Электроснабжение предприятия по производству деталей к автомобилям (151204)

Посмотреть архив целиком














"Электроснабжение предприятия по производству деталей к автомобилям "

Расчетно-пояснительная записка к дипломному проекту.


Содержание


Введение

1. Определение расчетных электрических нагрузок предприятия

1.1 Общая характеристика предприятия и источников электрснабжения

1.2 Определение расчётных электрических нагрузок цехов

1.3 Расчёт электрического освещения завода

1.3.1 Выбор источником света

1.3.2 Выбор типа светильников

1.4 Определение расчётной и сменной нагрузки по цехам с учётом освещения и всего в целом

2. Технико-экономическое сравнение вариантов внешнего электроснабжения

2.1 Выбор напряжения системы внешнего электроснабжения

2.2 Выбор внешней схемы электроснабжения завода

2.3 Технико-экономический расчёт вариантов питающего напряжения

2.3.1 Выбор числа и мощности трансформаторов

2.3.2 Выбор сечения проводов ВЛЭП

2.3.3 Выбор выключателей

2.3.4 Выбор разъединителей

2.3.5 Технико-экономическое сравнение вариантов электроснабжения на напряжении 35 И 110 кВ

2.3.6. Анализ результатов и выбор решения

3. Определение центра электрической нагрузки

4. Выбор числа и мощности цеховых ТП

4.1 Распределение нагрузок по цеховых ТП

4.2 Расчёт распределения реактивной мощности по магистралям

4.3 Результаты выбора ку и мощности трансформаторов

4.4 Расчёт приведённых затрат по вариантам

5. Главная понизительная подстанция

5.1 Конструктивное исполнение ГПП

5.1.1 Распределительное устройство 110 Кв

5.1.2 Распределительное устройство 10 Кв

5.2 Расчёт токов короткого замыкания в сетях 110 И 10 кВ

5.3 Выбор аппаратов ГПП на напряжении 110 кВ

5.3.1 Выбор разъединителей

5.4 Выбор аппаратов ГПП на напряжение 10 кВ

5.4.1 Выбор выключателей

5.4.2 Контрольно-измерительные приборы на подстанции

5.4.3 Выбор трансформаторов тока

5.4.4 Выбор трансформатором напряжения

6. Схема распределительной сети предприятия

6.1 Характеристика цеха

6.2 Расчёт электрического освещения

6.2.1 Выбор типа и системы освещения

6.2.2 Выбор источниковсвета и светильнико

6.2.3 Расположение и установка светильников

6.2.4 Светотехнический расчёт

6.3 Расчёт нагрузки термическог цеха

6.4 Расчёт сети с напряжением U<1000В

6.4.1 Выбор схемы и её конструктивного исполнения

6.4.2 Расчёт электрических нагрузок

6.5 Выбор проводников и аппаратов защиты термическог цеха

6.5.1 Выбор аппарата а1, защищающего магистральный шинопровод ШМА1

6.5.2 Выбор аппарата а2, защищающего троллею с мостовым краном (54 на плане)

6.5.3 Расчёт защиты распределительных сетей на участке термической обработки

7. Грозозащита объектов

7.1 Принцип действия молниеотводов

7.2 Зоны защиты молникотводов

7.3 Заземление молниеотводов

7.4 Условия безопасного прохождения тока молнии по молниеотводу

7.5 Конструктивные исполнения молниеотводов

7.6 Расчёт молниезащиты гппп

8. Мероприятия по обеспечению требований безопасности и экологичности при электроснабжении промышленного предприятия

8.1 Условия производства работ

8.2 Классификация производственных помещений по условиям окружающей среды и степени опасности поражения электрическим током

8.3 Мероприятия по обеспечению безопасной работы с электрооборудованием. Классификация защиты от поражения электрическим током

8.4 Анализ опасности поражения в выбранной сети

8.5 Обеспечение пожарной безопасности электроустановок при эксплуатации. особенности тушения пожара в электроустановках

8.6 Молниезащита установок и сетей

8.7 Защита от воздействия поля промышленной частоты

Заключение

Список используемой литературы



Аннотация


В данном дипломном проекте рассматривается задача проектирования системы электроснабжения автомобильного завода. Завод является предприятием автомобилестроения.

При проектировании решаются задачи, которые заключаются в определении расчётных электрических нагрузок, в правильном выборе напряжения распределения по заводу, выборе числа и мощности трансформаторов, конструкции промышленных сетей. Для выбора элементов системы производится расчёт токов короткого замыкания, рассматриваются вопросы, касающиеся релейной защиты и автоматики трансформаторов ГПП, а также заземляющего устройства пункта приёма электроэнергии. В проекте использовалась рекомендуемая литература. Графическая часть представлена на 6 листах.


Введение


Темой данной работы является проектирование системы электроснабжения автомобильного завода.

Ускорение научно-технического процесса диктует необходимость совершенствования промышленной электроники, создание современных надёжных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электрооборудованием и технологическим процессом.

Поэтому при проектировании уделено большое внимание вопросам надёжности, обеспечение качества электроэнергии и электромагнитной совместимости, быстродействия и селективности релейной защиты и оперативной автоматики.

Основные задачи, решаемые при проектировании системы электроснабжения, заключаются в оптимизации параметров этих систем путём правильного выбора напряжений, определении электрических нагрузок, высоких требований к бесперебойности электроснабжения, рационального выбора числа и мощности трансформаторов, конструкций промышленных сетей, средств регулирования напряжения, средств симметрирования нагрузки, подавление высших гармонических составляющих в сетях путём правильного построения схемы электроснабжения, соответствующей оптимальному уровню надёжности.

