Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ

ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина»

Кафедра «Электрические системы»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

тема:Электроснабжение завода среднего машиностроения

Выполнил:

Студент группы 5-71

Огородник С. Ю.

Руководитель проекта:

Парфенычева Н. Н.

Иваново 2016



ВВЕДЕНИЕ

В курсовом проекте будут рассмотрены вопросы электроснабжения завода среднего машиностроения, касающиеся определения расчетных нагрузок цехов предприятия с учетом их внутреннего освещения и наружного освещения территории завода, построения картограммы нагрузок, вычисления центра электрических нагрузок и определения числа и мощности ГПП и ЦТП, будет выбрана схема внутризаводского электроснабжения.

Завод среднего машиностроения объединяет предприятия малой металлоемкости, но повышенной энергоемкости и трудоемкости. Эта отрасль потребляет большое количество разнообразных черных и цветных металлов, пластмасс, резины, стекла. Их продукция массовая и крупносерийная, она включает производство автомобилей и самолетов, тракторов, комбайнов, двигателей для них, средних и небольших металлорежущих станков и кузнечнопрессовых машин, насосов и компрессоров, машин и различного технологического оборудования для легкой, пищевой и полигрофической промышленности.

Электроснабжение цехов будет осуществляться от встроенных понижающих подстанций. Схема электроснабжения завода позволяет продолжать питание электроприемников энергией даже в аварийной ситуации.

В процессе проектирования системы электроснабжения учитываются факторы, такие как потребляемая мощность и категории надежности питания отдельных элементов, размещение электрических нагрузок на территории, число и мощность подстанций, напряжение потребителей, число, расположение, мощность, напряжение и другие параметры источников питания.

Рассмотрены также вопросы выбора числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций и мощности комплектных конденсаторных установок, устанавливаемых на стороне низшего напряжения ЦТП.

Произведен выбор кабельных линий, питающих цеховые подстанции и силовые пункты, осуществлена их проверка по нагреву в нормальном и послеаварийном режимах, а также по термической стойкости к токам короткого замыкания в кабельной линии, определено минимально допустимое сечение кабельных линий. Далее произведен расчет установившихся режимов работы системы электроснабжения предприятия (режим максимальных нагрузок и режим минимальных нагрузок) с помощью программного комплекса «Энергия

В заключение проекта были вычислены полные капиталовложения в проект, его технико-экономические показатели и себестоимость электроэнергии.



1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ

Завод среднего машиностроения - предприятие, обеспечивающее выпуск деталей для техники и продукции широкого потребления. Основными технологическими процессами в среднем машиностроении являются механическая обработка деталей, сборка их на конвейерах в узлы, агрегаты и готовые машины. Предприятия среднего машиностроения наиболее многочисленны, узкоспециализированны, имеют широкие кооперированные связи. Их продукция массовая и крупносерийная, она включает производство автомобилей и самолетов, тракторов, комбайнов, двигателей для них, средних и небольших металлорежущих станков и кузнечнопрессовых машин, насосов и компрессоров, машин и различного технологического оборудования для легкой, пищевой и полиграфической промышленности. По своей структуре завод имеет основные, заготовительные, вспомогательные цеха.

К вспомогательным цехам относятся; деревообделочный цех.

К заготовительным цехам относятся литейный цех, кузнечный цех, цех металлоконструкций

К основным цехам относятся электроцех, механосборочный цех.

Цех металлоконструкций предназначен ждя изготовления металлоконструкций, изделий и деталей к ним из следующих материалов: сортовой прокат, листовой прокат, литые детали из углеродистой и высокоуглеродистой сталей. Для получения заготовок в цехе юмеються ножницы, прессы, машины термической резки, гибочные машины.

Обработка металла давлением относится к числу высокопроизводительных технологических процессов. Эти процессы протекают в кузнечных, кузнечно-прессовых цехах, причем металл обрабатывается давлением, свободной ковкой или штамповкой. Процессы горячей штамповки и ковки занимают ведущее место в технологическом цикле изготовления многих изделий. Они позволяют получать заготовки высокого класса точности. Кузнечные и кузнечно-прессовые цехи имеют в своем составе отделения молотов, прессов и термические.

В литейном цехе занимаються изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продукцию называют отливкой. В процессе кристаллизации раплавленного металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок.

В механосборочном цехе ведется мехобработка особо крупных и мелких деталей на различных металлорежущих станках: токарных, токарно-карусельных, горизонтально-расточных, продольно-строгальных, фрезерных, зубообрабатывающих. Цех оснащен оборудованием, позволяющим произвести полную механическую обработку изделий весом от 4 кг до 100 тонн. В цеху выполняеться одна из финальных стадий производственного цикла. На этом этапе изготовленные и обработанные детали соединяются между собой тем или иным способом: сварка, на болтах, на заклепках и т.д. В зависимости от способа монтажа тех или иных деталей требуется различный инструмент, оборудование и оснастка. Механосборочный цех располагает всем необходимым электрическим, пневматический, гидравлическим и ручным инструментом, необходимым для осуществления самых разнообразных сборочных, регулировочных, настроечных и ремонтных операций.

Основными задачами электроцеха являются обслуживания электродвигателей на производстве, следит также за эксплуатацией средств связи и сигнализации, в том числе телефонной, селекторной, железнодорожной, пожарной сигнализации и спецкоммутаторов; ремонтирует электрооборудование завода, контролирует кабельные сети и защитные средства, а также производит работы по автоматизации управления электрооборудованием.

Компрессорная станция -- предназначена для получения сжатых газов. Получаемый сжатый газ или воздух может использоваться как энергоноситель (для пневматического инструмента), сырье (получение отдельных газов из воздуха), криоагент (азот). Станция состоит из компрессора и вспомогательного (дополнительного) оборудования. Компрессорная станция представляет собой блок-бокс, в котором и размещается всё установленное оборудование с обвязкой.

Питание комбинат получает от подстанции энергосистемы, на которой установлены два трехобмоточных трансформатора мощностью 40000 кВ·А каждый с первичным напряжением 110 кВ и вторичным 35, 20, 10, 6 кВ.

Мощность системы Sк.з. =750 МВА, реактивное сопротивление системы на стороне 110 кВ, отнесенное к мощности системы 0,9.

Ставка тарифа =4,7 руб./кВт·ч.

Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 13 км.

Напряжение на шинах источника питания:

в режиме максимальных нагрузок 1,06 ·Uн,

в режиме минимальных нагрузок 1,01 · Uн.

Дополнительные данные:

Предприятие работает в две смены. Тма=4280час., Тмр=4360час.

Значение tgц на ГПП на шинах НН равно 0,39

Таблица 1.1 Данные по установленной мощности цехов

№ по плану	Наименование цеха	Площадь,	Pуст, кВт	Категории потребителей
1	Цех металлоконструкций	3750	1130	II-III
2	Литейный цех	3750	4310	I-II
3	Механосборочный цех	3750	350	II-III
4	Кузнечный цех	3750	720	II-III
5	Компрессорная	1250	320	II-III
5 (10кВ)	Компрессорная (10кв)		4 СД Рн=630 кВт з = 92% cosц = - 0,9	II-III
6	Электроцех	3750	250	II-III
7	Деревообделочный цех	3750	590	II-III
8	Котельная	625	320	II-III
9	Склад	2775	90	III
10	Насосная	625	1120	II-III



2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

2.1 Определение расчетных нагрузок

2.1.1 Определение силовых нагрузок цехов

Расчёт нагрузки цехов выполняем по установленной мощности методом коэффициента спроса (К_С). Этот метод применяется для ориентировочных расчетов нагрузок, создаваемых цехами или большими производственными участками, где число ПЭЭ велико и нет данных о числе и мощности отдельных ПЭЭ.

