Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электроснабжение завода высоковольтной аппаратуры



Исходные данные

Питание может быть осуществлено от ТЭЦ мощностью 400 МВт (4 турбогенератора по 100 МВт). Напряжение на шинах 10,5 кВ. На ТЭЦ имеется повысительная подстанция из двух трансформаторов мощностью по 40 МВА, напряжением 10,5/115 кВ. Мощность к.з. на шинах 10,5 кВ ТЭЦ равна 500 МВА.

Расстояние от ТЭЦ до завода 6 км.

Стоимость электроэнергии 2,0 руб. за 1 кВт ч.

Предприятие работает в две смены.

Рисунок И1 - Генеральный план завода высоковольтной аппаратуры

Таблица И1 - Характеристика цехов автомобильного завода

№	Наименование	Количество эл. приемников, n	Установленная мощность, кВт.
			одного эл. приемника, Рn.	суммарная
1	Механический корпус	500	1 - 100	12800
2	Термический цех	51	0,8-60	740
3	Опытный цех	30	1 - 70	1450
4	Блок вспомогательных цехов	70	3 - 40	1900
5	Лабораторный корпус	60	1 - 150	2500
6	Компрессорная: а) 0,4 кВ б) синхронный двигатель 10 кВ	15 4	10 2000	150 8000
7	Заводоуправление, столовая	40	1 - 40	380
8	Деревообрабатывающий цех	25	10 - 40	250
9	Кислородная станция	7	30	210
10	Водородная станция	10	20	200
11	Главный магазин	4	10	40
12	Транспортный цех	15	1-20	120
13	Склад фарфора	3	10	30
14	Зарядная станция	10	10-30	210
15	Склад готовой продукции	5	10-40	80
16	Склад масел	4	5	20
17	Насосная	6	1000	600
18	Склад запчастей	4	10	40

Рисунок И2 - План отделения термического цеха



Таблица И2 - Оборудование и нагрузки термического цеха

Номер по плану	Наименование оборудования	Установленная мощность, кВт
1, 2	Галтовочный барабан	3,0
3, 4	Пресс кривошипный холодного выдавливания	40
5, 6	Пресс чеканочный	30
7	Автомат многопозиционный	10
8, 9, 45	Обдирочно-шлифовальный станок	1,5
10	Автомат резьбонакатный	22 + 1,5 + 0,8
11-16, 19, 26, 31-35	Пресс кривошипный	3,0
17, 22, 24, 25	Пресс фрикционный	7,5
18, 29, 30	Печь сопротивления	20
20, 21	Пресс кривошипный	5,5
23, 41, 42	Электропечь камерная	50
38, 39, 43, 44	Электропечь-ванна	25
46	Твердометр шариковый	0,8
47, 49	Электропечь	20
48, 51	Вентилятор	7,5
50	Установка высокой частоты, кВА	60
27, 28	Механические ножницы	7,5
36	Отрезной полуавтомат	4,0 + 1,5 + 0,4
37, 40	Шахтная электропечь	40



Введение

трансформатор электроснабжение замыкание релейный

В дипломном проекте рассматривается вариант электроснабжения отделения термического цеха, вариант электроснабжения завода высоковольтной аппаратуры. Исходными данными для разработки являются: генеральный план предприятия, сменность предприятия, номинальные нагрузки цехов, сведения об источнике питания, план цеха, номинальные нагрузки цеха.

На предприятии имеются цеха, относящиеся к 1-й, 2-й и 3-й категории по надежности электроснабжения. Для предприятия принята смешанная схема электроснабжения. Что обеспечивает достаточную надежность питания потребителей 1-й категории, но позволяет избежать излишних затрат материалов.

Произведен расчет компенсации реактивной мощности с учётом нагрузок с резкопеременным графиком работы, расчёт токов короткого замыкания на шинах распределительных устройств. На основе проведенного расчета токов к.з. выбрано оборудование. Рассчитана релейная защита трансформатора ГПП и синхронного двигателя 10 кВ. Рассмотрены вопросы охраны окружающей среды и техники безопасности.



1. Описание технологического процесса

1.1 Описание основных цехов завода высоковольтной аппаратуры

Завод высоковольтной аппаратуры изготавливает оборудование такое как: высоковольтные выключатели, разъединители, отделители, трансформаторы тока и напряжения, ограничители перенапряжение, разрядники, трансформаторы.

На территории проектируемого завода существует несколько складов, в том числе:

- склад фарфора - фарфор используется для производства изоляторов, устанавливаемых на высоковольтные аппараты, поставляется от завода-изготовителя фарфора.

- склад масел - масла используются трансформаторах.

- склад запчастей - складируются запчасти, необходимые для изготовления продукции.

- склад готовой продукции - конечный пункт складирования изготовленной продукции.

Опишем также функции цехов на проектируемом заводе:

- термический цех - используется для термической обработки деталей в печах, где их куют и закаляют.

- деревообрабатывающий цех - используется для изготовления деревянных конструкций.

- транспортный цех - место хранения легкового и грузового автотранспорта, погрузки и разгрузки продукции.

- механический корпус - используется дл механической обработки деталей.

- лабораторный корпус - используется для контроля основных характеристик продукции, проведения высоковольтных испытаний.

- опытный цех - используется для проверки качества продукции.

На проектируемом заводе присутствует также насосная, основной функцией которой является питание пожарных насосов. В компрессорной же изготавливают сжатый воздух, необходимый для пневматических приводов и пневматического инструмента.

Кислородная станция применяется для обжига, термической резки и газовых горелок. Водородная станция используется для охлаждения и электролиза в процессе производства.

1.2 Характеристика электроприемников

Согласно [4, п. 1.2.18] в отношении обеспечения надёжности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории.

Электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных объектов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Электроприемники второй категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Электроприемники третьей категории - все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.

Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

При определении категории надёжности электроснабжения цехов автомобильного завода учтём изложенное выше описание технологии основного производства, возможные характеристики приёмников электрической энергии, рекомендации, изложенные в [5], а также данные о продолжительности перерывов электроснабжения, не вызывающих ущерба для отдельных производств [6]; результаты сводим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Распределение цехов по категориям надежности электроснабжения

Наименование приемника	Категория по бесперебойности электроснабжения
Механический корпус	1
Термический цех	1
Опытный цех	2
Блок вспомогательных цехов	2
Лабораторный корпус	2
Компрессорная: а) 0,4 кВ	1
б) синхронный двигатель 10 кВ	1
Заводоуправление, столовая	3
Деревообрабатывающий цех	2
Кислородная станция	1
Водородная станция	1
Главный магазин	3
Транспортный цех	2
Склад фарфора	3
Зарядная станция	1
Склад готовой продукции	3
Склад масел	3
Насосная	1
Склад запчастей	3



2. Проектирование электроснабжения термического цеха

2.1 Определение центра электрических нагрузок отделения термического цеха завода высоковольтной аппаратуры

По категории бесперебойности электроснабжения данный цех относится ко II категории. Исходя из этого, выбираем двухтрансформаторную цеховую подстанцию.

Все силовые потребители электроэнергии являются потребителями трёхфазного тока, напряжением 380 В. Осветительная нагрузка равномерно распределена по фазам.

Выбор схемы цеховой сети начинаем с определения месторасположения КТП цеха. КТП в целях экономии металла и электроэнергии рекомендуется устанавливать в центре электрических нагрузок. Координаты центра определяются из соотношений

; (2.1)

, (2.2)

где - расчетная мощность i-гоэлектроприемника, кВт;

- координаты i-го электроприемника, м.

Для упрощения расчеты сведем в таблицу 2.1. В этой таблице представлены координаты приемников термического цеха, их установленные мощности, коэффициенты использования, а также активная расчетная нагрузка каждого приемника. Активную расчетную нагрузку i-го электроприемника определяем методом, основанным на использовании коэффициента использования по формуле:

, (2.3)

где - коэффициент использования;

- номинальная активная мощность i-го приемника.