Подробно рассмотрена методика проектирования системы электроснабжения цеха. Выбор основного электрооборудования и его защита производится на основе расчета токов короткого замыкания.


1. Определение расчетных электрических нагрузок предприятия


1.1 Общая характеристика предприятия и источников электрснабжения


Промышленное предприятие расположено в центральном районе России, где средняя температура окружающей среды зимних суток - 1С, а летних составляет + 18 С с относительной влажностью 90%.

Скоростной норматив ветра около 21 м/с с повторением один раз в 5 лет, что позволяет отнести его к первому району. По толщине стенок гололеда в 15 мм согласно ПУЭ местность относится к 4 району по гололеду.

Предприятие предназначено для выпуска дорожных машин и относится к промышленности России,

На данном промышленном предприятии имеются потребители электроэнергии 1, 2 и 3 категории надежности электроснабжения. Основные потребители 1 категории сосредоточены в гальваническом, штамповочном и термическом цехах, где перерыв в их электроснабжении может привести к порче дорогостоящего оборудования или к гибели обслуживающего персонал

К потребителям 2 категории относятся электроприемники, расположенные в механических, инструментальном и электромонтажном цехах, так как перерыв в электроснабжении может вызвать простой оборудования и значительный недоотпуск продукции.

К потребителям 3 категории относятся электроприемники, расположенные в административно-бытовых помещениях и в общественных местах. Питание завода можно осуществить от районной подстанции расположенной в 20-ти км от территории завода. На районной подстанции имеются РУ напряжением 110/35 кВ. Установленные мощности цехов приведены в таблице 1, а генеральный план предприятия на рисунке 1.1


Таблица 1. Установленные нагрузки цехов


Руст, кВт

1

Проходная

4,8

2

Заводоуправление

25,3

3

Электромонтажный цех № 1

1160

4

Энергоцех

430

5

Инструментальный

2325

6

Штамповочный цех

1760

7

Склад

4,5

8

Склад

4,5

9

Термический

720

10

Механический цех №1

2110

11

Механический цех №2

1860

12

Электромонтажный цех №2

940

13

Гальванический

830

14

Компрессорный

1210

15

Гараж

8,6


Рис 1.1. План расположения цехов предприятия


1.2 Определение расчётных электрических нагрузок цехов


Расчетная нагрузка цехов определяется методом коэффициента спроса, из выражений:



где - коэффициент спроса данной группы электроприемников, принимаемых по справочным материалам [1].

- соответствует характерному для данной группы электроприемников , определенному по справочным материалам [1].

Сменная нагрузка цехов определяется по методу коэффициента использования:



где - коэффициент использования данной характерной группы электроприемников, принимаемый по справочным материалам [1].

Суммарная расчетная нагрузка предприятия определяется с учетом коэффициента равномерности максимума:



где для данного типа предприятия. [1]. Результаты расчета сведены в таблицу 1.1


Таблица 1.1. Определение расчётных электрических нагрузок цехов

Наименование

цеха


14

Компрессорный

1210

0,75

0,70

0,85/0,62

907,5

562,5

847

525

3

Эл. монтажный №1

1160

0,35

0,24

0,70/1,02

406

414,1

278,4

284

12

Эл. монтажный №2

940

0,35

0,24

0.70/1.02

329

335,6

225,6

230

4

Энергоцех

430

0,75

0,70

0,80/0,75

322,5

241,9

301

226

13

Гальванический

830

0,65

0,60

0,70/1,02

539,5

550,3

498

507

5

Инструментальный

2325

0,16

0,12

0,5/1,73

372

643,6

279

483

6

Штамповочный

1760

0,25

0,16

0,65/1,16

440

510,4

281,6

327

10

Механический № I

2110

0,23

0,14

0.50/1,73

485,3

839,6

295,4

511

11

Механический №2

1860

0,23

0,14

0,50/1,73

427,8

740,09

260,4

450

9

Термический

720

0,70

0,60

0,85/0,62

504

312,48

432

268


Всего

1334 5




4733,6

5150,7




1.3 Расчёт электрического освещения завода


1.3.1 Выбор источником света

Для освещения производственных помещений принимаются лампы типа ДРЛ, обладающие высокой светоотдачей, большим сроком службы, прекритичностыо к условиям внешней среды. Главной причиной выбора этих ламп является высота цеха 8,5 м, а также нетребовательностью производства к цветопередаче.

Для освещения административно-бытовых помещений принимаются люминесцентные лампы, обладающие высокой светоотдачей и большим сроком службы.


1.3.2 Выбор типа светильников

Для ламп типа ДРЛ выбираются светильники РСПО5/ДОЗ (пылезащищенного исполнения).

Для административно-бытовых помещений выбираются светильники ЛПО-01 встроенные и потолочные, излучающие часть светового потока в верхнюю полусферу [2]. Данные светильники устанавливаются с лампами типа ДЛЦ. Светотехнические характеристики освещаемых помещений приведены в таблице 1.


Таблица 1.2. Значения коэффициентов отражения стен

Тип помещений

Производственные цеха

50

30

10

1,5

Административные здания

70

50

10

1,5


Расчет осветительной нагрузки проводится упрощенным методом по таблицам удельной мощности для цехов [2. табл.5.40], для административно-бытовых помещений [2 табл.5.45.]. Результаты расчета сводятся в таблицы 1.3 и 1.4


Основные данные нагрузки административно-бытовых зданий

Таблица 1.3

Наименование помещений

Н, м

S,

1

Проходная

2,5

900

100

6,10

6,10

1,5

6,10

4,8

2

Заводоуправление

2,5

1450

300

5,7

17,1

1,5

17,1

25,3


Итого








30,1



Таблица 1.4. Основные данные осветительной нагрузки цехов

Наименование

цеха

Н, м

S,

3

Эл. монтажный№ 1

6,5

3125

300

5,8

17,4

1,5

17,4

54,38

4

Энергоцех

8,5

1550

75

9,6

7,2

1,5

7,2

11,16

5

Инструментальный

8,5

2900

300

6,7

20,1

1,5

20,1

58,29

6

Штамповочный

8,5

2900

200

8,1

16,2

1,5

16,2

46,98

7,8

Склад

8,5

2х250

75

6,7

5,0

1,5

5,0

2,5

9

Термический.

