Руст-установленная мощность ЭП цеха, кВт.

Рсм-средняя нагрузка за наиболее загруженную смену, кВт.

Руст=82кВт Ки=0,25 Км=1,28

Рсм=ки*Руст=0,25*82=20,5кВт

Рр=Км*Рсм, г

де Рр-расчётная максимальная нагрузка, кВт

Км-коэффициент максимума активной (реактивной) нагрузки. Он характеризует превышение максимальной нагрузки Рр над средней Рсм за максимальную смену

Рр=Км*Рсм=1,28*20,05=20,64

2. После определения Рсм, находят Qсм

Qсм=Рсм*tg

tg определяют по известному коэффициенту Cos

tg=1,17 Cos=0,65

Qсм=Рсм*tg=20,5*1,17=24кВАр

Расчётную реактивную мощность кВАр, определяют поформулам в зависимости от эффективногго числа ЭП _" n_э"

n_э?10 то Qp=Qсм

n_э<10 то Qp=Qсм

Под эффективным числом понимают такое число однородных по режиму работы ЭП одинаковой мощности , которое обеспечивает тот же расчётный максимум, что и группа различных по мощности и режиму работы ЭП.

n_э=21

Qp=Qсм=24кВАр

Расчётные ожидаемые нагрузки всегда меньше установленной мощности ЭП, т.к. потребители включаются в работу не одновременно и время работы у разных ЭП не совпадает.

Порядок расчета электрических нагрузок для ЭП группы Б аналогичен расчету для группы А, но коэффициент "Ки" принимается ?0,6, а Км=1

Рсм=Ки*Руст=0,6*32=19,2кВт

Рр=Км*Рсм=1*Рсм=Рсм Рр=Рсм=19,2кВт

Qсм=Рсм*tg=19,2*1,17=22,46 кВАр

Qp=Qсм=22,46 кВар

Данные расчета нагрузок приведены в таблицах №3.1 и №3.2

4. Выбор напряжения внутризаводского электроснабжения

Выбор напряжения внутризаводских сетей влияет на структурную схему электроснабжения, схему внутризаводских сетей, выбор типа цеховых трансформаторов, величину капитальных затрат на сооружение сетей и подстанций, сумму ежегодных эксплуатационных расходов.

В свою очередь на выбор напряжения внутризаводских сетей может повлиять наличие высоковольтных ЭП и их доля в составе общей установленной мощности предприятия.

В данном курсовом проекте целесообразно напряжение внутризаводского электроснабжения выбрать 10 кВ т.к. меньше эксплуатационные потери, меньше стоимость оборудования, меньше сечение.

5. Выбор числа и мощности трансформаторов ЦТП

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения СЭС. В нормальных условиях силовые трансформаторы должны обеспечивать питание всех ЭП предприятия. При выборе мощности трансформаторов следует добиваться экономически целесообразного режима работы и соответствующего обеспечения резервирования питания ЭП при отключении одного из трансформаторов, причем нагрузка трансформаторов в нормальных условиях не должна (по нагреву) вызывать сокращения естественного срока его службы.

Надежность электроснабжения предприятия достигается за счет установки на подстанциях двух трансформаторов, что соответствует требованиям надежности ЭП I и II категории. Для потребителей III категории возможна установка однотрансформаторных подстанций.

Нормальным режимом работы предусматривается раздельная работа трансформаторов. При этом соблюдается условие, что любой из оставшихся в работе трансформаторов (при аварии на другом) обеспечивает потребную мощность. Обеспечение потребной мощности может осуществляться не только за счет использования номинальной мощности трансформаторов, но и за счет их перегрузочной способности (в целях уменьшения их установленной мощности).

В процессе эксплуатации возможно кратковременное включение трансформаторов на параллельную работу, например, при переводе нагрузок для вывода в плановый ремонт одного из трансформаторов.

На двухтрансформаторных подстанциях следует стремиться применять однотипные трансформаторы одинаковой мощности для упрощения замены в случае выхода одного трансформатора из строя, а также для сокращения номенклатуры складского резерва(4-5 единиц).

Совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок определяет нагрузочную способность трансформаторов.

Наивыгоднейшая загрузка цеховых трансформаторов зависит от числа трансформаторов, категории ЭП и способов резервирования. Чем больше мощность трансформаторов, тем больше собственные потери в нем, коэффициент мощности Cos трансформатора имеет наилучшее значение при загрузке примерно 70% от номинальной.

Выбор мощности трансформатора будет влиять на режим его эксплуатации.

Для определения требуемой мощности трансформаторов необходимо найти расчетную нагрузку цеха. Мощность трансформаторов выбирают по среднесменной нагрузке с учетом рекомендуемого коэффициента загрузки.

Sтр?Sсм/2*К_ЗАГР

Рекомендуемые коэффициенты загрузки К_ЗАГР

- Для двухтрансформаторных подстанций и I категории надежности электроснабжения К_ЗАГР=0,65-0,7

- То же при II категории К_ЗАГР=0,7-0,85

- Однотрансформаторные подстанции для III категории К_ЗАГР =0,9

Эти коэффициенты устанавливаются с учетом максимально допустимых перегрузок силовых трансформаторов в послеаварийном режиме.

Конденсаторные установки для компенсации реактивной мощности выгоднее размещать как можно ближе к потребителям, снижающим Cos, не разукрупняя их к увеличению числа присоединеий. Как правило их устанавливают на стороне 0,4 кВ подстанций энергоемких цехов, расчетная мощность которых болле 400 кВА.

6. Выбор схемы внутризаводского электроснабжения

Системы электроснабжения разделяют на систему внешнего (воздушные и кабельные линии от подстанции энергосистемы до ГПП) и систему внутреннего электроснабжения (распределительные линии от ГПП до ЦТП).

Схемы внешнего и внутреннего электроснабжения выполняются с учетом особенностей режима работы потребителей, возможностей дальнейшего расширения производства, удобства обслуживания и.т.д.

Схемы с установкой ГПП, получающей питание от двух независимых источников питания по двухцепной линии, применяются для нагрузок любой категории. С помощью трансформаторов ГПП напряжение сетей энергосистемы 35-20 кВ трансформируется в напряжение распределительной сети 10 кВ.

Схемы подачи питания к двум и более приёмным пунктам применяются при наличии на крупном энергоёмком предприятии двух и более мощных и обособленных групп потребителей; при преобладании нагрузок I категории; при развитии предприятия несколькими очередями.

Схемы внутризаводских сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

Под радиальной схемой подразумевается такая, при которой от источника питания линии электрической сети выполняются независимыми друг от друга и без ответвлений по пути следования. Радиальные схемы обладают большой гибкостью, удобством эксплуатации, и как правило, строятся по ступенчатому принципу.

Под ступенью электроснабжения понимают узлы схемы электроснабжения, между которыми энергия, получаемая от источника питания, передаётся определенному числу потребителей.

Многоступенчатыми схемы являются тогда, когда в сеть последовательно включено несколько промежуточных РП одного напряжения, от которых получают питание отдельные крупные ЭП или групп ЭП. Промежуточные РП позволяют освободить шины ГПП с дорогостоящими выключателями от большого количества мелких отходящих линий. Двухступенчатые схемы желательно применять на предприятиях с ударными нагрузками (электропечи, прокатные станы). По возможности следует при выборе схемы стремиться к снижению числа ступеней до двух-трёх, т.к. это упрощает коммутацию, защиту и автоматику сетей, снижает потери электроэнергии. Применение радиальных схем электроснабжения увеличивает количество используемой высоковольтной аппаратуры, но они имеют повышенную надёжность, т.к. каждый потребитель получает питание от ГПП по отдельной линии. При распределении электроэнергии по магистральной схеме делают ответвления от воздушной высоковольтной линии на отдельные подстанции или заводят кабельную линию поочередно на несколько подстанций. Такие схемы дают возможность снизить капитальные затраты за счёт уменьшения длины питающих линий, снижения количества используемых высоковольтных аппаратов, а следовательно упрощения строительной части подстанций. Основным недостатком магистральных схем является меньшая надёжность электроснабжения, т.к. повреждение магистрали ведёт к отключению всех потребителей, питающихся от неё.

