Электроснабжение судоремонтного завода Вариант 3.1

Пояснительная записка шаблон.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра: Электрохозяйство и электрооборудование
предприятий организаций и учреждений
Внутризаводское электроснабжение и режимы
Электроснабжение судоремонтного завода
Студент Ахметов В.В.
(группа ЗЭХПсд-1-13)
Электроснабжение судоремонтного завода
1. Исходные данные на проектирование ..
2. Определение категорий потребителей и характеристики окружающей
среды помещений . ..
3. Расчет электрических нагрузок по цехам и предприятию в целом .
3.1. Определение расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса ..
3.2. Определение расчетной нагрузки в целом с учетом компенсирующих
устройств и потерь мощности в трансформаторах
3.3. Определение потерь мощности в трансформаторах ЦТП
3.4. Определение расчетной нагрузки по всему заводу
3.5. Определение потребной мощности компенсирующих устройств
3.6. Определение потерь мощности в компенсирующих устройствах
3.7. Определение расчетной мощности предприятия с учетом потерь
4. Выбор напряжений питающей линии и распределительной сети
4.1. Выбор напряжения питающих линий . ..
4.2. Выбор напряжения распределительных линий
5. Определение типа приемной подстанции (ГПП или ГРП)
6. Картограмма нагрузок и определение центра электрических нагрузок (ЦЭН)
6.1. Картограмма нагрузок ..
6.2. Определение условного центра электрических нагрузок
7. Определение типа количество и мощности цеховых трансформаторных подстанций с учетом компенсирующих устройств
9. Составление схем электроснабжения
9.1. Выбор схем распределительной сети предприятия
9.2. Распределение нагрузки по пунктам питания (ТП-1004кВ; РП-04 кВ)
10. Выбор сечения питающей линии и распределительных сетей
10.1. Расчет потерь ЦТП .
10.2. Выбор сечения проводов питающей линии .. .
10.3. Выбор сечения кабельных линий напряжением выше и до 1 кВ
11. Технико-экономическое сравнение вариантов схем электроснабжения
и выбор окончательной схемы ..
11.1. Технико-экономический расчет кабельных линий
11.2. Технико-экономический расчет трансформаторных подстанций
11.3. Технико-экономический расчет высоковольтных выключателей
11.4. Технико-экономическое сравнение вариантов и выбор схемы электроснабжения
12. Расчет токов короткого замыкания
12.1. Расчет тока кроткого замыкания в точках КЛ0
12.2. Расчет тока кроткого замыкания в точках КЛ6 ..
12.3. Проверка кабельных линий на 10 кВ по термической стойкости
13. Выбор аппаратов и токоведущих частей . ..
1. Исходные данные на проектирование
Ведомость электрических нагрузок завода
Установленная мощность кВт
Ремонто-механический
Заводоуправление лаборатории СКБ
Склад жидкого топлива
Административное здание
Освещение цехов и территории завода
2. Определение категории потребителей и
характеристики окружающей среды помещений
Согласно Правилам устройства электроустановок приемники электроэнергии промышленных предприятий по требуемой степени бесперебойности электроснабжения подразделяются на три категории.
К I категории относят электроприемники перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни и здоровья людей или значительный народнохозяйственный ущерб вызванный повреждением оборудования длительным расстройством сложного технологического процесса или массовым браком продукции.
Из I категории следует выделить особые группы приемников внезапные перерывы электроснабжения которых угрожают жизни людей взрывами и разрушениями основного технологического оборудования т.е. приемников требующих особо повышенной бесперебойности питания так как их бесперебойная работа необходима для безаварийного останова производства (но не для продолжения его). Особые группы не регламентированы.
К II категории относят электроприемники нарушение электроснабжения которых связано только с массовым недоотпуском продукции массовым простоем рабочих механизмов и промышленного транспорта нарушением нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей.
К III категории относят все остальные электроприемники не подходящие под определения I и II категорий.
Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания от другого (на время действия АВР).
Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.
Для электроприемников III категории электроснабжение может быть от одного источника питания при условии что перерывы необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения не более 1 суток.
По средам цеха бывают: нормальные влажные пыльные химически агрессивные взрыво- и пожароопасные. Это зависит от технологических процессов цехов.
В таблице 1.2 представлены данные категорий приемников и потребителей электроэнергии по бесперебойности электроснабжения и характеристика среды цехов.
Определение категорий потребителей
Категория надежности
Ремонтно-механический
Взрыво-пожароорасная
3. Расчет электрических нагрузок по цехам и заводу с учетом все составляющих нагрузок
Определение электрических нагрузок составляет первый этап проектирования любой системы электроснабжения и производится с целью выбора и проверки токоведущих элементов и трансформаторов по нагреву и экономическим соображениям выбора компенсирующих установок защитных устройств и т.д. От правильной оценки ожидаемых электрических нагрузок зависит рациональность выбора схемы и всех элементов системы электроснабжения и ее технико-экономические показатели.
3.1. Определение расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса
Методика определения расчетной нагрузки:
Определяют расчетную активную и реактивную мощности цеха:
где - коэффициент спроса данной характерной группы приемников принимаемый по справочным материалам в соответствии с типом предприятия [18]; соответствует характерному для данной группы приемников определяемому по справочным материалам [18].
Определяют номинальную мощность освещения и расчетную осветительную нагрузку цеха:
где - удельная нагрузка площади пола цеха кВтм2 определяемая по справочным материалам [18]; - площадь пола цеха м2 (определяется по генплану); - коэффициент спроса осветительной нагрузки определяемый по справочным материалам [18].
Определяют полную расчетную мощность цеха:
Результаты расчетов сведены в таблицу 1.3. Суммарные активная и реактивная мощности в целом по заводу определяются суммированием соответствующих нагрузок цехов.
3.2. Определение расчетной нагрузки в целом с учетом
компенсирующих устройств и потерь мощности в трансформаторах
Суммарные расчетные активные и реактивные нагрузки завода по результатам расчетов:
- силовые приемники до 1кВ:
- освещение территории:
3.3.Определение потерь мощности в трансформаторах ЦТП
3.4.Определение расчетной нагрузки по всему заводу
3.5. Определение потребной мощности компенсирующих устройств
где - число часов использования максимальной нагрузки которое для данного завода равно 3500 ч; - годовое число часов работы предприятия для 2 смен – 5500 ч.
3.6. Определение потерь мощности в компенсирующих устройствах
3.7. Определение расчетной мощности предприятия с учетом потерь
где - коэффициент разновременности максимумов равный 09.
4. Выбор напряжений питающей линии и
распределительной сети
Наряду с выбором общей схемы питания определением целесообразной мощности силовых трансформаторов необходимо выбрать рациональное напряжение для схемы поскольку их величинами определяются параметры линий электропередачи и выбираемого электрооборудования подстанций и сетей а следовательно размеры капиталовложений расход цветного металла величина потерь электроэнергии и эксплуатационные расходы.
Величина напряжения определяется расчетной или потребляемой мощностью удалённостью предприятия от источника питания.
4.1. Выбор напряжения питающих линий
Для того чтобы определить напряжение питающих линий применяют два способа:
а) напряжение питающих линий можно определить по эмпирическим формулам:
где - расчетная полная мощность предприятия МВА; - расчетная активная мощность предприятия кВ; - расстояние от подстанции энергосистемы до завода км.
После вычисления по эмпирическим формулам рациональным напряжением выбираем ближайшее стандартное 35 кВ.
б) напряжение питающих линий можно определить по номограммам представленным в [17]. Номограмма представляет собой график для приблизительного определения величины рационального напряжения электроснабжения промышленных предприятий в зависимости от передаваемой мощности S длины питающих линий l схемы питания конструктивного выполнения линии и стоимости электрической энергии.
Используя номограммы выбираем напряжение питающей линии 6 или 10 кВ.
Сравнивая значения напряжений полученных по номограммам и эмпирическим формулам принимаем напряжение питающих линии 10 кВ.
4.2. Выбор напряжения распределительных линий
Выбранное напряжение определяет параметры ЛЭП и выбираемого оборудования подстанций и сетей а следовательно размеры капитальных вложений расход цветного металла потери электроэнергии эксплуатационные расходы и т.п.