8,5

1520

200

6,7

13,4

1,5

13,4

20,40

10

Механический № 1

8,5

3070

300

6,7

20,1

1,5

20,1

61,70

11

Механический№2

8,5

3070

300

6,7

20,1

1,5

20,1

61,70

12

Эл. монтажный№2

6,3

3125

300

5,8

17,4

1,5

17,4

54,401

13

Гальванический

8,5

1000

200

8,1

16,2

1,5

16,2

16, 20

14

Компрессорный

8,5

640

50

12,3

6,15

1,5

6,15

3,94

15

Гараж

8,5

1190

75

6,7

5,0

1,5

5,0

5,95

Итого:








397,6


Расчётная мощность осветительной нагрузки определяется по следующим формулам



Где - коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре:

Для ДРЛ = 1,12, для ЛЛ =1,2.

- коэффициент спроса: для производственных зданий, состоящих из отдельных помещений, =0,8; для административных зданий и предприятий общественного питания, =0,9;

- соответствует коэффициенту мощности: для ламп ДРЛ =0,57, для ЛЛ


=0,95


Расчётная осветительная нагрузка по лампам ДРЛ:



Расчётная осветительная нагрузка по люминесцентным лампам:



1.4 Определение расчётной и сменной нагрузки по цехам с учётом освещения и всего в целом


Расчетные, сменные нагрузки по цехам и ГПП приведены в таблицах 1.5, 1.6 и 1.7


Таблица 1.5. Расчётные нагрузки по цехам с учётом освещения

Наименование помещения

1

Проходная

-

-

4,8

1,96

4,8

1,96

2

Заводоуправление

-

-

25,3

8,84

25,3

8,84

3

Эл. монтажный№ 1

406

414,1

48,72

70,16

454,7

484,26

4

Энергоцех

322,5

241,9

9,99

14,4

332,5

258,3

5

Инструментальный

372

643,6

52,23

75,2

424,3

695,8

6

Штамповочный.

440

510,4

42,10

60,62

482,1

571,02

7,8

Склад

-

-

2,24

3,23

2,24

3,23

9

Термический.

504

312,48

18,28

26,3

522,28

338,7

10

Механический№ 1

485,3

839,6

55,3

79,6

483,1

919,2

11

Механический№2

427,8

740,09

55,3

79,6

483,1

819,7

12

Эл. монтзжный№2

329

335,6

48,7

70,2

377,7

405,8

13

Гальванический

539,5

550,3

14,5

20,9

554

571,2

14

Компрессорный

907,5

562,5

3,53

5,08

911,03

567,6

15

Гараж

-

-

5,3

7,70

5,3

7,70


Таблица 1.6. Сменные нагрузки по цехам с учётом освещения

Наименование помещения

1

Проходная

-

-

4,8

1,96

4,8

1,96

2

Заводоуправление

-

-

25,3

8,84

25,3

8,84

3

Эл. монтажный № 1

278,4

284

48,72

70,16

327,1

354,2

4

Энергоцех

301

226

9,99

14,4

310,9

240,4

5

Инструментальный

279

483

52,23

75,2

331,2

558,2

6

Штамповочный.

281,6

327

42,10

60,62

323,7

387,6

7,8

Склад

-

-

2,24

3,23

2,24

3,23

9

Термический.

432

268

18,28

26,3

450,3

294,3

10

Механический № 1

295,4

511

55,3

79,6

350,7

590,6

11

Механический№2

260,4

450

55,3

79,6

315,7

529,6

12

Эл. монтзжный№2

225,6

230

48,7

70,2

274,3

300,2

13

Гальванический

498

507

14,5

20,9

512,5

527,9

14

Компрессорный

847

525

3,53

5,08

850,5

530,08

15

Гараж

-

-

5,3

7,70

5,3

7,70


Расчётная нагрузка ГПП от которой будет питаться завод, складывается из расчётной нагрузки цехов, расчётной нагрузки освещения, транзитной присоединённой мощности.


Таблица 1.7. Расчётная нагрузка предприятия и ГПП

Вид нагрузки

Технологическая

4733,6

5150,7

6645,7

Осветительная

388,8

559,9

647,5

Предприятия

5122,4

5710,6

7287,8

Транзитная

8000

7054

10665,86

ГПП

13122,4

12764

17390



2. Технико-экономическое сравнение вариантов внешнего электроснабжения


2.1 Выбор напряжения системы внешнего электроснабжения


Для получения наиболее экономичного варианта электроснабжения предприятия в целом, напряжение каждого звена системы электроснабжения предприятия должно выбираться с учётом напряжения смежных звеньев. Выбор напряжений основывается на сравнении технико-экономических показаний различных вариантов.

В данном случае имеется возможность получать питание от подстанции с напряжением 110/35 кВ, находящейся на расстоянии 20 км от завода.

Для приближенного определения рационального напряжения системы электроснабжения промышленных предприятий предварительно определяется два варианта 35 кВ и 110 кВ, которые необходимо сравнить, проведя технико-экономический расчет.