Таблица 2.1 - Определение центра электрических нагрузок цеха

№	Наименование оборудования	X (м)	Y (м)	Kc	Pн, кВт	Pр, кВт	Pр*X	Pр*Y
1	Галтовочный барабан	3	28,3	0,2	3	0,6	1,8	16,98
2	Галтовочный барабан	8	28,3	0,2	3	0,6	4,8	16,98
3	Пресс кривошипный холодного выдавливания	13	28,3	0,2	40	8	104	226,4
4	Пресс кривошипный холодного выдавливания	18,2	28,3	0,2	40	8	145,6	226,4
5	Пресс чеканочный	23,2	28,3	0,2	30	6	139,2	169,8
6	Пресс чеканочный	28,2	28,3	0,2	30	6	169,2	169,8
7	Автомат многопозиционный	33,2	28,3	0,2	10	2	66,4	56,6
8	Обдирочно-шлифовальный станок	1,8	24,5	0,2	1,1	0,22	0,396	5,39
9	Обдирочно-шлифовальный станок	1,8	21,7	0,2	1,1	0,22	0,396	4,774
10	Автомат резьбонакатный	2,3	19,1	0,2	33,3	6,66	15,32	127,21
11	Пресс кривошипный	8,2	23	0,2	1,5	0,3	2,46	6,9
12	Пресс кривошипный	8,2	19,2	0,2	1,5	0,3	2,46	5,76
13	Пресс кривошипный	11,4	23	0,2	1,5	0,3	3,42	6,9
14	Пресс кривошипный	11,4	19,2	0,2	1,5	0,3	3,42	5,76
15	Пресс кривошипный	15	23	0,2	1,5	0,3	4,5	6,9
16	Пресс кривошипный	15	19,2	0,2	1,5	0,3	4,5	5,76
17	Пресс фрикционный	18,4	23	0,2	7,5	1,5	27,6	34,5
18	Печь сопротивления	21,8	23	0,7	20	14	305,2	322
19	Пресс кривошипный	5,8	13,2	0,2	1,5	0,3	1,74	3,96
20	Пресс кривошипный	8,1	14,1	0,2	5,5	1,1	8,91	15,51
21	Пресс кривошипный	10,7	14,1	0,2	5,5	1,1	11,77	15,51
22	Пресс фрикционный	13,8	13,7	0,2	7,5	1,5	20,7	20,55
23	Электропечь камерная t=1600°C	16,5	14	0,7	50	35	577,5	490
24	Пресс фрикционный	19,4	13,7	0,2	7,5	1,5	29,1	20,55
25	Пресс фрикционный	24,8	13,7	0,2	7,5	1,5	37,2	20,55
26	Пресс кривошипный	25,8	10,4	0,2	1,5	0,3	7,74	3,12
27	Механические ножницы	26,2	7,2	0,15	7,5	1,125	29,48	8,1
28	Механические ножницы	26,2	4,2	0,15	7,5	1,125	29,48	4,73
29	Печь сопротивления	25,8	1,8	0,7	20	14	361,2	25,2
30	Печь сопротивления	29,6	1,8	0,7	20	14	414,4	25,2
31	Пресс кривошипный	34,1	1,7	0,2	1,5	0,3	10,23	0,51
32	Пресс кривошипный	34,1	4,1	0,2	1,5	0,3	10,23	1,23
33	Пресс кривошипный	34,1	6,5	0,2	1,5	0,3	10,23	1,95
34	Пресс кривошипный	34,1	8,9	0,2	1,5	0,3	10,23	2,67
35	Пресс кривошипный	34,1	11,3	0,2	1,5	0,3	10,23	3,39
№	Наименование оборудования	X (м)	Y (м)	Kc	Pн, кВт	Pр, кВт	Pр*X	Pр*Y
36	Отрезной полуавтомат	30,5	11,8	0,15	5,9	0,885	26,99	10,44
37	Шахтная электропечь	2,2	11,2	0,7	30	21	21	46,2
38	Электропечь-ванна t=850°C	2,3	7,5	0,7	20	14	32,2	105
39	Электропечь-ванна t=850°C	2,3	5,5	0,7	20	14	32,2	77
40	Шахтная электропечь	2,2	1,8	0,7	30	21	46,20	37,8
41	Электропечь камерная t=1600°C	5,1	10,8	0,7	50	35	178,5	378
42	Электропечь камерная t=1600°C	10,3	10,6	0,7	50	35	360,5	371
43	Электропечь-ванна t=850°C	14	11	0,7	20	14	196	154
44	Электропечь-ванна t=850°C	17	11	0,7	20	14	238	154
45	Обдирочно-шлифовальный станок	23,9	11,5	0,2	1,1	0,22	5,26	2,53
46	Твердометр шариковый	23,8	7,6	0,15	0,8	0,12	2,86	0,91
47	Электропечь	13,6	2,3	0,7	20	14	190,4	32,2
48	Вентилятор	17,8	6	0,62	7,5	4,65	82,77	27,9
49	Электропечь	17,5	2,6	0,7	20	14	245	36,4
50	Установка высокой частоты	23,4	3,5	0,65	60	39	912,6	136,5
51	Вентилятор	5	1,8	0,62	7,5	4,65	23,25	8,37
Сумма	400,3	5633	4172,96



Координаты ЦЭН для цеха: ;

Центр электрических нагрузок термического цеха расположен в точке (14. 07,10.42). Установка распределительного пункта в этой точке невозможна из-за установленного в этом месте технологического оборудования, поэтому распределительный пункт переносим к стене цеха в сторону расположения ТП6.

2.2 Определение расчетных электрических нагрузок отделения термического цеха завода высоковольтной аппаратуры

Расчётную нагрузку электроприёмников определяем методом упорядоченных диаграмм [1]. Расчетная активная нагрузка цеха определяется по формуле

(2.4)

где - групповой коэффициент максимума,

- групповой коэффициент использования активной мощности,

, (2.5)

где - индивидуальный коэффициент использования,

- номинальная мощность электроприёмника,

- суммарная номинальная мощность данной группы электроприёмников,

 - средняя нагрузка группы электроприёмников за наиболее загруженную смену, определяется по формуле

. (2.6)

Для определения группового коэффициента максимума необходимо найти эффективное число электроприёмников :

. (2.7)

Средняя реактивная мощность группы электроприёмников за наиболее загруженную смену определяется по формуле

. (2.8)

Нагрузки электрического освещения учитываются по формулам

, (2.9)

, (2.10)

где - нагрузка производственной площади, для высоты помещений 4-6 м и требуемой для таких цехов освещённости 300 лк, ,

- площадь цеха(),

- для ламп ДРЛ, (),

- коэффициент спроса на осветительную нагрузку, для производственных зданий, состоящих из ряда пролётов, ,

,

.

Максимальная расчётная реактивная мощность от силовых нагрузок принимается равной:

а) при ,

б) при .

Полная мощность группы электроприёмников за наиболее загруженную смену определяется по формуле

. (2.11)

Расчётный максимум полной мощности силовых нагрузок на разных ступенях системы электроснабжения определяется по формуле

. (2.12)

Расчётный максимум полной мощности цеха определяется по формуле

. (2.13)

Расчетный максимальный ток определяется по формуле

. (2.14)

Расчеты сведем в таблицу 2.2;

Питание светильников общего освещения осуществляется на напряжении 380 В переменным током при заземленной нейтрали.

Электроснабжение рабочего освещения выполняется самостоятельными линиями от секции 2 РУ. При этом электроэнергия от распределительного устройства передается питающими линиями на осветительные магистральные пункты, а от них - групповым осветительным щиткам. Питание источников света осуществляется от групповых щитков групповыми линиями.

Электроснабжение аварийного освещения выполняется от секции 1 РУ.

На линиях, отходящих на питание светильников, устанавливаем выключатели серии ВА55?29М 3Р, .

