Электроснабжение химического завода

ген план и схема эл. снабж..dwg

АПвП (3х95) в траншее3500 м
АПвП (3х95) в траншее 3500 м
АПвП (3х95) в траншее
Инструментальный цех
Полная однолинейная схема электроснабжения предприятия
Электроснабжение автозавода
Электроснабжение газоперерабатывающего завода
Генплан предприятия
Экспликация зданий и сооружений
Кабельная линия напряжением выше 1 кВ
Условные обозначения:
Кабельная линия напряжением до 1 кВ
Трансформаторная подстанция
Осветительная нагрузка
Условный центр электрических нагрузок
Деревья лиственной породы
Электроснабжение химического завода
Трансформатор тока Т-0
Силовой трансформатор
Распределительное устройство с камерами КРУ 10С
Трансформатор силовой
КТП-1 2хТМГ-2500- 100.4
КТП-2 2хТМГ-2500- 100.4
КТП-3 2хТМГ-2500- 100.4
КТП-4 2хТМГ-2500- 100.4
КТП-5 2хТМГ-2500- 100.4
КТП-6 2хТМГ-2500- 100.4
КТП-7 2хТМГ-2500- 100.4
КТП-8 2хТМГ-630- 100.4
КТП-9 2хТМГ-630- 100.4
КТП-10 2хТМГ-1000- 100.4
КТП-11 2хТМГ-1000- 100.4
Сернокислотное отеделение
Операционное отделение
Отделение фторсолей
Отделение тукосмесей
Сернокислотное отделение
Ремонтно-механический
Товарно-сырьевой цех
Холодильное отделение

1-4 пункт Асташенков.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Гомельский государственный технический университет
Кафедра «Электроснабжение»
по курсу: «Электроснабжение промышленных предприятий»
на тему: «Электроснабжение химического завода»
Принял преподаватель
Дата допуска к защите:
Характеристика и анализ основных исходных данных для проектирования систем внешнего и внутреннего электроснабжения . ..
Определение расчетных электрических нагрузок цехов и завода в целом
1.Определение расчетных электрических нагрузок цехов .
2.Определение расчетных осветительных и суммарных нагрузок цехов .
3.Определение расчетной нагрузки завода
Составление картограммы и определение условного центра электрических нагрузок завода . . .
Технико-экономическое обоснование по укрупненным показателям. Выбор напряжения внешнего электроснабжения
Выбор единичных мощностей и количества трансформаторов цеховых ТП предприятия
Компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях предприятия
1.Определение экономического значения реактивной мощности потребляемой из энергосистемы ..
2.Расчет мощности батарей конденсаторов для сети напряжением до 1 кВ ..
3.Определение реактивной мощности генерируемой синхронными двигателями .. ..
4.Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела энергоснабжающей организации и потребителя и при необходимости определение мощности батарей конденсаторов для сети напряжением выше 1 кВ
5.Распределение мощности БСК в сети напряжением до 1 кВ
Разработка схемы электроснабжения завода
Расчет токов КЗ и выбор основного электрооборудования и электроаппаратуры
Выбор и описание способов прокладки электрических сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения .
Электрический расчет сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения
Список использованной литературы . .
Система электроснабжения — совокупность источников и систем преобразования передачи и распределения электрической энергии.
К системам электроснабжения (СЭС) предъявляются следующие основные требования:
Надёжность системы и бесперебойность электроснабжения потребителей.
Качество электроэнергии на вводе к потребителю.
Безопасность обслуживания элементов СЭС.
Унификация (модульность стандартизация).
Экономичность включает в себя такие понятия как энергоэффективность и энергосбережение и т. д.
Надёжность электроснабжения достигается благодаря бесперебойной работе всех элементов энергосистемы и применению ряда технических устройств как в системе так и у потребителей: устройств релейной защиты и автоматики автоматического ввода резерва и повторного включения контроля и сигнализации.
Качество электроснабжения определяется поддержанием на определённом уровне значений напряжения и частоты а также ограничением значений в сети высших гармоник несинусоидальности и несимметричности напряжения.
Экономичность электроснабжения достигается путём разработки совершенных систем распределения электроэнергии использования рациональных конструкций комплектных распределительных устройств и трансформаторных подстанций и разработки оптимизации системы электроснабжения. На экономичность влияет выбор рациональных напряжений оптимальных значений сечений проводов и кабелей числа и мощности трансформаторных подстанций средств компенсации реактивной мощности и их размещение в сети.
В курсовой работе предполагается выполнить следующее: охарактеризовать и проанализировать основные исходные данные для проектирования систем внешнего внутризаводского электроснабжения определить расчетные электрические нагрузки цехов и завода в целом составить картограмму и определить условный центр электрических нагрузок завода выполнить технико-экономическое обоснование (по укрупненным показателям) выбора напряжения внешнего электроснабжения выбрать единичные мощности и количество трансформаторов цеховых ТП предприятия выполнить компенсацию реактивных нагрузок в электрических сетях предприятия разработать схему электроснабжения завода произвести расчет токов короткого замыкания и выбрать основное электрооборудование и электроаппаратуру произвести выбор и описать способы прокладки электрических сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения выполнить электрический расчет сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения.
ХАРАКТЕРИСТИКА И АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ВНЕШНЕГО И ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Согласно ПУЭ электроприемники промышленных предприятий по требуемой степени бесперебойности электроснабжения подразделяются на три категории: I-й категории; II-й категории и III-й. При проектировании систем электроснабжения также необходимо учитывать условия окружающей среды. Окружающая среда и электроустановки взаимно влияют друг на друга что может иметь негативные последствия. Характеристика цехов расчетного завода по надежности электроснабжения и условиям окружающей среды приведена в таблице 1.
