Електропостачання заводу хімічної промисловості

Размещено на http://www.allbest.ru/

Завдання 2

Тема: Електропостачання заводу хімічної промисловості

ВИХІДНІ ДАНІ ПРОЕКТУВАННЯ

1. Генеральний план заводу.

2. Відомості з електричних навантаженнях заводу.

3. Відомість електричних навантажень ремонтно-механічного цеху.

4. Живлення можливо здійснити з підстанції енергосистеми, на котрій встановлені два трьохобмоткові трансформатори потужністю 40500 кВА кожний, з первинною напругою 110 кВ и вторинною - 35, 20, 10 и 6 кВ.

5. Потужність системи 1300 MB-А; реактивний опір системи на стороні 110 кВ, віднесений до потужності системи,дорівнює 0,2.

6. Вартість електроенергії 75 к./кВт.год

7. Відстань від підстанції енергосистеми до заводу 8,2 км.

Рисунок А.1 - Генеральний план заводу хімічної промисловості

ВСТУП

Електроенергетика є складовою частиною енергетичного комплексу України. Вона впливає на всі галузі народного господарства. Рівень розвитку енергетики наглядно відображає техніко-економічний потенціал будь-якої країни.

Наш регіон славиться своїм промисловим різноманіттям, у тому числі вугільною, металургійною, машинобудівною, і особливо хімічною промисловістю. Життя нашого міста, в цілому, залежить від хімічного гіганта України, приватного акціонерного товариства «Азот» і робота багатьох з випускників електротехнічної спеціальності буде пов'язана з обслуговуванням і проектуванням електрообладнання цього заводу. Тому нам, як майбутнім фахівцям важливо в достатньому рівні оволодіти навичками в проектуванні електропостачанні заводу хімічної промисловості.

Саме на таку ціль й направлений цей курсовий проект.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА СПОЖИВАЧІВ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ І ВИЗНАЧЕННЯ КАТЕГОРІЇ ЕЛЕКТРОПОСТОЧАННЯ

Згідно [14], усі споживачі електроенергії за надійністю і безперебійністю електропостачання поділяються на три категорії.

Проаналізувавши режими роботи, особливості електроустаткування і специфіки технологічного процесу кожного цеху, визначаємо категорії електропостачання цехів.

Таблиця 1.1 - Категорії електропостачання цехів заводу. [14]

Назва цехів	Категорія
8. Цех аніліну	І
9. Адміністративний корпус і їдальня	ІІІ
10. Ремонтно-механічний	ІІ
14. Цех гумових пришвидшувачів	І
18. Цех текстильно- допоміжних матеріалів	ІІІ
22. Цех азобарвників №2	І

У цілому завод хімічної промисловості відноситься до об'єктів першої категорії за надійністю електропостачання, так як споживачів І і ІІ категорії більше від загального числа споживачів електроенергії.

Таблиця 1.2 - Відомість електричних навантажень ремонтно-механічного цеху.

№ по плану цеху	Виробниче обладнання	Модель чи тип	Встановлена потужність, кВт	Кількість, шт	Сумарна потужність, кВт
1	2	3	4	5	6
1	Токарно-револьверний верстат	3141	5,625	2	11,25
2	Відрізний верстат	8А67	12,95	2	25,9
4	Прецизійний автомат	1А10П	1,7	2	3,4
5	Одношпиндельний автомат	1П12	2,4	2	4,8
7	Токарно-гвинторізний верстат	1Е61М	3,2	2	6,4
8	Токарно-гвинторізний верстат	С19311	4,5	1	4,5

Продовження таблиці 1.2

1	2	3	4	5	6
10	Вертикально-свердлильний верстат	2118А	1,0	2	2,0
11	Вертикально-свердлильний верстат	2А135	4,5	1	4,5
16	Вертикально-фрезерний верстат	6Н13П	10,0	2	20,0
17	Горизонтально-фрезерний верстат	6Н802Г	10,0	2	20,0
19	Широкоуніверсальний фрезерний верстат	675П	1,7	3	5,1
20	Горизонтально-протяжний верстат	7А520	20,0	2	40,0
22	Довбальний верстат	7417	2,8	1	2,8
25	Електрична кран - балка	2т	4,85	1	4,85
26	Вентилятор	-	1,7	1	1,7
28	Універсальний круглошліфувальний верстат	3А130	6,25	1	6,25
29	Профілешліфувальний верстат	С - 827	2,8	2	5,6
31	Обдирково-шліфувальний верстат пересувний з гнучким валом	3382	2,8	2	5,6
32	Координатно-шліфувальний верстат	2Б440	0,6	2	1,2
34	Бесцентрошліфувальний верстат	3П82	9,6	2	19,2
35	Заточний верстат	МІ - 0,8	1,7	2	3,4
37	Верстат для заточення інструмента, що ріже	3А64	0,6	2	1,2
38	Верстат для доведення різців	3818	0,5	2	1,0
44	Універсальний анодно-механічний розрізний верстат	4822	20,0	1	20,0
46	Ел. сушильна шафа	-	8,0	2	16,0
47	Ванна масляна для підігріву підшипників (80 - 900С)	-	2,0	1	2,0
49	Настільно-свердлильний верстат.	С106	0,18	2	0,36
55	Відрізний верстат з ножовочною пилою	872А	1,95	1	1,95
56	Механічні щітки для зачищення кінців обмоток.	-	1,0	1	1,0
58	Обдирково-шліфувальний верстат	3М634	2,8	2	5,6
59	Точильний верстат	332А	1,7	1	1,7
61	Випробний стенд	-	20,0	1	20,0
62	Установка випробування електричної міцності ізоляції	УИИ-122	2,5 кВ•А / 1,875 кВ	1	1,875
64	Вентилятор	-	2,8	2	5,6
65	Тельфер	-	2,8	1	2,8
68	Зварювальний агрегат	САМ-400	32,0	2	64,0
70	Електрозварювальна стикова машина	МСР-25	25 кВ•А / 7,745 кВ	1	7,745
71	Електрозварювальна шовна машина	МШП-150	150 кВ•А / 46,5 кВ	1	46,5
74	Машина для гнуття Арк.ів	УБ-1800-12	4,5	2	9,0
76	Відрізний верстат	8А67	12,95	1	12,95
77	Кривошипний прес	К-116П	4,5	2	9,0
79	Правильний прес	ПА-415	14,0	1	14,0
80	Верстат для гнуття	ВГС-10	1,0	2	2,0
82	Вентилятор	-	4,5	2	9,0
85	Камерна електропіч опору	НЗОх45	12,0	2	24,0
86	Камерна електропіч опору	ОКБ-134А	18,75	2	37,5
88	Протяжна електропіч опору	ОКБ-56А	70,0	1	70,0
89	Сушильна шафа	ВШ-0,035	2,5	2	5,0
91	Електропідвісна кран-балка.	2т	4,85	1	4,85
Разом	79	595,08

