Проектирование системы электроснабжения машиностроительного завода

Вид работы:

Дипломная (ВКР)
Предмет:

Физика
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

231,31 Кб
Опубликовано:

2015-02-11

Все дипломные работы по физике

Скачать дипломную работу Читать текст online Заказать дипломную
*Помощь в написании! Посмотреть все дипломные работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Проектирование системы электроснабжения машиностроительного завода

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФБГОУ ВПО "Саратовский государственный технический университет

им. Гагарина Ю.А. "

Кафедра

"Электроснабжение промышленных предприятий"

Дипломный проект

"Проектирование системы электроснабжения машиностроительного завода"

Выполнила:

Студентка 6 курса гр. ЭПП-61з/о

Мальцева Е.А.

Проверил: Вырыханов Д.А.

Саратов 2015

Реферат

Дипломный проект по курсу "Проектирование систем электроснабжения" состоит из расчётно-пояснительной записки на ___ страницах печатного текста, включает 4 рисунка и 33 таблиц, графическую часть на 3 листах формата А3.

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, РАСЧЁТНАЯ НАГРУЗКА, ЦЕНТР НАГРУЗОК, ТРАНСФОРМАТОР, ОСВЕЩЕНИЕ, КАРТОГРАММА, ПЛОТНОСТЬ НАГРУЗКИ, КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ.

Спроектирована система электроснабжения промышленного предприятия, обеспечивающая требуемое качество электроэнергии и надёжность электроснабжения потребителей.

Определены расчетные электрические нагрузки на всех уровнях электроснабжения предприятия.

Выбраны схемы сетей внутреннего и внутрицехового электроснабжения. Выполнен расчёт ряда режимов проектируемой сети, токов коротких замыканий в необходимых точках сети.

Выбраны основные силовые элементы ГПП, трансформаторы цеховых подстанций, устройства компенсации реактивной мощности, марки и сечения кабелей.

Произведён расчёт электроснабжения ремонтно-механического цеха, выбраны марки и сечения проводов и кабелей ответвлений к электроприемникам, их защиты.

Перечень чертежей:

КФБН 1004.01.692. ГП - генплан машиностроительного завода выполнен в Компас-13V.

КФБН 1004.02.692. Э4 - однолинейная схема электроснабжения машиностроительного завода выполнен в Компас-13V.

КФБН 1004.03.692. Э0 - план и однолинейная схема электроснабжения РМЦ машиностроительного завода выполнен в Компас-13V.

Содержание

Введение

1. Характеристика среды производственных помещений завода. Категории электроприемников по бесперебойности электроснабжения

2. Расчетные нагрузки цехов на шинах цеховых ТП

2.1 Расчётная нагрузка ремонтно-механического цеха

2.2 Определение расчётных нагрузок по цехам завода

2.4 Расчет нагрузки осветительных установок

3. Картограмма и определение центра электрических нагрузок

4. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховых ТП

4.1 Выбор мощности трансформаторов цеховых ТП напряжением 10 (6) /0,4 кВ

4.2 Выбор трансформаторов 10/6 кВ

4.3 Компенсация реактивной мощности на шинах 0,4 кВ цеховых ТП и уточнение их нагрузки

5. Расчет нагрузок на шинах НН ГПП

5.1 Расчет потерь мощности в трансформаторах ТП

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

5.3 Суммирование нагрузок на шинах НН ГПП

6. Приближенный выбор основных параметров СЭС завода

6.1 Приближенное, экономически целесообразное напряжение внешнего электроснабжения

6.2 Выбор трансформаторов на ГПП по техническим условиям

6.3 Выбор сечения проводов питающей ВЛ

6.4 Выбор сечений и марок кабелей внутреннего электроснабжения

7. Расчёт токов КЗ

7.1 Расчёт короткого замыкания на шинах высшего напряжения

7.2 Расчёт короткого замыкания на шинах НН

8. Выбор основного оборудования

8.1 Выбор высоковольтных выключателей

8.1.1 Выбор высоковольтных выключателей на НН ГПП

8.1.2 Выбор высоковольтных выключателей линий, питающих цеховые ТП

8.1.3 Выбор выключателей на высшем напряжении ГПП

8.2 Выбор высоковольтных разъединителей на высшем напряжении ГПП

8.3 Уточнение сечений кабелей 6 и 10 кВ

8.4 Выбор кабелей до 1 кВ вне корпусов

9. Описание принятой схемы внешнего электроснабжения предприятия

10. Электроснабжение ремонтно-механического цеха

10.1 Расчет нагрузок отделений РМЦ

10.2 Выбор шинопроводов и кабелей РМЦ

10.3 Выбор защитно-коммутационной аппаратуры

10.3.1 Выбор защитно-коммутационной аппаратуры ответвлений к электроприемникам

10.3.2 Выключатель ввода СП22, СП23 и вводные выключатели шинопроводов

10.4 Проверка защитной аппаратуры по токам КЗ

10.4.1 Проверка защитной аппаратуры по коммутационной способности

10.4.2 Проверка защитной аппаратуры по чувствительности к минимальным токам КЗ

Заключение

Список использованных источников

Введение

Работа всех отраслей промышленности в настоящее время непрерывно связана с использованием электроэнергии, получаемой от электрических станций. Все шире применяется электроэнергия на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту - для освещения, кондиционирования, приготовления пищи и хранения продуктов, уборки помещений, для работы радио - и телевизионных устройств и др.

Каждое промышленное предприятие находится в состоянии непрерывного развития: вводятся новые производственные мощности, модернизируется старое оборудование, изменяются технологии.

Система электроснабжения промышленного предприятия по структуре должна быть гибкой, допускать постоянное развитие технологий, рост мощности предприятия и изменение производственных условий. Все это выдвигает новые требования к экономичности и надежности работы элементов энергосистемы. Основные задачи, решаемые при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения, заключаются в оптимизации параметров этих систем путем правильного выбора номинальных напряжений, условий присоединений к энергосистеме, определения электрических нагрузок и требований к надежности 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.

Все эти задачи усложняются вследствие роста общего количества электроприемников на предприятии и увеличения их мощностей, появления новых направлений использования электроэнергии, новых технологических процессов, изменяющихся экономических условий функционирования как производства, так и его систем электроснабжения.

