Электроснабжение завода ювелирных изделий

23 Листы 1 и 2..dwg

КП-01.01.00-07 гр.ЗЭ-44с
кафедра "Электроснабжение
Кабельная линия напряжением выше 1 кВ;
Условные обозначения:
Кабельная линия напряжением до 1 кВ;
Осветительная нагрузка
Трансформаторная подстанция;
Электроснабжение завода ювелирных изделий.
Генплан завода с электрической сетью и
картограммой нагрузок. Кабельный журнал.
способ прокладки кабеля
Выкл-ль нагрузки ВНРп
Секционный выключатель
Ремонтно-механический
Искусственных алмазов
Алмазных инструментов
Полная однорелейная схема электроснабжения.
Изготовления ювел. изд.
ПКТ-104-6-315-20-У3
- комплектная трансформаторная
- вводно-распределительное устройство;
Корпус сварки и окраски (КСО)
Электроремонтный цех
Цех главного конвейера
Склад готовой продукции
Экспликация зданий и сооружений
Цех товаров народного потребления №2
Условные обозначения
- газон (на ген. плане);
- деревья лиственной породы.
- распределительный пункт;
ГГТУ им. П. О. Сухого
Кафедра "Электроснабжение
ДП. 1-43 01 03 01-10
Реконструкция системы электроснабжения РУП "Гомсельмаш" в связи с модернизацией прессового цеха и исследование качества электроэнергии на предприятии
Фрагмент генплана РУП "Гомсельмаш

Задание 23 Листы 1 и 2..dwg

КП-01.01.00-07 гр.ЗЭ-44с
кафедра "Электроснабжение
Кабельная линия напряжением выше 1 кВ;
Условные обозначения:
Кабельная линия напряжением до 1 кВ;
Осветительная нагрузка
Трансформаторная подстанция;
Электроснабжение завода ювелирных изделий.
Генплан завода с электрической сетью и
картограммой нагрузок. Кабельный журнал.
способ прокладки кабеля
Выкл-ль нагрузки ВНРп
Секционный выключатель
Ремонтно-механический
Искусственных алмазов
Алмазных инструментов
Полная однорелейная схема электроснабжения.
Изготовления ювел. изд.
ПКТ-104-6-315-20-У3
- комплектная трансформаторная
- вводно-распределительное устройство;
Корпус сварки и окраски (КСО)
Электроремонтный цех
Цех главного конвейера
Склад готовой продукции
Экспликация зданий и сооружений
Цех товаров народного потребления №2
Условные обозначения
- газон (на ген. плане);
- деревья лиственной породы.
- распределительный пункт;
ГГТУ им. П. О. Сухого
Кафедра "Электроснабжение
ДП. 1-43 01 03 01-10
Реконструкция системы электроснабжения РУП "Гомсельмаш" в связи с модернизацией прессового цеха и исследование качества электроэнергии на предприятии
Фрагмент генплана РУП "Гомсельмаш

Задание 23, Вариант 1, Ввод 1.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
по курсу:”Электроснабжение промышленных предприятий”
на тему:”Электроснабжение завода ювелирных изделий.”
ПРИНЯЛ: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
Характеристика и анализ основных исходных данных для проектирования систем внешнего и внутризаводского электроснабжения.
Определение расчетных электрических нагрузок цехов и завода в целом.
Составление картограммы и определение условного центра эл. нагрузок.
Технико-экономическое обоснование по укрупненным показателям выбора напряжения внешнего электроснабжения.
Выбор единичных мощностей и количество тр-ров цеховых ТП предприятия.
Компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях предприятия.
Разработка схемы электроснабжения завода.
Расчет ТКЗ и выбор основного электрооборудования и электроаппаратуры.
Выбор и описание способов прокладки эл.сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения.
Электрический расчет сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения.
Список используемой литературы.
Целью курсового проекта является приобретение навыков выполнения схем электроснабжения удовлетворяющих требованиям надежности экономичности гибкости безопасности систем электроснабжения и условиям окружающей среды помещений; выполнения расчетов электрических нагрузок на ПЭВМ.
Задачей данного курсового проекта является разработка схемы внешнего и внутризаводского электроснабжения завода ювелирных изделий.
При проектировании внутризаводского электроснабжения завода необходимо рассмотреть и выбрать:
-возможность применения для электроснабжения завода ГПП или ГРП;
-способ выполнения внутризаводской распределительной сети (по радиальной магистральной или смешанной схеме);
-напряжение распределительной сети завода;
-компенсирующие устройства на напряжение выше 1000 В;
-трансформаторы ЦТП;
-коммутационную и защитную аппаратуру. При рассмотрении выше перечисленных вопросов необходимо учитывать надежность экономичность гибкость безопасность систем электроснабжения и условия окружающей среды помещений.
Так как на заводе имеются цеха с -ой категорией то для обеспечения их категории необходимо отнести завод к I-ой категории в этом случае электроприемники I категории будут обеспечены электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.
Окружающая среда оказывает большое влияние на выбор применяемого электрооборудования. Каталоги и технические условия на электрооборудование составляемые фабриками изготовителями и согласованные с потребителями определяют область их применения включая и условия окружающей среды.