2.2 Выбор внешней схемы электроснабжения завода


На данном промышленном предприятии преобладают потребители 1 и 2 категории, поэтому для осуществления надёжности электроснабжения завода, питание обеспечивается по 2-х цепной воздушной линии электропередач. Для преобразования и распределения электрической энергии на заводе устанавливается главная понизительная подстанция (ГПП). Распределительное устройство высшего напряжения ГПП представлено на рис.2.1


Рис.2.1 Схема РУ ВН ГПП


Данная схема применяется на напряжения 35-220 кВ для ответвительных и тупиковых подстанций.


2.3 Технико-экономический расчёт вариантов питающего напряжения


После определения электрической нагрузки и установления категории надёжности потребителя, намечаем возможные варианты электроснабжения кабельными или воздушными линиями различных напряжений. На оценку экономичности варианта не влияет, в каком эквиваленте будет производиться расчет. Для простоты использования справочной литературы технико-экономический расчет сравнения двух вариантов будет производиться по справочным данным 1989г.


2.3.1 Выбор числа и мощности трансформаторов

По условию надёжности электроснабжения потребителей первой и второй категории принимается два трансформатора. В целях уменьшения установленной мощности, используется перегрузочная способность трансформаторов. Допустимая перегрузка трансформатора в послеаварийном режиме до 40% в течении не более 6 часов в продолжении 5 суток

Расчетная мощность определяется по следующей формуле:



Выбор трансформатора и его мощности приведён в таблице 2.1


Таблица 2.1. Выбор мощности трансформаторов

Тип трансформаторов

35

17390

12421

16000

ТДСН-16000/35

110

17390

12421

16000

ТДСН-16000/110


2.3.2 Выбор сечения проводов ВЛЭП

Питание предприятия обеспечивается посредством линии электропередач. Выбор сечения линий электропередач осуществляется по экономической плотности тока.



где Jэк - нормированное значение экономической плотности тока, А/мм определяется в зависимости от числа часов использования максимума нагрузки в год. Число часов использования максимума нагрузки в год принимается, при 2-х сменном режиме работы, Тм< 5000ч., тогда

Jэк=1,1 А/мм, Далее, для сталеалюминевых проводов, минимальным сечением по прочности является , а по условиям возможного коропирования при напряжении 110 кВ минимальным сечением является

Выбор сечений и технические характеристики проводов сведены в таблицы 2.2 и 2.3


Таблица 2.2. Выбор сечений проводов

35

143,42

71,71

65,1

-

70

70/265

110

45,6

22,8

26,2

70

70

70/265


Таблица 2.3.Технические характеристики проводов типа АС

Стоимость с учётом

ж/б опор, тыс. р. /км

35

70/265

125

265

0,42/0,44

10,7

110

70/265

125

265

0,42/0,44

13,5


2.3.3 Выбор выключателей

Для установки на ГПП применяются маломасляные выключатели. Предварительно, для технико-экономического сравнения, выключатели выбираются по следующим условиям: по напряжению установки: Uном>Uуст по длительному току: Iном>Iнорм; Iном>Iмах.

Выбор выключателей и разъединителей приведен в таблицах 2.4 и 2.5


Таблица 2.4. Выбор выключателя

Расчётные значения

Характеристики выключателя ВМУЭ-35Б-25/1250

Цена тыс. р.

35

200,8

281,2

35

1250

25

64

3,170

Расчётные значения

Характеристики выключателя ВМТ-110Б-20/1000

Цена тыс. р

110

63,9

89,46

110

1000

20

52

9,0


2.3.4 Выбор разъединителей

Для установки на ГПП принимаются разъединители серии РДНЗ. Предварительно для технико-экономического сравнения, разъединители принимаются по напряжению установки и по максимальному току


Таблица 2.5. Выбор разъединителей

Расчётные значения

Характеристики РДНЗ - 35-1000

Цена тыс. р.

35

281,2

35

1000

0,125

Расчётные значения

Характеристики РДНЗ - 110-1000

Цена тыс. р.

110

89,46

110

1000

0, 200


2.3.5 Технико-экономическое сравнение вариантов электроснабжения на напряжении 35 И 110 кВ

Расчет на напряжение 35 кВ. Определяется значение полных приведенных затрат, которое является показаниями экономичности варианта:



где Ен - нормативный коэффициент отчислений, Ен=0,12; К - капитальные затраты на сооружение системы электроснабжения; С - годовые эксплуатационные расходы. Капитальные затраты складываются и из следующих составляющих:



где Кл - капитальные затраты на сооружение воздушных линий.



Кло - стоимость сооружения 1 км линий, L - длина линии. Коб - капитальные затраты на установку оборудования трансформаторы, выключатели, разъединители):



Годовые эксплуатационные расходы определяются:

где - стоимость годовых амортизационных отчислений



где Ка - коэффициент амортизационных отчислений. Амортизационные отчисления на линии Кал=2,8%, амортизационные отчисления на подстанцию Кап=6,3%, - стоимость потерь электрической энергии:



где - стоимость электроэнергии



- число часов работы предприятия в год Тм =4100 ч.

- потери электроэнергии, где -потери мощности в линиях. Для двухцепной линии потери составляют:



где - удельные потери мощности на 1 цепь

- коэффициент загрузки,

- потери мощности в трансформаторе

Реактивные потери холостого хода:



Реактивные потери короткого замыкания:



Приведённые потери короткого замыкания активной мощности



где - коэффициент потерь, называемый экономическим эквивалентом реактивной мощности.

Приведённые потери активной мощности при холостом ходе:



Полные потери в трансформаторах:



где - коэффициент загрузки трансформатора



Суммарные потери мощности:



Стоимость потерь:



Суммарные годовые эксплуатационные доходы:



Суммарные затраты:



Потери электроэнергии:



2.3.6. Анализ результатов и выбор решения

Технико-экономический расчет позволяет сделать вывод о наиболее рациональном напряжении питания.