В дипломном проекте поставлена задача проектирования рациональной системы электроснабжения высокотехнологичного предприятия средней мощности, характеризующегося широким спектром электротехнологического оборудования, различающегося как по номинальным мощностям, режимам работы, номинальным напряжениям, так и по направлениям использования электроэнергии.

1. Характеристика среды производственных помещений завода. Категории электроприемников по бесперебойности электроснабжения

Характеристики внешней среды (температура, влажность, наличие взрыво- или пожароопасных зон) могут влиять не только на конструктивное исполнение РП, ТП или СП но и на выбор марок и сечений проводов, кабелей и защитной аппаратуры [1]. Производственный процесс на проектируемом заводе характеризуется наличием горючих материалов, некоторые из отделений завода могут быть отнесены к жарким помещениям. Характеристика среды основных производственных помещений по цехам завода представлена в таблице 3. При детальной проработке сетей 0,4 кВ (РМЦ) характеристика отделений цехов и их участков может быть уточнена.

Перерыв электроснабжения электроприемников основного производства завода приводит к массовому недоотпуску продукции и простою людей. Нет опасности для жизни людей, угрозы для безопасности государства, значительного материального ущерба, расстройства сложного технологического процесса, нарушения функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Электроприемники основного производства можно отнести ко второй категории [1].

Вспомогательные цеха и подразделения, прямо не участвующие в создании продукции предприятия, можно отнести к третьей категории.

Классификация основной доли электроприемников в цехах завода по бесперебойности электроснабжения приведена в таблице 3.

электроснабжение ток машиностроительный трансформатор

Таблица 3 - Характеристика внешней среды производственных помещений завода и бесперебойности электроснабжения основных производств

Номер цеха по генплану	Наименование цеха	Характеристика производственной среды	Категория приемников по степени бесперебойности питания
1	Механический цех	нормальная	II
2	Моторный цех	нормальная	II
3	Сборочный цех	нормальная	II
4	Прессовый цех	нормальная	I
5	Инструментальный цех	нормальная	II
6	Литейный цех	жаркая	I
7	Кузнечный цех	нормальная	I
8	Компрессорная станция	нормальная	I
9	Лаборатория	нормальная	II
10	Главный магазин	нормальная	III
11	Склад зап. частей	нормальная	III
12	Заготовительный цех	нормальная	II
13	Склад строй. материалов	нормальная	III
14	Котельная	нормальная	II
15	Газогенераторная	нормальная	II
16	Склад топлива	взрывоопасная	II
17	Насосная станция	нормальная	I
18	Дом культуры	нормальная	III
19	Проходная	нормальная	III
20	Заводоуправление	нормальная	III
21	Гараж	нормальная	III
22	Ремонтно-механический цех	нормальная	III

2. Расчетные нагрузки цехов на шинах цеховых ТП

Целью расчета нагрузок цехов является обоснование ряда важнейших вопросов электроснабжения завода:

- рациональный выбор трансформаторов цеховых ТП и их размещение по цехам;

- уточнение фактической загрузки каждой цеховых ТП по активной и реактивной мощности, компенсация реактивной мощности на каждой из цеховых ТП;

- определение расчетных нагрузок мощных, сосредоточенных потребителей до 1000 В, крупных высоковольтных электродвигателей насосных или компрессорных станций;

- определение центра электрических нагрузок завода;

- рациональное размещение приемных ГПП, РП и цеховых ТП.

Следует различать [3]:

. распределенные нагрузки, сформированные мелкими потребителями (примерно, до 100 кВт номинальной мощности), рассредоточенными более, или менее равномерно по площади цехов;

2. нагрузки мощных потребителей (например, более 100 кВт), с номинальным напряжением как до, так и выше 1000 В.

Для электроснабжения последних требуются либо отдельные линии, или даже источники питания. Источниками питания для них могут служить отдельные РП, трансформаторные (ТП) или преобразовательные подстанции (ПП). На ПП применяются специализированные трансформаторы, например, печные, выпрямительные, с нестандартными рядами мощности, вторичных напряжений, изготовленные по особым ГОСТ и ТУ. В расчете электрических нагрузок, такие потребители должны учитываться отдельными позициями, с целью дальнейшего рассмотрения применения специфических схем их электроснабжения [3], например, исходя из условий пуска СД или АД.

Электроприемники проектируемого завода в основном относятся к первой группе рассредоточенных потребителей.

Масляные трансформаторы, в том числе и трансформаторы цеховых ТП 6 (10) /0,4 кВ, имеют значительный запас прочности, как по систематическим, так и аварийным перегрузкам [9]. В среднем, постоянная времени нагрева для трансформаторов цеховых подстанций принимается равной ч [2]. Нагрев масляных трансформаторов до максимальной, предельной температуры будет происходить не менее чем за время ч. Последнее определяет время осреднения максимальной расчетной нагрузки, почти равное продолжительности рабочей смены. Иначе, за расчетную нагрузку трансформаторов цеховых ТП следует принимать нагрузку, близкую к средней, определенную по методике [2].

Для рационального выбора мощности масляных трансформаторов существует несколько методик определения эквивалентных, расчетных нагрузок Последняя из них базируется на эквивалентном, двухступенчатом графике нагрузок [9]. Согласно [9], следует принимать в расчет не только амплитуду максимальной нагрузки, но и ее продолжительность, в контексте с амплитудой и продолжительностью минимальных суточных нагрузок за наиболее загруженные сутки. Так как в исходных данных проекта суточные графики нагрузок цехов отсутствуют, расчет нагрузки на шинах 0,4 кВ цеховых ТП проведем по методике действующих указаний по расчету электрических нагрузок [2]. Расчет выполним по цехам завода.

2.1 Расчётная нагрузка ремонтно-механического цеха

Расчет электрических нагрузок ремонтно-механического цеха (РМЦ) на шинах 0,4 кВ цеховых ТП выполняем по методике действующих нормативных документов [2, 7]. По причине большей доступности, расчетные коэффициенты электропотребления будем принимать по справочной литературе [7]. За расчетную нагрузку на шинах 0,4 кВ цеховых ТП принимаем максимальную нагрузку суточного графика за наиболее загруженную смену, продолжительностью ч, где = 2,5 ч - постоянная времени нагрева для цеховых трансформаторов [2].