Пример силовой нагрузки рассчитываем для цеха металлоконструкций. Установленная мощность цеха составляет 1130 кВт, К_С=0,35 , cos/ tg=0,75/0,88.

Силовые расчетные нагрузки 0,4 кВ определяем из выражений:

Р_Р.С.=К_С·Р_Н (2.1)

Q_Р.С.=Р_Р.С.·tgц (2.2)

(2.3)

где Р_Н - установленная мощность всех электроприемников цеха (из исходных данных);

К_С - средний коэффициент спроса цеха, определяемый по [3,табл.2.1] .

Рр.с.=1130·0,35=395,5 кВт

Qр.с.= 395·0,88=348 кВар



Таблица 2.1. Определение расчетных силовых нагрузок.

№ по плану	Наименование цеха	PУСТ, кВт	КС	cos/tg	PР.С. кВт	QР.С. кВар	SР.С., кВА
1	Цех металлоконструкций	1130	0,35	0,75/0,88	340,5	347,6	527,24
2	Литейный цех	4310	0,5	0,7/1,07	2155	2305,85	3156,80
3	Механосборочный цех	350	0,35	0,6/1,34	122,5	164,15	205,51
4	Кузнечный цех	720	0,4	0,7/1,07	288	308,16	422,49
5	Компрессорная	320	0,75	0,9/0,48	240	115,2	266,88
6	Электроцех	250	0,6	0,8/0,75	150	112,5	188,19
7	Деревообделочный цех	590	0,5	0,65/1,17	295	345,15	454,74
8	Котельная	320	0,6	0,8/0,75	192	144	240,69
9	Склад	90	0,4	0,8/0,75	36	27	45,69
10	Насосная	1120	0,7	0,8/0,75	784	588	980,69
	Итого				4658	4457,61	6488.98

2.1.2 Определение осветительных нагрузок цехов

Расчет осветительной составляющей определяются по методу удельных норм и коэффициента спроса. Учитывая размеры помещений отделений цеха и нормируемую освещенность определим удельные мощности осветительной нагрузки для всех отделений и рассчитать активную нагрузку по выражению:

(2.4)

Q_Р.О.=Р_Р.О.·tgц (2.5)

(2.6)

где:

К_С.О. - коэффициент спроса освещения, для расчета внутреннего освещения зданий принимается по [4, пункт 3.81];

Р_УД. - удельная табличная мощность светильника, Вт/М² , принимается по [4, табл. 5] в зависимости от типа источника света, высоты подвеса светильника и площади освещаемого помещения и приводится для освещенности в 100 лк;

Е_Н - нормируемая освещенность цеха [2, таблица3.2];

F_ОТД. - площадь цеха (исходные данные);

К_ПРА - коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре [4, табл. пункт 5.3];

Данные и результаты по расчету осветительной нагрузки представлены в таблице 2.2.

Пример расчета осветительной нагрузки для цеха металлоконструкций. Площадь помещения составляет 3750 м². Принимаем к установке лампы ДРЛ.

Определяем расчетную активную мощность светильников в цехе по (3.9):

Рр.о. = 0,9 · 4,3·4·3750·1,1·10^-3 = 64 (кВт).

Определяем расчетную реактивную мощность по (3.10):

Qр.о. = Рр.о · tg = 20,5 (квар).

Определяем полную расчетную нагрузку по (3.11):

Для освещения территории предприятия так же рассчитываем по методу удельных норм и коэффициента спроса.

По всей территории принимаем лампы ДРЛ. Площадь территории предприятия составляет F=180000(м²), , , , Р_УД. = 4,3 Вт/м², Е_Н=4 Лк, К_ПРА=1,1

Определяем расчетную активную мощность светильников на территории предприятия

Р_Р.О.= 0,9 · 4,3·180000·0,04·3750·1,1·10^-3 = 115 кВт

Определяем расчетную реактивную мощность по (3.10):

Q_Р.О. = Рр.о · tg = 36 кВар

Определяем полную расчетную нагрузку по (3.11):

Таблица 2.2 Осветительная нагрузка предприятия.

№ цеха	F, м2	Тип и.с.	ЕН Лк	РУД Вт/м2	КС.О.	КПРА	cos/tg	РР.О., кВт	QР.О, кВар	SР.О, кВа
1	3750	ДРЛ	400	4,3	0,95	1,1	0,95/0,32	32	10,24	33,6
2	3750	ДРЛ	300	4,3	0,95	1,1		47,8	15,3	51
3	3750	ДРЛ	300	4,3	0,95	1,1		47,8	15,3	50
4	3750	ДРЛ	400	4,3	0,95	1,1		52,3	16,7	55
5	1250	ЛЛ	200	3,6	0,6	1,3		7	2,2	8,5
6	3750	ЛЛ	300	3,6	0,6	1,3		31,5	10,08	28
7	3750	ДРЛ	300	4,3	0,9	1,1		47,8	15,3	51
8	625	ЛЛ	100	3,6	0,6	1,3		3,5	1,12	3,6
9	2775	ЛЛ	100	4,3	0,6	1,3		7,8	2,5	8,2
10	625	ЛЛ	100	3,6	0,6	1,3		1,7	0,54	1,78
Тер-ное освещ.	180000	ДРЛ	4	4,3	0,9	1,1		115	36	120
Итого			394	125	413

2.1.3 Определение расчетных нагрузок высоковольтных приёмников

Для высоковольтной нагрузки (10 кВ) выбираются ссинхронные двигатели, установленные в компрессорной. Принимаем к установке четыре синхронных двигателя типа СДН-19-39-60 мощностью 630 кВт. (по [13]).

Параметры двигателей: Р_Н = 630 кВт, з = 92%, cosц = - 0,9, tg = -0,48, К_С = 0,75

Р_Р.В.= Р_Н·К_С

Р_Р.В.= 630·0,75=472,5 кВт

Р_Р.В.= 472,5·4 = 1890 кВт

Q._Р.В.=Р_Р·tgц

Q._Р.В = 472,5·(?0,48)=?226,8 кВар

Q._Р.В.= ?226,8·4=?907,2 кВар

2.1.4 Приближенная оценка суммарной нагрузки предприятия

Суммарная нагрузка предприятия находиться с помощью суммированием силовой и осветительной нагрузки цехов.

Результаты расчетов расчетных нагрузок цехов сведены в таблицу 3.4.

Пример расчета суммарной нагрузки для цеха металлоконструкций:

P_Р.Ц.= Р_Р.С. +Р_Р.О. кВт

Q_Р.Ц. = Q_Р.С.+Q_Р.О. кВар

Пример расчета полной нагрузки цеха металлоконструкций.