Рисунок 2.1 - Внутрицеховая сеть

Таблица 2.2 - Определение расчетных электрических нагрузок цеха

№	Узлы питания и группы электроприемников	n, шт.	Pn, кВт	Сум Рн, кВт	Ки	КиСумPn	cos	tg	Pсм, кВт	Qсм, квар	nэ	Kм	Pp, кВт	Qp, квар	Sp, кВА	Ip, А
Т-1
3	Пресс кривошипный холодного выдавливания	1	40	40	0,2	8	0,5	1,73	8	13,84			8	15,22	17,20	121,55
6	Пресс чеканочный	1	30	30	0,2	6	0,5	1,73	6	10,38			6	11,42	12,90	91,16
40	Шахтная электропечь	1	30	30	0,7	21	0,8	0,75	21	15,75			21	17,33	27,22	56,98
42	Электропечь камерная t=1600°C	1	50	50	0,7	35	0,8	0,75	35	26,25			35	28,88	45,37	94,96
50	Установка высокой частоты	1	60	60	0,65	39	0,8	0,75	39	39			39	39	55,15	113,95
СП-1
2	Галтовочный барабан	1	3	3	0,2	0,6	0,5	1,73	0,6	1,04						9,12
8	Обдирочно-шлифовальный станок	1	1,1	1,1	0,2	0,22	0,5	1,73	0,22	0,38						3,34
14,15, 16,26	Пресс кривошипный	4	1,5	6	0,2	1,2	0,5	1,73	1,2	2,08						18,23
21	Пресс кривошипный	1	5,5	5,5	0,2	1,1	0,5	1,73	1,1	1,90						16,71
	Итого СП-1	7	1,1-11	15,6	0,2	3,12			3,12	5,40	3	3,23	10,08	5,94	11,70	17,77
СП-2
7	Автомат многопозиционный	1	10	10	0,2	2	0,5	1,73	2	3,46						30,39
18	Печь сопротивления	1	20	20	0,7	14	0,8	0,75	14	10,5						37,98
43,44	Электропечь-ванна t=850°C	2	20	40	0,7	28	0,8	0,75	28	21						75,97
49	Электопечь	1	20	20	0,7	14	0,8	0,75	14	10,5						37,98
	Итого СП-2	5	10-20	90	0,64	58			58	45,46	4	1,46	84,68	50,01	98,34	149,42
СП-3
24,25	Пресс фрикционный	2	7,5	15	0,2	3	0,5	1,73	3	5,19						45,58
27	Механические ножницы	1	7,5	7,5	0,15	1,13	0,5	1,73	1,13	1,95						22,79
34,35	Пресс кривошипный	2	1,5	3	0,2	0,60	0,5	1,73	0,6	1,04						9,12
36	Отрезной полуавтомат	1	5,9	5,9	0,15	0,89	0,5	1,73	0,89	1,53						17,93
45	Обдирочно-шлифовальный станок	1	1,1	1,1	0,2	0,22	0,5	1,73	0,22	0,38						3,34
46	Твердометр шариковый	1	0,8	0,8	0,15	0,12	0,5	1,73	0,12	0,21						2,43
48	Вентилятор	1	7,5	7,5	0,62	4,65	0,8	0,75	4,65	3,49						14,24
	Итого СП-3	9	0,8-11	40,8	0,24	10,6			10,6	13,78	5	2,88	30,53	15,16	34,08	51,79
	Итого по Т-1	26		356,4					180,7	169,8			234,2	182,9	297,2	451,63

2.3 Выбор сечения проводов и кабелей

Питание к распределительным пунктам подводится кабелем АВВГ, проложенным в каналах. Питание к отдельным приемникам подводится следующим образом: кабели проложены в каналах, а ответвления на станки выполнено в винипластовой трубе для механической защиты. АВВГ - кабель с алюминиевой жилой, поливинилхлоридной оболочкой и изоляцией, без защитного покрова.

Сечение проводов и жил кабелей цеховой сети выбираем по нагреву длительным расчетным током:

(2.14)

где - расчетный ток линии;

=0,75 - поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей в канале [9];

- длительно допустимый ток проводника.

В качестве СП используется силовые пункты с автоматическими выключателями. Автоматические выключатели обладают рядом преимуществ: после срабатывания автоматический выключатель снова готов к работе, в то время как в предохранителе требуется замена калиброванной плавкой вставки, увеличивающая время простоя ЭП; более точные защитные характеристики; совмещение функций коммутации электрических цепей и их защиты; наличие в некоторых автоматических выключателях независимых расцепителей и др.

Номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя выбирают по длительному расчетному току линии

I_т > I_дл. (2.15)

Номинальный ток электромагнитного I_эл или комбинированного расцепителя автоматических выключателей выбирают также по длительному расчетному току линии

I_эл ? I_дл. (2.16)

Диаметр труб находим по формуле

[2], (2.17)

где d₁, d₂,…, d_n - наружный диаметр провода;

n₁, n₂,…, n_n - число проводов и кабелей данного размера.

Для выбранных проводников по заданному сечению определяем удельное активное и реактивное сопротивление проводников. Длину проводников определяем по плану цеха.

Потери напряжения:

(2.18)

Относительные потери напряжения:

% (2.19)

Если потери напряжения превышают 5%, то необходимо увеличить сечение кабеля.

Для упрощения расчетов сведем расчет в таблицу 2.3:

Таблица 2.3 - Выбор кабелей

Наименование участка	Передаваемая мощность Рном, кВт/соsц; Sp, кВА	Расчетные токи	Допустимый ток А	марка	Сечение, мм2	Длина, м	Rуд, Ом/км	Xуд, Ом/км	Потери U, %	Способ прокладки	Диаметр трубы (мм)	Стоимость сети, тыс. руб.
		Iдл, А	Iкр, А		АВВГ
СП1-2	3/0,5	9,13	45,63	19		4 Ч 2,5	15	7,74	0,095	0,20164	в канале, в трубе	10	0,01605
СП1-8	1,1/0,5	3,35	16,73	19		4 Ч 2,5	18	7,74	0,095	0,08872	в канале, в трубе	10	0,01926
СП1-14	1,5/0,5	4,56	22,8	19		4 Ч 2,5	3	7,74	0,095	0,06091	в канале, в трубе	10	0,00321
СП1-15	1,5/0,5	4,56	22,8	19		4 Ч 2,5	8	7,74	0,095	0,16242	в канале, в трубе	10	0,00856
СП1-16	1,5/0,5	4,56	22,8	19		4 Ч 2,5	4	7,74	0,095	0,08121	в канале, в трубе	10	0,00428
СП1-26	1,5/0,5	4,56	22,8	19		4 Ч 2,5	22	7,74	0,095	0,44664	в канале, в трубе	10	0,02354
СП1-21	5,5/0,5	16,73	83,66	19		4 Ч 2,5	8	7,74	0,095	0,19716	в канале, в трубе	10	0,00856
РУ1-СП1	11,7	17,7	44,42	19		4 Ч 2,5	27	7,74	0,095	0,83345	в канале	-	0,02889
СП2-7	10/0,5	30,42	152,11	32		4 Ч 6	30	5,17	0,09	0,90573	в канале, в трубе	25	0,0321
СП2-18	20/0,8	38,03	190,14	42		4 Ч 10	15	3,1	0,073	0,53652	в канале, в трубе	40	0,01725
СП2-43	20/0,8	38,03	190,14	42		4 Ч 10	7	3,1	0,073	0,25038	в канале, в трубе	40	0,00805
СП2-44	20/0,8	38,03	190,14	42		4 Ч 10	4	3,1	0,073	0,14307	в канале, в трубе	40	0,0046
СП2-49	20/0,8	38,03	190,14	42		4 Ч 10	16	3,1	0,073	0,57229	в канале, в трубе	40	0,0184
РУ1-СП2	98,34	149,42	332,14	170		3Ч 95-1 Ч 75	16	0,326	0,0602	0,33109	в канале	-	0,03888
СП3-24	7,5/0,5	22,82	114,09	27		4 Ч 4	11	7,74	0,095	0,36968	в канале, в трубе	16	0,01177
СП3-25	7,5/0,5	22,82	114,09	27		4 Ч 4	7	7,74	0,095	0,23525	в канале, в трубе	16	0,00749
СП3-27	7,5/0,5	22,82	114,09	27		4 Ч 4	4	7,74	0,095	0,13443	в канале, в трубе	16	0,00428
СП3-36	5,9/0,5	17,95	89,75	19		4 Ч 2,5	9	7,74	0,095	0,23794	в канале, в трубе	10	0,00963
СП3-45	1,1/0,5	3,35	16,73	19		4 Ч 2,5	4	7,74	0,095	0,01972	в канале, в трубе	10	0,00428
СП3-46	0,8/0,5	2,43	12,17	19		4 Ч 2,5	4	7,74	0,095	0,01434	в канале, в трубе	10	0,00428
СП3-48	7,5/0,8	14,26	71,3	19		4 Ч 2,5	11	7,74	0,095	0,36532	в канале, в трубе	10	0,01177
СП1-34	1,5/0,5	4,56	22,8	19		4 Ч 2,5	11	7,74	0,095	0,2213	в канале, в трубе	10	0,01177
СП1-35	1,5/0,5	4,56	22,8	19		4 Ч 2,5	13	7,74	0,095	0,26154	в канале, в трубе	10	0,01391
РУ1-СП3	34,08	51,79	129,46	75		3 Ч 25-1 Ч 16	19	1,24	0,0662	0,65481	в канале	-	0,02413
СП4-1	3/0,5	9,13	45,63	19		4 Ч 2,5	22	7,74	0,095	0,29574	в канале, в трубе	10	0,02354
СП4-9	1,1/0,5	3,35	16,73	19		4 Ч 2,5	18	7,74	0,095	0,08872	в канале, в трубе	10	0,01926
СП4-11	1,5/0,5	4,56	22,8	19		4 Ч 2,5	13	7,74	0,095	0,26154	в канале, в трубе	10	0,01391
СП4-12	1,5/0,5	4,56	22,8	19		4 Ч 2,5	9	7,74	0,095	0,18107	в канале, в трубе	10	0,00963
СП4-13	1,5/0,5	4,56	22,8	19		4 Ч 2,5	13	7,74	0,095	0,26154	в канале, в трубе	10	0,01391
СП4-17	7,5/0,5	22,82	114,09	27		4 Ч 4	20	7,74	0,095	0,67214	в канале, в трубе	16	0,0214
СП4-22	7,5/0,5	22,82	114,09	27		4 Ч 4	5	7,74	0,095	0,16803	в канале, в трубе	16	0,00535
СП4-20	5,5/0,5	16,73	83,66	19		4 Ч 2,5	3	7,74	0,095	0,07394	в канале, в трубе	10	0,00321
СП4-28	7,5/0,5	22,82	114,09	27		4 Ч 4	28	7,74	0,095	0,94099	в канале, в трубе	16	0,02996
СП4-51	7,5/0,8	14,26	71,3	19		4 Ч 2,5	17	7,74	0,095	0,56459	в канале, в трубе	10	0,01819
РУ2-СП4	37,5	56,97	142,42	75		3 Ч 25-1 Ч 16	19	1,24	0,0662	0,61536	в канале	-	0,02413

2.4 Выбор аппаратов защиты цеховой сети

Выбор силовых распределительных пунктов

Для цехов с нормальными условиями окружающей среды используем распределительные пункты серии ПР компании ЭТМ. Они предназначены для приема и распределения электроэнергии к группам потребителей трехфазного переменного тока промышленной частоты.

Параметры выбранных распределительных пунктов сведем в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - Параметры распределительных пунктов

№СП	Iр, (A)	Распределительный пункт	Выключатель
		серия	Iном, (A)	тип	Iуст, (A)
СП-1	17,7	ПР8513-31-10-1ХХ-21-1ХХ-54	100	ВА55-31/100	25
СП-2	149,42	ПР8513-33-10-1ХХ-21-1ХХ-54	160	ВА55-33/160	160
СП-3	51,79	ПР8513-31-10-1ХХ-21-1ХХ-54	100	ВА55-31/100	100
СП-4	56,97	ПР8513-31-10-1ХХ-21-1ХХ-54	100	ВА55-31/100	100
СП-5	142,69	ПР8513-33-10-1ХХ-21-1ХХ-54	160	ВА55-33/160	160
СП-6	90,35	ПР8513-33-10-1ХХ-21-1ХХ-54	100	ВА55-31/100	100
РУ-1	451,63	ПР8513-39-00-1ХХ-21-1ХХ-54	630	ВА55-39/630	630
РУ-2	519,21	ПР8513-39-00-1ХХ-21-1ХХ-54	630	ВА55-39/630	630

Эти шкафы предназначены для распределения электроэнергии, защиты электроустановок при перегрузках и токах к.з.

Выбор автоматических выключателей

Для защиты цеховой сети от перегрузок, коротких замыканий используем автоматические выключатели серии ВА. Основными параметрами, характеризующими автоматический выключатель, являются:

- номинальный ток автоматического выключателя I_НОМ.А наибольший ток, при котором выключатель может работать в течение неограниченно длительного времени;

- номинальное напряжение выключателя U_HOM - напряжение электрической сети, для работы в которой он предназначен;

- номинальный ток расцепителя I_ном.р - ток, длительное прохождение которого не вызывает срабатывания расцепителя;

Условия выбора:

Выбор автоматических выключателей сведем в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 - Выбор автоматических выключателей

№	Наименование оборудования	Ip, А	Марка	Iном.р, А
1	Галтовочный барабан	9,12	ВА55-25	10
2	Галтовочный барабан	9,12	ВА55-25	10
3	Пресс кривошипный холодного выдавливания	121,55	ВА55-35	125
4	Пресс кривошипный холодного выдавливания	121,55	ВА55-35	125
5	Пресс чеканочный	91,16	ВА55-31	100
6	Пресс чеканочный	91,16	ВА55-31	100
7	Автомат многопозиционный	30,39	ВА55-31	31,5
8	Обдирочно-шлифовальный станок	3,34	ВА55-25	6,3
9	Обдирочно-шлифовальный станок	3,34	ВА55-25	6,3
10	Автомат резьбонакатный	101,19	ВА55-35	125
11	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
12	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
13	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
14	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
15	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
16	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
17	Пресс фрикционный	22,79	ВА55-31	25
18	Печь сопротивления	37,98	ВА55-31	40
19	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
20	Пресс кривошипный	16,71	ВА55-31	20
21	Пресс кривошипный	16,71	ВА55-31	20
22	Пресс фрикционный	22,79	ВА55-31	25
Продолжение таблицы2.5
№	Наименование оборудования	Ip, А	Марка	Iном.р, А
23	Электропечь камерная t=1600°C	94,96	ВА55-31	100
24	Пресс фрикционный	22,79	ВА55-31	25
25	Пресс фрикционный	22,79	ВА55-31	25
26	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
27	Механические ножницы	22,79	ВА55-31	25
28	Механические ножницы	22,79	ВА55-31	25
29	Печь сопротивления	37,98	ВА55-31	40
30	Печь сопротивления	37,98	ВА55-31	40
31	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
32	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
33	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
34	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
35	Пресс кривошипный	4,56	ВА55-25	6,3
36	Отрезной полуавтомат	17,93	ВА55-31	20
37	Шахтная электропечь	56,98	ВА55-31	60
38	Электропечь-ванна t=850°C	37,98	ВА55-31	40
39	Электропечь-ванна t=850°C	37,98	ВА55-31	40
40	Шахтная электропечь	56,98	ВА55-31	60
41	Электропечь камерная t=1600°C	94,96	ВА55-31	100
42	Электропечь камерная t=1600°C	94,96	ВА55-31	100
43	Электропечь-ванна t=850°C	37,98	ВА55-31	40
44	Электропечь-ванна t=850°C	37,98	ВА55-31	40
45	Обдирочно-шлифовальный станок	3,34	ВА55-25	6,3
46	Твердометр шариковый	2,43	ВА55-25	6,3
47	Электопечь	37,98	ВА55-31	40
48	Вентилятор	14,24	ВА55-31	16
49	Электопечь	37,98	ВА55-31	40
50	Установка высокой частоты	113,95	ВА55-35	125
51	Вентилятор	14,24	ВА55-31	16



3. Проектирование электроснабжения завода высоковольтной аппаратуры

3.1 Определение центра электрических нагрузок

По категории бесперебойности электроснабжения данный завод относится к приемникам I категории. Исходя из этого, выбираем двухтрансформаторную понижающую подстанцию.