Таблица 2.7. Результаты технико-экономического расчёта

35

319,9

32,188

70,576

244

1,4

110

385,2

22,377

68,601

944,6

1,0


По данным таблицы 2.7 делается вывод о рациональности напряжения 110 кВ.


3. Определение центра электрической нагрузки


Размещение ГПП следует произвести в центре электрических нагрузок, который определяется, как центр тяжести однородной плоской фигуры. Расположение цехов на плане предприятия и система координат представлены на рис 3.1


Таблица 3.1. Мощности и координаты цехов предприятия

Наименование помещения

X, м

Y, м

1

Проходная

4,8

260

400

2

Заводоуправление

25,3

375

380

3

Эл. монтажный № 1

664,3

175

325

4

Энергоцех

413,1

100

275

5

Инструментальный

814,9

375

325

5

Штамповочный.

747,3

525

300

7,8

Склад

2,24

250/350

200

9

Термический.

622,4

450

130

10

Механический № 1

1038,4

150

130

11

Механический №2

951,5

250

80

12

Эл. монтажный №2

554,37

450

75

13

Гальванический

795,7

325

125

14

Компрессорный

1073,4

475

275

15

Гараж

9,34

150

225


Выбрав произвольную систему координат, центр электрических нагрузок определяется по формулам:



Рис.3.1 Определение центра электрических нагрузок


Так как в полученном центре (рис.3.1) размещения ГПП возможно, то подстанция устанавливается в точке, со смешением вдоль оси X в направлении источника питания.


4. Выбор числа и мощности цеховых ТП


Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций, также как число трансформаторов на каждой из них, должен производиться в зависимости от величин сменных нагрузок, близости или удалённости цехов друг от друга, необходимой надёжности питания потребителей, перспективы развития производства, удельной плотности нагрузки и загрузки трансформаторов в рабочем режиме, а также производственными, архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями. Должны учитываться конструкция производственных помещений и условия окружающей среды.

Однотрансформаторные цеховые подстанции, как правило, применяются при нагрузках, допускающих перегрев питания на время доставки складского резерва, или возможности резервирования питания потребителей по сети вторичного напряжения. Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяются при преобладании потребителей 1 и 2 категории, а также при неравномерном суточном или годовом графике нагрузок.

Мощность трансформаторов 2-х трансформаторной подстанции выбирается так, чтобы в аварийном режиме, при отключении одного из них, другой мог бы нести всю нагрузку с перегрузкой не более 30%.

Мощность трансформатора однотрансформаторной подстанции выбирается такой, чтобы она полностью обеспечивала электроэнергией всех потребителей запитанных от неё. При выборе мощности трансформаторов учитывается, что максимальная мощность трансформаторов, установленных на цеховых ТП, не должна превышать 1600-2500 кВА [4] тех случаях, когда мощность, потребляемая цехом велика, то необходимо устанавливать несколько ТП на цех.

При выборе цеховых трансформаторов следует стремиться к меньшей номенклатуре трансформаторов по мощности предприятия в целом.

При плотности нагрузки целесообразно принять КТП с трансформаторами мощностью 1000 кВА: при 0,2-0,3 - 1600, более 0,3 приходится рассматривать установку трансформаторов мощностью 250-400 или 630 кВА.

Для трансформаторов цеховых ТП следует принимать следующие коэффициенты загрузки:

для цехов с преобладающей группой электроприемников первой категории при 2-х трансформаторной КТП: 0,65 - 0,75,для цехов с электроприёмниками преимущественно второй категории, где необходимо предусматривать однотрансформаторные КТП.0,9-0,95, для цехов с преобладанием электроприёмников третьей категории: 0,95 - 1,0 [4].


4.1 Распределение нагрузок по цеховых ТП


Для начального определения мощности трансформаторов КТП, рассчитывается удельная плотность нагрузки



где - суммарная расчётная нагрузка цехов присоединённых к одной КТП, F - площадь этих цехов


Таблица 4.1. Распределение нагрузок по ЦТП

ТП

ЦЕХА

ТП1

3,4,15

868,49

817,5

1192,7

704,79

656,86

963,43

5865

0,16

ТП2

5,14,1,2

1431,4

1332,1

1955,4

1274,4

1132,78

1705,11

5890

0,29

ТП3

6,7,8,9

1056,86

951,18

1421,8

817,56

715,36

1086,34

4920

0, 20

ТП4

10

601,6

1024,6

1188,1

387,8

655,1

761,2

3070

0,25

ТП5

11

517,6

879,4

1020,4

336,7

566,4

658,9

3070

0,22

ТП6

12,13

909,2

954,1

1317,9

765,2

807,2

1112,2

4125

0,27


Далее приводится оптимизация выбора мощности трансформаторов ТП в зависимости о их числа, категории надёжности электроснабжения потребителей и коэффициента загрузки трансформатора потребителей и коэффициента загрузки трансформатора.

Составляются варианты с различной мощностью трансформаторов и оптимальным размещением компенсирующих устройств. По категории надёжности ЭП для всех потребителей можно принять однотрансформаторные ТП за исключением ТПЗ и ТП6.

Выберем мощности трансформаторов:



где n - количество трансформаторов в ТП.


Таблица 4.2. Выбор максимальной мощности трансформаторов

ТП

ТП1

963,43

630-1000

959

1000

0,9-0,95

0,92-0,97

1

ТП2

1705,11

1000-1600

1169

1600

0,9-0,95

1,13-1, 19

1

ТП3

1086,34

6304000

917,7

1000

0,65-0,75

1,32-1,59

2

ТП4

761,2

630-1000

1113,4

1000

0,9-0,95

0,92-1,26

1

ТП5

658,9

630-1000

1066

630

0,9-0,95

0,89-1,101

1

ТП6

1112,2

1000-1600

1156,3

1000

0,65-0,75

1,65-1,89

2


Для каждого предприятия, энергосистема устанавливает величину реактивной мощности, которую она передаёт по своим сетям этому заводу в часы максимума нагрузки энергосистемы Qэ, недостающая мощность должна быть скомпенсирована на месте.