Pр.ц.= 340,5+32=372,5 кВт

Qр.ц.=348+10,24=358,2 кВар

Таблица 2.3. Расчетные нагрузки цехов

№	РР.С., кВт	QР.С., квар	SР.С., кВА	РР.О., кВт	QР.О., квар	SР.О., кВА	PР.Ц. кВт	QР.Ц квар	SР.Ц., кВА
1	395,5	347,6	527,24	32	10,24	33,6	372,5	358,2	557,73
2	2155	2305,85	3156,80	47,8	15,3	51	2202,8	2320	3199,17
3	122,5	164,15	205,51	47,8	15,3	50	170,3	179,3	247,28
4	288	308,16	422,49	52,3	16,7	55	335,8	323,3	466,13
5	240	115,2	266,88	7	2,2	8,5	250,6	118,5	277,20
5(10кВ)	1890	907,2	2096,45	-	-	-	2130	907,2	2315,14
6	150	112,5	188,19	28	10,08	33,07	158	122,58	199,97
7	295	345,15	454,74	47,8	12	51	332,7	357,15	488,1
8	192	144	240,69	3,5	1,12	3,6	195,5	145,12	243,47
9	36	27	45,69	7,8	2,5	8,2	43,8	29,5	52,8
10	784	588	980,69	1,7	0,54	1,78	785,7	588,5	981,66
Тер-ное				115	36	120	115	36	120
Итого на 0,4 кВ:	6480			415	5017	4578	6896
Итого на 10 кВ					2130	907,2	2315,14

Анализируя полученные результаты можно сделать вывод, что наибольшая нагрузка приходиться на литейный цех - 48% от всей нагрузки предприятия.

Силовая нагрузка составляет - 95% от всей нагрузки предприятия и лишь 5% осветительной нагрузки.

2.2 Построение картограммы электрических нагрузок предприятия

Для определения места расположения центра электрических нагрузок и ГПП на генплане фабрики строится картограмма электрических нагрузок. Картограмма строится из условия, что площади кругов картограммы при выбранном масштабе m=0,3 кВа/мм²соответствуют расчетным нагрузкам цехов.

Радиус окружности для каждого из цехов находится из выражения:

(2.14)

где S_Р.Ц. - расчетная нагрузка отдельного цеха.

Сектор, соответствующий нагрузке освещения определяется углом по выражению:

(2.15)

Таблица 2.4. Результат расчёта картограммы электрических нагрузок.

Наименование цеха	№	SР,О. кВА	SР.Ц. кВА	б , град	r , м	x , м	y,м
Цех металлоконструкций	1	33,6	560	21	24,3	75	350
Литейный цех	2	51	3206	5,6	58,2	235	350
Механосборочный цех	3	50	255	72,8	16,1	75	250
Кузнечный цех	4	55	476,13	44	21	235	250
Компрессорная	5	8,5	274,2	14,4	17,1	335	250
Компрессорная (10кв)			2696,45		47,1
Электроцех	6	33,07	221,01	54,2	15,2	75	160
Деревообделочный цех	7	39,5	508	28	22,7	235	160
Котельная	8	3,6	243,47	5,3	16	335	170
Склад	9	8,2	52,8	15,5	7,4	390	190
Насосная	10	1,78	981,6	0,65	32,2	335	120

Центр электрических нагрузок (ЦЭН) определяется по формулам:



(2.16)

(2.17)

где и координаты центра нагрузки цеха, в предположении, что последняя распределена по цеху равномерно. Для равномерно-распределенной нагрузки её центр совпадает с центром тяжести фигуры. Результаты расчетов сведены в таблицу 3.1. При определении центра нагрузок за начало координат принимается нижний левый угол территории завода по плану.

Реальный центр электрических нагрузок находиться на территории нагрузок литейного цеха, имеющий следующие координаты

X_ЦЕН = 260 (м), Y_ЦЕН = 310 (м).

В нашем расчете оптимальным местом установки ГПП является ее расположения со стороны питания от подстанции энергосистемы, напротив центра электрических нагрузок.

2.3 Выбор напряжения питающей и распределительной сети

Для правильного дальнейшего проектирования системы электроснабжения необходимо выполнить расчёт оптимального напряжения для схемы, так как его значениями определяются параметры линии электропередачи, выбираемого оборудования, а также капиталовложений, потерь электроэнергии, издержек и расхода материалов.

Напряжение питающей сети выбирается по эмпирической формуле:

(2. 18 ) ,

где L - длина ВЛЭП от подстанции энергосистемы до ГПП, из задания принимаем 13 км;

n - число параллельных цепей питающих ЛЭП. Так как на заводе имеются потребители 2-й категории, то питание осуществляем по двухцепной линии n=2

P - потребляемая мощность, мВт

Питание комбината от энергосистемы будет осуществляться по воздушной линии. Тогда:

Так как предприятие имеет энергоемкое производство, то для схемы внешнего электроснабжения с учетом перспективного развития принимаем напряжение питающей сети 110 кВ [ ]

Для внутризаводского электроснабжения принимаем напряжение 10 кВ, так как по заданию на предприятии имеется высоковольтная нагрузка на 10 кВ.

Для внутрицеховой распределительной сети принимаем напряжение 0,38 кВ, т.к. применение этого напряжения позволяет осуществить совместное питание силовых и осветительных электроприёмников от одного трансформатора.



2.4 Выбор типа, числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций

Для электроснабжения цехов предприятии комплектными КТП «Минского электротехнического завода им. Козлова» с применением трансформаторов типа ТМГ11 [ ]

Для магистральных схем питания применяются присоединения через выключатель нагрузки, предохранитель, шинные накладки. Для радиальных схем применяется глухое присоединение на основании рекомендаций [3].

Выбор числа и мощности цеховых ТП производится с соответствующим технико-экономическим обоснованием, с учетом категории электроприемников цеха по требуемой степени бесперебойности питания, компенсации реактивных нагрузок напряжением до 1000 В, перегрузочной способностью трансформатора в нормальном и послеаварийном режимах.

Т.к. потребители цехов относятся ко 2 и 3-ей категориям, то в цехах предусматриваем установку однотрансформаторных ТП с наличием централизованного (складского) резерва трансформаторов.

Для обеспечения удобства эксплуатации и уменьшения складского резерва трансформаторов предусматриваем использование на предприятии 3-х номинальных мощностей. Для приближенных расчетов определение Sнт для цехов с равномерно распределенной нагрузкой производится по удельной плотности нагрузки у, кВа/м², которую определяют по формуле:

(2.19)

где S_Р.Ц. - расчетная нагрузка цеха, кВА;

F_Ц - площадь цеха, .

При у<0,2 кВа/м² то целесообразно применять трансформаторы с S_Н.Т<1000 кВа

при у<0,2<0,3 кВа/м², S_Н.Т. = 1600 кВа

при у>0,3 кВа/м² целесообразно применять трансформаторы с S_Н.Т. = 2500 кВа

.

Коэффициенты загрузки трансформаторов в зависимости от категории должны находиться в диапазонах:

1 категория, К_З=0,65-0,7

2 категория, К_З=0,7-0,8

3 категория. К_З=0,9-0,95

С учетом перечисленных требований трансформаторы выбираются исходя из условия полной компенсации реактивной нагрузки ТП. Количество трансформаторов определяется по формуле:

(2.20)

где N - минимальное число трансформаторов установленных в данном цехе.

электрический нагрузка мощность трансформаторный

2.5 Компенсация реактивной мощности на напряжении до 1 кВ

Для компенсации реактивной мощности устанавливаем автоматизированные конденсаторные установки (АКУ) «Минского электротехнического завода им. Козлова»

Рассчитываем мощность компенсирующих устройств в электрических сетях до 1000 В.