Таблица 1 – Характеристика цехов по надежности электроснабжения и условиям окружающей среды
Категория надежности
Характеристика окружающей среды
Сернокислотное отделение
Операционное отделение
Ремонтно-механический
В химической промышленности необходимо учитывать что большинство потребителей относится к 1 - й категории перерыв в питании которых приводит к длительному расстройству технологического процесса. Кроме того наличие взрывоопасных коррозионных и загрязненных цехов требует выполнения электрических сетей (межцеховых и цеховых) с повышенной степенью надежности.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХОВ И ЗАВОДА В ЦЕЛОМ
1. Определение расчетных силовых нагрузок цехов
Силовую нагрузку цехов просчитаем методом коэффициента спроса по следующим формулам:
где КС – коэффициент спроса (табл.4.1 [7]);
- коэффициент реактивной мощности (табл.4.1 [7]).
Приведем пример расчета для сернокислотного отделения:
Расчет для остальных цехов аналогичен. Результаты расчета силовых нагрузок цехов завода приведены в таблице 2.
2. Определение расчетных осветительных и суммарных нагрузок цехов
Расчетную осветительную нагрузку цехов найдем методом коэффициента спроса на примере сернокислотного отделения:
где – площадь цеха м2;
– коэффициент спроса осветительной нагрузки;
– коэффициент учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре; для ламп типа ДРЛ [5] для люминесцентных ламп с электронными ПРА;
– удельная мощность осветительной нагрузки; .
По [8] табл. 6.14 определяем для освещенности
Коэффициент спроса принимаем равным [5 стр.195] .
Находим полную нагрузку сернокислотного отделения:
Результаты расчета для остальных цехов представлены в таблице 2.
Осветительная нагрузка
Таблица 2 – Расчет силовых осветительных и суммарных нагрузок цехов
3 Определение расчетной нагрузки завода
Суммарная полная нагрузка всех цехов рассчитывается по формуле:
Определяем расчетную нагрузку завода в целом:
где – коэффициенты одновременности максимумов активной и реактивной нагрузки соответственно учитывают разновременность максимумов нагрузки отдельных цехов предприятия;
– активные и реактивные потери мощности в распределительной сети завода:
где – потери активной и реактивной мощности в линиях электропередачи на территории завода;
– потери активной и реактивной мощности в трансформаторах.
На стадии когда нет схем электроснабжения и отсутствуют сведения об ее элементах потери мощности в них допускается определять по приближенным выражениям:
Тогда по формулам 2.4 и 2.5:
Полная расчетная нагрузка завода:
Коэффициент реактивной мощности нагрузки завода:
СОСТАВЛЕНИЕ КАРТОГРАММЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВНОГО ЦЕНТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЗАВОДА
При проектировании систем электроснабжения важным вопросом является нахождение оптимального размещения на территории промышленного предприятия (генплане) подстанций. Размещение всех подстанций должно удовлетворять минимуму приведенных затрат на систему электроснабжения.
Общим правилом при выборе месторасположения подстанций всех мощностей и напряжений является необходимость расположения их как можно ближе к центру питаемых ими групп нагрузок. Отступление от этого правила приводит к дополнительным приведенным затратам и росту потерь электроэнергии.
Для определения месторасположения подстанций на генеральном плане наносится картограмма электрических нагрузок. На картограмме электрические нагрузки цехов изображаются в виде кругов. Площади кругов в определенном масштабе отображают величины электрической нагрузки цеха.
В данной курсовой работе построена картограмма электрических нагрузок завода.
Каждому цеху соответствует своя определенная окружность центр которой совпадает с центром тяжести фигуры изображающей цех а радиус окружности определяется по выражению [5]:
где – расчетная нагрузка
m – масштаб для определения площади круга принимаем 13 кВтмм2.
Каждый круг разделен на секторы соответствующие величинам силовой и осветительной нагрузок. Угол сектора осветительной нагрузки в градусах определяется по выражению [5]:
где – расчетная осветительная нагрузка i- го цеха кВт из табл. 2.
Определение электрического центра нагрузок (ЦЭН) производится несколькими методами а именно по методике Федорова суть которой состоит в следующем: считая что нагрузки цеха равномерно распределены по его площади принимают центр нагрузки совпадающий с центром тяжести фигуры изображающей на генплане цех.
При нахождении на генплане ЦЭН всего предприятия необходимо определить центр тяжести данной системы масс. Таким образом по аналогии между массами и электрическими нагрузками цехов координаты ЦЭН всего предприятия определяются по формуле:
где – координаты i-го узла нагрузки.
Найденный ЦЭН есть некоторая постоянная точка которая носит условный характер. В действительности она не будет постоянной т.к. изменяется потребляемая мощность электроприемников и всего предприятия происходит изменение режимов работы предприятия по сменам развитие предприятия.
Согласно вышесказанного определим ЦЭН.
Рассмотрим пример расчета заводоуправления. Поскольку цех является сложной фигурой то необходимо разбить фигуру на более простые:
Рисунок 3.1 – Пример расчета центра масс сложной фигуры
Тогда центр масс такой фигуры будет определяться по формуле:
где – площади элементарных фигур величина которых определяется в автокаде м2.
