Электроснабжение завода по производству огнеупоров

Рисунок 1.3 - Схема подстанции энергосистемы

Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы, на которой установлены два параллельно работающих трансформатора мощностью по 40 МВА, напряжением 115/37/10,5 кВ. Мощность системы 650 МВА, мощность короткого замыкания на шинах 115 кВ равна 880 МВА. Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 5,5 км. Завод работает в две смены. Стоимость электроэнергии С = 6,4 тг/кВтч.

Для технико-экономического сравнения вариантов электроснабжения завода рассмотрим три варианта представленных на рисунке 1.3:

Рисунок 1.4 - Первый вариант схемы внешнего электроснабжения

Выбираем электрооборудование по первому варианту.

1. Выбираем трансформаторы ГПП:

От энергосистемы идет полностью активная мощность Р и часть реактивной мощности Q_э:

(1.33)

Примем два трансформатора мощностью 10000 кВА.

Коэффициент загрузки:

(1.34)

Коэффициент загрузки 2-х трансформаторной подстанции II категории должен быть не более Кз = 0,85, следовательно примем трансформаторы типа ТДН-10000/110.

Паспортные данные трансформатора: тип трансформатора ТДН-10000/110, S_н=10000 кВА, U_вн=115кВ, U_нн=11 кВ, DР_хх=14кВт, DР_кз=58кВт, u_кз=10,5%, I_хх=0,9%

Потери мощности в трансформаторах:

активной:

кВт(1.35)

реактивной:

DQ_ТГПП =0,02Ч (I_ххЧS_н+U_кзЧ S_нЧКз²) (1.36)

DQ_ТГПП = 0,02Ч (0,9 Ч 10000 + 10,5 Ч 10000 Ч 0,67²) = 1123 кВт.

Потери энергии в трансформаторах.При двухсменном режиме работы:

Т_вкл=4000ч. Т_макс=4000ч.,(1.37)

тогда время максимальных потерь:

(1.38)

Потери электроэнергии в трансформаторах ГПП:

ДW=2Ч (ДP_ххЧT_вкл+ДP_кзЧ ф ЧK_з²)

ДW=2 Ч (14 Ч 4000 + 58 Ч 2405 Ч 0,67²) =237541 кВт·ч

2. ЛЭП-110 кВ

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

(1.39)

Расчетный ток, проходящий по одной линии

(1.40)

Ток аварийного режима:

I_а=2ЧI_р=2Ч33,9=67,8 А(1.41)

Выбор сечения ЛЭП:

1) по экономической плотности тока

(1.42)

где I_р=33,9 А расчетный ток линии;

j=1,1 А/мм² экономическая плотность тока для Казахстана;

2) по условию потерь на "корону" для напряжения 110кВ минимальное сечение провода F=70 мм² и допустимый ток для провода АС -70, I_доп=265А;

3) проверим выбранные провода по допустимому нагреву, при расчетном токе I_доп=265А>I_р=33,9 А;

4) проверяем выбранные провода режиме перегрузки: коэффициент перегрузки К_п=1,3; следовательно допустимый аварийный ток равен:

I_{доп ав}=1,3ЧI_доп=1,3Ч265=344,5 A>I_ав=67,8 A(1.43)

(1.44)

Определим потери электроэнергии в ЛЭП:

,(1.45)

где R=r₀ЧL=5,5Ч0,46=2,53 Ом,

r₀=0,46 Ом/км - удельное сопротивление сталеалюминевого провода сечением 70 мм², L=5,5 км - длина линии.

Выбор коммутационной аппаратуры на напряжение U=110 кВ.

Перед выбором аппаратов составим схему замещения (рисунок 1.5) и рассчитаем ток короткого замыкания в относительных единицах.

Рисунок 1.5

Расчет I_{кз (}в о. е).

S_б=1000 МВА; S_кз=880МВА; U_б=115кВ. (1.46)

х_с= S_б /S_кз= 1000/880=1,14 о. е., (1.47)

(1.48)

(1.50)

 (1.49)

1) Выключатели В1, В2, В3, В4.

Выбираем выключатель МКП-110Б-630-20У1

2) Разъединитель

Принимаем разъединитель РНДЗ-110/1000У1

Iном=1000А >Iав=67,8 А; Iпред= 80 кА> i_y= 9,97кА;

Iтерм= 31,5кА> Ik =3,93 кА;

Цена= 7,435 тыс. у. е

3) Ограничители перенапряжения ОПН

Выбираем ОПНн-110-420-77-10 УХЛ1.

