Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А."

Институт энергетики и транспортных систем

Кафедра "Электроэнергетика и электротехника"

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: "Электроснабжение"

на тему: "Электроснабжение автозавода"

КФБН 16.03.02.18.656 ПЗ

Выполнил: студент группы б 1ЭЛЭТз 51

Лысенков Николай Николаевич

Проверила: к.т.н., доцент кафедры ЭЛЭТ

Коваленко Василина Васильевна

Саратов 2018



Реферат

Данный курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка содержит 78 страниц, 6 рисунков, 33 таблицы и список используемых источников, состоящий из 13 источников. Графическая часть состоит из 2 листов чертежей формата А 3.

Расчётная нагрузка, эффективное число электроприемников, освещение, цеховые трансформаторы, картограмма, короткое замыкание, внутреннее электроснабжение, электрооборудование.

Объектом проектирования является система электроснабжения автозавода (вариант 8). Цель курсовой работы - разработка системы электроснабжения автозавода.

Расчёты системы электроснабжения нефтеперерабатывающего завода проведены с использованием программ MicrosoftOffice, рисунки и чертежи выполнены с помощью программы AutoCAD - 2014.



Аннотация

Темой курсового проекта является проектирования системы электроснабжения автозавода. При проектировании решаются задачи, которые заключаются в определении расчётных электрических нагрузок, в правильном выборе напряжения по заводу, выборе числа и мощности трансформаторов, конструкции промышленных сетей.

Для выбора элементов системы были произведены расчёт токов короткого замыкания, рассмотрены вопросы, касающиеся релейной защиты и автоматики трансформаторов ГПП.



Содержание

• Введение
• 1. Задание
• 2. Сведения об электрических нагрузках и окружающей среде
• 3. Расчет электрических нагрузок
• 3.1 Уточненный расчет электрических нагрузок РМЦ
• 3.2 Определение расчетных нагрузок цехов
• 3.3 Расчетные нагрузки электродвигателей напряжением 6 кВ
• 3.4 Расчет нагрузки осветительных установок
• 4. Картограмма и определение цента электрических нагрузок
• 5. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховых ТП
• 5.1 Выбор мощности трансформаторов цеховых ТП 10/0,4 кВ
• 6. Компенсация реактивной мощности на шинах 0,4 кВ цеховых ТП
• 6.1 Выбор трансформаторов для потребителей 6 кВ
• 6.2 Расчет потерь мощности в трансформаторах ТП
• 6.3 Баланс реактивной мощности. Компенсирующие устройства реактивной мощности выше 1000 В
• 6.4 Суммирование нагрузок на шинах НН ГПП
• 6.5 Приближенное, экономически целесообразное напряжение внешнего электроснабжения
• 6.6 Выбор трансформаторов на ГПП по техническим условиям
• 6.7 Выбор сечения проводов ВЛ 35 кВ
• 7. Расчет системы внутреннегоэлектроснабжения
• 7.1 Выбор сечения и марок кабелей внутреннего электроснабжения напряжением 10кВ
• 8. Расчет токов короткого замыкания. Определение необходимости ограничения токов короткого замыкания
• 9. Выбор основного электрооборудования СЭС завода
• 9.1 Выбор высоковольтных выключателей на стороне ВН 35 кВ (ГПП)
• 9.2 Выбор выключателей 10кВ устанавливаемых на шинах низшего напряжения ГПП и на фидерах, отходящих от ГПП к цеховым ТП
• 9.3 Выбор выключателей линий, питающих высоковольтные электродвигатели
• 9.4 Выбор высоковольтных разъединителей на стороне ВН 35кВ (ГПП)
• 9.5 Выбор ограничителей перенапряжения
• 9.6 Выбор автоматических выключателей 0,4 кВ
• 9.7 Проверка провода ВЛ-35 кВ и межцеховых кабелей 10 кВ на термическую стойкость
• 9.8 Выбор кабелей, питающих электроприемники 6 кВ
• 9.9 Выбор кабелей 0,4 кВ вне корпусов
• 9.10 Описание принятой схемы внешнего электроснабжения завода
• Заключение
• Список используемых источников


Введение

Современные СЭС должны обеспечивать оптимальные значения множества критериев: экономичность, в том числе и энергосбережение, надежность, качество электроэнергии, электробезопасность и ряда других. Причем, каждый из перечисленных критериев оптимальности имеет еще и ряд показателей. Сейчас перед промышленной энергетикой стоят ответственные задачи по рациональному применению электрической энергии во всех отраслях производства.

Тенденции максимально четкого и точного учета и контроля над расходом электрической энергии требуют от проектировщиков нахождения таких технических решений, которые были бы максимально рациональными и при этом бы не снижали уровня надежности и функциональности энергосистемы.

В связи с развитием науки необходимо совершенствование промышленной электроники, с целью создания современных надёжных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электрооборудованием и технологическим процессом.

Основные задачи, решаемые при проектировании системы электроснабжения, заключается в оптимизации параметров всех этих систем путём правильного выбора напряжений, определении электрических нагрузок, правильного расположения оборудования, высоких требований к бесперебойности электроснабжения, рационального выбора числа и мощности трансформаторов.



1. Задание



Размещено на http://www.allbest.ru/



Размещено на http://www.allbest.ru/



2. Сведения об электрических нагрузках и окружающей среде

Потребителями электроэнергии на автозаводе являются приемники трехфазного тока промышленной частоты 50 Гц, напряжением 380 В и 6 кВ.

Краткая характеристика основных потребителей электроэнергии по категории надежности электроснабжения приведены в таблице 3.

Режим работы предприятия односменный, с неравномерными суточными и годовыми графиками нагрузок. Годовое число часов использования максимальной нагрузки составляет 4500 ч/год.

На предприятии установлено 1445 потребителей электроэнергии с установленной мощностью на напряжение 0,4 кВ - 18750 кВт, 12 потребителей на напряжение 6 кВ -2000 кВт.

Условия в помещениях, влияющие на выбор конструкции сетей, определяются температурой воздуха, наличием агрессивных газов и пыли, возможностью возникновения условий взрывов или пожароопасностью.

По температуре воздуха помещения разделяются на два класса: нормальные и жаркие. В помещениях с нормальной средой температура не должна длительно превышать +30С, а в жарких она длительно превышает эту температуру.

По влажности среды помещения разделяются на четыре класса: сухие, влажные, сырые и особо сырые. Класс определяется по значению относительной влажности.

Под пыльной понимается среда, где по условиям производства выделяется пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин и аппаратов, затрудняя длительную нормальную работу электрооборудования. Конструкции в этом случае должны иметь пыленепроницаемое исполнение.

Химически активные среды содержат агрессивные газы и пары, вредно действующие на проводники, изоляцию и поддерживающие их конструкции, или образующие на окружающих предметах отложения веществ, разрушающих электротехнические устройства.

В ряде производств, применяются вещества, которые могут вызвать опасность пожаров и взрывов. Такие производства, когда нагретые поверхности, искры или открытый огонь могут вызвать пожар, взрыв и разрушение установки, классифицируются как пожароопасные и взрывоопасные. электроснабжение напряжение трансформатор подстанция

Пожароопасными являются такие среды в помещениях или на открытом воздухе, где применяются горючие вещества

Взрывоопасными являются такие среды, в которых по условиям технологического процесса могут образовываться взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом, кислородом или другими окислителями.

Категория электроприемников по надежности электроснабжения определяется по условиям обеспечения электроэнергией:

1 категория - обеспечение электроэнергией от двух независимых источников питания с автоматическим включением резерва;

2 категория - обеспечение электроэнергией от двух независимых источников питания. Перерывы допустимы на время, необходимое для включения резервного питания вручную.