В результате расчета координату центра масс составят:
Расчетные величины силовой и осветительной нагрузки берем из табл. 2 тогда радиус окружности цеха определяем по (3.1):
По (3.2) определяем центральный угол пропорциональный осветительной нагрузке:
Расчет для всех остальных цехов аналогичен. Полученные результаты представлены в таблице 3.
Определим координату условного центра электрических нагрузок завода:
Таблица 3 – Картограмма электрических нагрузок завода
Наименование помещений
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПО УКРУПНЕННЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ. ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Целью технико-экономических расчетов является определение оптимального варианта схемы и параметров в электрической сети и ее элементов.
Расчетная нагрузка завода в целом составляет:
Единичная мощность трансформатора связи с энергосистемой 32 МВА .
При рассмотрении вариантов внешнего электроснабжения критерием экономичности является минимум приведенных затрат.
где – нормативный коэффициент экономической эффективности равный 015;
– капитальные вложения состоящие из капитальных затрат на сооружение питающей линии установку высоковольтной аппаратуры и установок силовых трансформаторов тыс.руб.
– ежегодные эксплуатационные расходы тыс.руб.
где – капитальные вложения на сооружения питающей линии тыс.руб;
– капитальные вложения на установку высоковольтной аппаратуры тыс. руб;
– капитальные вложения на установку силовых трансформаторов.
где – издержки связанные с потерями электроэнергии в элементах сети тыс.руб.
– издержки на амортизацию линий или подстанций тыс.руб.;
– издержки на эксплуатацию линий или подстанций тыс.руб.
Для электроснабжения завода требуется рассмотреть два варианта. По первому варианту электроснабжения предполагается осуществлять по кабельной линии напряжением
Рис.4.1 – Схема внешнего электроснабжения расчетного завода
Сечения кабеля выбираем по допустимому току.
Находим расчетный ток кабеля:
Определяем экономически целесообразное сечение кабельной линии:
где – экономическая плотность тока Амм2.
Выбираем кабель АпВП3х(1х400) с допустимым током 545 А.
Проверяем выбранный кабель по условию нагрева:
где – поправочный коэффициент учитывающий число рядом проложенных кабелей принимаем равный 09;
– коэффициент учитывающий отличия температуры от номинальной принимаем равный 1;
– коэффициент перегрузки в аварийном режиме принимаем равный 117 (установлен заводом-изготовителем).
Условие проверки не выполняется выберем кабель ПвП3х(1х1200) с допустимым током 1074 А.
Условие проверки выполняется выбираем кабель ПвП3х(1х1200) с допустимым током 1074 А.
Рассмотрим второй вариант схемы внешнего электроснабжения завода. Принимаем схему внешнего электроснабжения с ГПП в которой предполагается осуществить электроснабжение завода на напряжение 220 кВ проводами марки АС.
Рис.3.2 – Схема внешнего электроснабжения расчетного завода
Трансформаторы на ГПП выбираем исходя из условия:
где – коэффициент допустимой систематической перегрузки трансформатора;
– суммарная расчетная мощность КРС;
– количество трансформаторов.
Выбираем трансформатор марки ТРДН-3200022010. [3]
Определяем расчётный ток в часы максимума системы по формуле:
Сечение проводов линий так же выбираем по экономической плотности тока которая для высоковольтных линий принимается равной 1.1 Ам2:
По шкале стандартных сечений выбираем с учётом короны находим ближайшее значение сечения. Выбираем провод марки АС-24032 с
Делаем проверку провода по нагреву в после аварийном режиме:
Проверка выполнятся окончательно принимаем провод марки АС-24032.
Определяем величины капитальных вложений для двух вариантов. Расчет будем производить в российских рублях.
Таблица 3.1 - Расчет капиталовложений по двум вариантам
Ячейка КРУ 3КВЭ-10РН с выключателем ВВTEL
ВЛ 220 кВ со свободно стоящими железобетонными опорами
Таблица 3.2. Расчёт отчислений на амортизацию и обслуживание.
Кабельная линия 10 кВ
Определяем стоимость потерь электрической энергии:
Потери электрической энергии в трансформаторе определяется по выражению:
где – количество трансформаторов шт.;
– потери холостого хода кВт;
– потери короткого замыкания кВт.
Потери мощности в кабельной линии 105 кВ:
Определим время максимальных потерь:
Потери электрической энергии:
Переводя в российский рубль получим
Для трансформатора выписываем данные:
Рассчитываем потери электроэнергии в трансформаторе:
Рассчитываем потери в ВЛ:
Посчитаем ежегодные эксплуатационные расходы:
В результате проведенных технико-экономических расчетов наиболее целесообразнее питание завода осуществлять воздушной линией 220 кВ.
Выбор напряжения внешнего электроснабжения.
При решении задач о рациональном напряжении в общем случае следует предварительно определить нестандартное напряжение при котором имели бы место минимальные затраты. Зная такое напряжение можно вернее выбрать целесообразное стандартное напряжение применительно к каждому конкретному случаю.
Например напряжение внешнего электроснабжения ориентировочно можно определить по следующим формулам:
по формуле Илларионова:
В результате проведенных расчетов наиболее целесообразнее выполнить электроснабжение завода воздушной линией 220 кВ.

5-10 пункт Асташенков.docx

5 ВЫБОР ЕДИНИЧНЫХ МОЩНОСТЕЙ И КОЛИЧЕСТВА ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТП ПРЕДПРИЯТИЯ
На промышленных предприятиях применяются одно- и двухтрансформатор-ные цеховые подстанции что позволяет создавать и рассматривать различные варианты схемы электроснабжения. Число трансформаторов в цеху определяется его нагрузкой и требованиями к надежности электроснабжения. Наиболее простым и дешевым решением является сооружение однотрансформаторных цеховых подстанций. На крупных предприятиях имеющих складской резерв трансформаторов их можно применять для питания электроприемников не только III но и II категории.
Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяются при преобладании электроприемников I и II категорий бесперебойное электроснабжение которых необходимо по требованиям технологического процесса производства или для устранения опасностей для жизни людей а также в энергоемких цехах предприятий при большой удельной плотности нагрузки (достигающей 4 и более).
При выборе цеховых трансформаторов для промышленных предприятий обычно приходится сравнивать трансформаторы единичной мощностью 630 1000 1600 и 2500 кВА. Число и мощность трансформаторов зависят от распределения нагрузок по площади цеха наличия места для расположения цеховых подстанций характера и режима работы электроприемников. При этом следует учитывать что наиболее экономичные трансформаторы мощностью 1000 кВА.
Выбор единичной мощности цеховых трансформаторов целесообразно проводить на основе технико-экономического сравнения вариантов.
При рассредоточенной нагрузке единичная мощность цехового трансформатора ориентировочно может быть принята по величине удельной плотности нагрузки определяемой по выражению:
где – расчетная полная мощность нагрузки цеха (табл. 2);
При этом число трансформаторов определяется следующим образом:
где – экономически целесообразная номинальная мощность трансфор-матора.
Значение принимается в зависимости от удельной плотности расчетной нагрузки [3]:
Если то независимо от требований надежности электроснабжения целесообразно применять двухтрансформаторные подстанции.
Однако эти рекомендации не являются достаточно обоснованными вследствие быстроменяющихся цен на электрооборудование и в частности ТП.
В проектной практике трансформаторы ТП часто выбирают по расчетной нагрузке объекта и рекомендуемым коэффициентам экономической загрузки трасформаторов.
Для двух-трансформаторной подстанции с преобладающей нагрузкой первой и второй категории коэффициент надёжности составляет 065-07 для одно-трансформаторной подстанции с преобладающей нагрузкой второй категории при наличии взаимного резервирования ТП с нагрузкой третьей категории – 09-095.
Если расчетная нагрузка цеха то для его питания применяется вводно-распределительное устройство (ВРУ).
При известном числе трансформаторов номинальная мощность трансформатора определяется по выражению:
где - расчётная мощность кВА;
- коэффициент загрузки ТР в номинальном режиме.
Приведем пример выбора трансформатора для печного отделения имеющего первую категорию надежности. Поскольку мощность цеха относительно велика и нагрузка имеет сосредоточенный характер то расчет будем производить удельной плотности нагрузки:
Принимаем трансформаторы с номинальной мощностью 2500 кВА. Определим количество трансформаторов:
Примем к установке три двухтрансформаторные с трансформаторами ТМГ11–250010
Принимаем к установке трансформатор ТМГ11–100010. Произведем пересчет коэффициента загрузки:
Аналогично произведем выбор трансформаторов для остальных цехов. Результаты расчетов сведем в таблицу 5.1.
При выборе трансформатора в компрессорной коэффициент запаса был принят 08. В аварийной режиме будут отключены менее ответственные потребители в нашем случае заводоуправление относящееся к третьей категории надежности.
Таблица 5.1 – Выбор количества и мощности трансформаторов
Число трансформаторов
Сернокислотное отделение
Ремонтно-механический
Операционное отделение
КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНЫХ НАГРУЗОК В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ПРЕДПРИЯТИЯ
1Определение экономического значения реактивной мощности потребляемой из энергосистемы
Для предприятий с присоединенной мощностью 750 кВА и более экономическое значение реактивной мощности потребляемой из сети энергосистемы в часы больших нагрузок электрической сети определяется по формуле:
где – математическое ожидание расчетной активной нагрузка завода:
где – расчетная активная нагрузка завода (см. табл. 2);
– коэффициент приведения расчетной нагрузки к математическому ожиданию; согласно [1 п. 2.1]
– максимальное значение экономического коэффициента реактивной мощности определяемого по выражению [1 п. 3.3]:
где – современная основная ставка тарифа за заявленный максимум активной мощности рубкВт·год принимаем =60·19417=1165020 рубкВт·год;
– современная дополнительная ставка тарифа за электроэнергию копкВт·ч принимаем =18·10-2·48849=879282 рубкВт·ч;
– базовый коэффициент реактивной мощности принимаемый по [1 п. 3.3] равным 025 03 04 при присоединении к подстанции с высшим напряжением 25 110 220 кВ соответственно принимаем равным 04;
– отношение потребления энергии в квартале максимума нагрузки энергосистемы к потреблению в квартале его максимальной нагрузки принимаем =1 по [1 п. 3.3];
– коэффициент отражающий изменение цен на компенсирующие устройства:
где – коэффициенты увеличения соответственно основной и дополнительной ставок тарифа на электроэнергию: .
– число часов использования максимальной нагрузки;
Экономическое значение реактивной мощности потребляемой из энергосистемы:
2 Расчет мощности батарей конденсаторов для сети напряжением до 1 кВ
Для каждой группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности определяется минимальное их число необходимое для питания расчетной активной нагрузки:
где – расчетная активная нагрузка до 1 кВ данной группы;
– коэффициент загрузки трансформаторов определяемый в зависимости от категории электроприемников по электроснабжению;
– номинальная мощность трансформаторов.
По принятому числу трансформаторов определяем наибольшую реактивную мощность которую рационально передавать через масляные трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ.