Выбор напряжений распределительной сети определяется путем технико-экономического сравнения вариантов. При выборе окончательного проектного решения принимаемого на основе сравнения вариантов необходимо отдавать предпочтение варианту с более высоким напряжением. В большинстве случаев проектировщик определяет напряжения в пределах двух ближайших по шкале номинальных значений напряжения для которых и проводится сравнение вариантов. В ряде случаев исходные данные для проектирования приводят к однозначному определению номинального напряжения без детальных технико-экономических расчетов.
При выборе номинального напряжения внешнего участка сети принимаются во внимание существующие напряжения возможных источников питания энергосистемы расстояние от этих источников до предприятия и нагрузка предприятия в целом.
Напряжение 35 кВ применяют для питания предприятий средней мощности и для распределения электроэнергии на первой ступени электроснабжения таких предприятий при помощи глубоких вводов. На предприятиях большой мощности напряжение 35кВ не рационально использовать в качестве основного. Оно может быть применено для питания потребителей электроэнергии имеющих номинальное напряжение 35 кВ и для питания удалённых приёмников электроэнергии.
Преимущество напряжения 20 кВ по сравнению с напряжением 35 кВ заключается в более простом устройстве сети и более дешевых коммутационных аппаратах. Однако в России это напряжение не применяется.
По сравнению с напряжением 10 кВ при напряжении 20 кВ снижаются потери электроэнергии в элементах системы электроснабжения и токи КЗ в сетях. Однако напряжение 20 кВ как и напряжение 35 кВ и 10 кВ не целесообразно применять в качестве основного. Необходимо отметить что несмотря на имеющиеся преимущества применения напряжения 20 кВ сдерживается отсутствием оборудования на это напряжение.
В питающих и распределительных сетях небольших и средних предприятий применяются номинальные напряжения 6 и 10 кВ. Как правило следует применять напряжение 10 кВ как более экономичное чем напряжение 6 кВ. Напряжение 6 кВ применяется при преобладании на объекте электроприемников с напряжением 6 кВ. В ряде случаев электроснабжение электроприемников с напряжением 6 кВ осуществляется по питающим линиям напряжением 10 кВ с последующей трансформацией на напряжение 6 кВ непосредственно для данных электроприемников. На практике руководствуются следующими рекомендациями:
) если мощность электроприемников на 6 кВ соответствует 40-50% от суммарной мощности предприятия тогда принимают напряжение распределительной сети 6кВ:
) если мощность электроприемников на 6 кВ составляет 10-15 % от суммарной мощности предприятия то принимают напряжение 10 кВ а электроприемники на 6 кВ запитывают от понижающих трансформаторов 106 кВ;
) если электроприемников на 6 кВ более шести штук как правило сооружают распределительное устройство РУ 6 кВ которое запитывают либо от ГПП (ГРП) либо от ТП-106 кВ;
) если высоковольтная нагрузка на 6 кВ составляет около половины от мощности предприятия то для распределения энергии можно применить одновременно напряжение и 6 и 10 кВ. На ГПП в этом случае предусматривают установку ПТП либо двухобмоточных с расщепленной обмоткой либо трехобмоточных.
Для данного предприятия принимаем напряжение распределительных 10 кВ т.к. на данном объекте нет высоковольтного оборудования номинальным напряжением 6 кВ.
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРИЕМНОЙ ПОДСТАНЦИИ (ГПП ИЛИ ГРП)
Число и тип приемных пунктов электроэнергии (подстанций) зависят от мощности потребляемой объектом электроснабжения и характера размещения электропотребителей на территории объекта. При сравнительно компактном расположении потребителей и отсутствии особых требований к надежности электроснабжения вся электроэнергия от источника питания может быть подведена к одной трансформаторной (ТП) или распределительной подстанции (РП). При разбросанности потребителей и повышенных требований к бесперебойности электроснабжения питание следует подводить к двум и более подстанциям.
При близости источника питания к объекту и потребляемой им мощности в пределах пропускной способности линий напряжением 6 и 10 кВ электроэнергия подводится к распределительной подстанции РП или к главной распределительной подстанции (ГРП). РП служат для приема и распределения электроэнергии без ее преобразовании и трансформации.
От РП электроэнергия подводится к ТП и электроприемникам напряжением выше 1 кВ т.е. в этом случае напряжения питающей и распределительной сети совпадают.
Если же объект потребляет значительную (более 40 МВА) мощность а источник питания удален то прием электроэнергии производится на узловых распределительных подстанциях или на главных понижающих подстанциях.
Узловой понизительной подстанцией (УРП) называется центральная подстанция объекта напряжением 35-220 кВ получающая питание от энергосистемы и распределяющая ее по подстанциям глубоких вводов на территории объекта.
Главной понижающей подстанцией (ГПП) называется подстанция получающая питания непосредственно от районной энергосистемы и распределяющая энергию на более низком напряжении (6 или 10 кВ) по предприятию.
Подстанцией глубокого ввода (ПГВ) называется подстанция на напряжение 35-220 кВ выполненная по упрощенным схемам коммутации на первичном напряжении получающая питание непосредственно от энергосистемы или от УРП. ПГВ обычно предназначается для питания отдельного (крупного цеха) или района предприятия.
В нашем случае для питания предприятия мощностью 34 МВА трансформации электроэнергии не требуется поэтому принимаем главную распределительную подстанцию (ГРП).
6. Картограмма нагрузок и определение центра
электрических нагрузок (ЦЭН)
Подстанция является одним из основных звеньев системы электроснабжения любого промышленного предприятия. Поэтому оптимальное размещение подстанций на территории промышленного предприятия – важнейший вопрос при построении рациональных систем электроснабжения. При проектировании систем электроснабжения предприятий различных отраслей промышленности разрабатывается генеральный план проектируемого объекта на который наносятся все производственные цехи.
На генплане указываются расчетные мощности всего предприятия. Одной из основных задач проектирования является оптимальное размещение ГРП на территории предприятия. Это означает что размещение всех подстанций должно соответствовать наиболее рациональному сочетанию капитальных затрат на сооружение системы электроснабжения и эксплуатационных расходов.
Для определения местоположения ГРП при проектировании системы электроснабжения на генеральный план предприятия наносится картограмма нагрузок.
6.1. Картограмма нагрузок
Картограмма представляет собой размещенные на генеральном плане окружностей площади которых в принятом масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Каждому цеху отдельному зданию сооружению соответствует окружность центр которой совмещают с центром нагрузок цеха т.е. с символической точкой потребления ими электроэнергии. Поэтому расположение главной распределительной подстанции вблизи питаемых ими нагрузок позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электроэнергии и сократить протяженность как сетей высокого напряжения предприятия так и цеховых электрических сетей.
Картограмма электрических нагрузок дает возможность наглядно представить распределение нагрузок по территории промышленного предприятия. Она состоит из окружностей причем площадь круга ограниченная каждой из этих окружностей с учетом принятого масштаба m равна расчетной нагрузке соответствующего цеха что определяет радиус окружности:
Каждый круг может быть разделен на секторы соответствующие силовой нагрузке на технологические процессы и осветительной нагрузке. Иногда на картограмме разделяют нагрузки до и выше 1 кВ.
Угол сектора соответствующий осветительной нагрузке определяется по формуле:
Приведем пример расчета используя данные цеха №1 и формулы (1.1) и (1.2):
Данные по остальным цехам сведем в таблицу 1.4. Картограмма электрических нагрузок показана на генплане предприятия.
6.2. Определение условного центра электрических нагрузок
При разработке схемы электроснабжения промышленных предприятий рекомендуется размещать источники питания с наибольшим приближением к центру питаемой нагрузки под которым понимается условный центр. Координаты условного центра определяются по следующим формулам:
где - координаты расположения цехов на генплане.
Описанный метод отыскания ЦЭН отличается простотой и наглядностью. Таблица 1.5
Используя данные таблицы 1.5 определим центр электрических нагрузок по формуле (1.3):
Центр электрических нагрузок имеющий координаты (13136; 9854) указан на генплане.
Центр электрических нагрузок определяется как некоторая постоянная точка на генплане промышленного предприятия. В действительности центр смещается что объясняется: изменениями потребляемой мощности отдельным приемником цехом и предприятием в целом в соответствии с графиком нагрузки (на стадии проектирования график известен приближенно а на стадии эксплуатации постоянно меняется); изменениями сменности и других социально-экономических и экологических условий; развитием предприятия.