Расчет выполняем с использованием существующей статистики [7] по индивидуальным коэффициентам использования силового электрооборудования за наиболее загруженную смену, и коэффициентам расчетной мощности [2] для цеховых трансформаторов. Результаты расчетов сводим в стандартную [2] табличную форму Ф636-92 (таблица 4).

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

Например, для шлифовальных станков (табл.2) из справочника [5] находим = 0,35 = 0,65. Их значения заносим в графы 5,6 таблицы 5.

(1)

где - относительная продолжительность включения;

- количество электроприемников,

- номинальная мощность электроприемников.

Суммируем установленную мощность группы для шлифовальных станков

Результат заносим в графу 4 таблицы 4. В графу 2 заносим общее количество потребителей группы шлифовальных станков , шт.

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

В графах 7 и 8 построчно вычисляем расчетные величины и (средние нагрузки). Для кузнечного оборудования находим

, , (2)

где - коэффициент реактивной мощности соответствующий . В итоговой строке определяем суммы величин ,

, , .

Определяем средневзвешенный коэффициент использования по цеху в целом

, (3)

где N =10 - число однотипных групп электроприемников РМЦ в таблице 4.

Заносим полученное значение средневзвешенного коэффициента использования в итоговую строку 5, таблицы 4.

При значительном числе ЭП на шинах цеховой трансформаторной подстанции РМЦ (n = 100, таблица 4) эффективное число электроприемников будем определять по упрощенной формуле

, (4)

где - принимаем по итоговой строке столбца 4, таблицы 4; - номинальная мощность наибольшего электроприемника в цехе РМЦ, по итоговой строке столбца 3, таблицы 4.

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

Полученное значение эффективного числа электроприемников должно быть округлено [2], до ближайшего меньшего целого значения. Окончательно принимаем = 37.

Для значений и = 37 по [2, таблица 2] находим коэффициент расчетной нагрузки на шинах 0,4 кВ . Таким образом, по указаниям [2] находим расчетные нагрузки РМЦ

(5)

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

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

, (6)

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

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

Полная мощность и расчетный ток без учета компенсации реактивной мощности равны

. (7)

Результаты расчета полной мощности и расчетного тока записываем в графы 14, 15 итоговой строки, таблицы 4.

Таблица 4 - Расчет электрических нагрузок РМЦ на шинах 0,4 кВ трансформаторов цеховых ТП (форма Ф636-92)

Исходные данные						Расчётные величины			n_э	К_р	Расчётные нагрузки			I_р, А
По заданию технологов				Справочные данные		К_иΣР_н	К_иΣР_нtgφ	nР²_н			Р_{р, к}Вт	Q_{р, к}вар	S_{р, к}ВА
Наименование электроприёмника	Количество однотипного оборудования	Р_{н, к}Вт		К_и	cosφ
		одного	общая
Металлорежущие станки	48	0,6/33,28	230,63	0,15	0,45	34,59	68,64
Шлифовальные станки	7	2,8/19,45	73,23	0,35	0,65	25,63	29,96
Краны	3	4,85	10,01	0, 20	0,40	2,00	4,58
Вентиляция	14	1,2/10	71,3	0,70	0,75	49,91	44,02
Кузнечное оборудование	8	10/15,7	68,30	0,30	0,70	20,49	20,90
Автоматическая сварка	6	8,75/41,25	89,6	0,40	0,80	35,84	26,88
Электропечи сопротивления, сушильные шкафы	14	1,/24	220,4	0,60	0,90	132,24	64,05
Итого РМЦ	100	0,6/41,25	767,47	0,39		300,70	259,03		37	0,75	225,53	194,27	297,67	452,80

2.2 Определение расчётных нагрузок по цехам завода

Расчетные нагрузки остальных цехов завода определяются аналогично расчету нагрузки РМЦ, по формулам (1) - (7). Разница заключается лишь в том, что состав электроприемников задан менее подробно.

Для цехов и отдельных электроприемников, для которых сведения по электропотреблению не приведены в справочнике [7], значения коэффициентов использования и коэффициентов реактивной мощности принимаем по аналогии их режимов работы и электропотребления с другими отраслями народного хозяйства. Результаты расчетов заносим в таблицу 5.

2.3 Расчетные нагрузки электродвигателей 6 кВ

Расчетные нагрузки высоковольтных электроприемников определяются аналогично расчету нагрузки 0,4 кВ цеховых ТП [2]. Используется стандартная табличная форма Ф636-92 и расчетные формулы (1) - (6). Разница заключается лишь в том, что эффективное число электроприемников не определяется, а вместо коэффициента расчетной нагрузки используется коэффициент одновременности максимумов.

По заданию в компрессорной станции установлено 5 синхронных электродвигателей мощностью 720 кВт каждый; в насосной установлено 3 асинхронных электродвигателей мощностью 500 кВт каждый.

Для компрессорной имеем: число рабочих синхронных электродвигателей 6 кВ - ; номинальная единичная мощность кВт, полная установленная мощность электродвигателей 6 кВ компрессорной станции - кВт. Коэффициент использования =0,5 и коэффициент мощности =0,85 принимаем по [7].

Для насосной станции имеем: число рабочих асинхронных электродвигателей 6 кВ - ; номинальная единичная мощность кВт, полная установленная мощность электродвигателей 6 кВ насосной станции - кВт. Коэффициент использования =0,7 и коэффициент мощности =0,85 принимаем по [7].

Нагрузку высоковольтных электродвигателей компрессорной и насосной станций записываем в таблицу 5 отдельной строкой.