Таблиця 1.3 - Металорізальні верстати

№ за планом	Встановлена одиниця потужності, кВт	Кількість штук	Сумарна потужність, кВт
1	5,625	2	11,25
2	12,95	2	25,9
4	1,7	2	3,4
5	2,4	2	4,8
7	3,2	2	6,4
8	4,5	1	4,5
10	1,0	2	2
11	4,5	1	4,5
16	10,0	2	20
17	10,0	2	20
19	1,7	3	5,1
20	20,0	2	40
22	2,8	1	2,8
44	20,0	1	20
55	1,95	1	1,95
76	12,95	1	12,95
Разом	27	185,55

Таблиця 1.4 - Шліфувальні верстати

№ за планом	Встановлена одиниця потужності кВт	Кількість штук	Сумарна потужність кВт
28	6,25	1	6,25
29	2,8	2	5,6
31	2,8	2	5,6
32	0,6	2	1,2
34	9,6	2	19,2
35	1,7	2	3,4
37	0,6	2	1,2
38	0,5	2	1
56	1,0	1	1
58	2,8	2	5,6
59	1,7	1	1,7
Разом	19	51,75

Таблиця 1.5 - Електроімпульсні верстати

№ за планом	Встановлена одиниця потужності кВт	Кількість штук	Сумарна потужність кВт
62	1,875	1	1,875
Разом	1	1,875

Таблиця 1.6 - Настільні верстати

№ за планом	Встановлена одиниця потужності кВт	Кількість штук	Сумарна потужність кВт
49	0,18	2	0,36
61	20	1	20
Разом	3	20,36

Таблиця 1.7 - Зварювальні машини

№ за планом	Встановлена одиниця потужності кВт	Кількість штук	Сумарна потужність кВт
68	32,0	2	64
70	7,745	1	7,745
71	46,5	1	46,5
Разом	4	118,245

Таблиця 1.8 - Преси

№ за планом	Встановлена одиниця потужності кВт	Кількість штук	Сумарна потужність кВт
74	4,5	2	9,0
77	4,5	2	9,0
79	14,0	1	14,0
80	1,0	2	2,0
Разом	7	34

Таблиця 1.9 - Крани, тельфери

№ за планом	Встановлена одиниця потужності кВт	Кількість штук	Сумарна потужність кВт
25	4,85	1	4,85
65	2,8	1	2,8
91	4,85	1	4,85
Разом	3	12,5

Таблиця 1.10 - Вентилятори

№ за планом	Встановлена одиниця потужності кВт	Кількість штук	Сумарна потужність кВт
26	1,7	1	1,7
64	2,8	2	5,6
82	4,5	2	9,0
Разом	5	16,3

Таблиця 1.11 - Нагрівачі

№ за планом	Встановлена одиниця потужності кВт	Кількість штук	Сумарна потужність кВт
46	8,0	2	16,0
47	2,0	1	2,0
85	12,0	2	24,0
86	18,75	2	37,5
88	70,0	1	70,0
89	2,5	2	5,0
Разом	10	154,5
Разом по группам	79	595,08

2. РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

Електричні навантаження розраховуються для наступного вибору і перевірки струмоведучих елементів і трансформаторів по нагріванню й економічним показникам.

2.1 Розрахунок електричних навантажень ремонтно-механічного цеху

Розрахунок електричних навантажень ремонтно-механічного цеху робимо по середній потужності і коефіцієнту максимуму (метод упорядкованих діаграм), для інших цехів - по номінальній потужності і коефіцієнту попиту.

Усі електроприймачі ремонтно-механічного цеху розбиваємо на групи одного режиму роботи, таблиці 1 ч 9.

Визначаємо максимальні розрахункові навантаження груп електричних приймачів.

Група І. Металорізальні верстати.