Определив условный центр электрических нагрузок ГРП смещаем в сторону питающей подстанции.
7. Определение типа количество и мощности цеховых трансформаторных подстанций с учетом
компенсирующих устройств
При выборе ЦТП определяют их количество вид (тип габарит) учитывают единичную номинальную мощность каждого место размещения способ присоединения со стороны высокого напряжения выхода на щит низкого напряжения схемы и группы соединения обмоток.
Выбор трансформаторов осуществляют в зависимости от окружающей среды. При наружной установки применяют масляные трансформаторы для внутренней также преимущественно рекомендуется их использование но с ограничениями по количеству и мощности с учетом этажности.
Трансформаторы с охлаждением негорючей жидкостью или литой изоляцией целесообразно применять в производственных помещениях где по условиям среды по количеству значению мощности и этажности нельзя использовать масляные трансформаторы. Сухие трансформаторы мощностью от 160 но не более 630-1000 кВА устанавливают в основном в административных и общественных зданиях где возможны большие скопления людей а также на испытательных станциях в лабораториях и других установках с ограничениями по условиям обеспечения пожарной безопасности. Оба типа применяют в электроустановках промышленных предприятий (ТСЗ до 1600 кВА).
Число типов и исполнений трансформаторов применяемых на одном предприятии необходимо ограничивать так как их разнообразие создает неудобства в эксплуатации и вызывает дополнительные затраты на электроремонт осложняет резервирование и взаимозаменяемость.
Выбор числа и мощности трансформаторов для промышленных предприятий зависит от типа цеховых подстанций (одно- или двухтрансформаторные).
Наиболее простое и дешевое решение – применение однотрансформаторных цеховых подстанций. На крупных предприятиях их можно использовать для питания электроприемников III и даже II категории. Однотрансформаторные подстанции можно применять и для питания электроприемников I категории если мощность последних не превышает 15-20 % мощности трансформатора и возможно резервирование подстанций на вторичном напряжении перемычками с АВР.
В соответствии с правилами проектирования и общей тенденцией повышения надежности электроснабжения стремятся устанавливать двухтрансформаторные подстанции для обеспечения всех потребителей как потребителей I категории. При установке однотрансформаторных подстанций их можно закольцевать на стороне 04 кВ (соединить магистралями или кабельными перемычками) что обеспечивает сохранение электроснабжения при отключении любого трансформатора и возможность загрузки каждого из них до номинального значения считая за расчетную нагрузку не максимум Рmax а среднюю Рср.
Число и мощность трансформаторов цеховых подстанций - взаимосвязанные величины поскольку при заданной расчетной нагрузке цеха Рр число трансформаторов будет меняться в зависимости от принятой единичной мощности КТП. Выбор ЦТП осуществляется одновременно с решением задачи компенсации реактивной мощности цеховых потребителей электроэнергии.
В проектной практике ЦТП часто выбирают используя коэффициенты загрузки трансформаторов и расчетной нагрузки цеха. Для двухтрансформаторных подстанций при преобладании нагрузок I категории (до 80%) коэффициент загрузки трансформаторов Кз принимается в пределах 06-07. Для однотрансформаторных подстанций при наличии взаимного резервирования по перемычкам с другими подстанциями на вторичном напряжении мощность трансформаторов выбирают с учетом степени резервирования при преобладании нагрузок II категории принимают Кз = 07-08 а при нагрузках III категории – Кз =1.
Однако такой подход к выбору трансформаторов во многих случаях приводит к неэкономичным решениям так как в условиях неполноты исходной информации имеют место ошибки в определении расчетных нагрузок цехов (завышение расчетных нагрузок) и кроме того расчетная нагрузка цеха или предприятия достигается не сразу в первый год эксплуатации а постепенно. Также следует не допускать максимальной загрузки трансформаторов ответственных потребителей свыше 50 %. На ТП устанавливают не менее двух трансформаторов для электроприемников (потребителей) любой категории надежности в следующих случаях: 1)если суточный или годовой график нагрузок очень неравномерен; 2) когда лимитируются габариты ТП или оборудования; 3) если возможен дальнейший быстрый рост нагрузок а заменить на более мощный трансформатор в будущем невыгодно или невозможно.
В соответствии с ГОСТ 14209-85 и 11677-75 цеховые трансформаторы имеют следующие номинальные мощности: 100 160 250 400 630 1000 1600 2500кВА. В настоящее время цеховые ТП выполняются комплектными (КТП) и во всех случаях когда этому не препятствуют условия окружающей среды и обслуживания устанавливаются открыто.
Ориентировочный выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций производится по удельной плотности нагрузок:
где - расчетная нагрузка цеха кВА; - площадь цеха м2.
Если плотность нагрузок 02 то рекомендуется принимать трансформаторы до 1000 кВА если 02 03 то трансформаторы должны быть 1600кВА если 03 кВАм2 то трансформаторы рекомендуется принимать 1600-2500 кВА.
Методика определение числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций:
Определяют активную и реактивную мощности трансформаторной подстанции путем суммирования расчетных активных и реактивных мощностей цеха где установлена ТП и всех цехов питаемых этой ТП.
Определяют расчетную мощность компенсирующих устройств:
где что соответствует .
По справочнику выбирают стандартное значение мощности КУ и определяют не скомпенсированную мощность:
где - количество компенсирующих устройств.
Определяют полную мощность трансформаторной подстанции:
Выбирают мощность трансформаторов и проверяют ее по коэффициентам загрузки в нормальном и аварийном режимах:
Произведем расчет на примере двухтрансформаторной подстанции ТП-9 расположенной в цехе № 19. Она питает цех №4 цех №13 цех №14 цех №15 цех №17 цех №18 и цех№19.
) Выбираем трансформатор мощностью 400 кВ·А.
Делаем вывод: выбранный трансформатор проходит по коэффициентам загрузки в нормальном и аварийном режимах.
Для остальных трансформаторных подстанций проводим аналогичный расчет. Полученные данные заносим в таблицы 1.6-1 1.6-2.
9. Составление схем электроснабжения
При проектировании построении и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий следует предусматривать гибкость системы и оптимизацию параметров путем выбора номинальных напряжений условий присоединения к энергосистеме определения электрических нагрузок и требований к надежности и качеству электроснабжения рационального выбора числа и мощности трансформаторов схем и конструкций распределительных и цеховых электрических сетей средств компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения системы обслуживания и ремонта электрооборудования.
Схема электроснабжения может быть выполнена в нескольких вариантах из которых на основе технико-экономического сравнения вариантов выбирается оптимальный.
При определении источников питания производств и цехов промышленного предприятия для построении схемы электроснабжения в целом должны быть соблюдены следующие общие требования: обеспечение удобства и безопасности в эксплуатации требуемая надежность в нормальном и аварийном режимах; обеспечение экономии по капитальным вложениям эксплуатационным расходам потерям электроэнергии; повышающая надежность электроснабжения при движении снизу верх по уровням системы электроснабжения.
Для реализации этих требований при построении системы электроснабжения исходят из следующих положений:
Источники высокого напряжения следует максимально приближать к потребителям электроэнергии а прием ее рассредоточивать по нескольким пунктам на территории предприятия.
При выборе элементов схемы необходимо исходить из условия их постоянной работы под нагрузкой при таком режиме повышается надежность электроснабжения и уменьшаются потери электроэнергии.
Следует предусматривать раздельную работу параллельных цепей схемы (ЛЭП трансформаторов и т.п.) при этом снижаются токи КЗ упрощаются коммутация и релейная защита подстанций.
Схемы строятся по уровневому принципу. Обычно применяются два-три уровня. Первым уровнем распределения электроэнергии является сеть между источником питания объекта и ПГВ если распределение производится при напряжении 110-220 кВ или между ГПП и РП напряжением 6-10 кВ если распределение происходит на напряжение 6-10 кВ.
Вторым уровнем распределения электроэнергии является сеть между РП и ТП.
На небольших и некоторых средних предприятиях чаще применяется только один уровень распределения электроэнергии – между центром питания от системы и пунктами приема энергии (ТП или высоковольтными электроприемниками).
9.1. Выбор схем распределительной сети предприятия
Распределительные сети внутри объекта выполняют по магистральной радиальной или смешанной схеме. Выбор схемы зависит от категории надёжности потребителей электроэнергии их территориального размещения и особенностей режимов работы.