Суммарная мощность батареи низковольтных конденсаторов (БНК) для рассматриваемой группы:
где – расчетная реактивная нагрузка до 1 кВ рассматриваемой группы.
Величина распределяется между цехами прямо пропорционально их реактивным нагрузкам :
Рассмотрим выбор БНК для группы №2.
Минимальное количество трансформаторов необходимое для питания активной нагрузки этой группы определяем по формуле (6.4):
Наибольшая реактивная мощность которую рационально передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ:
Суммарная мощность БНК для рассматриваемой группы:
Поскольку суммарная мощность БНК для рассматриваемой группы приняла отрицательное значение то отсутствует необходимость в компенсации реактивной мощности.
Результаты расчета для второй группы аналогичны и сведены в таблицу6.1.
Таблица 6.1 – Определение мощности КУ до 1кВ
– расчетная нагрузка цеха с учетом установки БНК;
– фактический коэффициент загрузки трансформаторов после установки БНК.
3Определение реактивной мощности генерируемой синхронными двигателями
Каждая группа синхронных двигателей (СД) в зависимости от номиналь-ной мощности и частоты вращения ротора рассматривается индивидуально в целях использования их для компенсации реактивной мощности.
Значение реактивной мощности генерируемой СД единичной номинальной мощностью свыше 2500 кВт и СД с частотой вращения свыше 1000 обмин независимо от номинальной мощности за исключением реактивной мощности учтенной при определении электрических нагрузок может быть определено по выражению:
где – располагаемая мощность СД ;
– номинальная мощность СД кВар;
– номинальная активная мощность СД;
– номинальный коэффициент реактивной мощности СД.
Использование для компенсации реактивной мощности синхронных двигателей имеющих Рдн2500 кВт и п1000 мин1 должно быть технико-экономически обосновано. Для этого необходимо найти соотношение удельной стоимости потребления реактивной мощности и энергии из энергосистемы не превышающего экономического значения и удельной стоимости потерь активной мощности при генерировании реактивной мощности в синхронных двигателях и конденсаторных установках.
Удельная стоимость экономического потребления реактивной мощности и энергии при наличии на предприятии приборов учета максимальной реактивной мощности вычисляется по выражению:
а при отсутствии таких приборов по выражению:
где с1 – плата за 1 квар потребляемой реактивной мощности с1 = 12 руб(квар·год); d1 – плата за 1 квар·ч потребляемой реактивной энергии принимаемая равной 003 копквар·ч при расчетах по выражению (6.9) и 008 копквар·ч – по выражению (6.10); – годовое число часов использования максимальной реактивной мощности при потреблении не превышающем экономическое значение; – коэффициент отражающий изменение цен на конденсаторные установки.
Величина k1 может быть принята равной коэффициенту увеличения ставки двухставочного тарифа на электроэнергию kw (по сравнению со значениями а = 60 руб(кВт ·год) и b = 18 копкВт · ч установленными для Беларуси прейскурантом № 09-01 введенным в действие с 1.01.91 г) который определяется по формуле:
где kw1 и kw2 – коэффициенты увеличения основной и дополнительной ставок тарифа на электроэнергию (определяются делением действующих ставок тарифа на 60 и 18·10 2 соответственно); – число часов использования максимальной нагрузки предприятия.
Величина определяется в зависимости от соотношения степени компенсации и отношения натуральной минимальной нагрузки к максимальной натуральной нагрузке по следующим выражениям:
где – годовой фонд рабочего времени.
Величина может быть принята для подстанций с первичным напряжением 35 110 220 500 кВ равной соответственно 07; 06; 05; 025 а при питании от шин генераторного напряжения – 025.
Значение Км принимается для 1- 2- 3-сменной и непрерывной работы (НР) равным соответственно 09; 08; 07; 08.
Время включения ТГ для 1- 2- 3-сменной и непрерывной работы соответственно равно 2000 4000 6000 8500 ч.
Удельная стоимость потерь активной мощности в СД и компенсирующих устройствах:
Целесообразность использования СД для компенсации при одновременном потреблении реактивной мощности из энергосистемы не превышающем экономическое значение определяется соотношением:
Используя R по специальным таблицам находят оптимальные коэффициенты загрузки синхронных двигателей по реактивной мощности α. Синхронные двигатели 10 кВ с Р 1250 кВт для компенсации реактивной мощности не применяются.
Суммарная величина реактивной мощности генерируемая синхронными двигателями имеющими Рли≤2500 кВт и п≤1000 мин1 определяется как
Реактивная мощность синхронных двигателей которую экономически целесообразно использовать для компенсации при одновременном оптимальном потреблении реактивной мощности из энергосистемы вычисляется по выражению
Отметим что синхронные двигатели которые не целесообразно применять для компенсации реактивной мощности должны работать с cosφ = 1 [5].
Так как в данном курсовом проекте отсутствуют сведения о наличии в составе электроприемников синхронных двигателей а также в перечне цехов нет компрессорной то реактивную мощность генерируемую синхронными двигателями в расчетах не учитываем.
4Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела энергоснабжающей организации и потребителя и определение мощности батарей конденсаторов для сети напряжением выше 1 кВ
Мощность конденсаторных установок на стороне высокого напряжения определяется по формуле:
где – суммарная реактивная мощность всех цехов предприятия кВар;
– потери мощности в цеховых трансформаторах кВар;
– мощность конденсаторных установок на стороне напряжения до 1 кВ (см. табл.6.1).