Выбор схемы электроснабжения начинаем с определения местоположения ГПП предприятия. ГПП в целях экономии металла и электроэнергии рекомендуется устанавливать в центре электрических нагрузок. Координаты центра определяются из соотношений [1]:

; (3.1)

, (3.2)

где - расчетная мощность i-го электроприемника, кВт;

- координаты i-го электроприемника, м.

Для упрощения расчеты сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Определение центра электрических нагрузок предприятия

N	Наименование цеха	Установленная мощность, кВт	x	y	Кс	Рр
1	Механический корпус	12800	137	140	0,4	5120
2	Термический цех	740	371	172	0,7	518
3	Опытный цех	1450	336	96	0,5	725
4	Блок вспомогательных цехов	1900	38	26	0,5	950
5	Лабораторный корпус	2500	365	254	0,6	1500
6	Компрессорная: а) 0,4 кВ	150	324	196	0,7	105
	б) синхронный двигатель 10 кВ	8000	324	196	0,8	6400
7	Заводоуправление, столовая	380	412	140	0,60	246,8
8	Деревообрабатывающий цех	250	330	164	0,4	100
9	Кислородная станция	210	155	272	0,6	126
10	Водородная станция	200	155	242	0,6	120
11	Главный магазин	40	393	26	0,5	20
12	Транспортный цех	120	21	262	0,4	48
13	Склад фарфора	30	117	21	0,35	10,5
14	Зарядная станция	210	149	21	0,4	84
15	Склад готовой продукции	80	225	26	0,5	40
16	Склад масел	20	231	260	0,35	7
17	Насосная	600	70	262	0,8	480
18	Склад запчастей	40	202	260	0,35	14

У P_iX_i = 6579,2 кВт•ед

У P_iY_i = 4406,4 кВт•ед

У P = 29720 кВт

Координаты центра X _ц = 221 м Y _ц = 148 м

Место для строительства ГПП согласно генплану здесь занято поэтому строим ГПП на свободном ближайшем месте. (см. проектирование внутренней системы электроснабжения)

3.2 Определение расчетных нагрузок предприятия

Расчетные нагрузки для цехов предприятия определяем методом коэффициента спроса.

В качестве примера рассмотрим определение расчётной лабораторного корпуса: номинальная мощность P_н= 2500 кВт. Находим значение коэффициента использования для типового цеха К_и=0,5 и коэффициент мощности cos=0,8 [2]. Находим значение коэффициента спроса К_c=0,6 [1].



tg= tg (arccos(cos)) = tg (arccos(0,8)) = 0,75.

Определим расчетную активную мощность цеха по формуле

, (3.3)

= 0,62500 = 1500 кВт.

Определим расчетную реактивную мощность цеха по формуле

Q_p=K_cP_нtg, (3.4)

= 15000,75 = 1125,0 кВАр.

Нагрузки электрического освещения определяются по формулам

; (3.5)

Q_pо =P_роtg, (3.6)

где - нагрузка производственной площади, Вт/м²;

F - площадь цеха, м²;

tg определяется по cos.

Для освещения цехов выбираем люминесцентные лампы. Коэффициент мощности с учетом местной компенсации равен 0,9, тогда tg=0,48;- коэффициент спроса на осветительную установку, . Площадь цехов определяем по генплану предприятия с учетом масштаба.

При расчёте будем учитывать, что осветительная нагрузка производственной площади равна 10 Вт/м² для данного цеха.

= 0,90,016232 = 56,1 кВт;



= 56,1tg (arccos(0,9))=42,1 кВАр.

Определим суммарную активную нагрузку механического корпуса по:

?Р_р= P_p+ P_pо, (3.7)

?Р_р =1500+56,1 =1556,1 кВт.

Определим суммарную реактивную нагрузку прядильного цеха по:

?Q_р= Q_p+ Q_pо, (3.8)

?Q_р= 1125,0+42,1 =1167,1 кВАр.

Определим полную нагрузку по:

(3.9)

.

Аналогичным образом рассчитываются остальные цеха и здания. Результаты расчетов сведены в таблице 3.2.

Для освещения территории предприятия используем лампы ДРЛ. Коэффициент мощности с учетом местной компенсации cos_о=0,9. Значение удельной мощности освещенности на единицу производственной площади находим согласно[2]. Для уличного освещения =2 Вт/м². Площадь территории предприятия определяем по генплану предприятия за вычетом площади цехов, F= 57460 м². - коэффициент спроса на осветительную установку. cos для осветительной нагрузки равен 0,9, тогда tg=0,48.

P_pо=0,90,00257460= 1034,29 кВт;

Q_ро= 1034,29tg (arccos(0,9))= 496,46 кВАр.Таблица 3.2 - Расчет нагрузок предприятия

№	Цеха и узлы питания группы эл. приемников	Pн кВт	Кс	cosц	tgц	Pр, кВт	Qрс кВАр	p0 Вт/м^2	F м2	Ксо	Pр0 кВт	Qр0 кВАр	Сумма Pр кВт	Сумма Qр кВАр	цеховая SркВA
1	Механический корпус	12800	0,4	0,7	1	5120	5120,00	10	37350	0,9	336,15	336,15	5456,15	5456,15	7716,16
2	Термический цех	740	0,7	0,75	0,88	507	393,2	10	890	0,9	10,5	5,04	518,01	393,24	650,63
3	Опытный цех	1450	0,5	0,8	0,75	725	543,75	8	4035	0,9	29,10	21,82	754,10	565,57	942,62
4	Блок вспомогательных цехов	1900	0,5	0,7	1	950	950,00	8	2405	0,9	17,30	17,30	967,30	967,30	1367,97
5	Лабораторный корпус	2500	0,6	0,8	0,75	1500	1125,00	10	6232	0,9	56,09	42,07	1556,09	1167,07	1945,11
6	Компрессорная: а) 0,4 кВ	150	0,7	0,8	0,75	105	78,75	8	335	0,9	2,41	1,91	107,41	80,66	7236,25
	б) синхронный двигатель 10кВ	8000	0,8	0,9	0,48	6400	3072,00			0,9	2,55	1,22	6402,55	3073,22
7	Заводоуправление, столовая	380	0,60	0,8	0,62	246,8	153,02	10	3530	0,9	31,77	19,70	278,57	172,72	327,77
8	Деревообрабатывающий цех	250	0,4	0,8	0,75	100	75,00	8	705	0,9	5,08	3,81	105,08	78,81	131,35
9	Кислородная станция	210	0,6	0,8	0,75	126	94,50	8	405	0,9	2,92	2,19	128,92	96,69	161,15
10	Водородная станция	200	0,6	0,8	0,75	120	90,00	8	370	0,9	2,66	1,99	122,66	91,99	153,33
11	Главный магазин	40	0,5	0,8	0,75	20	15,00	8	1210	0,9	8,71	6,53	28,71	21,53	35,89
12	Транспортный цех	120	0,4	0,5	1,73	48	83,04	8	540	0,9	3,89	6,73	51,89	89,77	103,69
13	Склад фарфора	30	0,35	0,65	1,17	10,5	12,29	6	810	0,6	2,92	3,42	13,42	15,71	20,66
14	Зарядная станция	210	0,4	0,8	0,75	84	63,00	8	300	0,9	2,16	1,62	86,16	64,62	107,70
15	Склад готовой продукции	80	0,5	0,8	0,75	40	30,00	6	3130	0,6	11,27	8,45	51,27	38,45	64,08
16	Склад масел	20	0,35	0,65	1,17	7	8,19	6	510	0,6	1,84	2,15	8,84	10,34	13,60
17	Насосная	600	0,8	0,6	1,33	480	638,40	8	390	0,9	2,81	3,94	482,96	642,34	803,65
18	Склад запчастей	40	0,35	0,65	1,17	14	16,38	6	910	0,6	3,28	3,84	17,28	20,22	26,60
	Освещение по заводу		0,45	0,8	0,75	9	6,8	2,00	57460	0,9	1034,29	496,46	1034,29	1034,29	1462,7
	Всего по заводу												18176,98	14149,00	23034