Таблица 5 - Расчётные нагрузки по цехам завода на шинах цеховых ТП (форма Ф636-92)

Исходные данные						Расчётные величины			n_э	К_р	Расчётные нагрузки			I_р, А
По заданию технологов				Справочные данные		К_иΣР_н	К_иΣР_нtgφ	nР²_н			Р_{р, к}Вт	Q_{р, к}вар	S_{р, к}ВА
Наименование электроприёмника	Количество однотипного оборудования	Р_{н, к}Вт		К_и	cosφ
		одного	общая
1	2	3	4	5	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1. Механический цех
Кузнечное оборудование	185	56,3/187,3	1000	0,3	0,65	300	350,74
Металлорежущие станки	50	30/85,6	2104,9	0,2	0,45	420,98	835,44
Вентиляторы	10	3,1/25,3	341,2	0,65	0,8	221,78	166,34
Итого 1	245	3,1/187,3	3446,1	0,27		942,76	1352,52		37	0,5	471,38	676,26	824,33	1253,92
2. Моторный цех
Кузнечное оборудование	50	8,3/25	1000	0,35	0,7	350	357,07
Металлорежущие станки	384	12,3/207	4764,2	0,25	0,5	1191,05	2062,96
Вентиляторы	30	2,8/23	361,3	0,6	0,8	216,78	162,59
итого 2	464	2,8/207	6125,5	0,29		1757,83	2582,62		59	0,5	878,92	1291,31	1562,04	2376,09
3. Сборочный цех		207
Сборочный участок	147	35/138,7	1304,4	0,5	0,7	652,2	665,38
Ручная дуговая сварка	61	15,2/25	1500	0,3	0,35	450	1204,39
Краны	10	3,4/12,3	174,9	0,1	0,5	17,49	30,29
итого 3	218	3,4/138,7	2979,3	0,38		1119,69	1900,06		43	0,5	559,85	950,03	1102,72	1677,4
4. Прессовый цех		138,7
Кузнечное оборудование	311	45/148,2	2874,9	0,65	0,85	1868,69	1158,11
Металлорежущие станки	60	12,3/24	1500	0,25	0,5	375	649,52
Вентиляторы	10	2,8/12,3	147	0,65	0,8	95,55	71,66
итого 4	381	2,8/148,2	4521,9	0,52		2339,24	1879,29		61	0,5	1169,62	939,65	1500,32	2282,2
5. Инструментальный цех		148,2
Сборочный участок	25	25/220,6	917,2	0,5	0,7	458,6	467,87
Краны	8	12,3/32,1	392,1	0,1	0,5	39,21	67,91