Потери реактивной мощности в цеховых трансформаторах определяются по формуле:
Результаты расчета представлены в таблице 6.2.
Таблица 6.2 – Потери реактивной мощности в трансформаторах
На стороне высокого напряжения устанавливаем 2 конденсаторных установки УКЛ(П)56-105-450 У3 [12] номинальной мощностью 450 кВар. Тогда
Расчетная мощность завода с учетом компенсирующих устройств:
5 Распределение мощности батарей конденсаторов в сети напряжением до 1 кВ
Для подключения батарей конденсаторов в сети напряжением до 1 кВ необходимо предусмотреть дополнительные ячейки в ВРУ и РУ-04 кВ ЦТП. Распределение мощности батарей конденсаторов в сети напряжением до 1 кВ рассмотрено в пункте 6.2. В результате расчетов отсутствует необходимость в компенсации реактивной мощности для сети до 1 кВ.
РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЗАВОДА
При разработке схемы электроснабжения расчетного завода учитываем расположение цехов предприятия а также их категории надежности электроснабжения. Цеховые трансформаторные подстанции запитаны от ГПП кабельными линиями. ЦРП питается по 2 кабельным линиям длиной 77 км.
Радиальная схема электроснабжения с одним или несколькими РП получило широкое распространение. Электрическая сеть выполненная по такой схеме обеспечивает передачу электроэнергии от источника питания к электроприемникам без ответвлений по пути для питания других потребителей. Такая схема обуславливает использование большого количества аппаратов и линий электропередачи и применяется для питания ответственных и крупных потребителей.
Электрическая сеть выполненная по магистральной схеме представляет линию электропередачи поочередно запитывающие подстанции (ТП РП) при кабельной канализации электроэнергии или линию электропередачи с ответвлением к отдельным подстанциям при воздушной канализации электроэнергии. Схемы магистрального питания применяется при упорядоченном расположении подстанций на территории завода при необходимости резервирования подстанций от другого источника а также во всех случаях когда магистральные схемы имеют технико-экономические преимущества перед другими схемами.
Распределение электроэнергии выполнено по смешанной схеме – КТП1 – КТП11 запитыны радиально от шин ГПП а ВРУ1 ВРУ2 и ВРУ3 запитываются магистрально от шин соответствующих КТП. На рисунке 7.1 представлено схематическое описание распределения электроэнергии расчетного завода.
Рисунок 7.1 – Принципиальная схема электроснабжения завода
РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ЭЛЕКТРОАППАРАТУРЫ
Расчетная схема рассматриваемой сети электроснабжения предприятия и схема замещения представлены на рисунках 8.1 и 8.2 соответственно.
Рисунок 8.1 – Расчетная схема сети электроснабжения предприятия
Рисунок 8.2 – Схема замещения сети электроснабжения предприятия
Определим ток трехфазного кз в точке .
Расчет будем вести в именованных единицах с приближенным приведением. За базисное напряжение принимаем среднее номинальное напряжение ступени в точке КЗ.
Сопротивление системы находим по формуле:
где – мощность кз на выводах высшего напряжения трансформатора.
Сопротивление воздушной линии марки АС-24032 [9 табл. 4.5 4.7]:
Трехфазный ток кз в точке :
Определим ударный ток короткого замыкания:
где ударный коэффициент; для РУ 220 кВ
Индуктивное сопротивление трансформаторов 2хТРДН-3200022010 [6 табл. П17] с учетом параллельной их работы:
где ударный коэффициент; для РУ 6-10 кВ
Сопротивление кабельной линии марки АПвП-3(1х50) [9 табл. 4.5 4.7]:
Суммарное сопротивление до точки :
Ударный ток короткого замыкания:
Выберем на ЦРП завода комплектное распределительное устройство.
Максимальный ток определяется следующим образом:
Термический импульс:
Выберем на 10 кВ КУ10С [11].
Результаты расчетов по выбору КРУ приведены в таблице 8.1.
Таблица 8.1 – Выбор КРУ 10 кВ
В КРУ применяем вакуумные выключатели серии BBTEL.
Выбор вводного выключателя на стороне 10 кВ
Определим утяжеленный ток:
Термический импульс короткого замыкания:
Выбираем выключатель типа BBTEL-10-201600 У2 по [11].
Условия выбора вводного выключателя приведены в таблице 8.2.
Таблица 8.2 – Условия выбора вводного выключателя 10 кВ
Выключатель типа BBTEL-10-201600 У2 удовлетворяет всем условиям выбора.
Выбор секционного выключателя на стороне 10 кВ
Выбираем вакуумный выключатель типа BBTEL-10-125630 У2.
Условия выбора данного выключателя такие же как и для вводного.
Таблица 8.3 – Условия выбора секционного выключателя 10 кВ
Выбор выключателя на стороне 10 кВ отходящих линий ГРП
Расчёт рассмотрим на примере выбора выключателя линии питающей магистраль КТП11.
Определим максимальный ток:
где – полная мощность группы №2 (см. табл. 6.1) с учётом КУ.
Выбираем выключатель типа BBTEL-10-125630 У2.
Результаты расчетов по выбору выключателя приведены в таблице 8.4.
Таблица 8.4 – Выбор выключателя на стороне 10 кВ отходящих линий ГРП
Для остальных отходящих линий расчёт по выбору выключателей аналогичен. Следовательно для них принимаем выключатель типа BBTEL-10-125630 У2.
Выбор выключателей для КУ 10 кВ
Расчётный ток определим по формуле:
Результаты расчетов по выбору выключателя приведены в таблице 8.5.