Определяется реактивная мощность, соответствующая нормированному коэффициенту мощности.



Для питания цеховых ТП в системе внутризаводского электроснабжения применяется напряжение 10 кВ. Питание производится кабелями,

проложенными в траншеях. Принимаются кабели типа ААШв с бумажной изоляцией, алюминиевой оболочкой и жилами, и шланговым ПХВ покровом. Для данного типа прокладки кабеля:

расчетная температура окружающей среды +15°С

нормированная температура жилы проводника +60 С.

Условия выбора кабеля. В качестве примера, приводится выбор сечения кабеля питающего ТП2 и ТП1.

1. По условию нагрева длительно допустимым током:



К2 - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды (К2=1) [13. табл.7.32]

К1 - поправочный коэффициент на число работающих кабелей, уложенных в одной траншее (К1-1, т.к кабель один), тогда

По условию, что Iдоп>Iрn принимается сечение кабеля F=70 с Iдоп=165А

2. По экономической плотности тока:



Число часов использования максимума нагрузки:



Для данного значения Тм = 3563,4 ч. Jэ = 154 [13. табл.7.27]


Fэк=Iр/ Jэк=150/1,4= 107


Принимаем стандартное ближайшее сечение F=120 с Iдоп=240 А.

3. По термической стойкости к токам КЗ сечение определяется по формуле



где С - температурный коэффициент, , А - ток короткого на шинах 10кВ ГПП, С = 98 для кабелей с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией.

Меньшее стандартное ближайшее сечение 50 с Iдоп = 180 А.

4. По перегрузочной способности: Iдл. доп > Iрмах, где Кпер - коэффициент допустимой перегрузки по отношению к номинальной, определяется по Iнорм/Iдоп 150/240, Кпер=1,25 в течении 6 часов [7. табл.13.1]

Кп=1 - так как проложен один кабель. Iдл. доп=.300 А > 195 А

Окончательно выбирается кабель ААШв F = 120 с Iдоп=240А. Расчет остальных кабелей аналогичен и сводится в таблицу 4.3


Таблица 4.3. Выбор кабелей питающих ТП

ТП

Число кабелей

Марка кабеля

ТП2

150

195

1

ААШв (3x120)

240

ТТЛ

58

75,4

1

ААШв (3x95)

205

ТП3.1

60,7

121,5

1

ААШв (3x95)

205

ТП3.2

60,7

121,5

1

ААШв (3x95)

205

ТП5

94

122,3

1

ААШв (3x95)

205

ТП4

57,7

75,1

1

ААШв (3x70)

165

ТП6.1

60,7

121,5

1

ААШв (3x95)

205

ТП6.2

60,7

121,5

1

ААШв (3x95)

205


Сопротивление участков сети выполненных кабелями определяем по следующей формуле:


,


где - удельное сопротивление кабельной линии, Ом/км [4 табл.2.7]


Таблица 4.4. Сопротивление участков сети

Участок сети

Марка кабеля

шт.

ТП1

0,155

0,326

0,05

ААШв (3x95)

1

ТП2

0, 200

0,258

0,052

ААШв (3x95)

1

ТП3

0,025

0,258

0,006

ААШв (3x95)

2

ТП4

0,400

0,443

0,177

ААШв (3x70)

1

ТП5

0,275

0,258

0,071

ААШв (3x95)

1

ТП6

0,125

0,258

0,032

ААШв (3x95)

2



4.2 Расчёт распределения реактивной мощности по магистралям


Сопротивление трансформаторов, приведённое к 10 кВ определяется по формуле:



где Рк. з. - потери короткого замыкания, кВт [4. табл.13.]. Расчёт проводится для каждой из ТП, исходя из 2-х вариантов мощности трансформаторов (максимальной и минимальной).


; ;


Эквивалентное сопротивление всей схемы


Таблица 4.5. Сопротивления трансформаторов

ТП

Потери КЗ, кВт

R, Ом

1 вариант

2 вариант

1 вариант

2 вариант

ТП1

1000

630

12,2

8,5

1,22

2,4

ТП2

1600

1600

18

18

0,703

0,703

ТПЗ

1000

1000

12,2

12,2

1,22

1,22

ТП4

1000

630

12,2

8,5

1,22

2,14

'Ш5

630

400

8,5

5,5

2,14

3,44

ТП6

1000

1000

12,2

12,2

1,22

1,22


Входные реактивные мощности энергосистемы для соответствующих магистралей имеют следующие значения:



Распределение реактивной мощности от энергосистемы по трансформаторам отдельных магистралей приводится в таблице 4.6., там же находится значения минимальных мощностей компенсирующих устройств по магистралям. Рассмотрим магистраль М1.



Таблица 4.6. Распределение реактивной мощности

Магистраль

М1

227,8/1525,9

146,8/983,3

81/542,6

1426,9-1351,8

720,9-683

М2

187,7/527,9

187,7/527,9

-

1289,9-1117,4


М3

125,6/1090,3

49,6/430,6

76/659,7

378,4-358,6

435,4-480,5

М4

183,8/617,5

183,8/617,5

-

1212,66-1050,9



Выбор КУ при компенсации на стороне 10 кВ



Выбираются следующие компенсационные устройства:


2хУК10,5-1125ЛУЗ+1хУК10,5-900ЛУЗ+1хУК10,5-400ЛУЗ=3550кВар


Определение Sтmin при компенсации реактивной мощности на стороне 0,4кВ. Выбор ККУ:

Магистраль М1:


;


Магистраль М2:



Магистраль М3:


;


Магистраль М4:



Минимальная мощность трансформаторов:


, результаты приведены в таблице 4.6.