3 категория - обеспечение электроэнергией от одного источника питания. Перерыв допустим на 24 часа.

Таблица 2.1 - Характеристика внешней среды производственных помещений завода и бесперебойности электроснабжения основных производств

Наименование цеха	Характеристика среды	Категория эл. снабжения по бесперебойности электроснабжения основного производства
1	2	3
1.Цех шасси и главный конвейер	Нормальная	II
2.Моторный цех	Нормальная	II
3.Прессово-кузовный цех	Нормальная	II
4.Инструментальный цех	Нормальная	II
5.Ремонтные цехи	Нормальная	II
6.Конструкторско-экспериментальный цех	Нормальная	III
7.Экспедиция и склад	Нормальная	III
8.Главный магазин	Нормальная	III
9.Деревообрабатывающий цех	Пыльная	III
10.Модельный цех	Нормальная	III
11.Литейный цех серого чугуна	Жаркая	II
12.Литейный цех ковкого чугуна цветных металлов	Жаркая	II
13.Кузнечный цех	Нормальная	II
14.Арматурно-агрегатный цех	Нормальная	II
15.ТЭЦ (собственные нужды)	Нормальная	II
16.Газогенераторная станция	Взрывоопасная	II
17.Склад угля	Пожароопасная	III
18.Склад мазута и огнеопасных веществ	Взрывоопасная	III
19.Склад масел и химикатов	Взрывоопасная	III
20.Гараж	Нормальная	III
21.Заводоуправления	Нормальная	III
22.Проходная	Нормальная	III
23.Лаборатория	Нормальная	III
24.Столовая	Нормальная	III
25.Скапоразделочная	Нормальная	II
26.Цех топливной аппаратуры	Нормальная	III
27.Открытый склад лесоматериалов	Пожароопасная	III
28.Компрессорная	Нормальная	II
29.Ремонтно-механический цех (табл.2)	Нормальная	II



3. Расчет электрических нагрузок

3.1 Уточненный расчет электрических нагрузок РМЦ

Расчет электрических нагрузок ремонтно-механического цеха (РМЦ) на шинах 0,4 кВ цеховых ТП выполняем по методике действующих нормативных документов [2, 5]. По причине большей доступности, расчетные коэффициенты электропотребления будем принимать по справочной литературе [4]. За расчетную нагрузку на шинах 0,4 кВ цеховых ТП принимаем максимальную нагрузку суточного графика за наиболее загруженную смену, продолжительностью ч, где = 2,5 ч - постоянная времени нагрева для цеховых трансформаторов [5].

Расчет выполняем с использованием существующей статистики [4] по индивидуальным коэффициентам использования

силового электрооборудования за наиболее загруженную смену, и коэффициентам расчетной мощности

[5]

для цеховых трансформаторов. Результаты расчетов сводим в стандартную [5] табличную форму Ф 636-92 (табл.3.1.1).

Группируем электроприемники РМЦ по характерным режимам электропотребления: с одинаковыми коэффициентами использования и коэффициентами мощности .

Например, потребителей группы термического оборудования (таблица 2) из справочника [5] находим:

= 0,65 = 0,8.

Их значения заносим в графы 5,6 таблицы 3.1.1.

Суммируем установленную мощность группы для вентиляторов:

(3.1.1)

где: - количество оборудования определенного типа, шт.,

-единичная мощность оборудования, кВт.

Результат заносим в графу 4 таблицы 3.1.1. В графу 2 заносим общее количество:8шт.

Определяем минимальное и максимальное значения номинальной мощности отдельных электроприемников. Результат заносим в графу 3.

В графах 7 и 8 построчно вычисляем расчетные величины и (средние нагрузки). Например, для вентиляторов находим:

кВт, (3.1.2)

квар, (3.1.3)

где: - коэффициент реактивной мощности соответствующий ;

- суммарная установленная мощность всех вентиляторов.

кВт,

квар,

В итоговой строке определяем суммы величин , , , .

Определяем средневзвешенный коэффициент использования по цеху в целом:

(3.1.4)

где: N-число однотипных групп электроприемников РМЦ в таблице 3.1.1.

Заносим полученное значение средневзвешенного коэффициента использования в итоговую строку 5, таблицы 3.1.1.

При значительном числе ЭП на шинах цеховой трансформаторной подстанции РМЦ (n =86) эффективное число электроприемников будем определять по упрощенной формуле:

, шт (3.1.5)

где: - принимаем по итоговой строке столбца 4,таблицы 4;

кВт - номинальная мощность наибольшего электроприемника в цехе РМЦ, по итоговой строке столбца 3, таблицы 3.1.1.

.

Если найденное по упрощенному выражению число окажется больше n, то следует принимать = n. Если , где - номинальная мощность наименее мощного ЭП группы, также принимается = n .

Перечисленные условия для РМЦ, как узла нагрузки, выполняются. Кроме того, полученное значение эффективного числа электроприемников должно быть округлено до ближайшего меньшего целого значения. Окончательно принимаем =22.

Для значений и = 22 по таблице 2 [5] находим коэффициент расчетной нагрузки на шинах 0,4 кВ. Таким образом, по указаниям [5] находим расчетные нагрузки трансформаторов РМЦ:

, (3.1.6)

где: - суммарное расчетное значение (средняя нагрузка) на шинах 0,4 кВ цеховой трансформаторной подстанции (значение итоговой строки, столбца 7, таблицы 3.1.1).

.

Реактивная нагрузка на шинах 0,4 кВ РМЦ определяется по [5]:

, (3.1.7)

где: - суммарное расчетное значение (средняя реактивная нагрузка) на шинах 0,4 кВ цеховой трансформаторной подстанции (значение итоговой строки, столбца 8, таблицы 3.1.1).

.

Таким образом, расчетные нагрузки силовых электроприемников РМЦ на шинах 0,4 кВ цеховых трансформаторных подстанций составляют: , .

Полная мощность и расчетный ток без учета компенсации реактивной мощности равны:

, (3.1.8)

, (3.1.9)

кВА,

А.

Результаты расчета полной мощности и расчетного тока записываем в графы 14, 15 итоговой строки, таблицы 3.1.1.

3.2 Определение расчетных нагрузок цехов

Расчетные нагрузки остальных цехов завода определяются аналогично расчету нагрузки РМЦ. Разница заключается лишь в том, что состав электроприемников задан менее подробно и представлен в таблице 1 исходных данных.

Для цехов и отдельных электроприемников, для которых сведения по электропотреблению не приведены в справочнике, значения коэффициентов использования и коэффициентов реактивной мощности принимаем по аналогии их режимов работы и электропотредления с другими отраслями народного хозяйства.

Данные заносим в таблицу 3.1.2.

3.3 Расчетные нагрузки электродвигателей напряжением 6 кВ

Расчетные нагрузки синхронных и асинхронных, высоковольтных электродвигателей и иного мощного электрооборудования, рассчитанных на высоковольтную сеть, определяются аналогично расчету нагрузок 0,4 кВ цехов. Используется стандартная табличная форма Ф 636-92.

