. Для всіх інших приєднань вимикачі вибираємо аналогічно і заносимо в таблицю 2.7.

Вибір кабелів 10 кВ проводимо за економічною густиною струму:

(мм²)

Вибираємо кабель ААБ 3*16 з I_доп=75 А. Для всіх інших приєднань кабелі вибираємо аналогічно і заносимо результати в таблицю 2.5.

Таблиця 2.5 - Вибір вимикачів та кабелів 10 кВ

3. Розрахунок струмів кз і перевірка отриманих рішень

3.1 Розрахунок струмів КЗ загальнозаводської мережі

Розрахунок струмів короткого замикання виконується з метою перевірки вибраних вимикачів і провідників. Проведемо розрахунок КЗ для перевірки живлячої лінії в точці К1.

Складаємо схему заміщення (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Розрахункова схема і схема заміщення системи електропостачання

Визначаємо опори елементів, що зведені до базисних умов:

. (3.1)

(в.о.). (3.2)

Не зрозуміло, що таке Хжл і Хкл? Не зрозуміло де визначаєте кз К2?

Знаходимо результуючі опори:

(3.3)

Початкове діюче значення струму КЗ в точці К1:

(3.4)

; (3.5)

Розрахуємо тепловий імпульс:

(3.6)

Перевіримо живлячу лінію за умовою термічної стійкості:

^. 10³,

де - для алюмінієвих кабелів

35 мм² > 27,08 мм²

Умова виконується.

Проведемо розрахунок КЗ в точці К2 для перевірки обраних вимикачів та кабелів від ЦРП до ТП. Розрахунок проведемо на прикладі лінії ЦРП-ТП-1

Початкове діюче значення струму КЗ в точці К2: Ваш кабель 10кв перевіряється за найбільшим струмом КЗ (на початку кабеля)

; (3.7)

Періодична складова струму від системи не зміниться:

кА

Розрахуємо розрахунковий час початку розмикання:

(3.8)

с.

Постійна часу аперіодичної складової:

с

Аперіодична складова струму КЗ при = 0,05 с:

(3.9)

(кА)

Ударний струм КЗ:

(3.10)

(кА)

Розрахуємо тепловий імпульс:

(3.11)

Відповідно до ДЕСТ 687 - 78 високовольтні вимикачі повинні бути перевірені на комутаційну здатність, на динамічну стійкість, а також на термічну стійкість до дії струмів КЗ.

Перевірку вибраних вимикачів і провідників покажемо на прикладі вибраного вимикача ВБЭ-10-20/630 УХЛ2. Дані занесені у таблицю 3.1.

Таблиця 3.1 - Перевірка вимикача ВБЭ-10-20/630 УХЛ2

Даний вимикач задовольняє усім умовам перевірки.

Перевіримо вибрані кабелі від ЦРП до ТП на термічну стійкість:

^. 10³,

де - для алюмінієвих кабелів

25 мм² > 24,03 мм²

16 мм² < 24,03 мм²

Для ТП-2,3 умова не виконується, отже переобираємо кабелі, що живлять ТП на ААБ 3х25 з I_доп=90 А.

3.2 Розрахунок струмів КЗ в мережах напругою до 1000 В

Розрахунок струмів короткого замикання проводиться з метою перевірки захисних апаратів за умовою комутаційної здатності.

Виконаємо розрахунок струмів короткого замикання для ділянки

ТП-РП-1- ЕП-1. Складемо розрахункову схему.

Рисунок 3.2 - Розрахункова схема мережі

Визначимо опір трансформатора:

. (3.12)

Визначаємо опори ліній Л1 та Л2:

,

Ав...