4.3 Результаты выбора ку и мощности трансформаторов


Результаты выбора КУ и мощности трансформаторов для вариантов компенсации реактивной мощности на стороне 10 и 0,4 кВ сведены в таблице 4.7.


Таблица 4.7. Результаты выбора КУ и мощности трансформаторов для дух вариантов

Магистраль

Варианты

Трансформатор Т1

ТрансформаторТ2

М1

I

1600

ЗхЗ00+108

1000

-

II

1600

-

630

2x200+150

М2

I

1000

2x150+2x108

-

-

II

1000

-

-

-

М3

I

630

3x150

1000

-

II

400

-

630

300+200+150

М4

I

1000

300+324

-

-

II

1000


-

-


4.4 Расчёт приведённых затрат по вариантам


Используются следующие соотношения:



где Етп, Екл - общие ежегодные отчисления от капиталовложения на ГП и кабельные линии. Етп =0,223; Екл=0,165 [4]; Ктп - стоимость ТП с минимальным количеством оборудования на сторонах НН и ВН; Екл - стоимость кабельной линии с учётом строительных работ.


-

удельные затраты на КУ, установленные на стороне 10 кВ


Зооякn) +ЕрОк - Кя, Кк, Кр


соответственно стоимость ячейки, вакуумного выключателя и регулятора АРКОН с приставкой ППЗ.


-


затраты на компенсирующие устройства на магистрали М1

Эксплуатационные затраты:



где Стхх - стоимость потерь электроэнергии в трансформаторе при холостом ходе, Со - удельная стоимость потерь активной мощности, -стоимость потерь электроэнергии в сети 10 кВ и в трансформаторах от. протекания активных нагрузок, СДО - стоимость потерь электроэнергии в сети 10 кВ и в трансформаторах от протекания реактивных нагрузок, К-матрица узловых сопротивлений, Ррi-матрица расчетных нагрузок i-х трансформаторов

Суммарные приведенные затраты:



В качестве примера рассматривается магистраль М1.

Вариант 1:



Вариант 2:

ТП2-трансформатор S=1600 кВА, ТП1-трансформатор S=630 кВА.


Зтп=0,22313568+0,2235064=4154,9 руб.

Зкл=271,4ру5.


Затраты на КУ складываются да затрат на потери энергии в конденсаторах и отчислений от стоимости ККУ, соответственно для мощностей.



Остальные расчеты проводятся аналогично, результаты расчетов приведенных затрат по вариантам сведены в таблице 4.8


Результаты расчётов приведённых затрат 4.8

Магистр али

Вариант

Руб.

%

М1

I

4749

271

2870

4218

12110

-

-

II

4155

271

3103

2897

10430

1680

13,8

М2

I

5143

32,522

473,23

839,1

6488

-

-

II

5143

32,522

543,85

810,5

6530

-42

-0.6

М3

I

2853

446,9

2051

2582

7932

-

-

II

2195

446,9

2113

1165

5920

2012

25,4

М4

I

5143

162,6

1161

916,6

7384

-

-

II

5143

162,6

1438

805,7

7549

-165

-2,1


Для магистралей М1 и М3 экономичным оказался второй вариант с минимальной мощностью трансформаторов и установкой КУ на стороне 0,4 кВ.

Хотя для М2 и М4 экономически равноценны оба варианта, но учитывая технические преимущества применения БК-0,4кВ для них также принимаются второй вариант мощности трансформаторов.

Технические преимущества второго варианта складываются из возможности подключения БК-0,4кВ в питающей сети до 1 кВ, что разгрузит эти сети от перетоков реактивной мощности и уменьшит потери мощности в этой сети.

Обслуживание БК-0,4кВ значительно проще чем БК-10кВ т.к для их обслуживания необходима более высокая квалификация электриков и по правилам техники безопасности при обслуживании БК-10кВ необходим наряд на ведение работ и участие порой не менее трех человек. БК-10кВ размещены на ГПП или РП - 10кВ, а это не разгружает кабельные линии от перетоков реактивной мощности и энергии в этих сетях, что видно из таблицы 4.8 по эксплуатационным затратам (Зэ).


5. Главная понизительная подстанция


5.1 Конструктивное исполнение ГПП


Распределение устройств 110 кВ главной понизительной подстанции выполняется по схеме "Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии". ОРУ обеспечивает надежность работы, безопасность и удобство в обслуживании при минимальных затратах на сооружение, возможность расширения, максимальное применение

крупноблочных узлов заводского изготовления.

Все аппараты ОРУ располагаются на невысоких основаниях из

возможности механизации монтажа и ремонта оборудования. Шины выполняются гибкими из многопроволочных проводов и крепятся с помощью опорных изоляторов на железобетонных порталах.

Распределительное устройство 10 кВ выполняется из шкафов КРУН серии К-59.


5.1.1 Распределительное устройство 110 Кв

Схема изображена на рис.5.1. В нормальных условиях выключены все аппараты кроме разъединителей QS3, QS4. Наличие перемычки дает возможность связи трансформатора Т1 с линией W2 и трансформатора Т2 с линией WI. При работе с одной ЛЭП WI и трансформаторами Т1 и Т2 должны быть включены разъединители QS3, QS4 и отключен разъединитель QS2. Режим работы с двумя ЛЭП и одним трансформатором менее вероятен, так как ЛЭП WI и W2 должны быть рассчитаны на передачу всей мощности между источником питания и подстанцией.