Таблица 8.5 – Выбор выключателя для КУ на стороне 10 кВ
Выбор заземлителей на стороне 10 кВ
Ударный ток и термический импульс для выбора заземлителей берётся для точки К2.
Таблица 8.6 – Выбор заземлителей на стороне 10 кВ
Выбираем заземлитель типа ЗР-10У3 по [4].
Выбор трансформаторов тока 10 кВ
Условия выбора трансформатора тока представлены в таблице 8.9.
Таблица 8.9 – Условия выбора трансформатора тока
Расчетные параметры цепи
Определим максимальный рабочий ток питающей линии:
Выберем приборы которые подключаются к трансформатору тока.
Таблица 8.10 – Приборы подключаемые к вторичной обмотке ТТ
Наименование и тип прибора
Определяем вторичную нагрузку трансформатора тока упрощенно без учета ее комплексного характера:
Выбираем трансформатор тока типа ТЛ-10 с номинальной нагрузкой в классе точности 05: . Результаты выбора коэффициентов трансформации трансформаторов приведены на втором листе графической части курсового проекта.
Выбор трансформатора тока секционного выключателя 10 кВ
Условия выбора трансформатора тока представлены в таблице 8.11.
Таблица 8.11 – Условия выбора трансформатора тока
Определим максимальный рабочий ток:
Таблица 8.12 – Приборы подключаемые к вторичной обмотке ТТ
Выбираем трансформатор тока типа ТЛК-10 с номинальной нагрузкой в классе точности 05: .
Выбор трансформаторов напряжения на стороне 10 кВ
Трансформаторы напряжения выбираются по следующим условиям:
) по номинальному напряжению:
где Uном - номинальное первичное напряжение.
) по вторичной нагрузке:
где S2расч – мощность внешней вторичной цепи (вторичная нагрузка);
S2ном – номинальная вторичная нагрузка.
Определим расчетную мощность подключаемых приборов (табл. 8.15).
Таблица 8.15 – Расчет нагрузки трансформаторов напряжения
Вольтметр с переключателем
Эквивалентная мощность приборов: S2расч = P = 17 В·А
Установим трансформатор напряжения типа НАМИТ-10. Номинальная мощность трансформатора в классе точности 05 – .
Условия выбора трансформатора напряжения представлены в таблице 8.16.
Таблица 8.16 – Условия выбора трансформатора напряжения
Каталожные данные трансформатора напряжения
Выбор вводных автоматических выключателей для КТП на стороне 04 кВ
Выбор автоматических выключателей выполняется по следующим условиям:
где – номинальный ток автомата А;
– номинальный ток теплового расцепителя А;
– расчетной ток защищаемой цепи А.
Рассмотрим пример выбора автоматического выключателя для КТП1.
Выбираем автоматический выключатель серии ВА53-43 [6 табл.П11] с = 2500 А = 2500А.
Проверяем по условию (8.3):
Условие выполняется. Результаты расчета приведены на втором листе графической части курсового проекта.
Выбор вводных автоматических выключателей 04 кВ для ВРУ
где – расчётная мощность вводно-распределительного устройства с учетом установи КУ.
Данный расчёт рассмотрим на примере ВРУ1:
Выбираем автоматический выключатель серии ВА51-37 [6 табл.П11] с = 400 А =400А.
ВЫБОР И ОПИСАНИЕ СПОСОБОВ ПРОКЛАДКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ВНЕШНЕГО И ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Так как в состав расчетного завода входят цеха которые относятся ко II и I категории по надежности электроснабжения то внешнее электроснабжение будет осуществлено по двум независимым силовым линиям. В качестве независимых линий электроснабжения будут использоваться высоковольтные провода марки АС.
Прокладка двух кабельных линий в земле будет осуществлена в одной траншее на глубине 08 метра параллельно друг другу на расстоянии по горизонтали в свету 300 мм. Кабели в траншее будут иметь снизу подсыпку а сверху засыпку слоем мелкой земли не содержащей камней строительного мусора и шлака. На всём протяжении кабельной трассы для защиты от механических повреждений кабели будут покрыты ещё и глиняным обыкновенным кирпичом в один слой поперёк кабельной трассы. В соответствии с действующими правилами охраны электрических сетей над кабельной трассой будет организована охранная зона в размере площадки по 1 метру с каждой стороны от крайних кабелей (пункт 2.3.13 ПУЭ). В соответствии с пунктом 2.3.39 ПУЭ при отсутствии опасности механических повреждений для питания завода будут использоваться небронированные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Прокладка внутризаводской сети электроснабжения будет осуществляться следующим образом:
- питание цеховых трансформаторных подстанций КТП1 – КТП11 будет осуществлено высоковольтными силовыми кабелями которые будут прокладываться в траншеях. Способ прокладки будет такой же как и для сети внешнего электроснабжения;
- питание ВРУ1 ВРУ2 и ВРУ3 будет осуществлено кабелями проложенными в траншее. Способ прокладки будет такой же как и для сети питающей цеховые трансформаторные подстанции.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЕТЕЙ ВНЕШНЕГО И ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Питание завода происходит по воздушной линии 110 кВ марки АС 7011 от трансформаторной подстанции энергосистемы.
Выбор воздушной линии был произведен в технико-экономической части курсового проекта.
Выбор кабеля питающего КТП
Выбор питающих кабелей рассмотрим на примере КТП1:
При расчете токов будем учитывать что распределение мощности в цеху равномерно по двум трансформаторным подстанциям таким образом для данного цеха мощность на одну КТП будет делится на два:
Ток протекающий по линии:
Экономическая плотность тока для линий выполненных алюминиевыми кабелями с пластмассовой изоляцией по табл.1.3.36 ПУЭ равна = 17 Амм2.