Картограмма нагрузок представляет собой план предприятия с нанесенными на нем окружностями, площади которых пропорциональны величине расчетных нагрузок цехов. Радиус окружности определяется как:

, (3.10)

где R - радиус окружности;

- расчетная мощность цеха;

- масштаб мощности, ;

Для представления о том, какая часть мощности используется для освещения цеха, на окружности выделяют сектор, угол которого пропорционален общей нагрузке цеха. Угол сектора определяется по формуле

; (3.11)

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Построение картограммы нагрузок

N	Наименование цеха	Pр, кВт	Pро, кВт	R	Угол сектора на освещение
1	Механический корпус	5120	336,15	23,64	41,68
2	Термический цех	507	10,5	5,47	12,94
3	Опытный цех	725	29,10	14,45	15,50
4	Блок вспомогательных цехов	950	17,30	6,56	17,55
5	Лабораторный корпус	1500	56,09	13,46	22,26
6	Компрессорная: а) 0,4 кВ	105	2,41	8,27	45,53
	б) синхронный двигатель 10 кВ	6400	2,55
7	Заводоуправление, столовая	246,8	31,77	46,34	9,42
8	Деревообрабатывающий цех	100	5,08	18,27	5,78
9	Кислородная станция	126	2,92	8,33	6,40
10	Водородная станция	120	2,66	7,99	6,25
11	Главный магазин	20	8,71	156,82	3,02
12	Транспортный цех	48	3,89	29,16	4,07
13	Склад фарфора	10,5	2,92	99,98	2,07
14	Зарядная станция	84	2,16	9,26	5,24
15	Склад готовой продукции	40	11,27	101,41	4,04
16	Склад масел	7	1,84	94,42	1,68
17	Насосная	480	2,81	2,11	12,40
18	Склад запчастей	14	3,28	84,24	2,35

Рисунок 3.1 - Генплан с картограммой нагрузок трансформаторостроительного завода3.3 Выбор номинального напряжения линии электропередач их числа, сечения и марки проводов

Выбор номинального напряжения линии электропередач

Питание завода осуществляется от ТЭЦ, на которой установлены трансформатора мощностью по 40 МВА, напряжением 10,5/115 кВ. Мощность к.з. на стороне 10,5 кВ подстанции равна 500 МВА.

Существует несколько вариантов - 10,5 или 115 кВ, по выбору питающего напряжения. Произведем сравнение этих вариантов.

Оценим по формуле Стилла величину нестандартного напряжения:



(3.12)

где - длина линии,

- передаваемая мощность, кВт. Принимается равной расчетной активной нагрузке предприятия

Полученное значение напряжения находится между двух стандартных 35 кВ и 110 кВ. Среди выбранных напряжений только одно удовлетворяет исходным данным - это 110 кВ.

Т.к. на предприятии имеются потребители I и II категории выбираем двухцепную ВЛ.

Исходя из расчетной полной нагрузки и выбранного значения номинального напряжения, рассчитываем значение расчетного тока по формуле

, (3.13)

где - полная расчетная нагрузка предприятия, кВА;

- количество линий питающих завод.

Чтобы исключить случаи простоя в электроснабжении, когда одна из линий повреждена необходимо каждую линию рассчитать на полную нагрузку предприятия.

По величине номинального тока и экономической плотности тока , определяем нестандартные сечения проводов линий высокого напряжения:

, (3.14)



Значение экономической плотности тока принимаем равным 1,1, .

Выбранные сечения проводов проверяем по:

- допустимому нагреву проводников рабочим током;

- потере напряжения;

- для линии 110 кВ проводим проверку по условиям коронирования.

Проверка по нагреву сводится к сравнению рабочего (расчетного) тока с табличным допустимым током для провода:

;

Потеря напряжения определяется по формуле

, (3.15)

где , - активная и реактивная мощности, передаваемые по линии, соответственно;

, - активное и индуктивное сопротивления линии соответственно.

- номинальное напряжение линии.

Расчёт линии 110 кВ

Номинальный ток в каждой цепи линии по (3.13):

;

Определяем нестандартное сечение провода по (3.14):

.

Выбираем двухцепную линию с проводом марки АС-70, на 2ПС 110П-6П промежуточных двухцепных свободностоящих опорах. Выбранный провод удовлетворяет условиям коронирования.

Для АС-70 ;.

;

В случае аварийного режима при работе по одной цепи общий ток составит для ВЛ: 60,452 = 120,9 (120,9 < 260) что также удовлетворяет условию проверки по допустимому нагреву.

Расчет сведем в таблицу 3.4

Таблица 3.4 Выбор сечения проводов, проверка по падению напряжения

Uh.kВ	Ip, A	Iдоп. A	F, мм2	Марка провода	rуд, Ом/км	Худ, Ом/км	L, км	U. В	U/U %
110	60,45	120,9	54,96	АС-70	0,458	0,276	6	98,4	0.1

Так как потери в линии не превышают допустимые 5%, то будем проектировать электроснабжение на напряжении 110 кВ.

Оценим приведенные затраты на строительство линии. Приведенные затраты на строительство линий для 110 кВ:

Затраты определяются по формуле

З = р_нК + И, (3.16)

где р_н = 0,12 - нормативный коэффициент.

К = Кв + Кл - капитальные вложения

Кв - стоимость трех выключателей

Кв = 4500 тыс. руб.

Кл - стоимость линии:

Кл = Кл1 + Ко, (3.17)

где Кл1 - затраты на строительство линии,

Ко - затраты на строительство опор

Кл = 37,5*6 + 200*30= 6225 тыс. руб.

И - годовые эксплуатационные издержки:

И = Иэ + Иа + Ио, (3.18)

где Иэ - стоимость потерь электроэнергии

Иа - амортизационные отчисления

Ио - отчисления на обслуживание, т.к. в рассматриваемых вариантах они изменяются незначительно, то Ио не учитываем.

Иэ = n•ДP_ном•l_л•Т_п•С₀, (3.19)

где ДP_ном - потери мощности в линии ДP_ном=8.89 кВт/км.

Т_п - время использования энергии.

Т_п=24?365=8760 часов

С₀=0,02 руб. - стоимость энергии.

Иэ = 2?8.89?6?8760?0,02 = 18,690 тыс. руб./год

Иа = Ка?Кл, (3.20)

где Ка = 0,05 - норма амортизационных отчислений.

Иа = 0,05?6225 = 311,25 тыс. руб./год.

З = 0,12?(4500 + 6225) + 18,690 + 311,25 = 1616,94 тыс. руб./год.

Принимаем, что питание осуществляется по двухцепной линии с проводом марки АС-70, опоры железобетонные с подвеской одной цепи для улучшения надежности электроснабжения. На ГПП для гибкости схемы примем к установке 3 элегазовых выключателя марки ВЭК

3.4 Выбор мощности трансформаторов ГПП, электрической схемы ГПП

На заводе большинство потребителей относится ко 2 категории, поэтому принимаем число трансформаторов равное двум.

При отсутствии резервных трансформаторов возможен выбор двухтрансформаторной подстанции по условию

(3.21)

где n - число трансформаторов цеховой ТП, n = 2;

- доля потребителей 1 и 2 категории в общей нагрузке предприятия, = 1;

- коэффициент аварийной допустимой перегрузки трансформатора, =1,4.