Кількість електричних приймачів .

Загальна установлена потужність .

Потужність найменшого електричного приймача .

Потужність найбільшого електроприймача .

Визначаємо число m:

Згідно [1] таблиця 2.1 ; .

Визначаємо середнє активне навантаження за максимально - завантажену зміну:

 (2.1)

Визначаємо середнє реактивне навантаження за максимально-завантажену зміну.

(2.2)

Визначаємо ефективне число електричних приймачів за універсальною формулою:

, (2.3)

де - квадрат суми номінальних потужностей електричних приймачів, кВт

- сума квадратів тих же потужностей, кВт.

Розрахунок здійснюємо за допомогаю калькулятора, наприклад: „CITIZEN” за програмою:

P_ном.1

Вводимо в програму кількість і потужність кожного металорізального верстата групи.

5,625 5,625 12,95 12,95

1,7 1,7 2,4 2,4 3,2

3,2 4,5 1 1 4,5

10 10 10 10 1,7

1,7 1,7 20 20 2,8

20 1,95 12,95 =185,55

=15,19

За допомогою коефіцієнта використання і ефективного числа по [1] таблиця 2.3 визначаємо .

Визначаємо максимальну розрахункову активну потужність групи:

(2.4)

Визначаємо максимальну розрахункову реактивну потужність групи:

(2.5)

так як

Визначаємо максимальну розрахункову повну потужність групи металорізальних верстатів:

(2.6)

Розрахунок інших груп електроприймачів аналогічний, результати заносимо в таблицю 2.1.

Визначаємо максимальну розрахункову повну потужність ремонтно - механічного цеху:

(2.7)

Таблиця 2.1 - Розрахунок електричних навантажень

Електроприймачі	Кількість електроприймачів	Установлена потужність при ПВ = 100%		Коефіцієнт використання Kв	cos ц / tg ц
		Одного електро-приймача (найменшого, найбільшого) Pном, кВт	Загальна потужність, Pном, кВт
1	2	3	4	5	6	7
1. Металорізальні верстати	27	1	185,55	20	0,12	0,5
		20				1,73
2. Шліфувальні верстати	19	0,5	51,75	19	0,35	0,65
		9,6				1,17
3. Електро-імпульсні верстати	1	1,875	1,875	1	0,4	0,75
		1,875				0,88
4. Настільні верстати	3	0,18	20,36	111,11	0,06	0,5
		20				1,73
5. Зварювальні машини	4	7,745	118,245	6	0,3	0,4
		46,5				2,29
6. Преси	7	1	34	14	0,17	0,65
		14				1,17
7. Крани, тельфери	3	2,8	12,5	1,73	0,06	0,5
		4,85				1,73
РАЗОМ	64	0,18	424,28	258,33	0,22	0,53
		46,5				1,59
8. Вентилятори	5	1,7	16,3	2,65	0,7	0,8
		4,5				0,75
9. Нагрівачі	10	2	154,5	35	0,8	0,95
		70				0,33
РАЗОМ	15	1,7	170,8	41,18	0,78	0,93
		70				0,4
Всього	79	0,18	595,08	388,89	0,31	0,68
		70				1,09
Електроприймачі	Середнє навантаження за максимально навантажену зміну	Ефективне число електроприймачів nе	Коефіцієнт максимуму Kmax	Максимальна розрахункова потужність
	Активна Pсм, кВт	Реактивна Qсм, кВАр			Активна Pмакс.с, кВт	Реактивна Qмакс.с, кВАр	Коефіцієнт різночасності Kр.ч	Повна Qмакс.с, кВА
1	8	9	10	11	12	13	14	15
1. Металорізальні верстати	22,27	38,53	15,19	1,95	43,43	38,53	0,9	58,06
2. Шліфувальні верстати	18,11	21,19	9,5	1,54	27,89	23,31	0,9	27,98
3. Електро-імпульсні верстати	0,75	0,66	1	-	1,69	0,73	0,9	1,66
4. Настільні верстати	1,22	2,11	1,04	-	18,32	2,32	0,9	16,62
5. Зварювальні машини	35,47	81,23	3,27	-	106,42	89,35	0,9	125,06
6. Преси	5,78	6,76	4,14	2,88	16,65	7,44	0,9	16,41
7. Крани, тельфери	0,75	1,3	2,85	-	11,25	1,43	0,9	10,21
РАЗОМ	84,35	151,78	23,82	1,4	225,65	163,11	0,9	254,92
8. Вентилятори	11,41	8,56	4,5	1,28	14,6	9,42	0,9	15,64
9. Нагрівачі	123,6	40,79	3,95	-	139,05	44,87	0,9	131,5
РАЗОМ	135,01	49,35	4,79	1,15	153,65	54,29	0,9	147,14
Всього	219,36	201,13	25,94	1,73	379,3	217,4	0,9	393,47

2.2 Розрахунок електричних навантажень цехів заводу методом коефіцієнта попиту, К_п

Цех № 8. Цех аніліну:

; ; ; .

Визначаємо максимально розрахункову активну потужність цеху:

(2.8)

Визначаємо максимальну розрахункову реактивну потужність цеху:

(2.9)

За генеральним планом заводу (рисунок 1) визначаємо площу цеху № 8:

Розрахункове навантаження цеху на освітлення знаходимо за встановленою потужністю електроприймачів освітлення і коефіцієнта попиту:

Значення встановленої потужності знаходимо за питомою установленою потужністю електричних приймачів освітлення:



(2.10)

(2.11)

(2.12)

, так як для освітлення цехів і території заводу обрані лампи розжарювання.