а) Схемы радиального питания. Радиальными являются такие схемы в которых электроэнергия от центра питания передается прямо к приемному пункту. Такие схемы обладают большим количеством отключающей аппаратуры и имеют значительное число питающих линий. Применяют эти схемы для питания достаточно мощных потребителей.
Они могут быть двух- или одноступенчатыми. На небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей используют одноступенчатые схемы. Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП выполняются для крупных и средних объектов с подразделениями расположенными на большой территории. При наличии потребителей первой и второй категории РП и ТП питаются не менее чем по двум раздельно работающим линиям. Допускается питание электроприемников второй категории по одной линии состоящей не менее чем из двух кабелей.
Радиальная схема питания обладает большой гибкостью и удобствами в эксплуатации так как повреждение или ремонт одной линии отражается на работе только одного потребителя.
б) Схемы магистрального питания. Магистральные схемы применяются в системе электроснабжения в том случае когда потребителей достаточно много и радиальные схемы питания явно нецелесообразны. Обычно магистральные схемы обеспечивают присоединение пяти-шести подстанций с общей мощностью потребителей не более 5000-6000 кВА. Эти схемы характеризуются пониженной надежностью питания но дают возможность уменьшить число высоковольтных аппаратов и более удачно скомпоновать потребителей для питания в группе по пять-шесть подстанций.
в) Схемы смешанного питания. В практике проектирования и эксплуатации промышленных предприятий редко встречаются схемы построенные только по радиальному или только магистральному принципу питания. Обычно крупные и ответственные потребители или приемники питаются по радиальной схеме. Средние и мелкие потребители группируются их питание проектируется по магистральному принципу. Такое решение позволяет создать схему электроснабжения с наилучшими технико-экономическими показателями.
9.2. Распределение нагрузки по пунктам питания
(ТП-1004 кВ; РП-04 кВ)
Распределение потребления электроэнергии напряжением до и выше 1кВ между цеховыми трансформаторами подстанции показано в таблицах 1.7-1 1.7-2 на основании картограммы электрических нагрузок по принципу разукрупнения ТП.
Размещение ТП показано на генплане завода.
10. Выбор сечения питающей линии и
распределительных сетей
10.1. Расчет потерь ТП
Потери в ТП определяются активными потерями состоящими из потерь холостого хода и короткого замыкания и реактивными потерями состоящими из реактивных потерь холостого хода и короткого замыкания .
Активные и реактивные потери в ТП определяются по формулам:
где - коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме; - ток холостого хода % и - напряжение короткого замыкания % определяются паспортными параметрами.
Расчет покажем на примере ТП-2 (вар. №1) которая имеет следующие необходимые данные: =055; =41302 кВт; =30351 кВар n=2.
) Активные и реактивные потери в ТП:
) Активная и реактивная мощности с учетом потерь в ТП:
) Полная мощность с учетом потерь в ТП:
Для остальных трансформаторных подстанций проводим аналогичный расчет. Полученные данные заносим в таблицы 1.8-1 1.8-2.
10.2. Выбор сечения жил кабелей питающей линии
Для передачи и распределения электроэнергии применяют воздушные и кабельные линии.
Сечение проводов и жил кабелей выбирается в зависимости от ряда факторов. Эти факторы разделяются на технические и экономические.
Технические факторы влияющие на выбор сечения следующие:
) нагрев от длительного выделения тепла рабочим (расчетным) током;
) нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания;
) потери (падение) напряжения в жилах кабеля или проводах воздушной линии от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах;
) механическая прочность – устойчивость к механической нагрузке (собственный вес гололед ветер);
) коронирование – фактор зависящий от величины применяемого напряжения сечения провода и окружающей среды.
Влияние и учет этих факторов в воздушных и кабельных линиях неодинаковы.
Таким образом при выборе сечения провода или жилы кабеля по техническим условиям имеем:
- минимально допустимое сечение по нагреву;
- минимально допустимое сечение по термической стойкости;
- минимально допустимое сечение по механической прочности;
- минимально допустимое сечение по условиям коронирования;
- минимально допустимое сечение по потерям напряжения.
Их этих сечений только сечения и для кабелей получаются без расчетов как стандартные величины.
При выборе стандартного сечения жил кабелей и проводов воздушных линий исходят из следующих технических соображений:
При выборе сечения жил кабелей по механической прочности Sм самое малое сечение должно быть механически стойким. Для воздушных линий выбирают ближайшее большее стандартное значение.
При выборе сечения по нагреву определяют ближайшее большее значение. Во всех случаях не следует стремиться повышать сечение без достаточных на то оснований.
При выборе сечения по термической стойкости Sтер.ст выбирают ближайшее меньшее значение.
При выборе сечения по условиям короны для проводов воздушных линий принимают ближайшее большее сечение.
При выборе сечения по потерям напряжения SΔU выбирают ближайшее большее значение. Иногда можно принять и меньшее исходя из условий достоверности данных электрических нагрузок положенных в основу расчета.
После определения минимально допустимого сечения провода по техническим условиям его сравнивают с экономически целесообразным сечением.
Методика выбора сечения жил кабелей и проводов воздушных линий:
Выбор сечения жил кабелей по нагреву осуществляется по расчетному току. Для параллельно работающих линий в качестве расчётного тока принимается ток послеаварийного режима когда одна питающая линия вышла из строя.
где - расчетная мощность нагрузки линии кВА; - количество параллельно работающих линий; - номинальное напряжение линии кВ.
Условием выбора сечения является следующее выражение:
Условием проверки выбранного сечения являются следующие зависимости:
где - длительно допустимый ток в нормальном режиме А; - коэффициент снижения токовой нагрузки; - длительно допустимый ток в аварийном режиме
Поправочные коэффициенты на число рядом прокладываемых кабелей в земле:
Проверка выбранного сечения по потери напряжения:
где - допустимая длина кабельной линии км; - длина кабеля на 1% потери напряжения км определяется по [20]; - допустимые потери напряжения: в нормальном режиме – 5% в аварийном режиме – 10%; - фактическая длина кабельной линии км.
Выбор сечения по экономической плотности тока осуществляется по формуле:
где - экономическая плотность тока выбирается в зависимости от проводникового материала и числа часов использования максимума нагрузки.
Для выбора термически стойкого сечения жил кабеля определяют значение установившегося тока короткого замыкания () и возможное время его прохождения через кабель. Время определяют с помощью установки защиты с наибольшей выдержкой времени при наличии нескольких видов защит и полном времени отключении выключателя (включая время горения дуги).
Определение сечение по термической стойкости производится по формуле:
где α – расчетный коэффициент определяемый ограничением допустимой температуры нагрева жил кабеля: =7 – для кабелей с медными жилами; =12 – для кабелей с алюминиевыми жилами.
Выберем сечение жил кабеля для питающей линии:
) Определим расчетный ток в нормальном и аварийном режимах по (1.4) и (1.5):
Согласно справочным данным [1] выбираем кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвБП - 3х70 – 10 кВ с Iдоп=212А.
) Проверим выбранные сечения по потерям напряжения по (1.6). Расстояние от подстанции энергосистемы 5000 км:
Выбранные сечения условию удовлетворяют.
) Проверим сечения жил кабелей по экономической плотности тока по (1.8):
Принимаем в качестве питающих линий кабель АПвБП - 3х70 – 10 кВ
10.3. Выбор сечения кабельных линий напряжением выше и до 1 кВ
Кабельная прокладка стала основной для промышленных предприятий что объясняется меньшими размерами коридора прокладки (и даже в отдельных случаях его отсутствием) большей надежностью отсутствием грозовых помех. Проектирование и сооружение кабельных линий (КЛ) должны производиться с учетом развития сети ответственности и назначения линий характера трассы способа прокладки конструкций кабелей.
Пример расчета кабельной линии покажем на линии Л3 (ЦРП-ТП3) (вариант №1). С целью обеспечения требуемой надежности питания принимают две параллельно проложенные в траншее кабельные линии с расстоянием между ними 100 мм.
) Выбор сечения по нагреву длительно допустимым током нагрузки.