Таблица 3.1.1 - Расчет электрических нагрузок РМЦ на шинах 0,4 кВ ТП

Исходные данные	Расчет. Величина	Эффективное число ЭП, nэ	Коэффициент расчетной нагрузки, Кр	Расчтная мощность	Расчетный ток Iр, А
По заданию технологов	По справ. данным	КиРн	КиРнtgц	npн 2
Наименование ЭП	Кол-во ЭП	Ном. (установленная) мощность, кВ	Ки	Коэф. реакт. мощ. Cosц/tgц						активная Рр, кВТ	реактивная Qр, квар	полная Sр, кВА
		Одного ЭП	Общая Рн
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Металлорежущие станки	40	0,6/33,28	33,39	0,16	0,5	1,73	5,34	9,24
Шлифовальные станки	4	3,21/19,45	45,13	0,35	0,65	1,17	15,80	18,48
Краны	3	4,85/24,2	10,26	0,06	0,45	1,98	0,62	1,22
Вентиляторы	16	1,2/10	93,8	0,95	0,87	0,57	89,11	50,79
Кузнечное оборудование	4	0,8/15,7	39,7	0,35	0,75	0,88	13,90	12,23
Автоматическая сварка	8	25/75	103,45	0,35	0,7	1,02	36,21	36,93
Эл.печисопр., сушильные шкафы	8	1,1/45	90,3	0,8	0,95	0,33	72,24	23,84
Селеновый выпрямитель	3	22	66	0,8	0,75	0,88	52,80	46,46
Итого по РМЦ:	86	0,6/75	482,0302	0,59	0,70	1,07	286,01	199,20	21,42	0,80	228,81	159,36	278,83	402,46



Таблица 3.1.2 - Расчётные нагрузки по цехам завода (форма Ф 636-92)

Исходные данные	Расчетные величины	Эффективное число ЭП nэ=УPn2 /Уnpn2	Коэфф. расчетной нагрузки Кр	Расчетная мощность	Расчетный ток, А
По заданию технологов	По справочным данным	Ки x Рn	Ки x Рn x tgц	n x pn2			Активная, кВт Pp=Кp x Ки x Рn	Реактивная, квар Qp=1,1Ки x Рn x tgj при nЭ<=10; Qp=Ки x Рn x tgj при nЭ>10	Полная, кВ*А
Наименование характерных категорий ЭП, подключаемых к узлу питания	Количество ЭП, шт n	Номинальная (установленная) мощность, кВт	Коэф. Использования Ки	Коэфф. реактивной мощности
		Одного ЭП pn	Общая Pn = n х pn		cosц	tgц
1	2	3	4	5	6a	6b	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1.Цех шасси и гл. конвейер	457	1,4/116,6	2994,9	0,33	0,75	0,88	988,32	869,72		126,37	0,8	790,65	695,78	1053,20	1520,17
2.Моторный цех	60	5,5/136,8	1202,4	0,29	0,7	1,02	348,70	355,67		39,68	0,75	261,52	266,75	373,56	539,19
3.Прессово-кузовый	124	5,5/282,7	2875,7	0,35	0,7	1,02	1006,50	1026,62		259,07	0,85	855,52	872,63	1222,05	1763,87
4.Инструментальный цех	40	6,2/74,4	744,4	0,3	0,75	0,88	223,32	196,52		40,46	0,75	167,49	147,39	223,11	322,03
5.Ремонтные цехи	40	3,4/41,0	409,6	0,28	0,75	0,88	114,69	100,93		51,85	0,75	86,02	75,69	114,58	165,38
6.Конструкторско-экспериментальный	4	9,1/18,3	54,8	0,6	0,7	1,02	32,88	33,54		11,54	0,85	27,95	28,51	39,92	57,62
7.Экспедиция и склад	7	6,2/18,7	74,8	0,48	0,75	0,88	35,90	31,60		6,53	0,75	26,93	23,70	35,87	51,77
8.Главный магазин	15	6,1/30,3	212,4	0,6	0,8	0,75	127,44	95,58		6,85	0,75	95,58	71,69	119,48	172,45
9.Деревообрабатывающий	12	4,5/17,9	107,2	0,34	0,75	0,88	36,45	32,07		5,97	0,8	29,16	25,66	38,84	56,06
10.Модельный цех	16	5,0/24,9	174,3	0,2	0,6	1,33	34,86	46,36		13,83	0,85	29,63	39,41	49,31	71,17
11.Литейный цех серого чугуна	189	2,3/139,6	1936,5	0,6	0,8	0,75	1161,90	871,43		108,49	0,75	871,43	653,57	1089,28	1572,24
12.Литейный цех цветных металлов	57	10,4/240,1	2097,7	0,56	0,8	0,75	1174,71	881,03		163,88	0,8	939,77	704,83	1174,71	1695,55
13.Кузнечный цех	42	2,9/34,4	343,6	0,42	0,75	0,88	144,31	126,99		9,05	0,75	108,23	95,25	144,17	208,10
14.Арматурно-агрегатный	60	3,6/72,2	722,2	0,37	0,7	1,02	267,21	272,56		26,07	0,85	227,13	231,67	324,44	468,29
15 а. ТЭЦ СН 0,4 кВ	80	4,9/127,0	1466,6	0,68	0,8	0,75	997,29	747,97		223,91	0,75	747,97	560,97	934,96	1349,49
16.Газогенераторная станция	30	5,8/52,5	472,6	0,68	0,85	0,62	321,37	199,25		38,58	0,8	257,09	159,40	302,50	436,62
17.Склад угля	8	7,9/23,6	118,2	0,34	0,8	0,75	40,19	30,14		31,11	0,75	30,14	22,61	37,68	54,38
18.Склад мазута	1	35,7/35,7	35,7	0,47	0,9	0,48	16,78	8,05		6,74	0,85	14,26	6,85	15,82	22,83
19.Склад масел	4	6,9/13,7	41,2	0,65	0,8	0,75	26,78	20,09		4,90	0,85	22,76	17,07	28,45	41,07
20.Гараж	7	6,3/18,9	75,8	0,4	0,7	1,02	30,32	30,93		6,19	0,85	25,77	26,29	36,81	53,14
21.Заводоуправление	7	8,7/26,2	104,9	0,6	0,7	1,02	62,94	64,20		26,16	0,75	47,21	48,15	67,43	97,33
22.Проходная	1	10,8/10,8	10,8	0,6	0,8	0,75	6,48	4,86		4,60	0,9	5,83	4,37	7,29	10,52
23.Лаборатория	8	6,0/18,0	89,9	0,3	0,75	0,88	26,97	23,73		22,76	0,75	20,23	17,80	26,94	38,89
24.Столовая	1	20,1/20,1	20,1	0,7	0,9	0,48	14,07	6,75		1,53	0,8	11,26	5,40	12,49	18,02
25.Скрапоразделочная	33	5,4/59,1	532,0	0,37	0,7	1,02	196,84	200,78		171,61	0,75	147,63	150,58	210,88	304,38
26.Цех топливной арматуры	10	19,5/78,0	390,0	0,35	0,7	1,02	136,50	139,23		127,87	0,85	116,03	118,35	165,73	239,22
27.Склад лесоматериалов	4	14,2/28,3	85,0	0,45	0,7	1,02	38,25	39,02		20,48	0,85	32,51	33,16	46,44	67,03
28 а.. Компрессорная 0,4 кВ	42	4,3/56,3	562,8	0,68	0,8	0,75	382,70	287,03		388,14	0,9	344,43	258,33	430,54	621,43
29.РМЦ	86	0,6/75	482,0302	0,59	0,70	1,07	284,40	304,31		150,63	0,75	213,30	228,23	312,39	450,89
Итого нагрузки 0,4 кВ	1445	1,4/282,7	18750				8026,05	6874,14				7229,35	6184,78	9542,23
15 б. ТэЦ СН АД 6 кВ	4	100	400	0,8	0,95	0,35	320	112,00			0,95	304	106,40	322,08	30,99
28 б.компрессорная СД 6 кВ	8	200	1600	0,8	0,85	0,62	1280	793,60			0,9	1152	714,24	1355,45	130,43
Итого нагрузки 6 кВ	12		2000				1600,00	905,60			0,85	1456	820,64	1671,34	160,83

3.4 Расчет нагрузки осветительных установок

Тип источников света принимаем исходя из условий среды в производственных помещениях и на территории завода (табл.3). В помещениях с нормальной средой принимаем к установке люминесцентные лампы, как более экономичные, в помещениях с жаркой, пыльной, влажной, пожароопасной и взрывоопасной средой - люминесцентные лампы со степенью защиты IP 54. Территорию завода освещаем лампами ДРЛ.