Загальна потужність цеху активна і реактивна, відповідно:

(2.13)

(2.14)

Визначаємо максимальну розрахункову повну потужність цеху № 8:

(2.15)

Визначаємо цеху:

(2.16)

Визначаємо максимальний розрахунковий струм цеху № 8

(2.17)

Для інших цехів розрахунок аналогічний. Результати наведені в таблиці 2.2.

Визначаємо максимальну розрахункову повну потужність заводу:

(2.18)

Всі розрахунки зведені в таблицю 2.2.

Таблиця 2.2 - Розрахунок електричних навантажень цехів заводу

№ цеху за планом	Найменування цеху	Силове навантаження
		Рном, кВт	Кп		Розрахункове навантаження
					Рмакс.с, кВт	Qмакс.с, кВАр
1	2	3	4	5	6	7
8	Цех аніліну	930	0,78	0,78	725,4	580,32
				0,8
9	Адміністративний корпус і їдальня	300	0,8	0,8	240	180
				0,75
10	Ремонтно-механічний	595,08	-	0,68	379,3	217,4
				1,09
14	Цех гумових пришвидшувачів	960	0,87	0,85	835,2	517,82
				0,62
18	Цех текстильно- допоміжних матеріалів	2000	0,65	0,78	1300	1040
				0,8
22	Цех азобарвників №2	6400	0,87	0,85	5568	3452,16
				0,62
Освітлення території	-	-	-	-	-
РАЗОМ	11185,08	-	-	9047,9	5987,7
№ цеху за планом	Найменування цеху	Освітлювальне навантаження
		F, м2	рпит, Вт/м2	Кп.о	Рном.о, кВт	Розрахункове навантаження
						Рр.о, кВт	Qр.о, кВАр
1	2	8	9	10	11	12	13
8	Цех аніліну	1162,41	17	0,95	19,76	18,77	0
9	Адміністративний корпус і їдальня	689,74	20	0,9	13,79	12,41	0
10	Ремонтно-механічний	714,01	16	0,9	11,42	10,28	0
14	Цех гумових пришвидшувачів	1379,47	16	0,9	22,07	19,86	0
18	Цех текстильно- допоміжних матеріалів	1799,31	16	0,9	28,79	25,91	0
22	Цех азобарвників №2	3512,94	16	0,95	56,21	53,4	0
Освітлення території	85908,56	0,4	1	34,36	34,36	0
РАЗОМ	95166,44	14,49	0,93	1378,96	1282,43	0
№ цеху за планом	Найменування цеху, підрозділу	Загальне навантаження	tgцмакс	Імакс, А
		Рмакс.с+Рр.о, кВт	Qмакс.с+Qр.о, кВАр	Кр.м	Sмакс,кВА
1	2	14	15	16	17	18	19
8	Цех аніліну	744,17	580,32	0,9	849,33	0,78	46,70
9	Адміністративний корпус і їдальня	253,79	180	0,9	280,03	0,71	15,4
10	Ремонтно-механічний	390,72	217,4	0,9	402,42	0,56	22,13
14	Цех гумових пришвидшувачів	857,27	517,82	0,9	901,37	0,6	49,56
18	Цех текстільно- допоміжних матеріалів	1328,79	1040	0,9	1518,65	0,78	83,5
22	Цех азабарвників №2	5624,21	3452,16	0,9	5939,26	0,61	326,57
Освітлення території	34,36	-	0,9	30,92	-	-
РАЗОМ	9233,31	5987,7	0,9	9904,36	0,65	544,6

електропостачання трансформатор підстанція

3. КОМПЕНСАЦІЯ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ

У результаті розрахунку електричних навантажень заводу нами отриманий , що значно вище заданого енергосистемою (0,2 - 0,3). Для зниження до встановленого значення і зниження споживання заводом реактивної потужності передбачаємо її компенсацію.

(tgц_е), візьмемо 0,3

Потужність пристрою, що компенсує, розраховується за формулою:

(3.1)

Визначаємо потужність пристрою, що компенсує для кожної секції розподільного устаткування (РУ):

(3.2)

Стандартне значення беремо з [1] таблиця 5.1, [2] таблиця 3.6.

Тип установки ККУ - УК-6/10Н-1800 Л, П.

Вибираємо 2-і ККУ одиничною потужністю 1800 кВАр чи сумарної 3600 кВАр.

Таблиця 3.1 - Технічні данні ККУ.

Тип	Потужність кВАр	Кількість ступеней	Питомі втрати ДР кВ/кВАр	Питома вартість Зук кВ, /кВАр	Наведені витрати грн./кВАр	Габарити (довжина, висота, ширина) мм
УК-6/10Н-1800 Л, П	1800	1	0,003	3,7	0,81	4240, 880, 1800

Визначаємо повну потужність заводу з урахуванням установлення ККУ:

(3.3)

Визначаємо tg ц заводу з урахуванням компенсації реактивної потужності:

(3.4)

, що відповідає даному значенню.