Определим расчетную мощность приходящуюся на эти линии:
Определим расчетный ток в нормальном и аварийном режимах по (1.4) и (1.5):
По справочнику [1] выбираем кабель марки АПвБП – с алюминиевыми жилами изоляцией жил из сшитого полиэтилена бронированный в оболочке из полиэтилена.
Выбираем сечение жил трехфазного кабеля учитывая допустимую перегрузку в аварийном режиме равным 50 мм2 (= 170 А).
Проводим проверку выбранного сечения:
) Выбор сечения по экономической плотности тока.
Используя выражение (1.7) определим:
) Выбор сечения по потерям напряжения.
Используя выражение (1.6) определим:
Следовательно выбранное сечение Sн=50 мм2 удовлетворяет всем условиям проверки.
Расчет остальных кабельных линий проводим аналогично. Полученные результаты сводим в таблицы 1.9-1 1.9-2.
11. Технико-экономическое сравнение вариантов схем электроснабжения и выбор окончательной схемы
При проектировании любого промышленного объекта производится выбор наиболее целесообразного варианта схемы электроснабжения. Выбор производится на основе всестороннего анализа технических и экономических показателей. К техническим показателям относятся: надежность удобство эксплуатации долговечность сооружения объем текущих и капитальных ремонтов степень автоматизации и т.п.
Основными экономическими показателями являются первоначальные (капитальные) вложения и ежегодные (текущие) расходы.
Каждый рассматриваемый вариант должен соответствовать требованиям предъявляемым к системе промышленного электроснабжения соответствующими директивными материалами отраслевыми инструкциями и ПУЭ.
Только сопоставление и анализ всех технико-экономических показателей характеризующих варианты позволяют произвести выбор наилучшего решения. Экономичность варианта должна оцениваться с учетом как первоначальных капитальных вложений так и текущих затрат. Поэтому при экономических расчетах в соответствии с существующей методикой рекомендуется в качестве основного метода оценки экономичности метод срока окупаемости соизмеряющего капитальные вложения с будущими издержками производства (эксплуатационными расходами).
Стоимостные показатели в большинстве случаев являются решающими при технико-экономических расчетах. Однако если рассматриваемые варианты равноценны в отношении стоимостных показателей предпочтение следует отдавать варианту с лучшими техническими показателями.
11.1. Технико-экономический расчет кабельных линий
Методика проведения технико-экономического расчета кабельных линий:
Определяют стоимость кабельной линии тыс.руб.:
где - количество кабельных линий; - длина кабеля км; - стоимость 1 км кабеля тыс.руб.
Определяют полную массу металла т:
где - расход металла на 1 км ткм ( определяется по [20] ).
Определяют коэффициент загрузки кабельной линии:
Определяют действительные потери мощности кВт:
где - потери в одном кабеле при полной нагрузке кВткм (из [20]).
Определяют потери электроэнергии в линии кВт·ч:
где - годовое число часов работы предприятия ч.
Определяют стоимость потерь электроэнергии тыс.руб.:
где - себестоимость электроэнергии рубкВт·ч.
Определяют стоимость амортизационных отчислений тыс. руб.:
где - единовременные капитальные вложения в кабельную линию тыс.руб.; =6% - для кабельной линии.
Технико-экономический расчет кабельных линий покажем на примере расчета линии Л-1 (вариант №1): кабель марки АПвБВ(3×50) =003 км стоимость 1 км кабеля 54752 тыс. руб. расход металла на 1 км =138 ткм. Стоимость электроэнергии 24 руб.кВт·ч.
Технико-экономический расчет остальных кабельных линий проводим аналогично. Полученные результаты сводим в таблицы 1.10-1 1.10-2.
11.2. Технико-экономический расчет трансформаторных подстанций
Методика проведения технико-экономического расчета трансформаторных подстанций:
Определяют реактивные потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора используя его паспортные данные кВар:
Определяют активные потери холостого хода и короткого замыкания с учетом коэффициента изменения потерь =005-007 кВткВар кВт:
Определяют приведенные активные потери в трансформаторе кВт:
Определяют потери электроэнергии кВт·ч:
где - себестоимость электроэнергии рубкВт·ч; - количество трансформаторов в подстанции.
Определяют стоимость амортизационных отчислений тыс.руб.:
где =10% - для трансформаторной подстанции; - единовременные капитальные вложения в трансформаторную подстанцию тыс. руб.
Определяют стоимость эксплуатационных расходов тыс. руб.:
В качестве примера проведем технико-экономический расчет ТП-1 (вариант №1). В этой подстанции установлены два трансформатора ТСЗН-400-1004 с коэффициентом загрузки 044. Паспортные данные трансформатора:
Стоимость одного трансформатора = 650 тыс. руб. Полная стоимость ТП: =2·650=1300 тыс.руб.
Данные по остальным трансформаторным подстанциям сводим в таблицы 1.11-1 1.11-2.
11.3. Технико-экономический расчет высоковольтных выключателей
Методика проведения технико-экономического расчета высоковольтных выключателей:
Определяют капитальные вложения на установку выключателей:
где – количество выключателей; - стоимость одного выключателя тыс.руб.
где =10% - для выключателей.
Расчет покажем на примере линии «ЦРП-ТП1» (вариант №1). На этой линии установлены два вакуумных высоковольтных выключателя марки ISM 15 LD1 производства Таврида-электрик . Стоимость одного выключателя 300 тыс. руб.
Расчет остальных выключателей проводится аналогично. Полученные результаты сводим в таблицы 1.12-1 1.12-2.
11.4. Технико-экономическое сравнение вариантов и выбор схемы электроснабжения
Методика проведения технико-экономического расчета варианта схемы электроснабжения:
Определяют суммарные капитальные вложения тыс.руб.:
Определяют суммарную стоимость потерь электроэнергии тыс.руб.:
Определяют суммарную стоимость амортизационных отчислений тыс.руб.:
Определяют эксплуатационные расходы тыс.руб.:
Определяют затраты тыс.руб.:
где - нормативный коэффициент эффективности который зависит от срока окупаемости.
Расчет покажем на примере варианта № 1:
Расчет остальных вариантов поводим аналогично. Результаты представлены в таблице 1.13.
По результатам технико-экономического сравнения принимаем вариант №2 в качестве схемы внутризаводского электроснабжения так как он отвечает требованиям надёжности а также имеет минимальные приведённые затраты.
12. Расчет токов короткого замыкания
При эксплуатации электростанций и электрических сетей в них достаточно часто возникают короткие замыкания (КЗ) которые являются одной из основных причин нарушения нормального режима работы электроустановок и энергосистемы в целом. Коротким замыканием называется непосредственное соединение между любыми точками разных фаз с землей непредусмотренное нормальными условиями работы. Различают следующие виды коротких замыканий: трехфазное двухфазное однофазное и двухфазное на землю. Встречаются и другие виды КЗ связанных с обрывом проводов и одновременными замыканиями проводов различных фаз.
В большинстве случаев причиной возникновения КЗ в системе является нарушение изоляции электрического оборудования вследствие износа изоляции не выявленного своевременно при профилактических испытаниях или из-за перенапряжений. КЗ могут быть вызваны ошибочными действиями обслуживающего персонала механическими повреждениями кабельных линий схлестыванием набросом или перекрытием птицами проводов воздушных линий.
За время КЗ с момента его возникновения до момента отключения поврежденного участка в цепи протекает переходной процесс с большими мгновенными токами вызывающими электродинамическое воздействие на электрооборудование. При длительном более 001с КЗ токи оказывают термическое действие которое может привести к значительному повышению температуры нагрева электрооборудования.
Вычисление токов КЗ производится для определения условий работы потребителей при аварийных режимах; выбора электрических аппаратов шин изоляторов силовых кабелей; проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики; проектирования защитных заземлений; подбора характеристик разрядников для защиты от перенапряжений.
При расчете токов КЗ принимают что источниками питания места КЗ являются: синхронные генераторы синхронные компенсаторы и двигатели асинхронные двигатели в начальный период времени.
В расчетах токов КЗ принимают следующие допущения:
) в течение всего процесса КЗ ЭДС генераторов системы считают совпадающими по фазе;
) все элементы схемы считают линейными (не учитывают насыщение магнитных систем);
) пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов;
) трехфазную систему считают симметричной;
) ЭДС всех источников питания значительно удаленных от места КЗ (Храсч≥3) считают неизменными;
) пренебрегают емкостными проводимостями всех элементов короткозамкнутой сети за исключением линий большой протяженности и напряжения;
) активное сопротивление цепи КЗ учитывают только тогда когда оно больше одной трети индуктивного сопротивления той же цепи.