На стадии технико-экономического обоснования электрические нагрузки осветительных установок найдем упрощенно, по удельной установленной мощности светильников на квадратный метр освещаемой поверхности и коэффициентам спроса освещения [3]. Удельные нагрузки освещения примем по справочнику [3]. Площади цехов и территории завода определяем по генплану.

Например, для помещения №1 - цеха шасси и главного конвейера, с учетом масштаба 1:2000, находим м². Удельную нагрузку освещения принимаем по [3] равной 16,0 Вт/м², как для блоков вспомогательных цехов. Коэффициент спроса осветительных установок для производственных зданий, состоящих из ряда отдельных помещений по [3] 0,85.

Активная установленная мощность освещения равна:

• (3.4.1)

где:- удельная нагрузкаосвещения, - площадь цеха.

Расчетные нагрузки освещения:



• (3.4.2)
• (3.4.3)

где - соответствует коэффициенту мощности 0,9.

Для остальных цехов и территории завода расчеты выполняем аналогично и сводим их в таблицу 6.

*Для цехов 9,11,12,16,17,18,19, 27 используется люминесцентные светильники со степенью защиты IP 54.

Таблица 3.4.1 - Расчетные нагрузки осветительных установок^*

Наименование цеха	F,м 2	Источник света	Кс.о	cosц	tgц	Нагрузки
						pу.о,Вт/м 2	Ру.о, кВт	Расчетные нагрузки
								Рр.о.кВт	Qр.о, квар
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Цех шасси и главный конвейер	30960	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	495,36	421,06	203,93
Моторный цех	21739	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	347,82	295,65	143,19
Прессово-кузовный цех	9599	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	153,58	130,55	63,23
Инструментальный цех	8172	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	130,75	111,14	53,83
Ремонтные цехи	3980	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	63,68	54,13	26,22
Конструкторско-экспериментальный цех	4605	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	73,68	62,63	30,33
Экспедиция и склад	942	люминесцентные	0,6	0,9	0,48	17	16,01	9,61	4,65
Главный магазин	972	люминесцентные	0,6	0,9	0,48	17	16,52	9,91	4,80
Деревообрабатывающий цех	2731	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	18	49,16	41,78	20,24
Модельный цех	2532	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	18	45,58	38,74	18,76
Литейный цех серого чугуна	8227	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	19	156,31	132,87	64,35
Литейный цех ковкого чугуна и цветных металлов	11789	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	19	223,99	190,39	92,21
Кузнечный цех	6953	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	111,25	94,56	45,80
Арматурно-агрегатный цех	2550	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	40,80	34,68	16,80
ТЭЦ (собственные нужды)	4206	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	67,30	57,20	27,70
Газогенераторная станция	915	люминесцентные	0,6	0,9	0,48	16	14,64	8,78	4,25
Склад угля	4450	люминесцентные	0,6	0,9	0,48	12	53,40	32,04	15,52
Склад мазута и огнеопасных веществ	9636	люминесцентные	0,6	0,9	0,48	12	115,63	69,38	33,60
Склад масел и химикатов	799	люминесцентные	0,6	0,9	0,48	12	9,59	5,75	2,79
Гараж	677	люминесцентные	0,6	0,9	0,48	12	8,12	4,87	2,36
Заводоуправление	1084	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	17	18,43	15,66	7,59
Проходная	271	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	17	4,61	3,92	1,90
Лаборатория	3010	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	20	60,20	51,17	24,78
Столовая	3562	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	18	64,12	54,50	26,39
Скрапоразделочная	2021	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	32,34	27,49	13,31
Цех топливной аппаратуры	1477	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	23,63	20,09	9,73
Открытый склад лесоматериалов	4201	дрл	0,6	0,57	1,44	16	67,22	40,33	58,13
Компрессорная	912	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	14,59	12,40	6,01
Ремонтно-механический цех	5983	люминесцентные	0,85	0,9	0,48	16	95,73	81,37	39,41
Территория	261306	ДРЛ	1	0,57	1,44	0,25	65,33	65,33	94,17
Итого	420260						2639,37	2177,98	1155,97

4. Картограмма и определение цента электрических нагрузок

Для упрощения процедуры определения мест расположения ГПП, РП, а также цеховых ТП, на генплане предприятия изображаем нагрузки цехов в виде картограммы электрических нагрузок. Картограмма представляет собой графическое изображение нагрузок цехов, в виде окружностей, площади которых соответствуют, в выбранном масштабе, расчетным нагрузкам.

На промышленных предприятиях, в том числе и на проектируемом заводе, предполагается полная, автоматическая компенсация реактивной мощности до нормативного коэффициента мощности энергосистемы на всех уровнях электроснабжения. Следовательно, при построении картограммы, реактивные нагрузки можно не учитывать.

Центры электрических нагрузок отдельных цехов с распределенной нагрузкой будем определять исходя из того, что, в пределах цеха электрическая нагрузка распределена равномерно по его площади. Тогда, центр электрических нагрузок отдельного цеха будет совпадать с центром масс плоской фигуры, изображающей цех на генплане (КФБН.08.552.15).

Значения расчётных силовых и осветительных нагрузок цехов принимаем по таблицам 3.1.1, 3.4.1 и заносим их значения в таблицу 4.1, в столбцы 3, 4. Значения координат центров нагрузки цехов, определенных по генплану заносим в таблицу 4.1, в столбцы 7, 8.

Радиусы окружностей каждого круга картограммы определяем из выражения:

, (4.1)

где - расчётные активные силовая и осветительная нагрузки цехов;

m - выбранный масштаб. Принимаем m =0,25 кВт/мм ².

Осветительную нагрузку изображаем в виде сектора круга. Угол сектора б_i определяем из отношения осветительной нагрузки () к суммарной нагрузке () цеха:

. (4.2)

Например, для компрессорной станции получим:

мм;

град.

Результаты расчета сводим в таблицу 4.1, столбцы 5, 6.

Для определения места расположения ГПП воспользуемся ранее принятым допущением. Центры электрических нагрузок цехов сосредоточены в отдельных точках, центрах нагрузки цехов. Их координаты указаны в таблице 4.1, в столбцах 7, 8.

При этом допущении минимальная протяженность распределительной сети 10(6) кВ предприятия (завода) будет иметь место, при расположении понижающей приемной подстанции (главной понизительной подстанции - ГПП) в центре электрических нагрузок. Координаты этого центра будут определяться формулами:

, . (4.3)



Для вычисления координат центра, необходимо в каждой строчке таблицы 7 подсчитать произведения числителя формул (4.3) и занести их в графы 9, 10. Посчитать суммы в итоговой строке столбцов 3, 4, 9, 10. Воспользоваться формулами (4.3) и занести результат в итоговую строку столбцов 7, 8.