Рисунок 3.1 - Схема вмикання ККУ

4. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИЙ ВИБІР СХЕМИ ЗОВНЬОШНЬОГО ЕЛЕКТРОПОСТОЧАННЯ ПІДПРИЄМСТВА

Під схемою зовнішнього електропостачання розуміється схема систем передавальних і приймальних пристроїв, призначених для передачі електричної енергії від джерела до приймального пункту підприємства.

Для визначення напруги лінії електропередачі користуються формулою Стилла:

(4.1)

де l - відстань від підстанції енергосистеми до заводу, 8,2 км.

Р_мах - максимально розрахункова активна потужність заводу, таблиця 2.2.

Завод хімічної промисловості відноситься до споживачів першої категорії за надійністю електропостачання. Для забезпечення надійності електропостачання намічаємо установку двох незалежних повітряних ліній. На стороні вищої напруги силового трансформатора ГЗП установлюємо роз'єднувач, відокремлювач і короткозамикач.

При відключенні однієї з ліній електропостачання повинне відновлюватися автоматично секційним вимикачем.

Критерієм економічності схеми електропостачання є мінімум наведених витрат:

де - нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень;

- одноразові капіталовкладення в розглянутому варіанті, тис. грн.; - щорічні поточні витрати виробництва при нормальній експлуатації, тис. грн.

Варіант 1. U₁=110 кВ

Попередньо розраховуємо і вибираємо ПЛ, електроустаткування ОРУ і трансформатори ГЗП.

1. Розрахунок поперечного перерізу проводу ПЛ проводимо за економічною густиною струму:

; (4.1)

- економічна густина струму, А/мм²

[1]

годин - тривалість роботи заводу в році, годин

[4] таблиця 24.17 ч 24.30

Вибираємо провід АС - 70, [3]

; .

Перевіряємо по нагріванню:

1. Нормальний режим:

2. Післяаварійний режим:

де І_прип - Довгостроково припустиме струмове навантаження, А;

І_р.н.р - Робочий струм при нормальному режимі, А;

І_р.н.а - Робочий струм при аварійному режимі, А.

Перевіряємо за втратою напруги:

1. Нормальний режим:

,

що лежить у межах

2. Післяаварійний режим:

,

що лежить у межах припустимого

Вартість 1 км ПЛ 110 кВ, виконаної проводом АС - 70 на залізобетонних опорах:, [3] таблиця 4.8.

2. Вибираємо ОРУ 110 кВ з роз'єднувачем, відокремлювачем і короткозамикачем вартістю:

, [3]

3. На ГЗП намічаємо установку двох трансформаторів потужністю 6,3 МВ-А кожний.

Нормальний режим:

Післяаварійный режим:

, умови виконуються.

Вибираємо трансформатор по [3]

Таблиця 4.1 - Технічні характеристики трансформатору

Тип трансформатора	, мВА	ВН, кВ	НН, кВ	, %	, кВт	, кВт	, %	Вартість тис. грн.
ТМН-6300/110	6,3	115	11	10,5	44	11	1	28,7

Визначаємо сумарні капіталовкладення:

(4.2)

Визначаємо :

(4.3)

(4.4)

де - коефіцієнти відрахувань на поточний ремонт і обслуговування, %

,,. [5]

де - коефіцієнти відрахувань на амортизацію %

. [2]

Визначаємо вартість втрат:

, тис. грн.

де (задано в завданні курсового проекту).

- втрати потужності в ПЛ, кВт.

при [3]

Для , що відповідає заводу, значення втрат множимо на

(4.6)

(4.7)

(4.8)

Втрати в трансформаторі:

реактивні втрати холостого ходу:

(4.9)

реактивні втрати короткого замикання:

(4.10)

Наведені втрати активної потужності в міді трансформатора (втрати короткого замикання):

 (4.11)

де [2]

Наведені втрати активної потужності (втрати холостого ходу):

(4.12)

Повні наведені втрати в трансформаторі:

(4.13)

Повні втрати ПЛ і трансформатора:

(4.14)

Вартість втрат:

(4.15)

(4.16)

(4.17)

Втрати електроенергії:

(4.18)

Розрахунок варіанту с U_ном=35 кВ аналогічний; результати обох варіантів заносимо в таблицю 4.2

Таблиця 4.2 - Техніко економічний розрахунок варіантів

Варіант електропостачання	Капітальні витрати К?, тис. грн.	Експлуатаційні витрати С, тис. грн.	Сумарні витрати З, тис. грн.	Втрати електро-енергії, МВт*год
Варіант I UI = 110 кВ	96,59	343,32	355,39	450,24
Варіант II UI = 35 кВ	61,49	372,85	380,56	493,12

З двох намічених варіантів вибираємо перший з напругою 110 кВ, тому що його сумарні витрати не перевищують сумарних витрат другого варіанту.

Рисунок 4.1 - Схема зовнішнього електропостачання підприємства

5. ВИБІР КІЛЬКОСТІ ПІДСТАНЦІЙ, КІЛЬКОСТІ Й ПОТУЖНОСТІ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ

Для споживачів І категорії намічаємо установку двох трансформаторів, для споживачів ІІ й ІІІ категорії - одного трансформатора.

Умови вибору потужності трансформаторів:

а) для однотрансформаторних підстанцій:

б) для двотрансформаторних підстанцій:

Результати розрахунків і вибору трансформаторів заносимо в таблицю 5.1.

Трансформатори вибираємо по [3] таблиця 27.6.