Для расчета токов КЗ необходимо составить расчетную схему соответствующую нормальному режиму работы системы электроснабжения при параллельном включении всех источников питания. В расчетной схеме учитывают сопротивления питающих генераторов трансформаторов воздушных и кабельных линий реакторов. По расчетной схеме составляют схему замещения в которой указывают сопротивления источников и потребителей и намечают точки для расчета токов КЗ.
Выбор расчетных точек производится на основе анализа схемы электроснабжения с целью нахождения наиболее неблагоприятных условий повреждений определяющих выбор аппаратов и проводников.
Обычно расчетными точками являются выводы высшего напряжения понижающих трансформаторов участки между выводами низшего напряжения трансформаторов и реакторами сборные шины РУ выводы выключателей отходящих линий а также выводы электроприемных устройств.
Расчет токов КЗ будем проводить в относительных единицах (о.е.). При этом методе все расчетные данные приводят к базисному напряжению и базисной мощности.
12.1. Расчет тока короткого замыкания в точках К1 К2 и К3
Для расчета токов короткого замыкания используем линию КЛ0-КЛ6 до ТП6 наиболее удаленную и наиболее нагруженную.
Система: =63 МВА; Uк=105%; кВ.
КЛ0 2хАПвБВ(3х70): =500 км; =008 Омкм; =0446 Омкм.
КЛ6 2хАПвБВ (3х50): =028 км; =008 Омкм; =0625 Омкм.
)Составим расчетную схему (рис. 1.2 а). На исследуемой схеме показываем две ступени напряжения.
)На основе расчетной схемы составляем схему замещения (рис. 1.2 б).
При расчете рассматриваем трехфазное КЗ.
Расчет выполняем в именованных единицахю
12.2. Расчет тока короткого замыкания в точках К1 и К2.
Определяем сопротивление трансформатора Т-110105.
Определим сопротивление кабельной линии КЛ0:
Общее сопротивление для точки КЗ1:
Общее сопротивление для точки КЗ2:
Ток КЗ в расчетных точках:
12.3. Проверка кабельных линий на 10 кВ по термической стойкости
Исходные данные: =2385кА; =12 (для алюминия); КЛ0: АПвБВ(3х70).
Условием проверки кабеля по термической стойкости является выражение:
Определим допустимое сечение по термической стойкости к току короткого замыкания:
Выбранное сечение жил проходит по термической стойкости.
б) Распределительные линии.
Исходные данные: =2267кА; =12; КЛ1-Л8: АПвБВ(3х50);Определим допустимое сечение по термической стойкости к току короткого замыкания:
13. Выбор аппаратов и токоведущих частей
Все выбранные аппараты и условия их проверки сведем в таблицу 1.14.
Выбранные электрические аппараты
Электрический аппарат
Условия выбора и проверки
Нелинейный ограничитель перенапряжения
Трансформатора тока (опорный с литой изоляцией)
Iном1=30А Iном2=5А Iкз=25кА
Iном1=40А Iном2=5А Iкз=30кА
Iном1=50А Iном2=5А Iкз=49кА
Iном1=300А Iном2=5А Iкз=315кА
Трансформатор собственных нужд
ПК – предохранитель с кварцевым наполнителем
Т – для защиты силовых трансформаторов
– номинальное напряжение
5 – номинальный ток отключения
Выключатель нагрузки
з1 – заземляющие ножи снизу
– вклоткл съемной рукояткой с электромагнитом отключения на 380В
Высоковольтный вакуумный выключатель
Masterpact NT630-1000L1
Masterpact NT630-1600Н1
Masterpact NW800-2000L1
Алиев И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию 4-е изд.- М.: Высш. шк. 2005. - 255 с.
Алиев И. И. Абрамов М. Б.Электрические аппараты. Справочник. - М: Издательское предприятие РадиоСофт 2005. – 256 с.
Киреева Э. А. Юнес Т. Айюби М. Автоматизация и экономия электроэнергии в системах промышленного электроснабжения: Справочные материалы и примеры расчетов. – М.: Энергоатомиздат 1998.
Конюхова Е. А. Электроснабжение объектов. - М.: Изд-во «Мастерство» Высш. шк. 2001. – 320 с.
Кудрин Б. И. Электроснабжение промышленных предприятий 2-е изд.-М.: Интермет Инжиниринг 2006. – 672 с.
Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Высш. шк. 1981. – 376 с.
Мухаметгалеев Т. Х. Куркин Н. Н. Электрический привод. Программа методические указания и контрольные задания. Для студентов заочной формы обучения. – К.: Казан. гос. энерг. ун-т. 2005. – 40 с.
Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат 1986. – 640 с.
Правила устройства электроустановок. 6-е изд. испр. и доп. - М.: «Энергоатомиздат» 1998.
Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования И. П. Крючков Б. Н. Неклепаев В. А. Старшинов и др.; Под ред. И. П. Крючкова и В. А. Старшинова. - М.: Издательский центр «Академия» 2005. – 416 с.
Рожкова Л. Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций. – М.: Издат-ий центр «Академия» 2005. – 448 с.
Сандлер А. С. Электропривод и автоматизация металлорежущих станков. - М.: Высш. шк.1972. - 440 с.
Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования И. П. Крючков Н. Н. Кувшинский Б. Н. Неклепаев; Под ред. Б. Н. Неклепаева. - М.: «Энергия» 1978. – 456 с.
Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами Под ред. В. И. Круповича Ю. Г. Барыбина М. Л. Самовера. – 3-е изд. перераб.. и доп. – М.: Энергоиздат 1982. – 416 с.
Справочник по проектированию электроэнергетических систем В. В. Ершевич А. Н. Зейлигер Г. А. Илларионов и др.; Под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат 1985. – 352с.
Справочник по электроснабжению промышленных предприятий Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. В 2 кн. Кн. 1. Проектно-расчетные сведения. - М.: «Энергия» 1973. – 520 с.
Справочник по электроснабжению промышленных предприятий Под общ. ред. А. А. Федорова и Г. В. Сербиновского. В 2 кн. Кн. 2. Технические сведения об оборудовании. - М.: «Энергия» 1973. – 528 с.
Справочник электрика Под ред. В. И. Григорьева. – М.: Колос 2004.-746 с.
Федоров А. А. Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат 1987. – 368 с.
Филиппов Б. А. Ильинский Н. Ф. Основы электропривода.- М.: Энергия 1977. - 203 с.
Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. И.Н. Орлов) – 8-е изд. испр. и доп. - М.: Изд-во МЭИ 2001. – 518 с.
Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 4. Использование электрической энергии Под общ. ред. профессоров МЭИ В. Г. Герасимова и др. (гл. ред. А. И. Попов). – М.: Изд-во МЭИ 2004. – 696 с.

генплан 2.cdw

Питающая кабедьная линия 10кВ
судоремонтного завода
План электроснабжения

Схема 1.cdw

судоремонтного завода
Однолинейная схема электроснабжения

генплан 1.cdw

Питающая кабедьная линия 10кВ
судоремонтного завода
План электроснабжения

Коэффициент спроса.docx

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ: СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ
Скачать книгу по электроснабжению в форматеMSWord
Предлагаемое учебное пособие предназначено для студентов электроэнергетических и электромеханических специальностей. В нем подобран обширный справочный материал по проектированию электроснабжения объектов необходимый для выполнения индивидуальных заданий курсовых и выпускных квалификационных работ. Пособие содержит девять разделов и охватывает вопросы проектирования внутризаводских и цеховых систем электроснабжения компенсацию реактивной мощности в электрических сетях общего назначения. Кроме справочного материала в нем даны рекомендации по расчету цеховых электрических сетей напряжением до 1000 В и распределительных воздушных и кабельных линий высокого напряжения указания по выбору трансформаторов коммутационной и защитной аппаратуры методика расчета токов короткого замыкания и проверка выбранного оборудования на устойчивость к их действию.
В первой части учебного пособия представлен справочный материал по электрооборудованию систем электроснабжения промышленных предприятий.