Значение Q_БК определяем суммой максимальной расчетной нагрузке цеха Q_Р.Ц. и той максимальной мощности Q_Т, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000В без увеличения их количества и номинальной мощности:

Q_БК=Q_Р.Ц. - Q_Т (2.21)

(2.22)

где Nmin - принятое число трансформаторов в цехе;

К_З - принятый коэффициент загрузки трансформатора с учетом категории ПЭЭ;

S_Н.Т. - принятая номинальная мощность одного трансформатора, кВА.

Фактический коэффициент загрузки трансформатора после установки НКУ вычисляем по выражению:

(2.23)

Пример расчета выполним для цеха металлоконструкций:

Плотность нагрузки:

т.к. , то целесообразно применение трансформаторов с S_Н=250 кВА

Выбираем трансформатор мощностью Sнт=250 кВА.

Определяем количество трансформаторов по:

Для цеха металлоконструкций устанавливаем две однотрасформаторных подстанций (КТП), с коэффициентом загрузки Кз=0,8.

Определим необходимую мощность НКУ:

Из расчёта видно, что требуется компенсация 247,5 кВар, выбираем две АКУ на 125 кВар.

Определим фактический коэффициент загрузки трансформатора:

В остальных цехах завода аналогично приведенному расчету производим выбор трансформаторов и низковольтных конденсаторных батарей. Результаты расчетов сведем в таблицы 2.5.,2.6.,2.7.

Таблица 2.5. Параметры выбранных трансформаторов.

Тип тр-ра	Sнт,кВА	Uвн,кВ	Рхх,кВт	Ixx,%	Pкз,кВт	Uкз,%	Iн,А ВН=10кВ
ТМГ11-160/10-(У1)	160	10	0,41	2	2,6	4,5	14,43
ТМГ11-250/10-(У1)	250	10	0,57	2	3,7	4,5	23,09
ТМГ11-630/10-(У1)	630	10	1,06	2	7,45	5,5	36,37
ТМГ11-1600/10-(У1)	1600	10	2,15	2	16,5	6	63,74

Таблица 2.6. Стандартный (рекомендуемый) ряд автоматизированных конденсаторных установок, номинальное напряжение 0,4 кВ

Тип КУ	Qном, кВар	min ступень регулирования	Iном, А	Рекомендуемое сечение питающего медного кабеля, мм2
АКУ 0,4-50-10У3	50	10	72,2	3х35
АКУ 0,4-100-25У3	100	25	144,3	3х70
АКУ 0,4-125-25У3	125	25	180,4	2х(3х50)
АКУ 0,4-200-25У3	200	25	577,4	2х(3х150)

«Таблица 2.7. ? Выбор числа и мощности трансформаторов и низковольтных конденсаторных установок»

Наименование цеха	Pр ц, кВт	Qр.ц квар	Sр ц, кВА	у, кВ/м2	Установка тр - в	Кол-во и QБК.Н, кВар.	Кз.ф
Цех металлоконструкций	395,5	347,6	557,73	0,15	2Ч250	2Ч125	0,69
Литейный цех	2155	2305,85	3199,17	0,85	2Ч1600	2Ч200, 1Ч100	0,69
Механосборочный цех	122,5	164,15	247,28	0,06	2Ч160	2Ч50	0,68
Кузнечный цех	288	308,16	466,13	0,11	2Ч250	2Ч50	0,69
Компрессорная+освещ. территории	355	151	397	0,22	2Ч250	-	0,67
Электроцех	150	112,5	199,97	0,06	2Ч160	-	0,69
Деревообделочный цех	295	345,15	488,1	0,13	2Ч250	2Ч125	0,69
Котельная	192	144	243,47	0,38	2Ч250	2Ч125	0,67
Склад	36	27	52,8	0,02	От ТП8.2	-	-
Насосная	784	588	981,66	0,61	2Ч630	2Ч100	0,65

2.6 Разработка схемы электроснабжения предприятия

Электроснабжение завода производится по радиальной, магистральной и смешанной схеме в зависимости от территориального размещения нагрузок, их величины, требуемой степени надежности питания и других характерных особенностей предприятия.

Если сравнить схемы по величине капитальных вложений, то предпочтение отдается магистральным схемам, т.к. они более экономичны и удобны:

к одной магистрали подключены несколько трансформаторных подстанций

уменьшение числа промежуточных звеньев коммутации

позволяет сэкономить число ячеек КРУ на питающей подстанции, так как к одной магистральной линии присоединяются несколько подстанций

позволяет удобнее и экономичнее выполнять резервирование питаемых подстанций.

Радиальные схемы электроснабжения принимаются в тех случаях, когда нагрузка размещена в различных направлениях от источника питания или для питания больших сосредоточенных нагрузок.



«Рис. 2.2. ? Схема канализации электрической энергии по территории завода»

2.7 Выбор схемы внутризаводского электроснабжения

2.7.1 Выбор сечений и марок кабелей и расчет рабочих токов в схеме электроснабжения

Расчет рабочих токов, выбор марок и сечения кабеля осуществляется на основе расчета потокораспределения схемы электроснабжения предприятия.

Для питания цехов на напряжения 10кв выбраны кабели типа АПвП.

А - Токопроводящая жила из алюминия

Пв - слой изоляции из сшитого полиэтилена (СПЭ)

П - кожух из полиэтилена

Кабель АПвП применяется при прокладке в траншеях (т. е. в открытом грунте) независимо от коррозионной активности грунтовых вод и почвы. Он также может быть использован при прокладке на открытом воздухе без дополнительной защиты от солнечного ультрафиолетового излучения. Сечение экранирующего слоя кабеля рассчитывают исходя из максимально возможной величины токов короткого замыкания. В случае необходимости размеры сечения экрана могут быть увеличены. Стандартный период эксплуатации кабеля АПвП составляет 30 лет.

Проверке по экономической плотности тока не подлежат:

- сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ при числе использования максимума нагрузки предприятий до 4000- 5000 часов;

- ответвления к отдельным электроприёмникам напряжением до 1 кВ, а также осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий.

Выбор сечения жил кабеля, напряжением выше 1000 В производится по экономической плотности тока, для кабеля с алюминиевыми жилами, временем использования максимума нагрузки Т_м=4280ч.

[1, табл. 1.3.36]

j_ЭК=1,4 А/мм²

Расчетный ток для кабельной линии определяется по выражению:

(2.24.)

По расчетному току находим экономическое сечение:

, (2.25.)

где I_Р расчетный ток, протекающий через проводник в нормальном режиме, А

j_ЭК экономическая плотность тока, А/мм².

Затем сечение кабельной линии проверяем по нагреву в послеаварийном режиме:

,

где I_{ДОП.ТАБЛ} - допустимый табличный ток в длительном режиме работы;

К₁ - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды для температуры прокладки в земле , К₁ = 1,0 [4, таблица 7],

К₂ - коэффициент, учитывающий способ прокладки, К₂=0,9 [4, таблица 8].

К₃ - коэффициент, учитывающий допустимую перегрузку кабеля по [4, пункт 2.4.5]. Проверку кабелей на допустимый ток производим по [4, таблица 5].

Для сечения жил кабелей ниже 1000 В выбор производится по нагреву расчетным током:

Для питания электроприемников на напряжения ниже 1000 В выбор производится по нагреву расчетным током по условию:

I_ДОП > I_РАСЧ(2.27.)

Выполним расчёт участка сети ГПП?ТП6.2?ТП7.2?ТП8.2? ТП10.2?РП9 в котором присутствуют линия 10кВ и линия 0,4 кВ

Найдём сечение кабеля на участке ТП 10-РП 9. Зарядную мощность кабельной линии не учитываем, т.к. она значительна, мала для короткого участка.