Экономически целесообразное сечение линии:
Выбираем ближайшее стандартное сечение кабеля 50 мм2 марки АПвП с =174 А по табл. 3.2 [9].
Определяем минимальное сечение по условию термической стойкости к токам КЗ:
Сечение прошло по термическому импульсу КЗ.
Проверяем данное сечение по условию нагрева в послеаварийном режиме:
Условие выполняется.
Окончательно принимаем кабель марки 2хАПвП-3х(1х50) с =
Аналогичный расчёт производим и для остальных КТП. Результаты сводим в таблицу 10.1.
Выбор кабелей питающих ВРУ
Расчёт рассмотрим на примере ВРУ1.
Проводники электрических сетей всех видов и назначений выбираются или проверяются по допустимому нагреву длительным расчетным током :
где – допустимый ток проводника А;
– поправочный коэффициент на фактические условия прокладки проводов и кабелей; принимаем равным 1.
Расчётный ток определяем по формуле:
Принимаем 2 кабеля марки 1хВВГ-4(1х120) с = по табл.1.3.6 ПУЭ.
Т.к. данное условия выполняются то для ВРУ1 выбираем 1 кабель марки 1хВВГ-4(1х120).
Выбор остальных кабелей аналогичен и результаты расчета представлены в таблице 10.2.
Таблица 10.1 – Расчет электрической сети завода с Uh = 105 кВ
Количество и марка кабеля
Таблица 10.2 – Расчет электрической сети с Uh = 04 кВ
Основной задачей данного курсового проекта была получение навыков в области внешнего электроснабжения предприятий в частности электроснабжения химического завода.
Химзавод отнесен ко I категории надежности электроснабжения. Питание завода осуществляется на напряжении 220 кВ по двум независимым воздушных линиям АС-24032
При проектировании данной системы были рассмотрены и решены следующие задачи: охарактеризованы и проанализированы основные исходные данные для проектирования систем внешнего и внутреннего электроснабжения определены расчетные электрические нагрузки цехов и завода в целом составлена картограмма и определён условный центр электрических нагрузок завода выбрано напряжение внешнего электроснабжения выбраны единичные мощности и количество трансформаторов цеховых ТП предприятия выполнена компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях предприятия разработана схема электроснабжения завода произведён расчет токов короткого замыкания и выбрано основное электрооборудование и электроаппаратура произведён выбор и описаны способы прокладки электрических сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения выполнен электрический расчет сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения.
Расчётная мощность завода в целом до компенсации равна кВА после компенсации – кВА. На стороне 10 кВ установлены компенсирующие устройства мощностью 2х450 квар на стороне 04 кВ отсутствует необходимость в компенсации реактивной мощности.
Распределение электроэнергии по территории предприятия осуществляется по смешанной схеме. КТП питаются от ЦРП радиально кабельными линиями 10 кВ а ВРУ магистрально от соответствующих КТП кабельными линиями 04 кВ.
На высокой стороне были выбраны КРУ выключатели заземлители предохранители выключатели нагрузки трансформаторы тока и напряжения а на низкой стороне – автоматические выключатели и трансформаторы тока.
В графической части проекта выполнен чертеж генплана промышленного предприятия с электрической сетью и картограммой нагрузок а так же чертеж полной однолинейной схемы электроснабжения предприятия.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТИРАТУРЫ
Указания по проектированию установок компенсации реактивной мощности в электрических сетях общего назначения промышленных предприятий. РТМ36.18.32.6–92 Инструктивные и информационные материалы по проектированию электроустановок. – М.: ВНИПИ ТЯЖПРОМЭЛЕКТРО-ПРОЕКТ 1992. №7-8 – 53 с.
Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Электрооборудование и автоматизация Под общей редакцией А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. – 2-е изд. перераб. и доп.– М.: Энергоатомиздат 1981. – 624 с.
Кудрин Б. И. Прокопчик В. В. Электроснабжение промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. – Мн.: Выш. шк. 1988. – 357 c.
Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования:Учебное пособие для вузов. –4-е изд. перераб. и доп. – М.:Энергоатомиздат1989. – 608 с.
Радкевич В.Н. Проектирование систем электроснабжения: Учеб. Пособие. – Мн.: НПООО «ПИОН» 2001. –292с.
Ус А.Г. Евминов Л.И. Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий: Учеб. пособие. – Мн.: НПООО «ПИОН» 2002. – 457 c.
Колесник Ю.Н. Токочакова Н.В. Промышленные потребители электрической энергии: практикум по одноименному курсу для студентов специальности 1-43 01 03 «Электроснабжение». – УО «ГГТУ им.П.О. Сухого» 2006.
Ус А.Г. Бахмутская В.В. Электроснабжение промышленных предприятий: методическое указание к изучению одноименного курса для студентов заочной форм обучения специальности 1-43 01 03 «Электро-снабжение». – УО «ГГТУ им.П.О. Сухого» 2008.
Канализация электрической энергии по территории предприятия: Практическое руководство к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Электроснабжение промышленных предприятий». – Гомель: УО «ГГТУ им.П.О. Сухого» 2001. – 28 с.
Силовые трансформаторы. Каталог Минского электротехнического завода им. В.И. Козлова.
Каталог технической продукции компании “ТАВРИДА ЭЛЕКТРИК”.