Через велику потужність виробничого цеху № 22 намічаємо установку для нього дві трансформаторні підстанції, із двома трансформаторами на кожній.

Таблиця 5.1 - Вибір трансформаторів

Найменування цеху	Потужність цеху, кВА	Категорія ел. постачання	Кількість трансформаторів	Кількість підстанцій	Тип трансформатора	Потужність трансформатора, кВА	Напруга обмоток U1/U2, кВ	Uк, %	Iх.х, %	Ціна трансформатора тис.грн
8. Цех аніліну	849,33	I	2	1	ТМ-630/10	630	10/0,4	5,5	2	1,6
9.Адміністративний корпус і їдальня	280,03	IІІ	1	1	ТМ-400/10	400	10/0,4	4,5	2,1	1,08
10. Ремонтно - механічний цех	402,42	ІІ	1	1	ТКЗ-630/10	630	10/0,4	5,5	2	1,6
14. Цех гумових пришвидшувачів	901,37	I	2	1	ТМ-1000/10	1000	10/0,4	5,5	1,4	2,32
18. Цех текстільно- допоміжних матеріалів	1518,65	IIІ	1	1	ТМ-1600/10	1600	10/0,4	5,5	1,3	3,2
22. Цех азабарвників №2	5939,26	I	4	2	ТМ-2500/10	2500	10/0,4	5,5	1	4,6
ГЗП	8583,34	I	2	1	ТМН-6300/110	6300	115/11	10,5	1	28,7

Визначаємо координату ЦЕН по вісі Х:

Визначаємо координату ЦЕН по вісі У:

Центр електричних навантажень знаходився для раціонального розміщення ГЗП, що забезпечує найкращі техніко - економічні показники системи електропостачання по витраті електричної енергії і провідникових матеріалів, тобто мінімум наведених витрат.



Рисунок 5.1 - Генеральний план заводу

6. РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ

Рисунок 6.1 - Розрахункова схема. Схема заміщення

Розрахунок струмів короткого замикання проводимо у відносних базисних величинах.

Електроустаткування, встановлюване в системах електропостачання, повинно бути стійким до струмів К.З. і вибиратися з урахуванням сили цих струмів.

1. Задаємося базисним значенням потужності:

2. Задаємося базисними значеннями напруг:

3. Визначаємо базисні струми:

(6.1)

4. Визначаємо опір схеми заміщення:

а) ПЛ:

(6.2)

(6.3)

б) Трансформатора на ГЗП:

(6.4)

в) КЛЕП:

5. Трансформатор на підстанції цеху № 8:

Визначаємо силу струмів К.З.:

Точка К - 1:

(6.5)

(6.6)

(6.7)

де , [2] Рисунок 6.2

(6.8)

Точка К - 2:

Активний опір не враховуємо, тому що ,

(6.9)

де , [2] Таблиця 6.1



Точка К - 3:

Активний опір не враховуємо, тому що ,

де , [2] Таблиця 6.1

Результати розрахунків струмів короткого замикання заносимо в таблицю 6.1.

Таблиця 6.1 - Результати розрахунків струмів короткого замикання

Точки короткого замикання	Ік1 кА	іу1 кА	Sк1 МВА
К - 1	13,89	20,63	2777,78
К - 2	3,24	7,33	59
К -3	13,81	31,25	9,57

7. ВИБІР ЕЛЕКТРОУСТАТКУВАННЯ ПІДСТАНЦІЇ

У курсовому проекті вибирається електроустаткування підстанцій ГЗП і ТП. Струмоведучі частини (шини, кабелі) і усі види апаратів (вимикачі, роз'єднувачі, запобіжники, відокремлювачі, короткозамикачі, вимірювальні трансформатори для електроустановок) повинні вибиратися відповідно до обчислених максимальних розрахункових значень (силою струмів, напругами, потужностями відключення) для нормального режиму і короткого замикання. Для їхнього вибору порівнюються зазначені розрахункові значення з припустимими значеннями для струмоведучих частин і високовольтного устаткування. Складається таблиця порівняння зазначених розрахункових і припустимих значень. При цьому для забезпечення надійної безаварійної роботи розрахункові значення повинні бути менше припустимих.

Таблиця 7.1 - Вимикачі вибираємо [3] таблиця 31.1.

Умови вибору і перевірки	Розрахункові дані	Довідкові дані ВМПП-10-630-20 У2
1. , за напругою
2. , за силою тривалого струму
3. , відєднальна здатність
4. , на електродинамічну стійкість
5. , на термічну стійкість
6. За конструкцією і родом установки	Зовнішня, внутрішня	Внутрішня

Таблиця 7.3 - Короткозамикачі вибираємо [3] таблиця 31.8

Умови вибору і перевірки	Розрахункові дані	Довідкові дані КЗ-110У1
1. , по напрузі
2. на електродинамічну стійкість
3. на термічну стійкість
4. За конструкцією і родом установки	Зовнішня, внутрішня	Зовнішня

Таблиця 7.4 - Відокремлювачі вибираємо [3] таблиця 31.8

Умови вибору і перевірки	Розрахункові дані	Довідкові дані ОД-110/1000У1
1. , за напругою
2. , за силою тривалого струму
3. Іу ? Ідін на електродинамічну стійкість
4. на термічну стійкість
5. За конструкцією і родом установки	Зовнішня, внутрішня	Зовнішня