Исходные данные

Расчётные величины

n_э

К_р

Расчётные нагрузки

I_р, А

По заданию технологов

Справочные данные

К_иΣР_н

К_иΣР_нtgφ

nР²_н

Р_{р, к}Вт

Q_{р, к}вар

S_{р, к}ВА

Наименование электроприёмника

Количество однотипного оборудования

Р_{н, к}Вт

К_и

cosφ

одного

общая

итого 5

12,3/220,6

1309,3

0,38

497,81

535,78

0,85

423,14

455,41

621,65

945,62

6. Литейный цех

220,6

электротехнический участок

120

22,3/229,5

4348,6

0,65

0,85

2826,59

1751,76

краны

9,6/12,3

299,5

0,65

0,8

194,68

146,01

итого 6

139

9,6/229,5

4648,1

0,65

3021,27

1897,77

0,85

2568,08

1613,1

3032,68

4613,14

7. Кузнечный цех

107

7,1/263,8

3069,8

0,63

0,81

1933,97

1400,17

0,8

1547,18

1120,14

1910,1

2905,54

8. Компрессорная станция

насосы

28,7/152,2

861,1

0,5

0,7

430,55

439,25

вентиляторы

15,2/25,3

417

0,65

0,8

271,05

203,29

итого 8

15,2/152,2

1278,1

0,55

701,6

642,54

0,85

596,36

546,16

808,66

1230,09

9. Лаборатория

27,6/82,7

413,5

0,55

0,85

227,43

140,95

0,9

204,69

126,86

240,81

366,31

10. Главный магазин

9,4/18,7

56,1

0,5

0,75

28,05

24,74

28,05

24,74

37,4

56,89

11. Склад зап. частей

8,1/16,2

48,7

0,65

0,85

31,66

19,62

31,66

19,62

37,25

56,66

12. Заготовительный цех

заготовительный участок

229

15/263,4

3810,4

0,5

0,9

1905,2

922,73

краны

3,7/25,6

304,6

0,1

30,46

52,76

итого 12

241

3,7/263,4

4115

0,47

1935,66

975,49

0,5

967,83

487,75

1083,79

1648,6

13. Склад строй. материалов

7,0/21,1

105,7

0,55

0,6

58,14

77,52

58,14

77,52

96,9

147,4

14. Котельная

Насосы

13,6/42,3

126,8

0,5

0,9

63,4

30,71

вентиляторы

15/25,3

0,65

0,8

19,5

14,63

краны

21,/25,3

12,2

0,1

0,5

1,22

2,11

итого 14

21,1/42,3

169

0,5

84,12

47,45

0,9

75,71

42,71

86,93

132,23

Исходные данные

Расчётные величины

n_э

К_р

Расчётные нагрузки

I_р, А

По заданию технологов

Справочные данные

К_иΣР_н

К_иΣР_нtgφ

nР²_н

Р_{р, к}Вт

Q_{р, к}вар

S_{р, к}ВА

Наименование электроприёмника

Количество однотипного оборудования

Р_{н, к}Вт

К_и

cosφ

одного

общая

15. Газогенераторная

газогенераторный участок

15,3/38,5

95,5

0,5

0,9

47,75

23,13

краны

19,3/15,3

0,1

0,5

3,46

итого 15

19,3/38,5

115,5

0,43

49,75

26,59

0,94

46,77

24,99

53,03

80,67

16. Склад топлива

насосы

22,3/44,3

161,6

0,1

0,5

16,16

27,99

вентиляторы

14,8/15,8

15,8

0,65

0,8

10,27

7,7

итого 16

14,8/44,3

177,4

0,15

26,43

35,69

26,43

35,69

44,41

67,55

17. Насосная станция

24,9/49,8

149,5

0,45

0,65

67,28

78,66

67,28

78,66

103,51

157,45

18. Дом культуры

23,7/47,3

142

0,6

0,6

85,2

113,6

0,92

78,38

104,51

130,64

198,72

Проходная

5,1/5,1

5,1

0,55

0,7

2,81

2,87

1,5

4,22

4,31

6,03

9,17

Заводоуправление

7,6/38,2

267,3

0,68

0,74

181,76

165,21

0,91

165,4

150,34

223,52

340,01

Гараж

68,3/68,3

68,3

0,68

0,74

46,44

42,21

0,97

45,05

40,94

60,87

92,59

Ремонтно-механический цех

100

0,6/41,25

767,47

0,39

300,7

259,03

0,75

225,53

194,27

297,67

452,8

Итого нагрузки 0,4 кВ

2024

33978,67

15439,60

14200,38

10239,67

9004,97

13635,99

1313,68

8. б СД 6 кВ

720

3600

0,5

0,85

1800

1115,54

0,93

1674

1037,45

1969,41

189,73

17. б АД 6 кВ

500

1500

0,7

0,85

1050

650,73

1050

650,73

1235,29

119,01

Итого нагрузки 6 кВ

1220

5100

2850

1766,27

2724

1688,18

3204,7

308,74

Итого по заводу

2032

39078,67

18289,60

15966,65

12963,67

10693,15

16804,77

1618,96

2.4 Расчет нагрузки осветительных установок

Тип источников света принимаем исходя из условий среды в производственных помещениях и на территории завода (таблица 3). В помещениях с нормальной средой принимаем к установке люминесцентные лампы как более экономичные.

На стадии технико-экономического обоснования электрические нагрузки осветительных установок найдем упрощенно, по удельной установленной мощности светильников на квадратный метр освещаемой поверхности и коэффициентам спроса освещения [6]. Удельные нагрузки освещения примем по справочнику [6]. Площади цехов и территории завода определяем по генплану.

Например, для цеха № 1 по генплану, с учетом масштаба находим м². Удельную нагрузку освещения принимаем по [6, табл.24-22] равной 16 Вт/м², как для инженерных корпусов. Коэффициент спроса осветительных установок [6, табл.24-31] составляет 0,9. Принимаем к установке светильники с лампами люминесцентного освещения, с встроенными конденсаторами для повышения коэффициента мощности до 0,9 [6, табл.24-32].

Активная установленная мощность освещения равна

кВт. (8)

Расчетные нагрузки освещения

кВт, квар, (9)

где - соответствует коэффициенту мощности 0,9.

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

Таблица 6 - Расчетные нагрузки осветительных установок

№ п/п		Наименование цеха	Площадь, F, м²	Источник света	Коэффициент спроса, kс. о	Коэффициент мощности, cos	Нагрузки
							удельная, p_{у. о}, Вт/м²	установленная, Pу. о, кВт	Расчетные
									активная, Pр. о, кВт	реактивная, Qр. о, квар
1		2	3	4	5	6	7	8	9	10
1		Механический цех	14423	люминесцентные	0,6	0,9	16	103,31	61,99	30,02
2		Моторный цех	6457	люминесцентные	0,6	0,9	16	206,64	123,98	60,05
3		Сборочный цех	12915	люминесцентные	0,6	0,9	16	103,31	61,99	30,02
4		6457	люминесцентные	0,6	0,9	16	103,31	61,99	30,02
5		Инструментальный цех	6457	люминесцентные	0,6	0,9	16	165,31	99, 19	48,04
6		Литейный цех^*	10332	люминесцентные	0,6	0,9	16	167,2	100,32	48,59
7		Кузнечный цех	10450	люминесцентные	0,6	0,9	16	41,33	24,8	12,01
8		Компрессорная станция^*	2583	люминесцентные	0,4	0,9	12	61,66	24,66	11,94
9		Лаборатория	5138	люминесцентные	0,5	0,9	20	25,82	12,91	6,25
10		Главный магазин	1291	люминесцентные	0,6	0,9	12	24,79	14,87	7,2
11		Склад зап. частей	2066	люминесцентные	0,6	0,9	12	77,48	46,49	22,52
12		Заготовительный цех	6457	люминесцентные	0,6	0,9	16	103,31	61,99	30,02
13		Склад строй. материалов	6457	люминесцентные	0,8	0,9	12	31	24,8	12,01
14		Котельная^*	2583	люминесцентные	0,6	0,9	12	18,59	11,15	5,4
15		Газогенераторная^*	1549	люминесцентные	0,6	0,9	12	185,98	111,59	54,05
16		Склад топлива^*	15498	люминесцентные	0,4	0,9	12	31	12,4	6,01
17		Насосная станция^*	2583	люминесцентные	0,6	0,9	12	55,15	33,09	16,03
18		Дом культуры	4596	люминесцентные	0,6	0,9	20	49,56	29,74	14,4
19		Проходная	2478	люминесцентные	0,4	0,9	12	60,7	24,28	11,76
20		Заводоуправление	5058	люминесцентные	0,8	0,9	20	72,32	57,86	28,02
21	Гараж		3616	люминесцентные	0,6	0,9	12	185,96	111,58	54,04
22	Ремонтно-механический цех		15497	люминесцентные	0,3	0,9	16	247,95	74,39	36,03
	Территория завода		728407	ДРЛ	1	0,57	0,25	218,34	218,34	314,73
	Итого		873348					2340,02	1404,4	889,16

*Для данных цехов используется люминесцентные светильники со степенью защиты IP 54

2 3. Картограмма и определение центра электрических нагрузок

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

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

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

Значения расчётных силовых и осветительных нагрузок цехов принимаем по таблицам 5, 6 и заносим их значения в таблицу 7, в столбцы 3,4. Значения координат центров нагрузки цехов, определенных по генплану, заносим в таблицу 7, в столбцы 7, 8.

Радиусы окружностей каждого круга картограммы определяем из выражения

, (10)

где - расчётные активные силовая и осветительная нагрузки цехов;

m - выбранный масштаб. Принимаем m = 1,5 кВт/мм².

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

. (11)

Например, для цеха №1 получим

мм;

град.

Результаты расчета сводим в табл.7, столбцы 5, 6.