В первом разделе представлены графики нагрузок предприятий некоторых отраслей промышленности и методы определения расчетных нагрузок на различных уровнях систем электроснабжения объектов. Кратко отражены особенности расчета силовых электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм показателей графиков нагрузок. Приведены справочные данные для расчета осветительных нагрузок.
Второй раздел посвящен вопросам выбора схем и конструкций цеховых сетей способа канализации электрической энергии и типа проводников с учетом технологии производства и условий окружающей среды. Даны технические характеристики проводов кабелей и комплектных шинопроводов указания по их выбору и применению.
В третьем разделе систематизированы сведения о длительно допустимых токовых нагрузках проводов шин и кабелей; сведения о поправочных коэффициентах на условия прокладки и перегрузки проводников.
В четвертый раздел вошли материалы по электрооборудованию напряжением до 1000 В которое в настоящее время широко эксплуатируется в сетях промышленного электроснабжения а также сведения о новом и модернизированном оборудовании о возможных заменах устаревших модификаций новыми.
Сведения о технических характеристиках высоковольтного оборудования систем электроснабжения и о возможных заменах аппаратов представлены в пятом разделе пособия.
Наличие данного пособия не освобождает студентов от необходимости использования другой нормативно-технической документации при детальной проработке отдельных вопросов проектирования электроустановок.
Многообразие условий которые необходимо учитывать при проектировании электроснабжения объектов различных отраслей промышленности не позволяет в ряде случаев дать однозначные рекомендации по некоторым вопросам. Они должны решаться путем тщательного анализа специфических требований предъявляемых к электроснабжению производством или отраслью промышленности. Поэтому приведенные в пособии рекомендации не следует рассматривать как единственно возможные. В отдельных случаях возможны и неизбежны отступления от них вытекающие из опыта проектирования в конкретной отрасли промышленности и специфики работы объектов.
Поскольку пособие предназначено для учебных целей не представляется возможным всюду делать ссылки на первоисточники. В основном справочный материал заимствован из [1-7] а также из информационно-справочного издания «Новости электротехники» По вопросам которые изложены только частично по тексту даются ссылки на соответствующую литературу.
Материалы справочника могут быть использованы как на стадии проектирования электроснабжения объектов и установок так и при проработке вопросов оптимизации развивающихся сетей и систем электроснабжения повышения надежности безопасности и экономичности их работы.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Электрические нагрузки промышленных предприятий определяют выбор всех элементов системы электроснабжения: линий электропередачи районных трансформаторных подстанций питательных и распределительных сетей. Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации электрических сетей.
Расчет нагрузок на разных уровнях электроснабжения производится различными методами в зависимости от исходных данных и требований точности. Обычно расчет ведут от низших уровней к высшим. Однако при проектировании крупных предприятий иногда приходится вести расчеты от верхних уровней к нижним. В этом случае пользуются комплексным методом расчета. За основу берут информационную базу аналогичного предприятия (технология объем производства номенклатура изделий). При этом сначала решают вопросы электроснабжения предприятия в целом затем комплекса цехов отдельного производства района завода; цеха или части завода питающихся от одной РП. Комплексный метод предусматривает одновременное применение нескольких способов расчета максимальной нагрузкиРр(табл. 1.1).
Методы расчета электрических нагрузок
По электроемкости продукции
Тм- годовое число часов использования максимума нагрузки
По общегодовому электропотреблению
Км- среднегодовой коэффициент максимума;
А - общегодовое электропотребление;
Тг= 8760 - число часов в году
По удельным мощностям нагрузок
- удельная плотность нагрузки
F- площадь предприятия района цеха
По среднегодовому коэффициенту спроса Кс
Руст- сумма установленных мощностей;
Кс– коэффициент спроса (табл. 1.6)
Метод упорядоченных диаграмм (табл. 1.4)
Км– коэффициент максимума (табл. 1.8);
Ки– коэффициент использования
Средние удельные нормы расхода электроэнергии
на некоторые виды промышленных изделий
Средняя удельная норма расхода
Электротехническая сталь
Сталь кислородно-конверторная
Прокат черных металлов
Добыча железной руды
Добыча марганцевой руды
добыча подземным способом
добыча открытым способом
переработка угля (обогащение)
Древесностружечные плиты
Железобетонные конструкции
Строительно-монтажные работы
Хлопчатобумажные ткани
Чулочно-насочные изделия
Бурение эксплутационное
первичная переработка
крекинг каталитический
гидроформинг и каталитический
Транспортировка нефтепродуктов по магистральным продуктопроводам
Транспортировка нефти по магистральным нефтепроводам
Транспортировка газа по магистральным газопроводам
штапель медно-аммиачный
Искусственный шелк для корда и технических изделий
шелк капроновый для корда и технических изделий
шелк лавсановый для корда и технических изделий
Синтетические смолы и пластмассы
полиэтилен высокого давления
полиэтилен низкого давления
поливинилацетатная эмульсия
прочие виды смол и пластмасс
Ориентировочные удельные плотности силовой нагрузки на 1 м2площади производственных зданий
некоторых отраслей промышленности
Производственные здания
Литейные и плавильные цехи
Механические и сборочные цехи
Механосборочные цехи
Электросварочные и термические цехи
Штамповочные и фрезерные цехи
Цехи металлоконструкций
Инструментальные цехи
Прессовочные цехи для заводов пластмасс
Деревообрабатывающие и модельные цехи
Блоки вспомогательных цехов
Заводы горно-шахтного оборудования
Заводы бурового оборудования
Заводы краностроения
Заводы нефтеаппаратуры
Сводка основных положений по определению расчетных электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм
Фактическое число электроприемников в группеn
При определении исключаются ЭП суммарная мощность которых не превышает 5 % Рном группы
(Кмопределяется по табл. 1.8)
(точное определение не требуется)
(допускается принимать Кз=09 для ЭП длительного режима и Кз=075 для ЭП ПКР)
(для ЭП длительного режимаcosφ=0.8tgφ=0.75)Qр=Рр
(для ЭП ПКРcosφ=0.7tgφ=1)
Если более 75 % установленной мощности расчетного узла составляют ЭП с практически постоянным графиком нагрузки (ки≥ 0.6 квкл1 кзагр≥0.9 – насосы компрессоры вентиляторы)
При наличии в расчетном узле ЭП с переменным и постоянным графиком нагрузки
Определяется только для ЭП с переменным графиком нагрузки
Примечание.Эффективное число электроприемников определяется по соотношениюили одним из упрощенных способов; приm>3 и Ки 0.2nэфопределяется по таблице 1.5.
Относительные значения эффективного числа электроприемников
Примечания.1.Для промежуточных значенийР*иn*рекомендуется брать ближайшие меньшие значения
Таблица составлена по уравнению
2. Коэффициенты спроса использования и максимума
Значения коэффициентов использования спроса и максимума для различных электроприемников определены из опыта эксплуатации и при проектировании принимаются по справочным материалам – табл.1.6-1.8.
Величина коэффициента спроса Ксможет быть принята по таблице 1.9 в зависимости от величины коэффициента использования Кидля данной группы приемников (таблица 1.9 составлена для среднего коэффициента включения равного 08).