Таблиця 7.5 - Трансформатори напруги вибираємо [3] таблиця 31.13

Умови вибору і перевірки		По класу точності	За схемою з'єднання обмоток	За родом установки.
1. Розрахункові дані		0,5; 1; 3	-	Зовнішня, внутрішня
2. Довідкові дані НТМИ -10 -66 У3		3	Ун/Ун/0	Внутрішня

Таблиця 7.6 - Трансформатори струму вибираємо [3] таблиця 31.10

Умови вибору і перевірки	Розрахункові дані	Довідкові дані ТФНД-110М	Розрахункові дані	Довідкові дані ТПОЛ-10У3
1. за напругою
2. за силою тривалого струму
3. За конструкцією і класом точності		0,5/Р/Р/0,5		10Р/0,5
4. за вторинним навантаженням
5. на електродинамічну стійкість
6. на термічну стійкість
7. За родом установки	Зовнішня, внутрішня	Зовнішня	Зовнішня, внутрішня	Внутрішня

Шини:

Шини на ГЗП вибираємо за розрахунковою силою струму навантаження . Намічаємо установку шин на ізоляторах плиском, відстань між фазами а = 350 мм, відстань між ізоляторами в прольотах l = 1200 мм.

Вибираємо за розрахунковою силою струму алюмінієві шини розміром 50x5 мм із припустимим струмовим навантаженням 665 А:

, [2] таблица П5

; , [2] стор. 246

Так як , тому шини с динамічно стійкі.

Мінімальна площа поперечного перерізу шин за термічною стійкістю:

,

що є менше дійсної площі поперечного перерізу шин розміром

Вибір камери розподільного устаткування:

Камери на стороні вищої напруги вибираємо [4] таблиця 3.8.

Таблиця 7.7 - Основні технічні показники КРУ2 - 10 - 20У3

Номінальна напруга, кВ	10
Номінальний струм, А	10
Гранична сила наскрізного струму короткого замикання, кА	52
Термічна стійкість на 3 сек, кА	20
Максимальна кількість і перетин силових кабелів, мм2	5(3x240)
Тип вимикачів високої напруги (апаратів)	ВМПП - 10
Тип трансформаторів струму	ТПОЛ - 10
Тип трансформаторів напруги	НТМИ - 10
Габарити шаф (ширина x глибина x висота), мм	900x1664x2350

8. ВИБІР ЖИВІЛЬНИХ КАБЕЛІВ

Площу поперечного перерізу кабелів вибираємо за робочою силою струму й економічною густиною струму і перевіряємо:

1. За нагріванням робочим (розрахунковим) струмом;

2. За втратою напруги в нормальних і післяаварійних режимах.

Рисунок 8.1 - Схема внутрішньозаводської мережі

Лінія Л -- Виробничий цех № 8:

Економічно доцільну площу поперечного перерізу жил кабелю визначаємо за формулою:

(8.1)

Вибираємо кабель з алюмінієвими жилами: , [2] таблиця 2.26.

 (8.2)

Вибираємо кабель АПвЭБП-10 2(3x50) мм², спосіб прокладки - у траншеях.

Довго припустиме струмове навантаження:

, [13] таблиця 7.10ч7.21

Перевіряємо за нагріванням:

Нормальний режим:

де , [2] таблиця П.1

(8.3)

Після аварійний режим, ушкоджена 1 лінія:

де , [4] таблица 3.2

Визначаємо втрату напруги:

Нормальний режим:

Післяаварійний режим:

що лежить у припустимих межах (ДU_прип = 5 %).

Розрахунки та вибір інших КЛЕП аналогічні, результати наводимо в таблиці 8.1.

Перевіряємо кабелі на термічну стійкість до струмів короткого замикання:

Кабель із площею поперечного перерізу жил кабелю 50 мм² - Лінія-1:

де C=85, [6] таблиця 2.72

t_пр. = t_пр.а+ t_пр.п = 0,011+0,437 = 0,45

де t_пр.п = f() = 0,437 c

в = 1,5, [6] таблиця 6.12

t_пр.а = 0,005 = 0,005*1,5² = 0,011 c

t = 0,2, [6] таблиця 6.12

t_пр. = 0,011+0,437 = 0,45

Кабель з поперечним перерізом жил 50 мм² є термічно стійким. Кабелі з алюмінієвими жилами з поперечним перерізом жил 35 мм², також є термічно стійкими. Розрахунок інших КЛЕП на термічну стійкість аналогічний.

Таблиця 8.1 - Данні з вибору живлячих кабелів

Лінія	Цех	Sмакс, , кВА	Категорія електро-посточання	Ір.н.р, А	Jе, А/мм2	Sе, мм2	Кпр	Кпер	Ір.а.р, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Л-1	8+9+10	1531,78	I	42,11	1,2	35,09	0,92	1,3	84,22
Л-2	9	280,03	III	7,7	1,2	6,42	0,92	1,3	15,4
Л-3	10	402,42	II	11,06	1,2	9,22	0,92	1,3	22,12
Л-4	14	901,37	I	24,78	1,2	20,65	0,92	1,3	49,56
Л-5	18	1518,65	III	41,75	1,2	34,79	0,92	1,3	83,5
Л-6	22	5939,26	I	163,29	1,2	136,08	0,92	1,3	326,58