По расчетному току I_Рвыбираем кабель до 1000 В.

По найденному расчётному току из [1, табл. 1.3.16.] выбираем кабель типа

АПВГ - 4х25 , Iдоп=115 (А) . R0=1,24 (Ом/км); X0=0,09 (Ом/км)

, 115 А > 100 А

Рассчитываем потери в линии ТП 8.2-РП 9 :

Вычислим мощность с учётом потерь в линии и мощности на РП9 на участке РП9?ТП8.2:

S_КЛ(9)=S₉+?S_КЛ=43,8+j29,5+2,5+j0,2=46,3+j29,7 кВа

Определяем потери в трансформаторе ТМГ11-250/10:

(2.30.)

(2.31.)



= 0,57+3.7•0,7=2,3 кВт;

= 5 кВар

Вычислим мощность с учётом потерь в линии и трансформаторе на участке ТП10.2?ТП8.2:

S_КЛ(10.2)= ?S_КЛ +?S_ТР +S₁₀ =0,043+j0,004+4,71+j12.62 +785,7/2+ j(588,5-100)=397,6+ j206,9 кВа

По расчетному току находим экономическое сечение:

По найденному экономическому сечению выбираем кабель на данном участке типа АПвП 3х35 мм²

Вычислим мощность с учётом потерь в линии и трансформаторе на участке ТП8.2.?ТП7.2:

S_КЛ8.2=?S_КЛ +?S_ТР + S_ТР + S_КЛ10.2=0,079+ j0,007+2,3+ j5+332,7/2+ j(357,15/2-125)+397,6+ j206,9=566,32+ j265,48

По расчетному току находим экономическое сечение:



По найденному экономическому сечению выбираем кабель на данном участке типа АПвП 3х35 мм²

Вычислим мощность с учётом потерь в линии и трансформаторе на участке ТП7.2.?ТП6.2:

S_КЛ7.2=?S_КЛ +?S_ТР + S_ТР + S_КЛ8.2=733,97+ j500,7

По расчетному току находим экономическое сечение:

По найденному экономическому сечению выбираем кабель на данном участке типа АПвП 3х35 мм²

Вычислим мощность с учётом потерь в линии и трансформаторе на участке ТП6.2.?ГПП:

S_КЛ6.2=?S_КЛ +?S_ТР + S_ТР + S_КЛ7.2=815,27+ j627,58

По расчетному току находим экономическое сечение:



По найденному экономическому сечению выбираем кабель на данном участке типа АПвП 3х50 мм²

Для остальных участков расчет и выбор силовых кабелей выполняется аналогично.

Результаты расчётов сведём в таблицы:

Таблица 2.8. Расчёт потерь мощности в трансформаторах .

№	Тип тр-ра	?Pт,кВт	?Qт, квар
1	ТМГ11-160/10-(У1)	1,68	3,21
2	ТМГ11-250/10-(У1)	2,3	5
3	ТМГ11-630/10-(У1)	4,71	12,62
4	ТМГ11-1600/10-(У1)	8,92	32,06

«Таблица 2.8. ? Выбор кабелей и расчёт потерь в КЛ»

Наименование участка.	Длина участка L, м	К1	К2	К3	IКЛ, А	Sкл, кВА	Fэк, ммІ	Iдоп, А	Марка и сечение кабеля	Rо, Ом/км	Xо, Ом/км	?Pл, кВт	?Qл, квар
ГПП-ТП1.1	60	1	0,9	1,17	77	1333,83	55	156	АПвП 3Ч50	1.113	0,109	0,053	0,005
ТП1.1- ТП2.1	200	1	0,9	1,17	65	1137,23	46	156	АПвП 3Ч50	1.113	0,109	1,47	0,003
ГПП-ТП1.2	100	1	0,9	1,17	77	1333,83	55	156	АПвП 3Ч50	1.113	0,109	0,072	0,007
ТП1.2-ТП2.2	200	1	0,9	1,17	65	1137,23	46	156	АПвП 3Ч50	1.113	0,109	1,47	0,003
ГПП-ТП3.1	60	1	0,75	1,17	25	444,39	17	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,01	0,001
ТП3.1-ТП4.1	180	1	0,75	1,17	20	347,80	14	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,112	0,011
ТП4.1-ТП5.1	120	1	0,75	1,17	8	142,59	5	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,026	0,002
ГПП-ТП3.2	100	1	0,75	1,17	25	444,39	17	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,012	0,002
ТП3.2-ТП4.2	180	1	0,75	1,17	20	347,80	14	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,53	0,005
ТП4.2-ТП5.2	120	1	0,75	1,17	8	142,59	5	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,026	0,002
ГПП-ТП6.1	140	1	0,75	1,17	59	1028,84	42	156	АПвП 3Ч50	1.113	0,109	0,016	0,001
ТП6.1-ТП7.1	180	1	0,75	1,17	51	888,48	36	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,123	0,012
ТП7.1- ТП8.1	110	1	0,75	1,17	36	625,45	25	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,018	0,002
ТП8.1- ТП10.1	60	1	0,75	1,17	25	448,21	17	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,166	0,016
ГПП-ТП6.2	180	1	0,9	1,17	59	1028,84	42	156	АПвП 3Ч50	1.113	0,109	0,018	0,002
ТП6.2-ТП7.2	180	1	0,9	1,17	51	888,48	36	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,123	0,012
ТП7.2-ТП8.2	80	1	0,9	1,17	36	625,45	25	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,016	0,002
ТП8.2-ТП10.2	60	1	0,9	1,17	25	448,21	17	145	АПвП 3Ч35	1.113	0,109	0,166	0,016
ТП8.2-РП9	60	1	1		100				АВВГ 4Ч25
ГПП-СД1	310	1	0,75		33,4	578	23,8	145	АПвП 3Ч35
ГПП-СД2	320	1	0,75		33,4	578	23,8	145	АПвП 3Ч35
ГПП-СД3	330	1	0,75		33,4	578	23,8	145	АПвП 3Ч35
ГПП-СД4	340	1	0,75		33,4	578	23,8	145	АПвП 3Ч35

3. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

3.1 Определение суммарной расчетной нагрузки предприятия

Суммарная расчетная нагрузка на шинах ГПП определяем по выражениям:

=

=

Р_Р.ГПП.=6927+4·472,5=8817 кВт

Q_Р.ГПП.=3200+4·226,8=4107 кВар

3.2 Выбор типа, мощности и мест размещения компенсирующих устройств на напряжение выше 1000 В

Значение на шинах НН ГПП определяется:

Значение tgц на шинах НН ГПП по заданию не должно превышать 0,39, поэтому необходимо скомпенсировать часть реактивной мощности, за счет установки высоковольтных КУ.

Расчет необходимой мощности КУ ведется по выражению:

, (3.4)

где - реактивная мощность на шинах НН ГПП;

- активная мощность на шинах НН ГПП;

- значение максимальной величины для энергосистемы на шинах ВН;

= 4107-8817 • 0,39 = 669 кВар.

Устанавливаем на секции 10 кВ ГПП 2шт. КУ типа УКЛ(П)56-10,5-900-У3.Суммарно получаем 1800 квар.

Фактическое значение на шинах НН ГПП:

(3.5)

3.3 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП

Расчетная мощность для выбора трансформаторов ГПП определяется по выражению:

(3.6)

Для двух трансформаторов номинальная мощность одного определяется по условию:

, (3.7)

кВА.