Принимаем мощность трансформатора S_т=25 МВА, выбираем трансформатор типа ТДН-25000/115 с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха.

Таким образом, принимаем к установке на ГПП два трансформатора типа ТДН-25000/115.

Для строительства ГПП выбираем свободную территорию с учетом того, чтобы она была как можно ближе к центру нагрузок завода, не находилась на месте транспортных коммуникаций.

Под строительство ГПП отведём площадь 32х38,5 м².

Проверяем трансформатор по перегрузочной способности при аварийном отключении второго трансформатора:

1,4 S_нS_р, (3.22)

Трансформаторы проходят по перегрузочной способности.

Принципиальная схема электроснабжения предприятия приведена на рисунке 3.2. Здесь Q1, Q2, Q3 - элегазовые выключатели. Роль разъединителей в данной схеме - условия безопасного проведения ремонта, секционный выключатель на стороне 10 кВ в нормальном режиме выключен.

Рисунок 3.2 - Принципиальная схема ГПП предприятия

Выберем схему с выключателем в перемычке, учитывая высокий показатель надежности. К минусам можно отнести её повышенную стоимость, но примем во внимание, что проектируемый завод изготавливает высоковольтное оборудование, в том числе и выключатели, поэтому окончательно принимаем к установке данную схему.



3.5 Определение числа и мощности цеховых трансформаторов, выбор схемы внутреннего электроснабжения

Выбор схемы внутреннего электроснабжения завода определяется размещением ГПП и цеховых подстанций на территории предприятия и зависит от числа цеховых подстанций. Схема внутреннего электроснабжения включает в себя распределительную сеть высокого напряжения и распределительную сеть низкого напряжения.

Выбор схемы соединения конкретной группы электроприёмников определяется их взаиморасположением и расположением их по отношению к источнику энергии, требуемой надежностью электроснабжения, мощностью потребителей и т.д.

При проектировании схемы внутреннего электроснабжения предприятия необходимо учитывать следующие факторы:

- наличие на предприятии собственных источников питания;

- наличие транспортных коммуникаций;

- требуемая надежность электроснабжения потребителей;

- наличие цехов с малой потребляемой мощностью.

Так как на предприятии есть потребители напряжением 10 кВ, то внутреннее электроснабжение будем выполнять напряжением 10 кВ. Питание цехов малой мощности будет осуществлять от соседних ТП. Для надежного электроснабжения цехов, в каждой ТП устанавливаем по два трансформатора, если это требует надежность. Каждую ТП запитаем по двум кабельным линиям, присоединённым к разным секциям шин на ГПП.

Выбор конкретной схемы внутреннего электроснабжения выполняется на основе технико-экономического сравнение вариантов. Рассмотрим два варианта схем, которые изображены на рисунках 3.3 и 3.4. Наилучший вариант электроснабжения выбирают из условия минимума приведенных затрат.



Рисунок 3.3 - Первый вариант электроснабжения завода высоковольтной аппаратуры

Рисунок 3.4 - Второй вариант электроснабжения трансформаторостроительного завода



В таблице 3.5 произведён расчет мощности и стоимости КТП по первому варианту, в таблице 3.6 произведён расчет мощности и стоимости КТП по второму варианту. В таблицах 3.7 и 3.8 произведена оценка стоимости кабельной сети и параметров её использования по первому и по второму вариантам. Выберем кабель и цены на кабель, трансформаторы, КТП и цены [18].

Номинальную мощность трансформаторов ТП определяем по:

(3.26)

где n - количество устанавливаемых трансформаторов;

K_з - коэффициент загрузки.

Полная стоимость подстанции складывается из стоимости трансформатора и стоимости КТП.

Расчетный ток определяется по:

(3.27)

где 1,25 коэффициент допустимой перегрузки.

Определим потери напряжения по (3.18).

Стоимость сети определяется:

(3.28)

где - количество кабелей;

- стоимость одного километра кабеля.

Годовые потери электрической энергии определяются:



(3.29)

где - время использования максимума потерь.

Стоимость потерь энергии в линии в год определяется по формуле

(3.30)

где - стоимость 1 кВтч потерь электроэнергии, руб.

Таблица 3.5 - Расчет мощности и стоимости КТП по первому варианту

№ЦП	Питаемые цеха	Pр, кВт	Qр, кВАр	Sр, кВА	Расчетная мощность трансформатора, кВА	Выбранная КТП	Полная стоимость тыс. руб.
1	Механический корпус	5456,15	5456,15	7716,161	5401,313	2КТП 10/0,4-2*3200	1416
17	Насосная	482,96	642,34
	Склад фарфора	13,42	15,71
	Итого	496,38	658,05	824,2711	576,9898	КТП 10/0,4-2*630	308,8
19	Кислородная станция	128,92	96,69
	Водородная станция	122,66	91,99
	Склад запчастей	17,28	20,22
	Склад масел	8,84	10,34
	Итого	277,7	219,24	353,8128	247,6689	КТП 10/0,4-2*250	171,4
6	Компрессорная: а) 0,4 кВ	107,41	80,66
	Деревообрабатывающий цех	105,08	78,81
	Итого	212,49	159,47	265,674	185,9718	КТП 10/0,4-2*250	171,4
5	Лабораторный корпус	1556,09	1167,07	1945,114	1361,58	КТП 10/0,4-2*1600	404
2	Термический цех	525,88	462,77	700,504	490,3528	КТП 10/0,4-2*630	308,8
7	Заводоуправление, столовая	278,57	172,72
	Главный магазин	28,71	21,53
	Итого	307,28	194,25	363,53	236,2945	КТП 10/0,4-2*250	171,4
3	Опытный цех	754,1	565,57	942,622	659,8354	КТП 10/0,4-2*1000	306
4	Блок вспомогательных цехов	967,3	967,3
	Склад фарфора	13,42	15,71
	Зарядная станция	86,16	64,62
	Склад готовой продукции	51,27	38,45
	Итого	1118,15	1086,08	1558,791	1091,154	КТП 10/0,4-2*1600	404
	Итого стоимость						3661,8

Таблица 3.6 - Расчет мощности и стоимости КТП по второму варианту

№ЦП	Питаемые цеха	Pр, кВт	Qр, кВАр	Sр, кВА	Расчетная мощность трансформатора кВА	Выбранная КТП	Полная стоимость тыс. руб.
1	Механический корпус	5456,15	5456,15	7716,161	5401,313	2КТП 10/0,4-2*3200	1416
17	Насосная	482,96	642,34
	Склад фарфора	13,42	15,71
	Кислородная станция	128,92	96,69
	Водородная станция	122,66	91,99
	Склад запчастей	17,28	20,22
	Склад масел	8,84	10,34
	Итого	774,08	877,29	1169,973	818,9813	КТП 10/0,4-2*1000	306
6	Компрессорная: а) 0,4 кВ	107,41	80,66
	Деревообрабатывающий цех	105,08	78,81
	Итого	212,49	159,47	265,674	185,9718	КТП 10/0,4-2*250	171,4
2	Термический цех	525,88	462,77	700,504	490,3528	КТП 10/0,4-2*630	308,8
5	Лабораторный корпус	1556,09	1167,07
	Заводоуправление, столовая	278,57	172,72
	Итого	1834,66	1339,79	2271,787	1590,251	КТП 10/0,4-2*1600	404
3	Опытный цех	754,1	565,57
	Главный магазин	28,71	21,53
	Склад готовой продукции	51,27	38,45
	Итого	834,08	625,55	1042,594	729,8158	КТП 10/0,4-2*1000	306
4	Блок вспомогательных цехов	967,3	967,3
	Склад фарфора	13,42	15,71
	Зарядная станция	86,16	64,62
	Итого	1066,88	1047,63	1495,246	1046,672	КТП 10/0,4-2*1600	404
	Итого стоимость						3316,2

Таблица 3.7 - Оценка стоимости кабельной сети и параметров её использования по первому варианту