Условия окружающей среды в производственных помещениях и зонах где размещается технологическое и связанное с ним электротехническое оборудование определяются температурой воздуха влажностью наличием агрессивных газов и пыли возможностью возникновения условий взрывопожароопасности.
Среда в большинстве цехов завода нормальная. Электроприемники могут иметь степень защиты IP42 где первая цифра означает защиту от попадания предметов диаметром или толщиной более 1 мм (например стружки при обработке) а вторая – защита от капель воды попадающих на оболочку под углом 15º к вертикали. В соответствии со всем выше сказанным охарактеризуем имеющиеся на предприятии цеха и отделения. Характеристики помещений сведем в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 – Характеристика цехов по категории надежности электроснабжения
Категория надежности электроснабжения
Характеристика среды помещения
Характеристика среды по безопасности к действию эл. тока
без повышенной опасности
с повышенной опасностью
Алмазных инструментов
Искусственных алмазов
Изготовления ювелирных изделий
Ремонтно-механический
Определение расчетной силовой нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса является приближенным методом расчета поэтому его применение рекомендуют для предварительных расчетов и определения общезаводских нагрузок. Для определения расчетных нагрузок по этому методу необходимо знать установленную мощность Рном группы приемников коэффициенты мощности cosφ и коэффициент спроса Кс данной группы определяемые по справочным материалам.
Расчетную нагрузку группы однородных по режиму работы электроприемников определяют по формулам(метод коэффициента спроса) :
где Рном – суммарные номинальные мощности цехов в соответствии с заданием;
Кс– коэффициент спроса и мощности цехов взятые по справочным данным.
Осветительная нагрузка может быть определена методом удельной мощности на единицу производственной площади.
Расчетные активные и реактивные мощности осветительной нагрузки:
гдеРуд – удельная расчетная мощность на 1 м² производственной площади кВт м²;
F – площадь размещения приемников группы м²;
tg(arccosφ)=173 где cosφ=05 – коэффициент мощности осветительной нагрузки.
Произведем расчет нагрузок предприятия:
Коэффициенты спроса и минимальные освещенности цехов приняты по справочным данным исходя из назначения конкретного цеха;
Удельные мощности общего равномерного освещения приняты по справочным данным исходя из назначения конкретного цеха;.
Пример расчета нагрузок цеха №1:
Расчетные активные и реактивные мощности силовой нагрузки рассчитываем по формулам (8.1) и (8.2):
Рассчитываем осветительную нагрузку по формулам (8.3) и (8.4):
Расчетная полная мощность цеха №1:
Расчет мощности остальных цехов сведен в таблицу 2.1.
Расчетная мощность завода определяется по формулам
где КS – коэффициент совмещения максимума нагрузок КS = 09;
DРт – потери активной мощности в трансформаторах завода кВт;
DQт – потери реактивной мощности в трансформаторах завода квар;
DРл – потери активной мощности в линиях кВт;
DQл – потери реактивной мощности в линиях квар;
Потери мощности в трансформаторах и линиях определяются по формулам.
Определим расчетную мощность завода.
Исходные данные цехов
Данные помещений цехов
Наименование помещения
Изготовления ювел. изд.
При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий составляют картограммы электрических нагрузок которые широко применяются для отыскания месторасположения подстанций и представляет собой размещенные на генплане окружности площади которых в принятом масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. С помощью картограммы нагрузок проектировщик может наглядно представить размещение нагрузок по территории завода.
Необходимо подстанции располагать вблизи нагрузок запитанных от них что связано с затратами на проводниковые материалы и потерями электроэнергии.
Исходя из выше изложенного составление картограммы необходимо для определения центра электрических нагрузок предприятия.
Каждому цеху соответствует своя окружность центр которой совпадает с центром нагрузки цеха а радиус окружности определяется по формуле:
m – масштаб для определения площади круга кВтмм2 принимаем 025 кВтм2.
Окружности на генплане предприятия разделяются на секторы которые пропорциональны осветительной и силовой нагрузкам цехов.
Центральный угол пропорциональный осветительной нагрузки определяется по формуле
Координаты условного центра электрических нагрузок определяются по формулам
Определим радиус окружности и центральный угол пропорциональный осветительной нагрузки цеха 1:
Для всех остальных цехов расчет радиусов окружностей и центральных углов пропорциональных осветительной нагрузки цехов аналогичен. Результаты расчетов приведены в таблице 3.1.
Исходные данные и расчет условного центра электрических нагрузок завода представлены в табл. 3.2.
Определим координаты условного центра электрических нагрузок:
Учитывая целесообразность смещения РП (ГПП) в сторону источника питания (чтобы по возможности исключить встречные потоки мощности в питающих и отходящих линиях и место расположения РП не находилось на проездах к зданиям) размещаем РП (ГПП) в районе цеха № 2.
Внешнее электроснабжение промышленных предприятий осуществляется от энергосистемы если от энергосистемы и собственных электростанций реже - только от собственных электростанций.
Передача электроэнергии от энергосистемы может осуществляться по схемам электроснабжения без или с трансформацией в месте перехода от внешнего к внутреннему электроснабжению и по схемам "глубокого" ввода.
Выбор той или иной схемы определяется удалённостью предприятия от источника питания величиной потребляемой мощности территориальным размещением нагрузок как самого предприятия так и района где оно находится.