Таблица 4.1 - Картограмма и определение центра электрических нагрузок

Наименование цеха	Pр, кВт	Pр.о, кВт	r, мм	б, град	x, мм	y, мм	(Pр+Pр.о)x	(Pр+Pр.о)y
2	3	4	5	6	7	8	9	10
Цех шасси и главный конвейер	790,65	421,06	40,4	118	82	56	105116,7	71786,99
Моторный цех	261,52	295,65	27,5	179	152	56	90451,24	33324,14
Прессово-кузовный цех	855,52	130,55	34,4	51	100	29	92793,57	26910,13
Инструментальный цех	167,49	111,14	19,2	139	142	29	40933,23	8359,604
Ремонтные цехи	86,02	54,13	13,5	137	176	26	25083,73	3705,551
Конструкторско-экспериментальный цех	27,95	62,63	11,2	227	54	29	5359,932	2878,482
Экспедиция и склад	26,93	9,61	8,0	68	33	15	1668,419	758,3724
Главный магазин	95,58	9,91	14,5	22	33	34	5423,873	5588,233
Деревообрабатывающий цех	29,16	41,78	13,7	102	29	48	4293,488	7106,462
Модельный цех	29,63	38,74	11,2	141	29	79	2866,192	7807,902
Литейный цех серого чугуна	871,43	132,87	32,1	59	58	86	47018,05	69716,42
Литейный цех ковкого чугуна и цветных металлов	939,77	190,39	41,3	51	99	86	132726,5	115297,8
Кузнечный цех	108,23	94,56	17,8	137	145	86	36053,09	21383,21
Арматурно-агрегатный цех	227,13	34,68	18,4	47	171	80	45592,66	21329,9
ТЭЦ (собственные нужды)	747,97	57,20	34,4	22	122	116	113113,5	107550,5
Газогенераторная станция	257,09	8,78	18,3	12	99	106	25971,22	27807,57
Склад угля	30,14	32,04	10,1	144	77	124	6167,885	9932,698
Склад мазута и огнеопасных веществ	14,26	69,38	11,7	234	17	116	1812,254	12365,97
Склад масел и химикатов	22,76	5,75	7,1	52	184	57	7289,436	2258,141
Гараж	25,77	4,87	9,9	23	184	45	14299,16	3497,076
Заводоуправление	47,21	15,66	9,2	86	111	13	7313,102	856,4894
Проходная	5,83	3,92	5,1	70	123	13	2484,003	262,537
Лаборатория	20,23	51,17	11,8	168	145	8	15924,34	878,584
Столовая	11,26	54,50	9,8	263	73	8	5455,188	597,8288
Скрапоразделочная	147,63	27,49	17,0	44	9	77	2034,265	17404,27
Цех топливной аппаратуры	116,03	20,09	13,7	49	171	93	25096,42	13648,93
Открытый склад лесоматериал	32,51	40,33	11,2	147	8	56	790,9104	5536,373
Компрессорная	344,43	12,40	18,7	16	138	106	37782,8	29021,57
Ремонтно-механический цех	213,30	81,37	21,7	79	37	119	13654,44	43915,62
Территория		65,33	9,1	360	94	67	6140,691	4376,876
Центр нагрузок	7229,35	2177,98			98	72	920710,2	675864,2

Вычисления по формулам (4.3) дают координаты центра электрических нагрузок завода:

мм, мм,

по отношению к системе координат чертежа.

Центр нагрузок находится между 1 и 12 цехами, где расположение приемной ГПП не возможно. Сдвигаем ГПП на ближайшее свободное место в сторону захода ВЛ от районной подстанции энергосистемы. Располагаем ГПП рядом с ТЭЦ и компрессорной.



5. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховых ТП

5.1 Выбор мощности трансформаторов цеховых ТП 10/0,4 кВ

На проектируемом заводе, достаточно большое число цехов отнесено к потребителям третьей категории. Также имеются электроприемники завода, относящиеся к I и II категориям по бесперебойности электроснабжения. Примем, что все схемы внешнего (от районной п/ст, до ГПП) и внутреннего электроснабжения целесообразно выбирать с полным резервированием расчетной нагрузки.

Решение вопросов резервирования отдельных потребителей I-II категорий (пожарной, охранной, аварийной сигнализации, других маломощных ответственных потребителей), на напряжении 0,4 кВ, в цехах с массовым применением электроприемниковIII категории, будет решаться отдельно, при детальной проработке проектирования питающих и распределительных сетей 0,4 кВ.

На данном этапе, все цеховые ТП выполняем с двумя рабочими трансформаторами. Предусматриваем раздельную работу трансформаторов с АВР на шинах 0,4 кВ. При выборе числа и мощности силовых трансформаторов цеховых ТП будем руководствоваться принципами унификации и максимального использования комплектного оборудования. Результаты расчета электрических нагрузок 0,4 кВ как по силовым приемникам цехов таблица 3.1.1, так и по освещению таблица 3.4.1 сведем в таблицу 5.1.1. Суммарная расчетная нагрузка силовых потребителей завода на шинах 0,4 кВ ТП составляет кВт. Суммарная нагрузка освещения с учетом территории завода равна кВт.

Определяющими факторами при выборе единичной мощности трансформаторов ТП 10/0,4 кВ являются затраты на питающую сеть 0,4 кВ, потери мощности в этой сети и в трансформаторах, затраты на строительную часть ТП. Для точного учета перечисленных факторов необходимо выполнять вариантные технико-экономические расчеты СЭС завода. Однако, трудоемкость таких расчетов неимоверно высока, так как требует детальных расчетов, более чем в десятке вариантов, внешнего, внутреннего электроснабжения и, по крайней мере, питающих сетей 0,4 кВ. Согласно [4] приближенной оценкой перечисленных параметров оптимизации может быть плотность нагрузки на той территории, по которой предполагается прокладка ЛЭП 0,4 кВ.

По рекомендациям [4], в цехах с равномерно распределенной нагрузкой со сравнительно мелкими потребителями, допускается при определении единичной мощности трансформаторов ТП 10/0,4 кВ пользоваться следующими критериями при напряжении питающей сети 0,4 кВ:

(5.1.1)

Важно подчеркнуть, что рекомендации [4] не учитывают индивидуальных особенностей предприятия, их отдельных производств и цехов. Поэтому, рекомендации [6] являются лишь первым приближением к оценке номинальной мощности трансформаторов 6/0,4 кВ цеховых ТП. От рекомендаций [4] можно отступать в ту, или иную сторону, при наличии технических, экспертных, или экономических обоснований. Выбор номинальной мощности трансформаторов является наиболее ответственной задачей проекта. От числа и мощности цеховых подстанций будет зависеть вся система электроснабжения, как внутреннего до и выше 1000 В, так и внешнего.

Найдем плотность нагрузки 0,4 кВ в каждом из цехов. Например, для цеха №2 -моторный цех получим:



кВА, (5.1.2)

где: 261,52 кВт, 295,65 кВт - активные силовая и осветительная нагрузки цеха №2,266,75квар, 143,19квар - его реактивные нагрузки.

кВА,

, (5.1.3)

где:745,22кВА - полная расчетная нагрузка моторного цеха с учетом освещения, F = 21739 м ² - площадь цеха №2, определенная по генплану завода (КФБН 08.552.15) с учетом масштаба. Результаты расчетов сводим в таблицу 5.1.1.

По итоговой строке таблицы 8, в среднем по заводу плотность нагрузки составит:

(5.1.4)

Исходя из средней плотности нагрузки по заводу 0,03 кВА/м ², (итоговая строка таблицы 5.1.1), принимаем единичную мощность трансформаторов ТП, равной 1600 кВА.