Участок сети	Длина участка сети, м	Sр, кВА	Расчётный ток, А	Допуст. ток, А	Число кабелей	Марка	Сечение, мм2	R ом/км	X ом/км	Потери напряж., %	Стоимость участка сети, тыс. руб.	Годовые потери эл. энергии, кВт*ч
кабели на 10 кВ
ГПП - ТП1	80	7716	343,0858	355	2	ААБ	3х240	0,129	0,075	0,212969	13,728	15961,75
ГПП - ТП4	200	1560	72,13873	75	2	ААБ	3х16	1,94	0,113	1,401863	34,32	26531,64
ГПП - ТП6	250	4083	188,8092	205	2	ААБ	3х95	0,326	0,083	0,793943	42,9	38176,8
ГПП - ТП17	100	908	41,98844	75	2	ААБ	3х16	1,94	0,113	0,407978	17,16	4494,243
ГПП - ТП19	100	355	16,41618	75	2	ААБ	3х16	1,94	0,113	0,159507	17,16	686,976
ТП6 - ТП5	60	3141	145,2486	165	2	ААБ	3х70	0,443	0,08	0,196158	10,296	7368,413
ТП6 - ТП3	140	942	43,56069	75	2	ААБ	3х16	1,94	0,113	0,592557	24,024	6771,965
ТП6 - ТП2	70	832	38,47399	75	2	ААБ	3х16	1,94	0,113	0,261681	12,012	2641,372
ТП6 - ТП7	130	364	16,83237	75	2	ААБ	3х16	1,94	0,113	0,212616	22,308	938,9252
кабели на 0,4 кВ
ТП2 - РП8	60	131	151,4451	165	2	ААВГ	3х50+1х35	0,62	0,062	0,283093	10,296	11211,11
ТП4 - РП13	120	21	24,27746	45	1	ААВГ	4х6	5,17	0,09	1,506402	10,296	9609,56
ТП4 - РП14	150	172	198,8439	135	2	ААВГ	3х35+1х25	0,89	0,063	1,330604	25,74	69358,76
РП14 - РП15	100	64	73,98844	90	1	ААВГ	3х16+1х10	1,94	0,068	1,436257	8,58	27909,68
ТП17 - РП12	75	104	120,2312	135	2	ААВГ	3х35+1х25	0,89	0,063	0,402276	12,87	12678,89
ТП7 - РП11	140	36	41,6185	45	2	ААВГ	4х6	5,17	0,09	1,506402	24,024	16473,53
ТП17 - РП9	80	161	186,1272	200	2	ААВГ	3х70+1х50	0,443	0,0612	0,33295	13,728	16132,76
ТП17 - РП16	100	14	16,18497	45	1	ААВГ	4х6	5,17	0,09	0,83689	8,58	3559,096
ТП19 - РП18	75	27	31,21387	45	1	ААВГ	4х6	5,17	0,09	1,210501	6,435	9928,245
											314,46	280433,7



Таблица 3.8 - Оценка стоимости кабельной сети и параметров её использования по второму варианту

Участок сети	Длина участка сети, м	Sр, кВА	Расчётный ток, А	Допуст. ток, А	Число кабелей	Марка	Сечение, мм2	R ом/км	X ом/км	Потери напряж., %	Стоимость участка сети, тыс. руб.	Годовые потери эл. энергии, кВт*ч
кабели на 10 кВ
ГПП-ТП1	30	7716	343,09	355	2	ААБ	3х240	0,129	0,075	0,079864	5,148	5985,657
ГПП-ТП2	300	832	38,47	75	2	ААБ	3х16	1,94	0,113	1,121491	51,48	11320,17
ГПП-ТП3	340	1043	48,23	75	2	ААБ	3х16	1,94	0,113	1,593362	58,344	20161,94
ГПП-ТП4	280	1497	69,22	75	2	ААБ	3х16	1,94	0,113	1,88335	48,048	34204,76
ГПП-ТП5	285	2273	105,11	115	2	ААБ	3х35	0,89	0,095	1,340628	48,906	36822,81
ГПП-ТП6	225	7236	334,61	355	2	ААБ	3х240	0,129	0,075	0,561715	38,61	42702,42
ГПП-ТП17	45	1263	58,40	75	2	ААБ	3х16	1,94	0,113	0,170246	5,148	2608,632
кабели на 0,4 кВ
ТП2 - РП8	40	131	151,44	165	2	ААВГ	3х50+1х35	0,62	0,062	0,188729	6,864	7474,074
ТП3 - РП11	180	36	41,61	45	2	ААВГ	4х6	5,17	0,09	1,936802	30,888	21180,26
ТП3 - РП15	120	64	73,98	90	1	ААВГ	3х16+1х10	1,94	0,068	1,723509	10,296	33491,61
ТП4 - РП13	120	21	24,27	45	1	ААВГ	4х6	5,17	0,09	1,506402	10,296	9609,56
ТП4 - РП14	150	108	124,85	135	2	ААВГ	3х35+1х25	0,89	0,063	0,835496	25,74	27345,88
ТП5 - РП7	100	328	379,19	240	2	ААВГ	3х95+1х70	0,326	0,06	0,628462	17,16	61592,59
ТП17 - РП9	65	161	186,12	200	2	ААВГ	3х70+1х50	0,443	0,0612	0,270522	11,154	13107,87
ТП17 - РП10	65	153	176,87	200	2	ААВГ	3х70+1х50	0,443	0,0612	0,25708	11,154	11837,58
ТП17 - РП12	75	104	120,23	135	2	ААВГ	3х35+1х25	0,89	0,063	0,386185	12,355	12171,73
ТП17 - РП16	170	14	16,18	45	1	ААВГ	4х6	5,17	0,09	1,422713	14,586	6050,464
ГПП - РП18	90	27	31,21	45	1	ААВГ	4х6	5,17	0,09	1,452602	7,722	11913,89
Итого											413,9	369581,9

Наилучший вариант схемы электроснабжения промышленного предприятия выбирают по условию минимальных приведённых затрат:

, (3.31)

где р_н - нормативный коэффициент капитальных вложений, р_н=0,12;

К - капитальные вложения;

И - годовые эксплутационные издержки.

Капитальные вложения складываются из суммы капитальных вложений в устройство цеховых подстанций и стоимости кабельной сети.

Годовые эксплуатационные издержки состоят из отчислений от капитальных затрат на амортизацию, ремонт и обслуживание линий и подстанций и стоимости годовых потерь электроэнергии в кабельной сети, рассчитываются по:

(3.32)

где К_л, К_п - капитальные вложения на строительство кабельных линий и трансформаторных подстанций соответственно;

а_а.л, а_р.л, а_о.л - отчисления соответственно на амортизацию, ремонт и обслуживание кабельных линий, %, ,[2];

а_а.п, а_р.п, а_о.п-то же подстанций, %, , [2].

Рассчитанные технико-экономические показатели для всех вариантов схем внутреннего электроснабжения сведены в таблицу 3.11.



Таблица 3.9 - Технико-экономическое сравнение схем электроснабжения

№	Стоимость подстанций тыс. руб.	Стоимость сети тыс. руб.	Суммарные капиталовложения тыс. руб.	Амортизационные отчисления тыс. руб.	Годовые потери эл. энергии кВт*ч	Стоимость потерь тыс. руб.	Приведенные затраты тыс. руб.
1	3661,8	314,46	3976,3	198,81	369581	4,065	481,22
2	3316,2	413,9	3730,1	186,51	280433	3,085	450,7

Как видно из таблицы, минимуму приведенных затрат соответствует второй вариант схемы внутреннего электроснабжения. Его и принимаем в качестве основного.

3.6 Выбор компенсирующих устройств

Компенсация реактивной мощности на предприятиях применяется с целью уменьшения активных потерь, уменьшению токовой нагрузки на сети предприятия, частичной разгрузки трансформаторов.

Источниками реактивной мощности могут служить:

1) Воздушные и кабельные линии электрических сетей;

2) Генераторы электрических сетей и синхронные двигатели;