Для получения наиболее экономичного варианта электроснабжения предприятия в целом напряжение каждого звена системы электроснабжения должно выбираться прежде всего с учетом напряжений смежных звеньев. Выбор напряжений основывается на сравнении технико-экономических показателей различных вариантов в случаях когда:
от источника питания можно получать энергию при двух или более напряжениях;
при проектировании электроснабжения предприятий приходится расширять существующие подстанций и увеличивать мощность заводских электростанций;
сети заводских электростанций связывать с сетями энергосистем.
Предпочтение при выборе вариантов следует отдавать варианту с более высоким напряжением даже при небольших экономических преимуществах (не превышающих 10—25%) низшего из сравниваемых напряжений.
Для питания крупных и особо крупных предприятий следует применять напряжения 110 150 220 330 и 500 кВ На первых ступенях распределения энергии па таких крупных предприятиях следует применять напряжения ПО 150 и 220 кВ.
Напряжение 35 кВ в основном рекомендуется использовать для распределения энергии на первой ступени средних предприятий при отсутствии значительного числа электродвигателей напряжением выше 1000 В а также для частичного распределения энергии на крупных предприятиях где основное напряжение первой ступени равно 110— 220 кВ. В частности напряжение 35 кВ можно применять для полного или частичного внутризаводского распределения электроэнергии при налички:
а)мощных электроприемников на 35 кВ (сталеплавильных печей мощных ртутно-выпрямительных установок и др.);
б)электроприемников повышенного напряжения значительно удаленных от источников питания;
в)подстанций малой и средней мощности напряжением 3504 кВ включенных по схеме "глубокого ввода".
Напряжение 20 кВ следует применять для питания: а) предприятий средней мощности удаленных от источников питания и не имеющих своих электростанций;
б) электроприемников удаленных от подстанций .крупных предприятий (карьеров рудников и т. п.);
в) небольших предприятий населенных пунктов железнодорожных узлов и т. п. подключаемых к ТЭЦ ближайшего предприятия. Целесообразность применения напряжения 20 кВ должна обосновываться технико-экономическими сравнениями с напряжениями 35 кВ и 10 кВ с учетом перспективного развития предприятия.
Напряжение 10 кВ необходимо использовать для внутризаводского распределения энергии:
а) на предприятиях с мощными двигателями допускающими непосредственное присоединение к сети 10 кВ;
б) на предприятиях небольшой и средней мощности при. отсутствии или незначительном числе двигателей на 6 кВ;
в) на предприятиях имеющих собственную электростанцию с напряжением генераторов 10 кВ.
Напряжение 6 кВ обычно применяют при наличии на предприятии:
а) значительного количества электроприемников на 6 кВ;
б) собственной электростанций с напряжением генераторов б кВ.
После определения электрической нагрузки и установления категории надежности потребителя намечают возможные варианты электроснабжения с питанием кабельными или воздушными линиями различных напряжений. Окончательный выбор одного из вариантов определяют сравнением технико-экономических показателей указанных вариантов. Обычно рассматривают 2-3 варианта с выявлением капитальных затрат ежегодных эксплуатационных расходов расходов цветного металла суммарных затрат.
Для данного случая можно составить несколько схем электроснабжения: одна из них передача электроэнергии на напряжении 6 кВ до распределительного пункта предприятия (рис. 4.1 а); другая предполагает передачу электроэнергии на напряжении 110 кВ с последующей трансформацией на ГПП предприятия (рис 4.2 б).
Целью технико-экономических расчётов является определение оптимального варианта схемы и параметров электросети и её элементов.
Расчётная нагрузка предприятия Sр = 556882 кВА. Единичная мощность трансформатора связи с энергосистемой 32 МВА Uвн = 110 кВ Uнн = 65 кВ.
Расстояние до проектируемого завода 09 км.
При рассмотрении вариантов внешнего электроснабжения критерием экономичности является минимум приведенных затрат:
где р – нормативный коэффициент экономической эффективности р = 012;
К – капитальные вложения состоящие из капитальных затрат на сооружение питающих линий установку высоковольтной аппаратуры и установку силовых трансформаторов К=Кл+Кап+Кт-р;
Сэ – ежегодные эксплуатационные расходы.
где α – коэффициенты отчислений на амортизацию и обслуживание;
Сп – стоимость потерь электроэнергии.
Для электроснабжения завода рассмотрим два варианта.
Рис. 4.1. Схемы питания завода.
По первому варианту предполагается осуществить питание по воздушным линиям 6 кВ. По условию надежности должно быть две линии от двух независимых источников.
Выполним выбор сечения проводов 6 кВ питающих РП от энергосистемы. Выбор сечения проводника производим по экономической плотности тока. Ток протекающий по линиям определяется по формуле
где S р – мощность протекающая по линиям кВ×А;
n – количество параллельных линий;
U н – номинальное напряжение линии кВ.
Ток протекающий по линии при напряжении 6 кВ:
Экономическая плотность тока определяется в зависимости от времени использования максимума нагрузки по [9 табл. 4.1]. Время использования максимума нагрузки для предприятий с двухсменным графиком работы равно 4000 ч следовательно экономическая плотность тока для голых сталеалюминевых проводов j э = 11 Амм2.