Расчет затрат по первому варианту схемы электроснабжения. Затраты на выключатели В1, В2, В3, В4:

К_{В1, В2, В3, В4}= N·К_В, (1.51)

где N - количество выключателей; К_В - стоимость выключателя.

К_{В1, В2, В3, В4}= 4Ч20,130= 80,520 тыс. у.е.

Затраты на ЛЭП на двухцепной железобетонной опоре:

К_ЛЭП = LЧК_уд,.(1.52)

где L - длина линии;

К_уд = 25,500 у. е. /км, стоимость 1 км ЛЭП.

К_ЛЭП =5,5Ч25,500=140,250 тыс. у. е.

Затраты на тр ГПП:

К_{тр ГПП}= N·Ктр, (1.53)

где N - число трансформаторов;

К_тр - стоимость трансформатора.

К_{тр ГПП}=2Ч48=96 тыс. у. е.

Затраты на разъединители:

К_раз= N·Краз, (1.54)

где N - количество разъединителей; К_раз - стоимость разъединителя.

К_раз=11Ч7,435= 81,875 тыс. у. е.(1.55)

Затраты на ОПН:

К_опн= N·К_опн,

где N - количество ОПН; К_опн - стоимость ОПН.

К_опн=2Ч1,8= 3,6 тыс. у. е.(1.56)

Суммарные затраты на оборудование первого варианта:

К_У1=К_ВЫК +К_ЛЭП +К_разъед +К_опн +К_{т гпп}

К_У1=80,52+140,25+81,78+3,6+96 = 402,15 тыс. у. е. .

Определим издержки. Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

И_{экс ЛЭП}=0,028ЧК_ЛЭП=0,028Ч140,25=3,93 тыс. у. е. (1.57)

Издержки на эксплуатацию оборудования:

И_{экс об}=0,03ЧК_об=0,03Ч261,9=7,86 тыс. у.е. (1.58)

где К_об -суммарные затраты без стоимости ЛЭП.

Амортизационные издержки на ЛЭП:

И_{а ЛЭП}=0,028ЧК_ЛЭП=0,028Ч140,25=3,93 тыс. у. е. (1.59)

Амортизационные издержки на оборудование:

И_{а об}=0,063ЧК_об=0,063Ч261,9=16,5 тыс. у. е. (1.60)

Стоимость потерь электроэнергии

Ипот=СoЧ (Wтргпп+ Wлэп) =0,05Ч (237541 +41955) =13,974 тыс. у. е., (1.61)

где Сo= = 0,05 y. e. /кВтЧч(1.62)

Суммарные издержки:

И_У1=Иа+Ипот+Иэ,

И_У1=3,93+16,5+13,97+3,93+7,86=46,2 тыс. у. е.(1.63)

Приведенные суммарные затраты:

З_I=0,12ЧК_У1+ И_У1=0,12Ч402,15+46,2= 94,5 тыс. у. е.

Второй вариант

Рисунок 1.6 - Второй вариант схемы внешнего электроснабжения.

Выбираем электрооборудование по II варианту

1. Выберем трансформаторы ГПП.

Выбираем два трансформатора мощностью 10000 кВА.

Коэффициент загрузки К_з = 0,67.

Паспортные данные трансформатора: тип трансформаторара ТДНС-10000/35, номинальная мощность S_н=10000 кВА, U_вн=35кВ, U_нн=10,5 кВ,

DР_хх=12кВт, DР_кз=60кВт, u_кз=8%, I_хх=0,75%

Потери мощности в трансформаторах:

Активной

Реактивной

ДQ_т=

Потери энергии в трансформаторах. При двухсменном режиме работы Т_вкл=4000 ч. Т_макс=4000 ч., тогда время максимальных потерь: ф=2405 ч. Потери электроэнергии в трансформаторах:

ДW=2 Ч (ДP_ххЧT_вкл+ ф ЧДP_кзЧ (К_з) ²= 2Ч (12Ч4000+60Ч2405Ч0,67 ²) =225870 кВтЧч.

2. ЛЭП-35кВ. Полная мощность, проходящая по ЛЭП

=

Расчетный ток, проходящий по одной линии

I_р=

Ток аварийного режима

I_ав=2ЧI_р=2Ч106,1=212,2 А

Выбор сечения ЛЭП

1) по экономической плотности тока

мм^2,

где I_р=106,1 А расчетный ток линии,

j - экономическая плотность тока;

j =1,1 А/мм² при Т_м=3000-5000 ч и алюминиевых проводах.