На ГПП устанавливаются два трансформатора типа ТДН-16000/110. Регулирование напряжения осуществляется под нагрузкой.


Технические характеристики трансформатора Таблица 5.1


Cтоимость т. р.

ТДН-16000/110


18

85

10,5

0,7

48


Для установки на ГПП рассматриваются маломасляные выключатели, обладающие следующими достоинствами: небольшое количество масла служащего дугогасящей средой и частично изоляцией между разомкнутыми контактами; относительно малая масса; удобный доступ к дугогасительным контактам.

К недостаткам маломасляных выключателей относятся взрыво и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей, невозможность осуществления быстродействующего АПВ, и необходимость периодического контроля, доливки, относительно частот замены масла в дугогасительных бачках, трудность установки встроенных трансформаторов тока.

На ГПП устанавливается два выключателя типа ВМТ-110, выбор которых будет рассматриваться ниже.

На подстанции принимаются разъединители типа РНДЗ-110 горизонтально-поворотные. Разъединители двухколонковые, с заземляющими ножами, которые приспособлены работать и в зимнее время и при гололеде, выбор разъединителей будет рассматриваться ниже.

На ГПП для защиты от перенапряжений устанавливаются вентильные разрядники типа РВС-110. Разрядник разряжает волну перенапряжений на землю с последующим немедленным восстановлением нормальной изоляцией сети по отношению к земле.

Системы 110 кВ работают с эффективно-заземлённой нейтралью.



5.1.2 Распределительное устройство 10 Кв

В качестве РУНН применяется комплектное распределительное устройство наружной установки. При применении комплектных устройств повышается общее качество электроустановки, надёжность её работы, удобство и безопасность её обслуживания, обеспечивается быстрое расширение и мобильность при реконструкции. Электромонтаж сводиться лишь к установке различных комплектных электроустройств и присоединению их к электрическим сетям. Комплектные устройства полностью со всеми аппаратами, измерительными приборами и вспомогательными изготавливаются комплектуются и испытываются на заводе и в собранном виде доставляются на место установки. КРУН предназначены для открытой установки вне помещений. Оно состоит из металлических шкафов со встроенными в них аппаратами, приборами, устройствами защит и управления. Шкафы КРУН имеют уплотнения, обеспечивающие защиту аппаратуры от загрязнения и атмосферных осадков, КРУН рассчитываются для работы при температурах окружающего воздуха от

Для выполнения РУНН применяются шкафы КРУН серии К-59. К-59 предусматривает однорядную установку шкафов с коридором для обслуживания. Основные коммутационными аппаратом в шкафах серии К-59 является вакуумный выключатель ВВЭ-10 на токи до 1600 А. В качестве трансформатора собственных нужд ТСН используется трансформатор типа ТМ мощностью до 63 кВА, а также трансформаторы тока серии ТЛМ-10 и трансформаторы напряжения типа НАМИ.


5.2 Расчёт токов короткого замыкания в сетях 110 И 10 кВ


Для расчета токов короткого замыкания необходимо составить расчётную схему, соответствующую нормальному режиму работы системы электроснабжения, считая, что трансформаторы работают раздельно, и схему замещении (рис.7,8)

Расчёт токов короткого замыкания проводится в относительных единицах. По заданной мощности короткого замыкания Sкз = 1000 МВА проводится расчёт установившихся токов короткого замыкания. За базисные величины принимаются:

Определение параметров схемы замещения: Система: Ес=1



Трансформатор:



Рассматривается трехфазное замыкания в точке К-2:



Периодический ток короткого замыкания:



Апериодический ток короткого замыкания:


[8. табл.3.8]


tотк = 0,2 [8. рис.3.62], определяется по расчётным зонам токов короткого замыкания (Та = 0,02 с)

Ударный ток короткого замыкания:



Рис 5.1 Расчётная схема Рис.5.2 Схема замещения



Двухфазное замыкание в точке К-2:



Однофазное замыкание в точке К-2:

Для определения однофазного тока короткого замыкания составляются схемы замещения трех последовательностей - прямой, обратной и нулевой



Рассматриваются короткие замыкания в точке короткого замыкания К-3:

Трёхфазное КЗ:



Периодический ток короткого замыкания:



Апериодический ток короткого замыкания:



Та = 0,03 для системы связкой со сборными шинами 6-10 кВ, где рассматривается короткое замыкание через трансформаторы мощностью 32 МВА [8 табл.3.8]

Ударный ток короткого замыкания:



Двухфазное короткое замыкание в точке К-3:



Рассматривается короткое однофазное замыкание в точке К-1:



Распределение тока однофазного КЗ по ветвям:

Со стороны системы:



Итог расчёта сводится в таблицу 5.2


Таблица 5.2. Расчёт токов короткого замыкания


110 кВ

10 кВ

110 кВ

10 кВ

110 кВ

10 кВ

-

-

3,144

-

0,61

6,72

-

-

2,722

-

0,529

5,82

От системы

5,35

5, 19

-

-

2,874


-

-

-

-

-

-

От линии

0,16


-


-

-

-


5.3 Выбор аппаратов ГПП на напряжении 110 кВ


Выбор выключателей осуществляется по следующим условиям: по напряжению установки Uном>Uуст по длительному току: Iном>Iнорм; Iном>Iмах. по отключающей способности

а) проверка на симметричный ток отключения Iотк ном >Iпо

б) проверка отключения апериодической составляющей тока КЗ:


, где


- нормированное значение содержания апериодической составляющей в отключающем токе.

По включающей способности:

а) Iномвкл>Iпо

б) iвклQ>iуд проверка на термическую стойкость где ВК - тепловой импульс тока КЗ