Продовження таблиці 8.1

Марка кабелю	Іприп, А	Іприп-Кпр, А	ІприпКпрКпер, А	ДUн.р, %	ДUп.а, %	Спосіб прокладки кабелю
11	12	13	14	15	16	17
АПвЭБП-10 2(3x50)	162	149,04	193,75	0,061	0,12	У траншеї
АПвЭБП-10 (3x25)	117	107,64	139,93	0,012	0,024	У траншеї
АПвЭБП-10 (3x25)	117	107,64	139,93	0,014	0,029	У траншеї
АПвЭБП-10 2(3x150)	117	107,64	139,93	0,057	0,115	У траншеї
АПвЭБП-10 (3x35)	138	126,96	165,07	0,02	0,039	У траншеї
АПвЭБП-10 2(3x25)	304	279,68	363,58	0,044	0,088	У траншеї

9. ВИБІР І РОЗРАХУНОК РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ

На рисунку 9.1. наведена типова схема захисту знижуючого трансформатора. На виходах вищої напруги встановлюємо короткозамикач і відокремлювач.

Приймається для захисту трансформатора максимально - струмовий захист на стороні низької напруги, і струмове відсічення на стороні вищої напруги, а також газовий захист від внутрішніх ушкоджень.

Номінальна сила струму на сторонах вищої і нижчої напруг:

(9.1)

Намічаємо установку на стороні НН двох трансформаторів струму типу ТПОЛ-10 із з'єднанням їх у неповну зірку і на стороні ВН 3-х трансформаторів струму типу ТФНД-110-М із з'єднанням їх у трикутник.

Приймаємо для максимального струмового захисту реле типу РТ - 40/20 і реле часу ЕВ - 122 з уставками 0,25...3,5 с.

Сила струму спрацьовування захисту:

(9.2)

де ;

;

Визначаємо коефіцієнти чутливості захисту при двофазному короткому замиканні на стороні НН трансформатора:

 (9.3)

що вище припустимого

Сила струму спрацювання відсічення, встановлена з боку живлення трансформатора:

(9.4)

Коефіцієнт чутливості відсічення при двофазному короткому замиканні:

(9.5)

Для захисту від внутрішніх ушкоджень установлюється газове реле типу ПГЗ-22 з дією на відключення при внутрішніх ушкодженнях.

10. РОЗРАХУНОК ЗАЗЕМЛЮЮЧОГО ПРИСТОРОЮ

Розраховуємо пристрій цехової підстанції, що заземлює, напругою 10/0,4 кВ. На стороні з напругою 10 кВ нейтраль ізольована, на стороні з 0,4 кВ наглухо заземлена. Загальна довжина кабельних ліній напругою 10 кВ l_к = 1,05 км; ґрунт - супесь, периметр підстанції Р = 80 м.

Визначаємо струм однофазного замикання на землю:

(10.1)

Визначаємо опір контура, що заземлює:

(10.2)

, тому що пристрій, що заземлює, використовується одночасно і для установок напругою до 1000 В.

По [14] R₃ повинно бути ? 4 Ом при загальному заземленні 10 і 0,4 кВ

Визначаємо опір штучного заземлення:

(10.3)

Визначаємо опір одного електрода-кутова сталь розміром (50x50x5) мм:

, таблиця 11.4 (10.4)

, таблиця 11.3

Приймаємо відстань між стрижнями рівним 5 м, тоді попередня кількість стрижнів дорівнює:

(10.5)

Визначаємо коефіцієнт екранування стрижневих заземлювачів: при довжині стержня 5 м і відстані між стрижнями 5 м, то

, таблиця 11.5, [2] таблиця 7.1

Визначаємо величину опору при 15 стрижнях розміром (50x50x5) мм із глибиною їхнього закладення 6 м із урахуванням

(10.6)

Оскільки менше прицільної розрахункової величини , тому враховувати опір горизонтального заземлення не потрібно.

Цей опір задовольняє вимогам [14].

ЛІТЕРАТУРА

1. Коновалова Л.Л.; Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.

2. Липкин. Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок - М.: Высшая школа, 1990. - 366 с.

3. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию / Под общей редакцией Федорова А.А. - М.: Энергоатомиздат, 1986. Т. 1 и 2.

4. Федоров А.А.; Старокова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.

5. Пособие к курсовому и дипломному проектированию. / Под редакцией Блок В.М. - М.: Высшая школа, 1990. - 383 с.

6. Справочник по проектированию электроснабжения / Под редакцией Барыбина Ю.Г.; Федорова Л.Е.; Зименкова М.Г.; Смирнова А.Г. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.

7. Восильев А.А.; Крючков И.П.; Наяшкова Е.Ф.; Околович М.Н. Электрическая часть станций и подстанций - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.

8. Гурин Н.А. Электрооборудования промышленных предприятий и установок. - Минск.: Высшая школа, 1990.

9. Правила безпечної експлуатації електроусткувань споживачів. - Київ.: 1998.

10. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под редакцией Круповича В.И.; Барыбина Ю.Г.; Самовера М.Л. - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 408 с.

11. Электротехныческий справочник / Под общей редакцией Орлова И.Н. - М. Энергоатомиздат, 1988. - 616 с.

12. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий / Под общей редакцией Федорова А.А.; и Сербиновского Г.В. - М.: Энергия, 1973 Т1 и 2.

13. Неклепаев Б.А. ; Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

14. Правила устройства энергоустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.

Размещено на Allbest.ru