Выбираем из (3) два трансформатора типа ТДН-6300/110. Паспортные данные трансформатора приведены в таблице 3.1.

Параметры трансформаторов ГПП

Таблица 3.1

Тип	Мощность, МВА	Пределы регулирования	UНОМ, кВ	UК,%	, кВт	, кВт	,%
			ВН	НН
ТДН-6300/110	6,3		115	10	10,5	44	11,5	0,8

Коэффициент загрузки трансформаторов ГПП нормальном режиме:

.

Потери в одном трансформаторе ГПП:

(3.8)

(3.9)

= 11,5+44 •0,55=25,1 (кВт);

(квар)

Мощность на стороне ВН ГПП, определяется как:

Мощность, протекающая на стороне ВН ГПП, определяется как:

Для трансформаторов с принудительным воздушным и естественным масляным охлаждением, при температуре 0 С⁰ и длительности перегрузки 6 часов, равен Кдоп=1,6 (11,стр.204)

В послеаварийном режиме:

Необходимо выполнение условия по перегрузочной способности Кдоп>Кзп/ав

1,6>1,12 , т.е. выбранные трансформаторы удовлетворяют условию.

3.4 Выбор сечений проводов питающих линий и определение ее параметров

Определение марки и сечения проводов питающей линии производится на основе расчета потокораспределения сети.

Выбор проводов ВЛЭП производится по экономической плотности тока:

Расчетный ток

А;

где n-число цепей ВЛЭП, n=2.

.

Выбираем провод марки АС-70/11 сечением 70 мм² (т.к. для сетей напряжением 110кВ минимальное сечение ВЛ составляет 70 мм²).

Расчетный ток в послеаварийном режиме при отключении одной цепи ВЛЭП:

Выбираем провод марки АС-70/11 со следующими параметрами:

I ном. = 265 А по[1,табл. 1.3.29];

[10, табл. 7.5].

Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 13 км (согласно заданию).

Определим потери в ЛЭП:

Зарядная мощность линии:

квар.

Мощность в начале ВЛЭП:

,

Рл=6927+25,1+7,9=6960 кВт

Qл=4107+50,43+8,2?1800?0,278=2364 кВр

Полная мощность в начале ВЛЭП:

Принимаем в качестве открытого распределительного устройства на стороне 110 кВ на подстанции схему соединения “Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий”, представленную на рис.3.1.

Схема удовлетворяет требованиям надежности и проста в применении. Также схема хороша тем, что она экономически выгодна и не требует больших капиталовложений, а также ежегодных затрат на ремонт и обслуживание.

Рис. 3.1. Схема соединения ОРУ ГПП



4. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ПРОВЕРКА СЕЧЕНИЙ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ СТОЙКОСТЬ

Электрические аппараты и проводники должны обладать необходимой электродинамической и термической стойкостью к действию токов КЗ, поэтому необходимо уточнить выбранные сечения КЛ.

Расчет ведется с помощью программного комплекса «Энергия».

В программном комплексе кабельные линии представлены следующими параметрами: типом кабеля, напряжением

Uном (кВ), количеством жил Nж, сечением Fф (кв.мм), допустимым током Iдоп (А), удельным активным R₀ и реактивным Х₀ сопротивлениями, (Ом/км). Для расчета в “Энергии” необходимо ввести марку кабеля, его длину и сечение (км), количество жил и напряжение Uном (кВ).

Воздушные линии представлены маркой провода, его сечением Fп (кв.мм), удельным активным сопротивлением R₀ (Ом/км) и допустимым током Iдоп (А). Для расчета необходимо ввести марку провода, его длину и сечение.

Синхронные двигатели представляются: типом двигателя, номинальным напряжением Uном (кВ), номинальной мощностью Рном. (кВт), значением cos, числом оборотов n (об/мин), КПД (%), отношениями Iп/Iн и Мп/Мн, переходным реактивным сопротивлением Хd'' (о.е.). Для расчета в “Энергии” необходимо ввести все перечисленные выше данные для двигателя, которые можно взять из [9].

Трансформаторы представляются: типом трансформатора, его мощностью Sном (кВ*А), напряжением обмотки ВН U_1НОМ и обмотки НН U_2НОМ (кВ), потерями активной мощности ХХ Рхх и КЗ Ркз (кВт), током ХХ Iхх (%), напряжением КЗ Uкз (%), активным R₀ и реактивным X ₀ сопротивлениями (Ом), числом ответвлений РПН и ПБВ n, а так же ступенью регулирования первичных обмоток ?К %.

При расчётах рассматривается наиболее тяжёлый режим, а именно отключение одного трансформатора на ГПП и одной ЛЭП-110кВ.

Принимается, что питание ВЛЭП осуществляется с различных шин на источнике питания, работающих раздельно.

Также проверяются выбранные сечения кабелей по термической стойкости. Электрические аппараты и проводники должны обладать необходимой электродинамической и термической стойкостью к действию токов КЗ, поэтому необходимо уточнить выбранные сечения КЛ.

Расчет токов КЗ производился в программном комплексе «Энергия ТКЗ». Из задания мощность системы Sc=1000 МВ*А, Uc=110кВ, Xc=0,8 о.е.

Согласно расчету, начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ на шинах ГПП равно 4,2 кА.

Таблица 4.2 Выбор кабелей по результатам расчётов токов КЗ

Наименование участка.	Длина участка L, м	Iрасч, А	Iн.доп, А	Iкз,кА	Марка и сечение кабеля	Fт, мм2	Принятое марка и сечение кабеля
ГПП - ТП1	55	25,83	75	3,55	ААБл 3х16	16,65	ААБл 3х25
ГПП - ТП2(1)	280	25,95	75	3,33	ААБл 3х16	16,25	ААБл 3х25
ГПП - ТП2(1)	280	25,95	75	3,33	ААБл 3х16	16,25	ААБл 3х25
ГПП - ТП2(2)	190	28,7	75	3,41	ААБл 3х25	16,35	ААБл 3х25
ГПП - ТП2(2)	190	28,7	75	3,41	ААБл 3х25	16,25	ААБл 3х25
ТП2(2) -ТП2(3)	50	25,6	75	3,34	ААБл 3х16	16,24	ААБл 3х25
ТП2(2) -ТП2(3)	50	25,6	75	3,34	ААБл 3х16	16,24	ААБл 3х25
ГПП?ТП3	50	46,47	75	3,52	ААБл 3х35	16,56	ААБл 3х35
ТП3 ? ТП4(1)	160	26,41	75	3,33	ААБл 3х16	16,25	ААБл 3х25
ТП4(1) ? ТП5	100	16,18	75	3,18	ААБл 3х16	16,25	ААБл 3х25
ГПП?ТП6	150	30,46	75	3,45	ААБл 3х25	16,25	ААБл 3х25
ТП6? ТП7(а)	160	20,9	75	3,23	ААБл 3х16	16,22	ААБл 3х25
ТП7(1) ?ТП4(2)	100	10,4	75	3,07	ААБл 3х10	16,16	ААБл 3х25
ГПП?ТП7(2)	320	75	90	3,44	ААБл 3х50	16,78	ААБл 3х50
ТП7(2) ? ТП10	75	68	75	3,34	ААБл 3х50	16,78	ААБл 3х50
ТП10? ТП8	50	17,6	75	3,35	ААБл 3х16	16,78	ААБл 3х25
ТП8? РП9	70	100	115	2,28	АПВГ 4х25	16,78	АПВГ 4х25
ГПП - СД 1	310	121	140	2,115	ААБл 3х95	92,45	ААБл 3х95
ГПП - СД 2	310	121	140	2,115	ААБл 3х95	92,45	ААБл 3х95
ГПП - СД 3	370	121	140	2,715	ААБл 3х95	92,45	ААБл 3х95
ГПП - СД 4	370	121	140	2,715	ААБл 3х95	92,45	ААБл 3х95

4.1 Проверка кабельных линий на термическую стойкость

Проверку на термическую стойкость осуществляем при с помощью формулы расчета минимального сечения по термической стойкости.