Экономическое сечение определяется по формуле мм2
Экономическое сечение линии:
Выбираем АС-18524 с Iдоп=540 А ([3] таб. П14];
Проверяем данное сечение по условию нагрева для послеаварийного режима:
Iнб.п.ав. =2·26793 = 53586.А; при отключении одной цепи. Условие выполняется.
Окончательно принимаем две линии выполненные проводом АС-18524
По второму варианту электроснабжение завода предполагается осуществить на напряжении 110 кВ по проводам марки АС. Выберем мощность трансформаторов в ГПП:
где Кс – коэффициент допустимой систематической перегрузки трансформатора Kc=
Sp – расчётная мощность завода;
n – число трансформаторов на подстанции.
Мощность трансформаторов установленных на ГПП.
Коэффициент загрузки трансформатора:
где Sмакс – максимально расчетная полная мощность завода МВА;
Sном – номинальная мощность трансформатора МВА;
Принимаем трансформаторы ТМН(ТМ) 6300110 с Sном=63 МВА тогда коэффициент нормальной загрузки будет равен:
Коэффициент аварийной перегрузки будет равен:
Воздушные линии выбираем по экономической плотности тока:
Ток протекающий по линии при напряжении 110 кВ:
Выбираем АС – 12019 Iдоп = 390 А. по условию механической прочности и коронирования.
Iнб.п.ав. =2·1461 = 2922.А390.А. при отключении одной цепи. Условие выполняется.
Окончательно принимаем две линии выполненные проводом АС – 12019.
Расчет капитальных вложений производим на основе укрупненных показателей стоимости. Результаты расчета сводим в табл. 4.1.
Стоимость един. о.е.
ВЛ-110кВ стальные одноцепные опоры
трансформаторы 2х6300 МВА
Ячейка КРУ 6 кВ с выключателем
Расчет затрат на амортизацию и обслуживание сводим в табл. 4.2. Значения коэффициентов a и b взяты из [7].
Вариант 1 (ВЛ 110кВ)
Определим стоимость потерь электроэнергии Сп:
где Соп – стоимость одного кВт ч электроэнергии; Соп=08 копкВт×ч;
Определим потери электроэнергии в элементах электрической сети:
Число часов максимальной нагрузки ч;
Трансформатор ТРДН-32 000110: Рхх=34.кВт; Ркз=170.кВт; Sном=32.МВА.
Трансформатор ТМН–6300110: Рхх=10.кВт;Ркз=44.кВт;Sном=63.МВА.
Потери мощности в ВЛ 110 кВ:
АС 12019: r0 = 0251 Омкм; L = 09 км.
Потери мощности в ВЛ 6 кВ:
АС-18524 r0 = 0161 Омкм; L = 09 км.
Определяем стоимость потерь:
Вариант 1 (ВЛ 6 кВ):
Вариант 2 (ВЛ 110 кВ):
Вариант 1 (ВЛ 110 кВ):
Вариант 2 (ВЛ 6 кВ):
На основании минимума приведенных затрат выбираем схему ВЛ-110кВ с ГПП 110кВ (1-й вариант).
Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях определяется величиной и характером электрических нагрузок (требуемой надёжностью электроснабжения и характером потребления электроэнергии) территориальным размещением нагрузок их перспективным изменением и при необходимости обосновывается технико-экономическими расчетами.
Как правило в системах электроснабжения применяются однотрансформаторные и двухтрансформаторные подстанции.
Однотрансформаторные подстанции согласно применяются при питании нагрузок допускающих перерыв электроснабжения на время не более одних суток необходимых для ремонта или замены повреждённого элемента (питание электроприёмников III категории) а также для питания электроприёмников II категории при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении или при наличии складского резерва трансформаторов.
Двухтрансформаторные подстанции применяются при преобладании электроприёмников I и II категорий. При этом мощность трансформаторов выбирается такой чтобы при выходе из работы одного другой трансформатор с учетом допустимой перегрузки принял бы на себя нагрузку всех потребителей (в этом случае можно временно отключить электроприёмники III категории). Такие подстанции желательны и независимо от категории потребителей но при наличии неравномерного суточного или годового графика нагрузки.
Выбор мощности трансформаторов осуществляется исходя из полной расчётной нагрузки объекта удельной плотности нагрузки а также других факторов. При рассредоточенной нагрузке единичная мощность цехового трансформатора ориентировочно может быть принята по величине плотности нагрузки определяемой по выражению
где Sp – расчётная полная мощность нагрузки объекта МВА;
F – производственная площадь объекта м2.
Согласно [6] при открытой установке КТП в цехе рекомендуется устанавливать трансформаторы с единичной мощностью:
00 и 1600 кВА - при Sy 02 кВАм2;
00 кВА - при Sy = 02-05 кВАм2;
00 кВА - при Sy > 02 кВАм2.
При установке КТП в отдельных помещениях принимаются следующие значения Sном:
00 и 1600 кВА - при Sy 015 кВАм2;
00 кВА - при Sy = 015-035 кВАм2;
00 кВА - при Sy > 035 кВАм2
При Sy > 035 кВ·Ам2 также допускается применение трансформаторов мощностью 1600 кВ·А.
Трансформаторы мощностью до 630 кВА применяются яри малой плотности нагрузок в частности на мелких и средних объектах на периферийных участках крупных предприятий для административных зданий клубов и т.п.