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

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

, . (12)

Для вычисления координат центра, необходимо в каждой строчке таблицы 7 подсчитать произведения числителя формул (12) и занести их в графы 9,10. Посчитать суммы в итоговой строке столбцов 3, 4, 9,10. Воспользоваться формулами (12) и занести результат в итоговую строку столбцов 7, 8.

Таблица 7 - Картограмма и определение центра электрических нагрузок

№ п/п	Наименование цеха	Pр, кВт	Pр. о, кВт	r, мм	α, град	x, мм	y, мм	(Pр+Pр. о) х	(Pр+Pр. о) y
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Механический цех	471,38	61,99	10,64	41,84	33	36	17601,21	19201,32
2	Моторный цех	878,92	123,98	14,59	44,5	33	54	33095,7	54156,6
3	Сборочный цех	559,85	61,99	11,49	35,89	33	70	20520,72	43528,8
4	Прессовый цех	1169,62	61,99	16,17	18,12	33	84	40643,13	103455,24
5	Инструментальный цех	423,14	99, 19	10,53	68,36	73	93	38130,09	48576,69
6	Литейный цех	2568,08	100,32	23,8	13,53	70	72	186788	192124,8
7	Кузнечный цех	1547,18	24,8	18,26	5,68	71	54	111610,58	84886,92
8. а	Компрессорная станция	596,36	24,66	11,48	14,3	66	42	40987,32	26082,84
8. б	СД 6 кВ	1674		18,85		66	42	110484	70308
9	Лаборатория	204,69	12,91	6,8	21,36	70	32	15232	6963,2
10	Главный магазин	28,05	14,87	3,02	124,73	25	22	1073	944,24	Склад зап. частей	31,66	46,49	4,07	214,16	98	84	7658,7	6564,6
12	Заготовительный цех	967,83	61,99	14,78	21,67	105	50	108131,1	51491
13	Склад строй. материалов	58,14	24,8	4,2	107,64	105	41	8708,7	3400,54
14	Котельная	75,71	11,15	4,29	46,21	66	7	5732,76	608,02
15	Газогенераторная	46,77	111,59	5,8	253,68	78	17	12352,08	2692,12
16	Склад топлива	26,43	12,4	2,87	114,96	110	10	4271,3	388,3
17. а	Насосная станция	67,28	33,09	4,62	118,68	97	64	9735,89	6423,68
17. б	АД 6 кВ	78,38	29,74	4,79	99,02	5	90	540,6	9730,8
18	Дом культуры	1050		14,93	0	5	90	5250	94500
19	Проходная	4,22	24,28	2,46	306,69	7	70	199,5	1995
20	Заводоуправление	165,4	57,86	6,88	93,3	5	49	1116,3	10939,74
21	Гараж	45,05	111,58	5,77	256,46	5	21	783,15	3289,23
22	Ремонтно-механический цех	225,53	74,39	7,98	89,29	33	12	9897,36	3599,04
	Территория завода		218,34	6,81	360	92	28	20087,28	6113,52
	Центр нагрузок	12963,67	1404,4			56	59	810630,47	851964,24

Вычисления по формулам (12) дают координаты центра электрических нагрузок завода по отношению к системе координат чертежа КФБН 1004.01.692. ГП. мм, мм.

4. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховых ТП

4.1 Выбор мощности трансформаторов цеховых ТП напряжением 10 (6) /0,4 кВ

Решение вопросов резервирования отдельных потребителей I-II категорий (пожарной, охранной, аварийной сигнализации, других маломощных ответственных потребителей), на напряжении 0,4 кВ, в цехах с массовым применением электроприемников III категории (таблица 3), будет решаться отдельно, при детальной проработке проектирования питающих и распределительных сетей 0,4 кВ.

На данном этапе, технико-экономического обоснования, все цеховые ТП выполняем с двумя рабочими трансформаторами. Предусматриваем раздельную работу трансформаторов с АВР на шинах 0,4 кВ. При выборе числа и мощности силовых трансформаторов цеховых ТП будем руководствоваться принципами унификации и максимального использования комплектного оборудования [3]. Результаты расчета электрических нагрузок 0,4 кВ как по силовым приемникам цехов (таблица 5), так и по освещению (таблица 6) сведем в таблицу 8. Суммарная расчетная нагрузка силовых потребителей завода на шинах 0,4 кВ ТП составляет кВт. Суммарная нагрузка освещения с учетом территории завода равна кВт.

Определяющими факторами при выборе единичной мощности трансформаторов ТП 10 (6) /0,4 кВ являются затраты на питающую сеть 0,4 кВ, потери мощности в этой сети и в трансформаторах, затраты на строительную часть ТП. Для точного учета перечисленных факторов необходимо выполнять вариантные технико-экономические расчеты СЭС завода. Однако, трудоемкость таких расчетов неимоверно высока, так как требует детальных расчетов, более чем в десятке вариантов внешнего, внутреннего электроснабжения и, по крайней мере, питающих сетей 0,4 кВ. Исследованиями многочисленных авторов установлено, что приближенной оценкой перечисленных параметров оптимизации является некий обобщенный параметр - плотность нагрузки на той территории, по которой предполагается прокладка ЛЭП 0,4 кВ. Эти исследования положены в рекомендации нормативного документа [3] по выбору номинальной мощности трансформаторов ТП 10 (6) /0,4 кВ.

По рекомендациям [3], в цехах с более, или менее равномерно распределенной нагрузкой со сравнительно мелкими потребителями, допускается при определении единичной мощности трансформаторов ТП 10 (6) /0,4 кВ пользоваться следующими критериями при напряжении питающей сети 0,4 кВ

. (13)

Важно подчеркнуть, что рекомендации (13) не учитывают индивидуальных особенностей предприятия, их отдельных производств и цехов. Поэтому, рекомендации (13) являются лишь первым приближением к оценке номинальной мощности трансформаторов 10 (6) /0,4 кВ цеховых ТП. От рекомендаций (13) можно отступать в ту, или иную сторону, при наличии технических, экспертных, или экономических обоснований. Выбор номинальной мощности трансформаторов (без детального технико-экономического расчета, только по критерию (13), фактически на основе опыта проектировщика) является наиболее ответственной задачей проекта. От числа и мощности цеховых подстанций будет зависеть вся система электроснабжения, как внутреннего до и выше 1000 В, так и внешнего.