Коэффициенты спроса и мощности
Наименование цеха производства
Корпуса цеха насосные и другие установки общепромышленного назначения
Блок вспомогательных цехов
Термические закалочные
Металлоконструкций сварочно-заготовительные
Механосборочные столярные модельные
Собственные нужды ТЭЦ
Лаборатории заводоуправления конструкторские бюро конторы
продолжение табл. 1.6
Депо (паровозное пожарное железнодорожное)
Склады готовой продукции металла магазины
Термическая нагрузка (нагревательные печи)
Крановая нагрузка подъемники
Медеплавильные заводы
Ватержакеты и отражательные печи
Заводы цветной металлургии
Заводы черной металлургии
Цех холодного проката
Цех горячего проката
Цех сталеплавильных печей
Обогатительные фабрики
Реагентный баритовый цех
Золоизвлекательный цех
Цех мокрой магнитной сепарации
Дробильно-промывочный цех
Агломерационные фабрики
Цех рудничной мелочи
Сероулавливающее устройство
Блок мокрого размола и обработки
Выпарка декомпозиция
Цех спекания прокалывания
Цех выщелачивания сгущения
Заводы тяжелого машиностроения
Экспериментальный цех
Трансформаторные заводы
Авторемонтные заводы
Цех обмотки проводов
Цех обкатки автодвигателей
Станочное оборудование
Разборно-моечный цех
Судоремонтные заводы
Автомобильные заводы
Цех шасси и главный конвейер
Прессово-кузовный цех
Арматурно-агрегатный цех
Цех обработки блоков поршней шатунов и прочих деталей двигателей
Цех сборки испытаний двигателей
Цех производства мелких деталей
Станция химводоочистки канализации
Штамповочный цех деталей корпуса самолета
Штамповочный цех деталей покрытия самолета
Цех сборки остова самолета
Цех полной сборки самолетов
Химические заводы и комбинаты
Цех хлорофоса синильной кислоты
Цех метиленхлорида сульфата аммония
Цех холодильных установок
Склады готовой продукции
Здания подъемных машин
Галереи транспортеров
Здание шахтного комбината
Эстакады и разгрузочные пункты
Эстакада наклонного транспорта
Корпус запасных резервуаров
Цех защитных покрытий
Нефтеперерабатывающие заводы
Установка каталического крекинга
Установка термического крекинга
Установка прянной гонки
Установка алкиляции инертного газа
Электрообессоливающая этилсмесительная установка
Коксохимические заводы
Дезинтеграторное отделение
Перегрузочная станция дробления
Дозировочное отделение
Вагоноопрокидыватель
Пекококсовая установка
Дымососная установка
Холодильники аммиачной воды
Шиферное производство
Клинкерное отделение
Заводы абразивные и огнеупоров
Подготовительный цех
Цех шлифзерна шлифизделий
Цех переплавки пирита
Промышленные базы стройиндустрии
Корпус дробления камня
Корпус промывки и сортировки
Корпус керамзитовых бетонных и гончарных труб
Корпус железобетонных конструкций
Бетонно-смесительный цех
Цех силикатно-бетонных изделий
Цех производства шифера
Цех ячеистых бетонов
Цех гибсошлаковых изделий
Текстильные трикотажные ситценабивные меланжевые фабрики
Красильный отбельный цех
Корпуса "медио" "утка" и др.
Сушильный ворсовальный цех
Вязальный трикотажный цех и др.
Цех носочно-чулочных изделий
Цех капроно-нейлоновых изделий
Кузнечно-сварочный цех
Опытный флотационный цех
Разгрузочное устройство
Главный корпус сильвинитовой фабрики
Главный корпус опытного завода
Электрофизический корпус
Лаборатория низких температур
Корпус высоких напряжений
Лаборатория специальных работ
Деревообрабатывающие комбинаты и заводы
Цех прессованных плит
Столярный модельный деревообрабатывающий
Станкостроительный завод
Эстакада к главному корпусу
Станция осветления вод
Коэффициенты использования и мощности некоторых механизмов и аппаратов промышленных предприятий
Механизмы и аппараты
Металлорежущие станки мелкосерийного производства с нормальным режимом работы (мелкие токарные строгальные долбежные фрезерныесверлильные карусельные точильные расточные).
То же при крупносерийном производстве.
То же при тяжелом режиме работы(штамповочные прессы автоматы револьверные обдирочные зубофрезерные а также крупные токарные строгальные фрезерные карусельные расточные станки).
Поточные линии станки с ЧПУ
Переносный электроинструмент
Вентиляторы эксгаустеры санитарно-техническая вентиляция
Насосы компрессоры дизель-генераторы и двигатель-генераторы
Краны тельферы кран-балки при ПВ = 25 %
Сварочные трансформаторы дуговойсварки
Приводы молотов ковочных машинволочильных станков очистных барабанов бегунов и др.
Элеваторы шнеки несбалансированные конвейеры мощностью до 10 кВт
То же сблокированные и мощностью выше 10 кВт
Однопостовые сварочные двигатель-генераторы
Многопостовыесварочные двигатель-генераторы
Сварочные машины шовные
Сварочные машиныстыковые и точечные
Сварочные дуговые автоматы
Печи сопротивления с автоматической загрузкой изделий сушильные шкафы нагревательные приборы
Печи сопротивления с неавтоматической загрузкой изделий
Вентиляторы высокого давления
Вентиляторы к дробилкам
Газодувки (аглоэкструдеры) при синхронных двигателях
То же при асинхронных двигателях
Смесительные барабаны
Сушильные барабаны и сепараторы
Вагоноопрокидыватели
Люминесцентные лампы
Определение коэффициента максимума
по известным значениямКииnэф
Коэффициент максимума Кмпри Ки
Взаимосвязь между коэффициентом спроса
и коэффициентом использования
3. Осветительная нагрузка
Коэффициенты спроса осветительных нагрузок
Характеристика помещения
Мелкие производственные здания и торговые помещения
Производственные здания состоящие из отдельных крупных пролетов
Производственные здания состоящие из ряда отдельных помещений
Библиотеки административные здания предприятия общественного питания
Лечебные заведения и учебные учреждения конторско-бытовые здания
Складские здания электрические подстанции
Удельная мощность (плотность) осветительной нагрузки Втм2
Наименование объекта
Литейные и плавильные цеха
Механические и сборочные цеха
Электросварочные и термические цеха
Инструментальные цеха
Деревообрабатывающие и модельные цеха
Центральные заводские лаборатории
Освещение территории
4. Графики электрических нагрузок
Режимы работы потребителей электрической энергии не остаются постоянными а непрерывно изменяются в течение суток недель и месяцев года. Соответственно изменяется и нагрузка всех звеньев передачи и распределения электроэнергии и генераторов электрических станций. Изменение нагрузок электроустановок в течение времени принято изображать графически в виде графиков нагрузки.
Различают графики активных и реактивных нагрузок. По продолжительности графики нагрузки делятся на сменные суточные и годовые.
В условиях эксплуатации изменения нагрузки по активной и реактивной мощности во времени представляют в виде ступенчатой кривой по показаниям счетчиков активной и реактивной электроэнергии снятым через одинаковые определенные интервалы времени (30 или 60 мин.).
Знание графиков нагрузки позволяет определять величину сечений проводов и жил кабелей оценивать потери напряжения выбирать мощности генераторов электростанций рассчитывать системы электроснабжения проектируемых предприятий решать вопросы технико-экономического характера и многое другое.
Характерные суточные графики электрических нагрузок предприятий различных отраслей промышленности приведены на рис.1.1.
Рис. 1.2 иллюстрирует взаимосвязь между временем максимальных потерь и временем использования максимума нагрузки.
5. Показатели характеризующие графики нагрузок
При расчетах нагрузок применяются некоторые безразмерные показатели графиков нагрузок характеризующие режим работы приемников электроэнергии по мощности и во времени.
Показатели графиков электрических нагрузок по активной мощности
Расчетные формулы показателей
Индивидуальные графики
Формы графика нагрузки Кф
гдеР1 Р2 . Рn – средняя нагрузка на интервалах времени между замерами показаний приборов;t1t2 .tn – временные интервалы между замерами.
Км=f(nэф Ки) – определяют по табл.1.8
Заполнения графика нагрузки Кз.г
окончание табл. 1.12
Разновремен-ности максимумов нагрузки (для трансформато-ров ГПП см. табл. 1.13)
Значения коэффициентов разновременности
на шинах (6-10 кВ) трансформаторов ГПП
Коэффициент разновременности Кр.м.
Таблица 1.3.36. Экономическая плотность тока
Экономическая плотность тока Амм2 при числе часов использования максимума нагрузки в год
Неизолированные провода и шины:
Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с жилами:
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:
Допустимый длительный ток для шин прямоугольного сечения
Ток* А при количестве полос на полюс или фазу
Выбор предохранителей для защиты силовых трансформаторов
Высоковольтные предохранители (ПКТ) предназначены для защиты силовых трансформаторов при коротких замыканиях.
Номинальный ток предохранителя должен быть больше максимального тока нагрузки трансформатора (с учетом допустимых перегрузок в 2-х лучевой схеме сети).
В таблице приведены значения для выбора номинальных токов предохранителей в зависимости от мощности (номинального тока) трансформаторов при напряжении 6 и 10 кВ.
Uном трансформатора А
* при Iном ПКТ 80-100 А возможно неселективное отключение повреждения трансформатора вышестоящей релейной защитой направления.

Схема 2.cdw

судоремонтного завода
Однолинейная схема электроснабжения