В качестве примера рассмотрим цех №1 Компрессорный. Sр=105575. кВА имеется производственную площадь F=6650.м2. КТП устанавливается непосредственно в здании т.е. закрыто.
При Sу=061 кВАм2 рекомендуется принимать от Sтр=1000 кВА.
Число трансформаторов для каждого цеха опредляем по формуле
где Р – расчётная активная нагрузка цеха кВт;
– коэффициент загрузки трансформаторов определяемый по (4.9);
Sт– номинальная мощность применяемых в цеху трансформаторов кВА.
Например расчет для цеха №1. Так как цех относится ко второй категории надежности электроснабжения то количество трансформаторов необходимо установить не менее двух.
Аналогично ведем расчет для остальных цехов. Результаты приведены в таблице 5.2.
Для удобства в эксплуатации и матриально-технического снабжения необходимо чтобы при разработке электроснабжения было несколько типоразмеров трансформаторов.
Так как питание ВРУ некоторых цехов осуществляется от ТП то мощности данных цехов необходимо суммировать результаты расчета сведем в таблицу 5.1.
Выбирая место расположения трансформаторной подстанции в цеху необходимо учитывать требования максимального приближения к центру нагрузок цеха и располагать ее со стороны питания. Цеховые трансформаторные подстанции запитаны от РП кабельными линиями.
Расчетным при выборе средств компенсации реактивной мощности является режим наибольшей активной нагрузки энергосистемы.
Наибольшая суммарная реактивная нагрузка предприятия равна
Обобщающим показателем компенсации реактивной мощности для потребителя является суммарная мощность компенсирующих устройств которая определяется балансом реактивной мощности на границе раздела предприятия и энергосистемы в период ее наибольшей активной нагрузки:
где Qэ – экономически целесообразная реактивная мощность выдаваемая энергосистемой предприятию квар:
Экономически целесообразная реактивная мощность выдаваемая энергосистемой предприятию определяется по формуле
где tgφэк – нормативное значение реактивной мощности.
где a – основная ставка тарифа на активную мощность рубкВт·год
a= 12·2248280 рубкВт·год;
b – дополнительная ставка тарифа на активную энергию рубкВт·ч;
tgφб – базовый коэффициент реактивной мощности принимаемый равным 04 при присоединении к подстанции с высшим напряжением 220 кВ;
К1 – коэфф. увеличения ставки двухставочного тарифа по сравнению со значениями указанными в прейскуранте №09-01:
где Кw1 Кw2 – коэффициенты увеличения соответственно основной и дополнительной ставок тарифа на электроэнергию
В данном курсовом проекте принимаем: tgφэ.н=061.
Определим суммарную мощность компенсирующих устройств:
Расчёт мощности компенсирующих устройств будем вести в два этапа:
определение мощности компенсирующих устройств на напряжении до 1000 В;
определение мощности компенсирующих устройств на напряжении выше 1000 В.
Определение мощности конденсаторных установок на напряжении до 1 кВ.
По принятому числу трансформаторов определяем наибольшую реактивную мощность которую рационально передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В.
где Kпер – коэффициент учитывающий допустимую систематическую перегрузку трансформаторов в течении одной смены (принимаем Kпер=105 для сухих тр-ров).
– коэффициент загрузки трансформаторов;
N– число трансформаторов рассматриваемого цеха шт;
Sном– единичная номинальная мощность трансформатора кВА;
Рр– расчетная активная мощность цеха кВт.
Определяется мощность компенсирующих устройств для рассматриваемого цеха:
где Qр – расчетная реактивная мощность цеха кВт.
Выбор конденсаторных установок для КТП1 цех огранки.
Расчет ведем по условию минимума приведенных затрат на ЦТП. Минимальное количество трансформаторов необходимое для питания активной нагрузки этой группы берем из таблицы 5.2 оптимальное количество трансформаторов N=2.
По принятому числу трансформаторов определяем наибольшую реактивную мощность которую рационально передавать через трансформаторы в сеть:
Определяется мощность компенсирующих устройств данной группы трансформаторов.
Знак «минус» говорит о том что наши трансформаторы имеют запас мощности и компенсация реактивной энергии по стороне до 1000В экономически не целесообразна аналогично определяем потребность и мощность компенсирующих устройств для других цехов результаты расчетов сводим в таблицу 6.1.
Алмазных инструмент.
Определение мощности конденсаторных установок на напряжении выше 1000 В.
Мощность конденсаторных установок на стороне высокого напряжения определяется по формуле:
где Qрс – расчетная реактивная мощность завода в целом квар.
Qт– потери мощности в цеховых ТП квар;
Qэ– экономически целесообразная реактивная мощность выдаваемая энергосистемой предприятию квар;
Qку.нн– мощность конденсаторных установок на стороне напряжения до 1000 В;
Потери мощности в цеховых ТП данные взяты из [2]
При расчетах данные потери необходимо суммировать согласно количеству установленных цеховых трансформаторов по всему заводу в целом.
Для компенсации на высоком напряжении принимаем конденсаторную установку типа УКЛ-65-1400 У3 устанавливаем её в РП.
Определим расчетную мощность завода с учетом компенсирующих устройств
Расчетная мощность завода с учетом компенсирующих устройств равна
Внутризаводское электроснабжение выполняется с применением радиальных и магистральных схем электрических сетей выбор которых определяется территориальным размещением и величиной нагрузок требуемой степенью надёжности электроснабжения числом источников питания а также конкретными особенностями проектируемого предприятия в том числе наличием потребителей с резкопеременным графиком нагрузки необходимостью отделения силовой нагрузки от осветительной и т д.