Принимаем по экономической плотности тока провод АС -70, I_доп=265А.

2) проверим выбранные провода по допустимому нагреву:

при расчетном токе

I_доп=265А>I_р=106,1 А

3) коэффициент перегрузки К_п=1,3 при аварийном токе

I_{доп ав}=1,3ЧI_доп=1,3Ч265=345 A>I_ав=212,2 A

Определим потери электроэнергии в ЛЭП-35:

ДW_ЛЭП== ,

где R=r₀Чl, где r₀=0,46 Ом/км удельное сопротивление сталеалюминевого провода сечением 70 мм²; l=5,5 - км длина линии.

Трансформатор энергосистемы. На подстанции энергосистемы расположены два трехобмоточных трансформатора ТДТН - 40000/110/37/10,5.

Паспортные данные: тип трансформатора ТДТН-40000/110, номинальная мощность

S_н=40000 кВА, U_вн=115кВ, U_сн=38,5кВ, U_нн=11 кВ,

DР_хх=39кВт, DР_кз=200кВт, u_кз=10,5%, I_хх=0,6%(1.64)

Коэффициент долевого участия завода мощности трансформатора системы

г=

Долевым участием в потерях DР и DQ пренебрегаем. Потери электроэнергии в трансформаторах энергосистемы

ДW=2Ч (ДP_ххЧT_вкл+ ф ЧДP_кзЧ (К_з) ²= 2Ч (39Ч4000+200Ч2405Ч0,17 ²) =339802 кВтЧч

Выбор коммутационной аппаратуры на напряжение U= 35 кВ.

Расчет токов КЗ проведем в относительных единицах. Схема замещения представлена на рисунке 1.7. В качестве базисных величин принимаем мощность S_б=1000 МВА и напряжение U_б=37 кВ, S_кз=880 MBA, тогда базисный ток будет:

Сопротивление системы

Сопротивление трансформатора

= о. е.

Сопротивление ЛЭП

о. е.

S_К-1= U_бI_К-1=Ч37Ч6,4=409,7 кВА;

i_У1 =ЧК_УЧI_К-1 =Ч1,8Ч6,4=16,3 кА

S_К-2= U_бI_К-1=Ч37Ч4,2 = 268,8 кВА;

i_У2 =ЧК_У ЧI_К-1=Ч1,8 Ч4,2 = 10,7Ка

Рисунок 1.7

1) Выключатели В1, В2

Выключатели выбираем по аварийному току трансформаторов системы.

Принимаем, что мощность передаваемая через трансформатор по двум вторичным обмоткам трансформаторов распределена поровну (по 50%), поэтому:

Sав тр сист=2Ч20=40 МВА

Iав=Sав/1,73ЧUн=40Ч1000/1,73Ч37=624,9 А,

Ip=Iав/2=312,45 А

Выбираем выключатели типа МКП-35-630-20У1.

Проверка выбранных выключателей:

Коэффициент долевого участия завода в стоимости выключателей В1 и В2:

2=

2) Секционный выключатель В3:

I_В3= I_АВ/2 =312,45 кА

Принимаем выключатель МКП-35-630-20У1.

Проверка выбранного выключателя:

Коэффициент долевого участия завода в стоимости выключателя В3:

3=

3) Выключатели В4, В5, В6, В7: I_{ав ЛЭП}=212,2 А

Принимаем выключатель МКП-35-630-20У1.

Проверка выбранного выключателя:

4) Разъединитель

Принимаем разъединитель типа РНДЗ.1-35/1000 У1.

5) Ограничители перенапряжения. Выбираем ОПНп-35/400/40,5-10 УХЛ1

Расчет затрат по второму варианту схемы электроснабжения. Суммарные затраты на оборудование второго варианта:

К_У2= г К_{В1, В2}+ г К_В3+К_{В4, В5, В6, В7} +К_ЛЭП+К_опн+К_раз + г К_тр-ра +К_{т гпп}, тыс. у. е.

Затраты на выключатели В1 и В2:

К_{В1, В2}=2ЧгЧКв=2Ч0,33Ч12,15=8,02 тыс у. е.

Затраты на выключатель В3:

К_В3=гЧКв=0,16Ч12,15=1,94 тыс у. е.