На проектируемом заводе, потребители малой (0,6 кВт) и средней (85÷121 кВт) мощности распределены более, или менее равномерно по площади цехов. Это позволяет воспользоваться рекомендациями [3], и формулой (13), взамен детальных технико-экономических расчетов.

Найдем плотность нагрузки 0,4 кВ в каждом из цехов. Например, для цеха №1 получим

кВА,

кВА/м^2,где кВт, кВт - активные силовая и осветительная нагрузки цеха заготовок;

квар, 30,02 квар - его реактивные нагрузки;

885,05 кВА - полная расчетная нагрузка цеха заготовок с учетом освещения;

F = 6457 м² - площадь цеха заготовок, определенная по генплану завода с учетом масштаба.

Результаты расчетов сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Плотность нагрузки 0,4 кВ по цехам завода

№ п/п	Наименование цеха	Pр, кВт	Pр. о, кВт	Qр, квар	Qр. о, квар	Sр, кВА	F, м²	σ, кВА/м²
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Механический цех	471,38	61,99	676,26	30,02	885,05	6457	0,14
2	Моторный цех	878,92	123,98	1291,31	60,05	1682,85	12915	0,13
3	Сборочный цех	559,85	61,99	950,03	30,02	1160,68	6457	0,18
4	Прессовый цех	1169,62	61,99	939,65	30,02	1567,52	6457	0,24
5	Инструментальный цех	423,14	99, 19	455,41	48,04	725,46	10332	0,07
6	Литейный цех	2568,08	100,32	1613,1	48,59	3143,5	10450	0,3
7	Кузнечный цех	1547,18	24,8	1120,14	12,01	1937,24	2583	0,75
8	Компрессорная станция	596,36	24,66	546,16	11,94	834,95	2583	0,32
9	Лаборатория	204,69	12,91	126,86	6,25	255,08	5138	0,05
10	Главный магазин	28,05	14,87	24,74	7,2	53,5	1291	0,04
11	Склад зап. частей	31,66	46,49	19,62	22,52	88,79	2066	0,04
12	Заготовительный цех	967,83	61,99	487,75	30,02	1152,66	6457	0,18
13	Склад строй. материалов	58,14	24,8	77,52	12,01	122,04	6457	0,02
14	Котельная	75,71	11,15	42,71	5,4	99,29	2583	0,04
15	Газогенераторная	46,77	111,59	24,99	54,05	176,99	1549	0,11
16	Склад топлива	26,43	12,4	35,69	6,01	56,98	15498	0
17	Насосная станция	67,28	33,09	78,66	16,03	137,99	2583	0,05
18	Дом культуры	78,38	29,74	104,51	14,4	160,72	4596	0,03
19	Проходная	4,22	24,28	4,31	11,76	32,72	2478	0,01
20	Заводоуправление	57,86	150,34	28,02	285,76	5058	0,06
21	Гараж	45,05	111,58	40,94	54,04	183,18	3616	0,05
22	Ремонтно-механический цех	225,53	74,39	194,27	36,03	378,14	15497	0,02
	Территория завода	0	218,34	0		218,34	873348	0
	Итого	10239,67	1404,4	9004,97	574,43	15339,43	1006449	0,02

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

кВА/м². (14)

На складах и в административных зданиях плотность нагрузки на порядок меньше, чем в основных производственных цехах. Теоретически следовало бы выбрать два типоразмера трансформаторов: большей мощности - для цехов основного производства, меньшей - для складов и административных зданий. Однако, учитывая сравнительно не большую суммарную расчетную нагрузку завода, кВт, примем к установке одинаковые трансформаторы на всех ТП.

По рекомендациям (13), исходя из средней плотности нагрузки по заводу 0,02 кВА/м², (итоговая строка таблицы 8), можно принять единичную мощность трансформаторов ТП, равной 1600 кВА.

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

, (15)

где = 0,6 - добавка до целого числа трансформаторов;

= 11644,07 кВт - суммарная нагрузка всех цехов завода на шинах 0,4 кВ цеховых ТП с учетом освещения цехов и территории завода.

0,7 - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме [11];

Таким образом, при количестве цехов, равном 14 (таблица 1), получаем 5 двухтрансформаторных цеховых ТП.

Оптимальное число трансформаторов ТП определяется экономическими соображениями. Противоречивыми факторами являются: разница в удельной стоимости конденсаторных батарей напряжением до и выше 1000 В на единицу вырабатываемой реактивной мощности, изменение числа трансформаторов или их номинальной мощности на подстанциях завода при изменении числа и мощности компенсирующих устрой реактивной мощности до 1000 В, стоимость потерь электроэнергии, как в трансформаторах ТП, так и в питающих их ЛЭП.

Поставленная задача является многопараметрической, а в условиях рыночной экономики, еще и многокритериальной. Ее приближенное решение, в виде номограмм приведено, например, в [6]. Для 0,7, = 10 и = 0,6 по номограмме [10, рис.4.7а] найдем добавку m =0 до оптимального числа трансформаторов. Окончательно, за оптимальное число трансформаторов на всех цеховых ТП завода принимаем

(16)

4.2 Выбор трансформаторов 10/6 кВ

Нагрузка 6 кВ завода является сосредоточенным, достаточно мощным потребителем, как по суммарной нагрузке, так и по мощности отдельных электродвигателей насосов и компрессоров.

Выбор трансформаторных подстанций для потребителей на 6 кВ аналогичен выбору для потребителей на 0,4 кВ и сведем в таблицу 9.

.3 Компенсация реактивной мощности на шинах 0,4 кВ цеховых ТП и уточнение их нагрузки

При выборе числа и мощности трансформаторов одновременно решаем вопрос выбора компенсирующих устройств в сетях до 1000 В.

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

, (19)

где n = 2 - число трансформаторов на ТП;

= 0,7 - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме;

- номинальная мощность трансформаторов, установленных на ТП;

- расчетная активная нагрузка ТП на шинах 0,4 кВ.

Минимально необходимая мощность компенсирующих устройств, в сети на шинах 0,4 кВ ТП определяется формулой (18).