Электрическая сеть выполненная по радиальной схеме обеспечивает передачу электроэнергии от источников питания к электроприёмникам (потребителям) без ответвлений по пути для питания других потребителей. Такая схема обуславливает использование большого количества аппаратов м линий электропередачи (чаще кабельных) и применяется для питания ответственных и крупных потребителей.
Радиальное питание двухтрансформаторных цеховых подстанций выполняется от разных секций шин источника питания как правило отдельными линиями для каждого трансформатора.
Электрическая сеть выполненная по магистральной схеме представляет линию электропередачи поочерёдно зачитывающую подстанции (ТП PIT) при кабельной канализации электроэнергии или линию электропередачи с ответвлениями к отдельным подстанциям при воздушной канализации электроэнергии. Схемы магистрального питания применяются при упорядоченном расположении подстанций на территории предприятия при необходимости резервирования подстанций от другого источника а также во всех случаях. когда магистральные схемы имеют технико-экономические преимущества перед другими схемами.
Учитывая расположения цехов предприятия а также категории их надёжности электроснабжения распределительную сеть предприятия выполняем по смешанной схеме т. е. с применением как радиальных так и магистральных участков.
Предлагается цеха 3 и 10 запитать по схеме двойной сквозной магистрали так все они имеют вторую категорию надёжности и расположены рядом по ходу передачи электроэнергии цеха 1 5 4 и 2 9 также запитываем по схеме двойной сквозной магистрали. В цехах 6 7 и 8 устанавливаем ВРУ в связи с их незначительной нагрузкой причём ВРУ запитываем от цеховых ТП других цехов.
Таким образом внутризаводская схема электроснабжения получается смешанная.
Распределительная сеть предприятия приведена на листе 1 графической части.
1. Расчет токов короткого замыкания.
Для расчета токов короткого замыкания составляют расчетную схему системы электроснабжения на основании которой составляется схема замещения используемая при расчете токов короткого замыкания.
Расчетная схема представляет собой упрощенную однолинейную схему на которой указываются все элементы системы электроснабжения и их параметры влияющие на. ток короткого замыкания а также указываются точки в которых необходимо определить ток короткого замыкания.
Схема замещения представляет собой электрическую схему соответствующую расчетной схеме в которой все магнитные связи заменены электрическими и все элементы системы электроснабжения представлены сопротивлениями.
Расчет токов короткого замыкания будем выполнять в относительных единицах.
При расчете токов короткого замыкания в относительных единицах необходимо принять базисные условия то есть базисную мощность Sб и базисное напряжение Uб. За базисную мощность принимают мощность одного трансформатора ГПП или условную единицу мощности КЗ. В качестве базисного напряжения принимают среднее напряжение той ступени на которой имеет место короткое замыкание. Сопротивление элементов системы электроснабжения приводят к базисным условиям.
Расчетная схема приведена на рис. 8.1 а схема замещения приведена на рис. 8.1 б.
Рис. 8.1. а - расчётная схема б – схема замещения.
При расчёте токов КЗ принимается раздельная работа шин трансформаторов.
Точка К1: Sб = 980 МВ×А Uб = 110 кВ.
Сопротивление системы;
Ток короткого замыкания в точке К1;
Точка К2: Sб = 980 МВ×А Uб = 65 кВ.
Сопротивление линии 110 кВ;
Сопротивление трансформатора установленного на подстанции завода;
Ток короткого замыкания на стороне 65 кВ подстанции завода;
2. Выбор основного электрооборудования и электроаппаратуры.
Принимаем на заводе распределительное устройство на 6 кВ закрытого исполнения выполненное комплектным распрелелительным устройством типа К-Ин-97-6-630. Данное КРУ состоит из вводных секционных и линейных ячеек ШВВ.
В качестве коммутационных аппаратов в РУ-6 кВ применяются вакуумные выключатели BBTEL-6-125630 У2 (Tavrida Elektrik) на токи отключения до 20 кА и номинальный ток 630 А (без радиаторов охлаждения).
В РУ-6 кВ выбираем вакуумные выключатели BBTEL-6-125630 У2 на токи отключения до 20 кА и номинальный ток 630 А.
В качестве коммутационной аппаратуры и защиты ЦТП применяются выключатели нагрузки с предохранителями для трансформаторов мощностью до 1000 кВА для трансформаторов 1600 кВА и выше применяем только автоматические выключатели. Результат выбора выключателей нагрузки приведен в таблице 8.2.2.
В РУ-6 кВ цеховых ТП выбираем выключатели нагрузки ВНР-10400-10зУ3 (для трансформаторов до 1000 кВА).
Выбор предохранителей выполняется по условиям приведенным в таблице 8.2.3.
Предохранители принимаем по [11. Стр. 44] таблице 5.
Выбор предохранителя для трансформатора мощностью 1000 кВА:
Для защиты трансформаторов мощностью 1000 кВА применим предохранитель марки ПКТ-104-6-315-20-У3 с Iном = 315 А и Iоткл= 315 кА.