Внутризаводские сети выполняются кабелями, проложенными в земле, в траншеях полевого типа на глубине 0,7 м от планировочной отметки земли.

Окончательно схема может быть оформлена после выбора мощности трансформаторов ГПП, т.к. оптимальное число присоединений на сборных шинах 10 кВ (ГПП зависит от мощности трансформаторов).

7. Расчет кабельных линий

Внутризаводские сети промышленных предприятий выполняются, как правило, кабелями, которые могут быть проложены различными способами: в земляных траншеях, в кабельных каналах и туннелях, по эстакадам и галереям.

Марку кабеля выбирают с учетом характеристик грунта на территории предприятия и условий прокладки КЛ. По техническим данным [ 4 ] выбран кабель марки ААШвУ - кабель с алюминиевой токоведущей жилой с бумажной пропитанной улучшенной изоляцией, алюминиевой защитной оболочкой, с защитным шланговым покровом из ПВХ.

Сечение кабеля выбирают исходя из четырех расчетных условий:

1. Длительно допустимый нагрев максимальным расчетным током

Iдл.доп ? Iр ,

где Iдл.доп - длительно допустимый ток для выбранного сечения,А Определяется по таблице ПУЭ в зависимости от материала токоведущей жилы, материала изоляции и условий прокладки КЛ.

Iр - максимальный расчетный ток КЛ, А

Iр = Sр/(*U) А ,

где U - напряжение внутризаводских сетей, кВ

Sр - полная расчетная мощность, кВА

Ip=Sp/(*U)=1419,6/*10=82А

По таблице [ 4 ] находим кабель сечением 25 мм² с Iдл.доп = 90А.

90 А > 82А

Соблюдение этого условия обеспечивает нормативный срок службы изоляции кабеля.

2. По экономической плотности тока:

Fэк = Iнорм/jэк ,

где Fэк- экономически обоснованное сечение, соответствующее минимуму затрат на строительство и эксплуатацию КЛ, мм²;

Iнорм - ток в линии в нормальном режиме, А;

jэк - экономическая плотность тока, А/мм². Экономическая плотность тока определяется в зависимости от числа использования максимума активной нагрузки в год. По таблице [3] определяем jэк = 1.4 А/мм².

Iнорм = Iр/2 = 82/2=41 А; Fэк = 41/1.4 = 29,3 мм².

Выбираем ближайшее меньшее 25 мм².

3. По допустимой потере напряжения:

ДUрасч ? ДUдоп,

где ДUрасч - расчетная потеря напряжения в КЛ, %

ДUдоп - допустимая потеря напряжения в КЛ, %; ДUдоп =5%;

Определим расчетную потерю напряжения:

ДUрасч = (Pp*R + Qp*X) / Uср.ном, В

где R, X - активное и реактивное сопротивление КЛ, Ом;

Uср.ном-средненоминальное напряжение внутризаводских сетей, кВ.

Определим активное и реактивное сопротивление КЛ:

R = r₀*l, Ом ; X = x₀*l ,Ом

где r₀, x₀ - удельное активное и реактивное сопротивления КЛ, Ом/км. Дано в [ 4 ].

l - длина КЛ, км.

R= 0,394Ом/км*0,161км =0,144 Ом; X= 0,095Ом/км*0,161км =0,0153 Ом;

ДUрасч = (1113,8*0,144+880,2*0,0153)/10.5 = 16,6 В;

ДUрасч% = (ДUрасч/Uср.ном)*100%

ДUрасч% = (16,6/10500)*100 =0,16 %

0,16% < 5%

4. Проверка выбранного сечения на термическую стойкость при сквозных КЗ:

Проверку на термическую стойкость сечения кабеля можно выполнить после расчета токов КЗ.

F > Fmin

Fmin =/Cт= (Iп(3) *tрасч) /Ст ,мм2