Наименование цеха	Рр, кВт	Рр.о, кВт	Qp, квар	Qр.о, квар	Sp, кВА	F, м2	у, кВА/м2
1	2	3	4	5	6	7	8
Цех шасси и главный конвейер	790,65	421,06	695,78	203,93	1602,42	30960	0,10
Моторный цех	261,52	295,65	266,75	143,19	745,22	21739	0,06
Прессово-кузовный цех	855,52	130,55	872,63	63,23	1276,49	9599	0,28
Инструментальный цех	167,49	111,14	147,39	53,83	356,46	8172	0,08
Ремонтные цехи	86,02	54,13	75,69	26,22	176,43	3980	0,09
Конструкторско-экспериментальный цех	27,95	62,63	28,51	30,33	120,14	4605	0,01
Экспедиция и склад	26,93	9,61	23,70	4,65	64,90	942	0,07
Главный магазин	95,58	9,91	71,69	4,80	203,88	972	0,24
Деревообрабатывающий цех	29,16	41,78	25,66	20,24	186,70	2731	0,06
Модельный цех	29,63	38,74	39,41	18,76	139,67	2532	0,04
Литейный цех серого чугуна	871,43	132,87	653,57	64,35	992,54	8227	0,16
Литейный цех ковкого чугуна и цветных металлов	939,77	190,39	704,83	92,21	1645,99	11789	0,19
Кузнечный цех	108,23	94,56	95,25	45,80	307,77	6953	0,06
Арматурно-агрегатный цех	227,13	34,68	231,67	16,80	367,82	2550	0,29
ТЭЦ (собственные нужды)	747,97	57,20	560,97	27,70	1149,90	4206	0,34
Газогенераторная станция	257,09	8,78	159,40	4,25	308,04	915	0,45
Склад угля	30,14	32,04	22,61	15,52	95,26	4450	0,02
Склад мазута и огнеопасных веществ	14,26	69,38	6,85	33,60	118,38	9636	0,01
Склад масел и химикатов	22,76	5,75	17,07	2,79	48,62	799	0,06
Гараж	25,77	4,87	26,29	2,36	109,16	677	0,18
Заводоуправление	47,21	15,66	48,15	7,59	88,31	1084	0,09
Проходная	5,83	3,92	4,37	1,90	24,63	271	0,08
Лаборатория	20,23	51,17	17,80	24,78	133,78	3010	0,03
Столовая	11,26	54,50	5,40	26,39	82,99	3562	0,01
Скрапоразделочная	147,63	27,49	150,58	13,31	312,52	2021	0,31
Цех топливной аппаратуры	116,03	20,09	118,35	9,73	202,10	1477	0,29
Открытый склад лесоматериалов	32,51	40,33	33,16	58,13	153,82	4201	0,02
Компрессорная	344,43	12,40	258,33	6,01	340,27	912	0,47
РМЦ	213,30	81,37	228,23	39,41	496,96	5983	0,16
Территория		65,33		94,17	114,61	261306	0,07
Итого	7229,35	2177,98	6184,78	1155,97	11965,79	420261	0,03

Минимальное число трансформаторов на заводе, исходя из их принятой единичной мощности и полной компенсации реактивной мощности на шинах 0,4 кВ, составит:

(5.1.5)

где:= 0,2 - добавка до целого числа трансформаторов,

= 9407,33 кВт - суммарная нагрузка всех цехов на шинах 0,4 кВ цеховых ТП с учетом освещения цехов и территории завода, 0,7 - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме.

Оптимальное количество трансформаторов мощностью 1600 кВА находим по формуле:

(5.1.6)

где m =0 - добавка к минимальному числу трансформаторов, то количество трансформаторов которое необходимо установить, чтобы не пропускать компенсированную реактивную мощность.

По результатам расчётов получаем пять двухтрансформаторных подстанций для питания завода.



6. Компенсация реактивной мощности на шинах 0,4 кВ цеховых ТП

При выборе числа и мощности трансформаторов одновременно решаем вопрос компенсации реактивной мощности в сетях до 1000 В.

Наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передавать через трансформаторы ТП 3 в сеть напряжением до 1000 В, определяется соотношением:

где: n = 2 - число трансформаторов на ТП, = 0,7 - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме, - номинальная мощность трансформаторов, установленных на ТП, - расчетная активная нагрузка ТП 3 на шинах 0,4 кВ.

Минимально необходимая мощность компенсирующих устройств, в сети на шинах 0,4 кВ ТП определяется формулой (6.1). Численные значения приведены для ТП 3.

• (6.1)

Дополнительная мощность компенсирующих устройств 0,4 кВ, окупающаяся снижением потерь в трансформаторах ТП и питающих их линиях выше 1000 В по рекомендациям [4] может быть определена по формуле:



• (6.2)

где:- расчетный коэффициент, зависящий от двухрасчетных параметров[4]:

и ,

где: - удельные стоимости низковольтных и высоковольтных компенсирующих устройств на квар вырабатываемой реактивной мощности;

- расчетная стоимость потерь, руб./кВт (только для расчета компенсирующих устройств);

- протяженность и сечение питающей ТП ЛЭП.

Для практических расчетов коэффициенты , можно принимать по таблицам, приведенным в литературе [4, табл. 4.6, 4.7]. По [4, табл. 4.6], для средней Волги и односменных предприятий имеем =19. Для кВА и протяженности магистральной питающей ЛЭП L до 0,5 км, по [4, табл. 4.7] имеем =2. Для кВА и протяженности магистральной питающей ЛЭП L до 0,5 км, по [4, табл. 4.7] имеем=3.

Функциональная зависимость представлена в [4, рис. 4.8, 4.9], в виде номограмм. Для напряжения питающей ЛЭП 10 кВ, при магистральной схеме питания ТП 3 по [6, рис. 4.9а] получим . Для ТП с установленными трансформаторами по 1600 кВА получим.

Если значение окажется положительным, то эту мощность следует установить на ТП 3 дополнительно к . Иначе, следует принять =0.

Ддя ТП 1 получим отрицательное значение, следовательно надо принять квар.

По не скомпенсированной реактивной нагрузке и расчетной активной мощности ТП 3, проверяем фактический коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме (столбец 11, таблица 6.1)

. (6.3)

6.1 Выбор трансформаторов для потребителей 6 кВ

Выбор трансформаторов аналогичен приведенному выше и сведен в таблицу 6.1

Таблица 6.1. Распределение нагрузки между цеховыми ТП завода

№ ТП	№ цеха	Наименование (Место расположения ТП)	Pр, кВт	Qр, квар	Qmax,	Qнк 2,	Qнк 1, квар	Qнк, квар	Qр-Qнк, квар	nЧSн.т, кВА	kз
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	12	Литейный цех цветных металлов	939,77	704,83
	16	Газогенераторная станция	257,09	157,2
		Освещение	435,59503	231,1943
		Итог ТП 1	1632,45	1251,10	1278,33	-961,67	-27,22	0	1251,10	2x1600	0,70
2	15	ТЭЦ СН 0,4 кВ	747,97	560,97
	13	Кузнечный цех	108,23	95,25
	26	Цех топливной арматуры	116,03	118,35
	28	Компрессорная 0,4 кВ	344,43	258,33
		Освещение	435,60	231,19
		Итого ТП 2	1847,71	1342,50	1592,81	-647,19	-250,31	0,00	1342,50	2x1600	0,71
3	1	Цех шасси и гл. конвейра	790,65	695,78
	2	Моторный цех	261,52	266,75
	9	Деревообрабатывающий	29,16	25,66
	19	Склад масел	22,76	17,07
	20	Гараж	25,77	26,29
	27	Склад лесоматериалов	32,51	33,16
		Освещение	435,60	231,19
		Итого ТП 3	1867,37	1547,06	1458,99	-781,01	88,07	2*50	1447,06	2x1600	0,74
4	3	Прессово-кузовый	855,52	872,63
	4	Инструментальный цех	167,49	147,39
	5	Ремонтные цехи	86,02	75,69
	6	Конструкторско-экспериментальный	27,95	28,51
	7	Экспедиция и склад	26,93	23,70
	8	Главный магазин	95,58	71,69
	21	Заводоуправление	47,21	48,15
	22	Проходная	5,83	4,37
	23	Лаборатория	20,23	17,80
	24	Столовая	11,26	5,40
		Освещение	435,60	231,19
		Итого ТП 4	1875,91	1592,17	1224,17	-1015,83	368,01	2*200	1192,17	2x1600	0,69
5	11	Литейный цех серого чугуна	871,43	653,57
	10	Модельный цех	29,63	39,41
	14	Арматурно-агрегатный	227,13	231,67
	17	Склад угля	30,14	22,61
	18	Склад мазута	14,26	6,85
	25	Скрапоразделочная	147,63	150,58
	29	РМЦ	213,30	228,23
		Освещение	435,60	231,19
		Итого ТП 5	1976,91	1605,89	1053,30	-1186,70	552,59	2*300	1005,89	2x1600	0,69
6	15б	ТЭЦ СН АД 6кВ	380,00	106,40
	28б	Компрессорная СД 6 кВ	1296,00	803,52
		Итого ТП 6	1456	820,64	1486,14	-753,86	-576,22	0,00	909,92	2x1600	0,60