Выбор предохранителя для трансформатора мощностью 400 кВА:
Для защиты трансформаторов мощностью 400 кВА применим предохранитель марки ПКТ-102-6-80-20-У3 с Iном = 80 А и Iоткл= 20 кА.
Выбор и описание способов прокладки электрических сетей внешнего и
внутризаводского электроснабжения.
Внешнее электроснабжение завода предполагается осуществить по воздушным линиям электропередач ВЛЭП напряжением 110 кВ. Данный выбор основывается исходя из исходных данных задания задания на курсовой проект. ВЛЭП гораздо дешевле кабельных линий поэтому предпочтение отдано данному варианту исполнения при условии что ВЛЭП не проходит через территории школ спортивных комплексов детских лагерей и пр. ВЛЭП предполагается выполнить двухцепной но провода располагать на разных опорах.
Воздушная линия электропередачи представляет собой устройство для передачи электроэнергии по неизолированным проводам расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях (мостах путепроводах и т.п.).
ВЛЭП состоит из следующих конструктивных элементов: проводов; защитных тросов монтируемых в верхней части опор для защиты проводов от атмосферных перенапряжений; опор поддерживающих провода и тросы на определенной высоте; изоляторов для изоляции провода от опоры; арматуры при помощи которой провода крепятся на изоляторах а изоляторы — на опоре.
Прокладка внутризаводской сети электроснабжения осуществляется по кабельным линиям электропередач КЛЭП напряжением 6 кВ. Выбор напряжения также основывался из исходных данных задания на курсовой проект. КЛЭП проходят по территории завода в кабельных каналах. Так как застройка территории завода плотная и площадь завода небольшая наиболее оптимальным вариантом является прокладка кабельных линий
Кабельная линия — это устройство для передачи электроэнергии состоящее из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными стопорными и концевыми муфтами (заделками) крепежными деталями а для маслонаполненных кабелей — и с аппаратами подпитки.
Конструкция силового кабеля. Токопроводящие жилы изготавливают из меди или алюминия и нормируют их по сечению. По форме сечения жилы могут быть круглыми сегментными или секторными. По числу жил кабели бывают одно- двух- трех- и четырехжильными.
Изоляция кабелей может быть: бумажной из лент кабельной бумаги наложенной на жилу методом обмотки и пропитанной маслоканифольным составом; полиэтиленовой; из поливинилхлоридного пластиката; резиновой и кремнеорганической резины (нагревостойкие кабели).
Для защиты изоляции жил от воздействия влаги различных химических веществ а также для предохранения от механических повреждений кабели снабжают оболочками. Оболочки бывают металлические — из свинца алюминия или стали пластмассовые и резиновые.
Кабельный канал представляет закрытое съемными металлическими или бетонными плитами и заглубленное в грунт пол и т.д. полностью (на 400 1200 мм) или частично (выступающее на 150 350 мм над планировочной отметкой) непроходное сооружение предназначенное для размещения в нем кабелей. В кабельном канале может быть проложено от 6 до 30—35 кабелей При сдвоенных и строенных каналах возможно увеличение их количества. Применение каналов устраняет влияние на кабели агрессивности грунта блуждающих токов упрощает отыскание места повреждения и облегчает производство ремонтных работ кабельных линий.
В данном разделе курсового проекта необходимо выбрать сечения кабельных линий внутризаводского электроснабжения и сечения линий внешнего электроснабжения.
При выборе сечения проводников линий электропередачи используется ряд условий каждое из которых имеет определенную область применения. К этим условиям относятся:
- нагрев проводников длительно-допустимым током.
- допустимая потеря напряжения.
- механическая прочность
- термическая стойкость.
Выбор сечений проводников линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше выполняется по экономической плотности тока а проверяется по условиям нагрева длительно-допустимым током короны и термическую стойкость.
Выбор сечений проводников линий электропередачи напряжением 6-10 кВ выполняется по экономической плотности тока а проверяется по условиям нагрева длительно-допустимым током допустимой потери напряжения и термическую стойкость.
Выбор сечений проводников линий электропередачи напряжением 04 кВ выполняется по условию нагрева длительно-допустимым током а проверяется по допустимой потере напряжения.
1. Электрический расчет сетей внешнего электроснабжения
Выполним выбор сечения проводников 110 кВ питающих ГПП от энергосистемы. Внешнее электроснабжение осуществляется воздушными линиями.
Выбор сечения проводника производим по экономической плотности тока. Ток протекающий по линиям определяется по формуле
где Sр – мощность протекающая по линиям кВА;
n– количество параллельных линий;
Un– номинальное напряжение линии кВ;
Ток протекающий по ВЛ-110 кВ.
Экономическая плотность тока определяется в зависимости от времени использования максимума нагрузки. Время использования максимума нагрузки для предприятия равно 4000 ч следовательно экономическая плотность тока равна j э = 11 Амм .
Экономическое сечение определяется по формуле
Экономическое сечение линии
Экономическое сечение округляется до ближайшего стандартного сечения. Принимаем Fcm=120 (АС-12019) что больше минимально-допустимого сечения по условию механической прочности и коронирования для ВЛ 110 кВ с длительно-допустимым током Iдоп =390 А. Проверим выбранное сечение по условию допустимого нагрева. Проводник подходит по допустимому нагреву если выполняется условие
где Iдоп – допустимый ток проводника учитывающий реальные условия его прокладки охлаждения и аварийной перегрузки А;
Iнб– наибольший ток из нормального послеаварийного и ремонтного режимов А;
По линии наибольший ток будет равен току в аварийном режиме работы сети при обрыве одной линии т.е.