Принимаем, что в качестве защиты линий используется токовая отсечка со временем срабатывания 0,2 с, и выключатель со временем срабатывания 0,07 с.

Тогда минимальное допустимое сечение кабеля по термической стойкости:

, (4.1)

где =100 кА*vс/ммІ

t_к = t_то + t_вв = 0,2+0,02=0,22с.

Iкз=3,55 кА., тогда

Минимально допустимое сечение по условию термической стойкости к токам КЗ составляет 19,7 мм².

Проверка кабельных линий 0.4 кВ по условию термической стойкости не производится, т.к. со стороны 10 кВ трансформаторы защищены плавкими предохранителями, поэтому в соответствии с [5] данная проверка требует увеличение сечений.



5. РАСЧЕТЫ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СЕТИ ПРЕДПРИЯТИЯ

Электрические расчет режимов работы системы электроснабжения предприятия производим на ПЭВМ с помощью программного комплекса «Энергия». В данном программном комплексе элементы схемы электроснабжения задаются следующими параметрами:

· трансформатор: S_НОМ, U_НОМ, К_Т, сопротивления обмоток, Р_Х, Р_К, I_Х, U_К;

· ВЛ и КЛ: R₀, X₀, длина линии;

· батарея конденсаторов: U_НОМ, Q_НОМ;

· синхронный двигатель: U_НОМ, Р_НОМ,, число оборотов в минуту, КПД;

Расчет установившегося режима электрической сети выполняем для определения:

· загрузки элементов сети, соответствия пропускной способности сети ожидаемым потокам мощности;

· уровней напряжений в узлах и элементах сети и мероприятий, обеспечивающих поддержание напряжения в допустимых пределах;

· потерь мощности и энергии для оценки экономичности работы сети и эффективности способов снижения потерь.

В курсовом проекте произведен расчет для режима максимальных и минимальных нагрузок предприятия. Режимы максимальных и минимальных нагрузок используем для выявления наибольших значений длительных расчетных потоков мощности.

Согласно ГОСТ 13109-97 в процессе эксплуатации необходимо обеспечивать качество электрической энергии, т.е. поддерживать напряжение на шинах всех приемников в допустимых пределах. Для обеспечения необходимых уровней напряжения используют устройства регулирования напряжения: РПН с пределом регулирования 91,78%, на ГПП и ПБВ с пределом регулирования на ЦТП.

Режим максимальных нагрузок:

По заданию напряжение на шинах источника питания U=110*1,06=116,6 кВ.

В режиме максимальных нагрузок отклонения напряжения получились в пределах допустимого, (с учетом регулирования):

- на шинах НН ГПП: U_МАКС=10,4 кВ.

- на шинах НН ЦТП: U_МАКС=0,404 кВ, U_МИН=0,386 кВ.

Загрузка элементов системы электроснабжения не превышает допустимой и составляет К_МАКС=0,97, К_МИН=0,48.

Значение на шинах НН ГПП =0,39 , что не превышает допустимого 0,41.

Для выполнения данных условий пришлось внести изменения в схему, а именно:

-заменен кабель ТП9(1)-РП8 на АПВГ 4х25;

- На ТП9(1) заменена БК на УКМ 58-0,4-67-33,3 У3.

Номера ответвлений на РПН и ПБВ трансформаторов приведены в таблице 5.1.

Режим минимальных нагрузок:

По заданию напряжение на шинах источника питания U=1,02*110=112,2 кВ.

В режиме минимальных нагрузок отклонения напряжения получились в пределах допустимого:

- на шинах НН ГПП: U_МИН=10 кВ.

- на шинах НН ЦТП: U_МАКС=0,400 кВ, U_МИН=0,389 кВ.

В данном режиме элементы системы электроснабжения сильно не догружены. Загрузка составляет К_МАКС=0,16, К_МИН=0,09.

Номера ответвлений на РПН и ПБВ трансформаторов приведены в таблице 5.1.



Таблица 5.1.Номера ответвлений на РПН и ПБВ трансформаторов в режимах максимальных и минимальных нагрузок.

Тип трансформатора (номер цеха)	Расчетный режим ЭС
	Режим максимальных нагрузок	Режим минимальных нагрузок
	Номера ответвлений	Номера ответвлений
	РПН	ПБВ	РПН	ПБВ
ТДН - 6300/110	0		0
ТМГ-1000 (ТП1-1)		1		1
ТМГ-1000 (ТП1-2)		1		1
ТМГ-1000 (ТП1-3)		1		1
ТМГ-1000 (ТП2-1)		1		1
ТМГ-1000 (ТП2-2)		1		1
ТМГ-630 (ТП3-1)		1		1
ТМГ-630 (ТП3-2)		1		1
ТМГ-400 (ТП 4)		1		1
ТМГ-400 (ТП 5)		1		1
ТМГ-400 (ТП6-1)		1		1
ТМГ-400 (ТП6-2)		1		1
ТМГ-400 (ТП9-1)		0		0
ТМГ-400 (ТП9-2)		1		1
ТМГ-400 (ТП10)		0		0



6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА

Технико-экономический расчет выполняем для определения эффективности капиталовложений и оценки результатов проекта.

Для расчётов приняты цены по состоянию на 1^й квартал 2016 года. Дефлятор цен принят по [17], цены взяты по [16].

1. Суммарные капиталовложения:

,

Цеховые трансформаторы

Таблица 6.1. Стоимость трансформаторов.

Тип трансформатора	Цена 2012г, т.руб	Кол-во	Дефлятор цен 2016/2012	Стоимость на 1й квартал 2016г, т.руб
ТМГ - 250/10	239	2	1,46	687,88
ТМГ - 400/10	342	1	1,46	499,32
ТМГ - 6300/10	465	4	1,46	2715,6
ТМГ - 1600/10	754	2	1,46	2201,68
Итого:	6 104,48

1) Ячейки КРУ

Таблица 6.2 Стоимость ячеек КРУ с выключателем серии ВВЭ-10-20.

Тип	Цена 2012г, т.руб	Кол-во, шт	Дефлятор цен 2016/2012	Стоимость на 1й квартал 2016г, т.руб
Ячейки КРУ	658	9	1,46	8 646,12
Итого:	8 646,12

Примечания:

1. Стоимость ячейки выключателя включает:

оборудование (60%);

релейная защита, кабели, панели в ОПУ (22%);

ошиновка, порталы, строительные и монтажные работы (18%).

2. Стоимость ячейки КРУЭ включает строительную часть здания.

3) Распределительные пункты

Таблица 6.3. Стоимость распределительных пунктов

Тип РП	Цена 2012г, т.руб	Кол-во, шт	Дефлятор цен 2016/2012	Стоимость на 1й квартал 2016г, т.руб
РП	84,25	3	1,46	369,015

4) Компенсирующие устройства

Таблица 6.4. Стоимость КУ.