6.2 Расчет потерь мощности в трансформаторах ТП

Найдем потери мощности в трансформаторах ТП. Расчет произведем для ТП 1. На подстанции установлено n= 2 трансформатора типа ТМ-1000/6/0,4 с номинальными параметрами: =1600 кВА, =2,8 кВт,

=16,5 кВт, =5,5%, =1,3%.

Полная расчетная нагрузка ТП 1 на шинах 0,4 кВ с учетом освещения и компенсации реактивной мощности составит:

(6.2.1)

где:

-активная и не скомпенсированная реактивная нагрузкиТП 1(строка "Итого ТП 1", таблица 6.1).

Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме находим:

(6.2.2)

.

Считая, что трансформаторы ТП загружены равномерно, найдем потери мощности в них:

(6.2.3)



Для остальных ТП расчеты выполняем аналогично. Результаты сводим в таблицу 6.2.1

№ ТП	Тип	n	Sн.т	Pх, кВт	Pк, кВт	Uк%	Iх%	Sр, кВА	kз	DP, кВт	DQ, квар
	трансформаторов
1	2	4	5	8	9	10	11	13	14	15	16
ТП 1	ТМЗ-1600/10/0,4	2	1600	2,8	16,5	5,5	1,3	2224,58	0,70	21,77	127,84
ТП 2	ТМЗ-1600/10/0,4	2	1600	2,8	16,5	5,5	1,3	2283,93	0,71	22,24	130,32
ТП 3	ТМЗ-1600/10/0,4	2	1600	2,8	16,5	5,5	1,3	2424,97	0,74	23,67	137,98
ТП 4	ТМЗ-1600/10/0,4	2	1600	2,8	16,5	5,5	1,3	2460,50	0,69	21,31	125,39
ТП 5	ТМЗ-1600/10/0,4	2	1600	2,8	16,5	5,5	1,3	2546,97	0,69	21,31	125,39
ТП 6	ТМ-1600/10/6	2	1600	2,8	16,5	5,5	1,3	1907,07	0,6	17,48	104,96
Итого										127,78	751,89

6.3 Баланс реактивной мощности. Компенсирующие устройства реактивной мощности выше 1000 В

Для расчета компенсирующих устройств выше 1000В необходимо знать потери мощности в трансформаторах ГПП. Трансформаторы ГПП еще не выбраны, поэтому найдем потери мощности в трансформаторах ГПП приближенно, по ожидаемым потерям в трансформаторах отечественного производства таблица 6.2.1

Суммарная активная нагрузка 0,4 кВ в цехах составляет 7229,35 кВт. Нагрузка 6 кВ - 1676 кВт. Расчетная мощность освещения фабрики 2177,98 кВт. Потери мощности в трансформаторах ТП 127,78 кВт.

Приближенно, без учета выравнивания графиков нагрузок на ГПП, активная нагрузка на ГПП может быть определена алгебраическим суммированием:

(6.3.1)

Реактивная нагрузка на ГПП

Таблица 6.3.1 - Ожидаемые в среднем относительные потери мощности в трансформаторах ГПП для трансформаторов отечественного изготовителя, по отношению к расчетной нагрузке трансформаторов

Номинальное напряжение трансформатора, кВ	Активные потери DP/Sр, % при коэффициенте загрузки	Реактивные потери DQ/Sр, % при коэффициенте загрузки
1	2	3
	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
35	0,85	0,88	0,94	1,00	1,07	5,95	6,27	6,70	7,20	7,75
110	0,72	0,72	0,73	0,76	0,80	7,91	8,52	9,25	10,07	10,93
220	0,31	0,31	0,32	0,33	0,35	6,44	7,38	8,37	9,38	10,42
В среднем	0,62	0,64	0,66	0,70	0,74	6,77	7,39	8,11	8,88	9,70

Ожидаемые потери активной мощности в трансформаторах ГПП составят:

(6.3.2)



Ожидаемые потери реактивной мощности в трансформаторах ГПП составят:

(6.3.3)

где , - среднее значение ожидаемых активных, реактивных потерь в трансформаторах 35ч220 кВ при коэффициенте загрузки 0,7 по отношению к расчетной мощности нагрузки, таблица 6.3.1

Теперь можно составить баланс реактивной мощности и найти мощность компенсирующих устройств выше 1000 В.

Расходная часть баланса реактивной нагрузки состоит из потребителей:

- нагрузки силовых и осветительных приемников электроэнергии напряжением 0,4 кВквар, таблица 3.2.5 и таблица 3.4.6;

- потери в трансформаторах цеховых ТП квар, таблица 6.2.1;

- ожидаемые потери в трансформаторах ГПП квар.

Источниками реактивной мощности уже являются:

- подстанция энергосистемы =квар (в соответствии с заданием на проектирование);

(6.3.4)

Так как расчетная мощность высоковольтных батарей статических конденсаторов оказалась отрицательной, это означает, что компенсация реактивной мощности не нужна.

6.4 Суммирование нагрузок на шинах НН ГПП

Расчет электрических нагрузок в сетях напряжением выше 1 кВ производится в целом аналогично расчету нагрузок цехов. Результаты расчета заносятся в табличную форму Ф 636-92, (таблица 6.4.2) с учетом следующих особенностей:

1) Расчетные нагрузки таблица 3.4.1 цеховых трансформаторных подстанций (с учетом осветительной нагрузки 3.4.6, потерь в трансформаторах 6.2.1 и выбранных средств КРМ заносятся в графы 7 и 8.

2) При получении от технологов коэффициентов, характеризующих реальную загрузку высоковольтных электродвигателей, в графу 5 заносится вместо значение , в графу 7 - значение .

3) В зависимости от числа присоединений на одну секцию и группового коэффициента использования:

4) Расчетная мощность на шинах НН ГПП (графы 12 - 14) определяется по выражениям:

(6.4.1)

(6.4.2)

(6.4.3)



кВт

квар

кВА

Расчетный ток (графа 15) определяем исходя из предполагаемого напряжения на шинах НН ГПП кВ:

(6.4.4)

А.