т. е. выбранный провод удовлетворяет условию допустимого нагрева
2. Электрический расчет сетей внутризаводского электроснабжения
Выбор проводников внутризаводского электроснабжения аналогичен выбору проводников внешнего электроснабжения.
Рассмотрим выбор сечения проводников 6 кВ внутризаводского электроснабжения на примере линии питающей цех 4. Фрагмент схемы для рассматриваемого случая приведен на рис. 10.1. Определим ток протекающий по линии по формуле 10.1.1:
Время использования максимума нагрузки для предприятия равно 4000 ч следовательно экономическая плотность тока для линий выполненных алюминиевыми кабелями равно jэ=14 Амм2.
Экономическое сечение округляется до стандартного ближайшего сечения. Принимаем кабель марки АПвП (3х16) с допустимым током Iдоп=80.А.
Проверим выбранное сечение по условию допустимого нагрева.
где Iдоп – допустимый ток проводника А;
kпр– коэффициент прокладки кабеля;
kпер– коэффициент учитывающий перегрузку кабеля;
k– коэффициент учитывающий температуру окружающей среды.
Считаем что кабель находится при нормальной температуре следовательно получаем
т.е. условию допустимого нагрева данное сечение удовлетворяет.
Проверим выбранное сечение на термическую стойкость
где Вk – тепловой импульс кА·с2;
С– тепловая функция [6];
Рис. 10.2.1. Фрагмент внутризаводской системы электроснабжения.
Тепловой импульс определяется по формуле
где tрз – время действия релейной защиты·с;
tов– полное время отключения выключателя с;
Та– постоянная времени затухания тока КЗ.
Определим тепловой импульс по формуле(10.2.3)
Определим минимально допустимое сечение по условию термической стойкости по формуле (10.2.2)
По условию термической стойкости кабель АПвП (3х16) не подходит выберем кабель удовлетворяющий условию термической стойкости например АПвП (3х95) с допустимым током Iдоп=225.А.
Для остальных линий выбор сечения аналогичен за исключением кабельных линий 04 кВ.
Рассмотрим пример выбора сечения линии напряжением 04 кВ.
Определим ток протекающий по линии питающей ремонтно-механический цех 8.
Выбираем кабель 2хАВВГ (5х185) с допустимым током Iдоп=2х270=540.А.
Произведем проверку выбранного кабеля по нагреву длительно допустимым током
Данный кабель удовлетворяет условию нагрева длительно-допустимым током.
Результаты выбора проводников приведены в таблице 10.1.
Количество токопроводов паралели.
В результате данной курсовой работы была спроектирована система электроснабжения завода ювелирных изделий в целом.
При проектировании внутризаводского электроснабжения завода были рассмотрены следующие вопросы:
-возможность применения для электроснабжения завода РП. или ГПП в нашем случае целесообразней использовать ГПП;
-способ выполнения внутризаводской распределительной сети;
-компенсирующих устройств на напряжение до и выше 1000 В для компенсации на высоком напряжении приняты две конденсаторные установки типа УКЛ-65-1400 УЗ;
-составлена картограмма нагрузок;
-определен центр электрических нагрузок;
-был произведён расчет токов короткого замыкания;
-выбор коммутационной аппаратуры установленной на ГПП и ЦШ на ГПП применяем распределительное устройство закрытого типа выполненное комплектным распределительным устройством типа К-Ин-97-6-630 с выключателями BBTEL в качестве коммутационной аппаратуры и защиты ЦТП применяются выключатели нагрузки с предохранителями серии ПКТ;
-был произведён выбор проводников внешней и внутризаводской систем электроснабжения в качестве которых были выбраны кабели марки АПвП соответствующего сечения для напряжения 6 кВ и кабели марки АВВГ для напряжения 04 кВ.
В графической части проекта представлен генеральных план завода с электрической сетью и картограммой нагрузок на листе 1 на втором листе представлена однолинейная схема электроснабжения предприятия.
Правила устройства электроустановокМинэнерго СССР. - 6-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат 1985. - 640 с.
Методическое указание №2168 ²Техническое сведение об оборудовании². Часть I.Составил:А.Г. Ус О.Г. Широков. Гомель 1997.
Ус А.Г. Евминов Л.И. Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий: Уч. пособие. – Мн.: НПООО «Пион» 2002. – 457 с.
Электрические комплектные устройства. Католог 2003 издательства – Мн.: НВФ Иносат.
Справочная книга для проектирования электрического освещения. Под ред. Кнорринга М.: Энергия 1976.
Неклепаев Б. Н. Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат 1989. - 608 с.: ил.
Лычев П.В. Федин В.Г. Электрические системы и сети. Решение практических задач.–Минск: Дизайн ПРО 1997.–192 с.
СТП 09110.47.202-06 Стандарт ГПО «Белэнерго» Методические рекомендации по монтажу и эксплуатации кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6 10кВ-Мн.:ГПО «Белэнерго».
Шабат М. А. Защита трансформаторов 10 кВ.. – М.: Энергоатомиздат 1989. – 144 с.: - 144.