Тип	Цена 2012г, т.руб	Кол-во, шт	Дефлятор цен 2016/2012	Стоимость на 1й квартал 2016г, т.руб
УКМ 58-04-30-10 УЗ	46,54	1	1,46	67,95
УКЛ(П)57-10,5-2250-У1	750	1	1,46	1 095
УКЛ(П)57-10,5-1250-У1	375	1	1,46	547,5
Итого:	1 710,45

5) Кабельные линии

Таблица 6.5. Стоимость кабельных линий.

Марка кабеля	Удельная стоимость на 2012г, т.р./км	Длина кабеля, м	Дефлятор цен 2016/2012	Стоимость на 1й квартал 2016г, т.руб.
ААБл 3х16	191	210	1,46	403,485
ААБл 3х25	985	135	1,46	244,8
ААБл 3х50	1022	1540	1,46	2 297,86
ААБл 3х70	1242	690	1,46	992,29
ААБл 3х95	1316	580	1,46	161,74
Итого:	4 100,175

6) затраты на ГПП



Таблица 6.6. Стоимость ГПП.

Тип	Цена 2012г, т.руб	Кол-во шт.	Дефлятор цен 2016/2012	Стоимость на 1й квартал 2016г, т.руб.
Комплектная ГПП 35/10 6,3МВА	25 680	1	1,46	37 492,8
Итого:	37 492,8

7) Воздушные линии электропередач

Таблица 6.7. Стоимость ВЛ.

Тип, марка и сечение	Цена 2012г, т.руб	Длина км.	Дефлятор цен 2016/2012	Стоимость на 1й квартал 2016г, т.руб.
Двухцепная ВЛЭП АС 35 на железобетонных опорах	1 109	7	1,46	11 333,98
Итого:	11 333,98

Тогда полные капиталовложения составляют:

1. Издержки на силовое оборудование ГПП:

,

где по [14] норма амортизационных отчислений.

т.р./год.

2. Издержки на кабельные и воздушные линии:



,

где =5% для кабельных линий напряжением 10кВ по [14];

=3,3% для воздушных линий напряжением 35-330 кВ по [14].

т.р./год.

3. Суммарные издержки на оборудование ГПП, кабельные и воздушные линии:

т.р./год.

5. Полезная энергия:

,

где - суммарная осветительная нагрузка, кВт;

=4000 ч - время работы осветительной установки в год [3].

кВт · ч/год.

6. Затраты на возмещение ежегодных потерь электроэнергии

,

,

где - ставка тарифа (из задания);

- время работы трансформатора в году ( ч);



час.

где- суммарные потери в трансформаторах, кабельных линиях, ВЛЭП соответственно, кВт;

кВт

кВт · ч/год

т.р./год

7. Суммарные издержки

,

т.р./год.

8. Полная потребляемая за год энергия

,

кВт · ч/год

9. Средневзвешенный КПД по энергии

,

10. Максимальный КПД по мощности

,

%

11.Себестоимость передачи электроэнергии

,

коп/кВт*ч



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Согласно заданию на проектирование электроснабжения электроаппаратного завода в соответствии с действующими нормативными и документами (ПУЭ, СН) для проектирования внутризаводского электроснабжения, был проведен расчет.

В цехах установлены комплектные трансформаторные подстанции (КТП), что позволяет более быстро выполнять монтаж системы электроснабжения, обеспечивать удобство в эксплуатации этих установок. Канализация электроэнергии по предприятию выполнена кабельными линиями марки АПВГ, проложенными в траншеях.

При определении центра электрических нагрузок было принято разместить ГПП не в центре электрических нагрузок, а ближе к месту питания от подстанции системы. Оптимальное напряжение для питания завода от системы - 110 кВ, для внутризаводского электроснабжения принято напряжение 10 кВ. Внутрицеховые сети выполнены на напряжение 0,38 кВ, что позволяет осуществлять питание осветительной и силовой нагрузок от одного трансформатора.

Резервирование питания потребителей 2 категории обеспечиваем за счет складского резерва трансформаторов по 1 шт. для каждого размера мощности.

Регулирование напряжения в системе электроснабжения осуществляется за счет РПН на трансформаторах ГПП. На цеховых трансформаторах ПБВ позволяет осуществлять регулирование посезонно. Выбранные ответвления на трансформаторах обеспечивают поддержание уровней напряжения в заданных пределах.

Для компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ установлены батареи статических конденсаторов серии УКМ, что позволяет снизить сечение КЛ и мощность устанавливаемых трансформаторов.

Произведен выбор трансформаторов на ГПП типа ТМН-6300/110.

Для поддержания заданного =0,41, на шинах 10кВ ГПП устанавливаем высоковольтные компенсирующие устройства 2 шт. типа УКЛ (П)57-10,5-900-У1. Суммарно получаем 1800 квар.

На стороне ВН было выбрано открытое распределительное устройство - два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий. На стороне НН выбрано закрытое распределительное устройство с выключателями ВВЭ-10.

Произведен выбор питающей линий, в результате чего к проекту была принята ВЛЭП на железобетонных опорах со сталеалюминевыми проводами марки АС-70/11.

Произведен расчет установившегося режима максимальных нагрузок и режима минимальных нагрузок на ПЭВМ в программном комплексе ''Энергия'', который показал, что напряжение на шинах низковольтных силовых пунктов, а так же на шинах ГПП и ЦТП находится в допустимых пределах. Коэффициенты загрузки трансформаторов ЦТП и кабельных линий не превышают допустимых пределов. Регулирование напряжения осуществлялось с помощью устройств РПН, ПБВ и БСК.

Произведенный расчет технико-экономических показателей системы электроснабжения предприятия:

-суммарные капиталовложения 14319,045 (тыс.руб);

-ежегодные издержки на амортизацию, ремонт и покрытия потерь электроэнергии 316,87 (тыс.руб/год);

-полная потребляемая за год энергия - 36122398,8 (кВт ч/год);

-средневзвешенный КПД по передаваемой энергии - 98,7%;

-максимальный КПД системы -96,07%;

-себестоимость передачи электроэнергии - 1,71 (коп/кВтч).



Список литературы

1. Правила устройства электроустановок, изд. 7-е. - 2003.

2. Кнорринг Г.М. Осветительные установки: Энергоиздат. Ленинград, 1981.

3. Т.В.Барабошкина, О.А.Бушуева. Методические указания «Выбор силовых трансформаторов на цеховых подстанциях». - Иваново, ИГЭУ, 2005.

4. Проектирование осветительных электроустановок промышленных предприятий.Внутреннее освещение.(нормы проектирования). Тяжпромэлектропроект, 1996.

5. Справочник п проектированию осветительных установок/ под редакцией Н.М. Айзенберга. - М.: Энергоиздат , 1984.

6. Волкова И.О. Оценка экономической эффективности инвестиций в электроэнергетике. Методические указания для курсового и дипломного проектирования. - Иваново, ИГЭУ, 2001.

7. О.А.Бушуева, О.И. Рыжов Методические указания «Компенсация реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий». - Иваново, ИГЭУ, 2005.

8. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

9. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / В.В. Ершевич, и др.; Под ред. С. С. Рокотяна . - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985..

10. СН-31-110. Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий. - М: Стройиздат, 1994.

11. Справочник по проектированию электрических сетей. Под редакцией Д.Л. Файбисовича. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС , 2005 .

Размещено на Allbest.ru