Таблица 6.4.2

Исходные данные	Расчетные величины	Эффективное число ЭП	Коэффициент расчетной нагрузки	Расчетные нагрузки	Расчетный ток,
по заданию технологов	по справочным данным	активная, кВт ?Pнkи	реактивная, квар ?Pнkиtgц	nPн 2			активная, кВт	реактивная, квар	полная, кВА
Наименование ЭП	Количество n	Номинальная (установленная) мощность, кВт	коэффициент использования	коэффициент реактивной мощности
		одного ЭП, pн	общая, Pн
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Силовая нагрузка на шинах 0,4 кВ ТП 1-ТП 5	10		18361	0,46	0,76	8026,05	6874,14
Комп. Устр 0,4 кВ							-1100
Освещения завода			2639,37	0,79	0,55	2080,70	1140,50
Силовая нагрузка на шинах 6 кВ ТП 6	2		2200	0,8	0,49	1760	1004,8
Потери в транс ТП 1-ТП 5						127,78	751,89
Итого на шинах ГПП	12		23200,4	0,52	0,60	11994,53	8671,33			0,85	10195,35	7370,63	12580,59	726,34

6.5 Приближенное, экономически целесообразное напряжение внешнего электроснабжения

Выбор напряжения внешнего электроснабжения, линий, питающих ГПП, может быть определен по формуле Илларионова:

, (6.5.1)

где: - длина линии, км; - передаваемая мощность на одну цепь ЛЭП, МВт.

Поэтому подставим в качестве расчетной мощности приближенное значение передаваемой мощности по ЛЭП - расчетную нагрузку на шинах НН ГПП без учета потерь мощности в трансформаторах ГПП.

Подставляя расчетную нагрузку из итоговой строки таблицы 6.4.2 получим:

кВ

В качестве напряжения внешнего электроснабжения возьмём 35 кВ т.к. на подстанции энергосистемы установлены трёхобмоточные трансформаторы напряжением 110/35/6кВ и напряжения 110 и 6кВ будут нецелесообразными.

6.6 Выбор трансформаторов на ГПП по техническим условиям

При напряжении внешнего электроснабжения завода 35 кВ необходимо предусмотреть строительство ГПП 35/10кВ. Полная расчетная нагрузка ГПП на шинах НН таблица 12 составляет =12580,59 кВА.

Предполагаем к установке на ГПП двух трансформаторов, напряжением 35 кВ, для которых в послеаварийном режиме по ПЭЭП [8] допускается перегрузка на 40% сверх номинального тока на 6 часов максимума нагрузки в течение 5 суток подряд. Для фабрики с односменным режимом работы указанные перегрузки являются достаточными для нормального продолжения работы на время замены отказавшего трансформатора.

Номинальная мощность трансформаторов должна быть не менее:

(6.6.1)

где - коэффициент загрузки послеаварийного режима с учетом допустимой перегрузки [8].

- 12580,59- полная расчетная нагрузка ГПП на шинах НН 6.4.2

Принимаем к установке трансформаторы типа ТМН-10000/35. Номинальные параметры трансформаторов представлены в таблице 6.6.1

Таблица 6.6.1 - Номинальный параметры трансформаторов ТМН-10000/35

Тип тр-ра	Sном., кВА	Номинальное напряжение, кВ	Потери, кВт	Напряжение КЗ, %	Ток ХХ, %
		ВН	НН	ХХ	КЗ
ТДН-10000/35	10000	36,75	6,3; 10,5;	14,5	65	7,5	0,8

При напряжении внешнего электроснабжения завода 35 кВ необходимо предусмотреть строительство ГПП 35/10 кВ.



6.7 Выбор сечения проводов ВЛ 35 кВ

Уточним потери мощности в трансформаторах ГПП, найденные ранее по приближенным формулам.

(6.7.1)

где - коэффициент загрузки трансформаторов ГПП в нормальном режиме,- число трансформаторов на ГПП, - номинальные параметры трансформаторов ГПП (таблица 6.6.1)- расчетная нагрузка на шинах 10 кВ ГПП (таблица 6.4.2).;

кВт,

(6.7.2)

квар,

Расчетная нагрузка в ЛЭП-35 кВ (на шинах ВН ГПП)

(6.7.3)

кВт,

(6.7.4)

квар,



(6.7.5)

где - расчетные нагрузки на шинах НН ГПП (таблица 6.4.2).

кВА,

Ток нормального режима в ЛЭП-35 кВ

(6.7.6)

где - число цепей ЛЭП-35 кВ.

А,

Максимальный расчетный ток послеаварийного режима

(6.7.7)

А

Сечение выберем по экономической плотности тока. По [1, таблица 1.3.36] для неизолированных алюминиевых проводников, при ч принимаем А/мм², где ч - время использования максимальной нагрузки в среднем.

Экономически целесообразное сечение



(6.7.8)

мм ².

Принимаем провод марки АС-120/19 с параметрами =0,414 Ом/км, =0,249 Ом/км [10, таблица 3-16], =380 А [1, таблица 1.3.29].

Выбранное сечение проводов удовлетворяет условию допустимого нагрева в максимальном послеаварийном режиме

. (6.7.9)

Сопротивления линии

, (6.7.10)

где =15,0 км - протяженность ЛЭП по заданию.

Потери напряжения в линии в нормальном режиме равны

, (6.7.11)

,

что значительно меньше располагаемых потерь.

Таким образом, принятое сечение АС-120/19 удовлетворяет представленным условиям выбора. А проверка на термическую стойкость будет произведена после расчетов токов короткого замыкания в п.9.7.



7. Расчет системы внутреннегоэлектроснабжения

7.1 Выбор сечения и марок кабелей внутреннего электроснабжения напряжением 10кВ

В целом сечения КЛ-10кВ к цеховым ТП выбираются аналогично ВЛ-35 кВ. Найдем расчетные нагрузки ТП со стороны ВН. Исходные данные по нагрузкам ТП на шинах 0,4 кВ принимаем по таблице 5.4.2

Причем, расчетную реактивную мощность принимаем с учетом выбранных устройств компенсации (графа 8). Потери мощности в трансформаторах ТП принимаем по табл.5.2.9 Например, для ТП 1 получим

(7.1.1)

кВт,

(7.1.2)

квар.

Для остальных ТП расчеты выполняем аналогично. Результаты заносим в таблицу 7.1.1



Таблица 7.1.1 - Расчетные нагрузки цеховых ТП со стороны ВН трансформаторов

№ ТП	Pр, кВт	Qр-Qнк, квар	Число и тип трансф	?P, кВт	?Q, квар	Pр.вн, кВт	Qр.вн, квар
ТП 1	1839,43	1251,10	2*ТМЗ-1600/6/0,4	21,77	127,84	1861,20	1378,94
ТП 2	1847,71	1342,50	2*ТМЗ-1600/6/0,4	22,24	130,32	1869,94	1472,83
ТП 3	1867,37	1447,06	2*ТМЗ-1600/6/0,4	23,67	137,98	1891,04	1585,04
ТП 4	1875,91	1192,17	2*ТМЗ-1600/6/0,4	21,31	125,39	1897,22	1317,57
ТП 5	1976,91	1005,89	2*ТМЗ-1600/6/0,4	21,31	125,39	1998,22	1131,29
ТП 6(6кВ)	1676,00	909,92	2*ТМ-1600/6	17,48	104,96	1693,48	1014,88

Расчетные нагрузки линий найдем в зависимости от схемы электроснабжения ТП, все питаются по радиальным двухцепным линиямW2,W3, W4,W5, W6 и W7. Для них, без учета зарядной мощности, нагрузки равны нагрузкам соответствующих ТП.

Расчетные токи нормального и максимального послеаварийного режимов найдем по формулам (6.7.6), (6.7.7). Например, для W2, на головном участке магистрали от ГПП до ТП 1, получим

Ток нормального режима W2

(7.1.3)

где - число цепей W2.

Максимальный расчетный ток послеаварийного режима

(7.1.4)



Экономически целесообразное сечение

(7.1.5)

где А/мм² экономическая плотность тока для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией для ч [2, таблица 1.3.36].