(20)

Для ТП1:

Дополнительная мощность компенсирующих устройств 0,4 кВ, окупающаяся снижением потерь в трансформаторах ТП1 и питающих их линиях выше 1000 В по рекомендациям [10] может быть определена по формуле

квар, (21)

где - расчетный коэффициент, зависящий от двух и расчетных параметров;

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

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

- протяженность и сечение питающей ТП ЛЭП.

Для практических расчетов коэффициенты , можно принимать по таблицам, приведенным в литературе [10, табл.4.6, 4.7]. По [10, табл.4.6], для средней Волги и односменных предприятий имеем =19. Для кВА и протяженности магистральной питающей ЛЭП L до 0,5 км, по [10, табл.4.7] имеем =2. Функциональная зависимость представлена в [10, рис.4.8, 4.9], в виде номограмм. Для напряжения питающей ЛЭП 10 кВ, при радиальной схеме питания ТП1 по [10, рис.4.8б] получим .

Если значение окажется положительным, то эту мощность следует установить на ТП1 дополнительно к . Иначе, следует принять =0.

Подставляя в (21), для ТП1 получим отрицательное значение, следовательно надо принять квар.

Окончательно, принимаем к установке на ТП1 десять конденсаторных батарей по 180 квар каждая, общей мощностью

квар. (22)

По нескомпенсированной реактивной нагрузке и расчетной активной мощности ТП1, проверяем фактический коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме

. (23)

Результаты расчетов по всем ТП сводим в таблицу 9.

Таблица 9 - Распределение нагрузки между цеховыми ТП завода

№ ТП		№ цеха	Наименование (месторасположение ТП)	Рр, кВт	Qр, квар	Qнк, квар	Qнк, квар	Qp-Qнk	nxSн. т, кВА	К_З
1		2	3	4	5	6	7	8	9	10
ТП напряжением 10/0,4 кВ
1	5		Инструментальный цех	522,33	503,45
	4		Прессовый цех	1231,61	969,67
	20		Заводоуправление	223,26	178,36
	19		Проходная	165,40	16,07
	18		Дом культуры	108,12	118,91
			итого ТП1	2235,72	1786,46	1648,05	1800,00	138,41	2х1600	0,70
2	11		Склад зап. частей	78,15	42,14
	3		Сборочный цех	621,84	980,05
	7		Кузнечный цех	1571,98	1132,15
	17		Насосная станция	100,37	94,69
			итого ТП2	2237,04	2249,03	2133,91	2200,00	115,12	2х1600	0,70
3	2		Моторный цех	1002,90	1351,36
	1		Механический цех	533,37	706,28
	8		Компрессорная станция	621,02	558,10
			итого ТП3	2157,29	2615,74	2012,66	2100,00	603,08	2х1600	0,69
4	6		Литейный цех	2134,72	1661,69
			итого ТП4	2134,72	1329,35	650,70	700,00	678,65	2х1600	0,70
5	12		Заготовительный цех	1029,82	1661,69
	13		Склад строй. материалов	82,94	89,53
	16		Склад топлива	38,83	41,70
	9		Лаборатория	217,60	133,11
	14		Котельная	86,86	48,11
	15		Газогенераторная	158,36	79,04
	10		Главный магазин	42,92	31,94
	21		Гараж	156,63	94,98
	22		Ремонтно-механический цех	299,92	230,30
	6		Литейный цех	800,52	498,51
			итого ТП5	2113,88	2410,40	2245,00	2300,00	165,40	2х1600	0,66
ТП напряжением 10/6 кВ
6	8. б		8. б СД 6 кВ	1674,00	-1037,45
			итого ТП6	1674,00	-1037,45	0	0	-1037,45	2х1600	0,62
7	17. б		17. б АД 6 кВ	1050,00	650,73
			итого ТП7	1050,00	650,73	0	0	650,73	2х1000	0,62

5. Расчет нагрузок на шинах НН ГПП

.1 Расчет потерь мощности в трансформаторах ТП

Найдем потери мощности в трансформаторах ТП. На подстанциях ТП1-ТП4 10/0,4 кВ установлено n = 2 трансформатора типа ТМЗ-1600/10/0,4 с номинальными параметрами: =1600 кВА, =4 кВт, =24 кВт, =5,5%, =2% [5].

Например, для ТП1 получим следующее. Полная расчетная нагрузка ТП1 на шинах 0,4 кВ с учетом освещения и компенсации реактивной мощности составит

кВА. (24)

Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме находим по формуле (23)

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

кВт, (25)

квар. (26)

Для остальных ТП расчеты выполняем аналогично. Результаты сводим в таблицу 10.

Таблица 10 - Расчет потерь мощности в трансформаторах ТП

№ ТП	Тип трансформаторов	n	Sн. т, кВА	Pх, кВт	Pк, кВт	Uк%	Iх%	Sр, кВА	К_З	DP, кВт	DQ, квар

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
ТП1	ТМЗ-1600/10/0,4.	2	1600	4,00	24,00	5,50	2,00	2235,76	0,70	31,43	149,91
ТП2	ТМЗ-1600/10/0,4.	2	1600	4,00	24,00	5,50	2,00	2237,58	0,70	31,47	150,05
ТП3	ТМЗ-1600/10/0,4.	2	1600	4,00	24,00	5,50	2,00	2218,08	0,69	31,06	148,56
ТП4	ТМЗ-1600/10/0,4.	2	1600	4,00	24,00	5,50	2,00	2225,56	0,70	31,22	149,13
ТП5	ТМЗ-1600/10/0,4.	1600	4,00	24,00	5,50	2,00	2116,76	0,66	25,25	135,81
ТП6	ТМЗ-1600/10/6	2	1600	5,10	17, 20	6,50	1,40	1969,41	0,62	16,31	113,98
ТП7	ТМЗ-1000/10/6	2	1000	3,65	11,90	6,50	1,10	1235,29	0,62	16,38	71,59
Итого										183,13	919,05

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

Для расчета компенсирующих устройств выше 1000 В необходимо знать потери мощности в трансформаторах ГПП. Трансформаторы ГПП еще не выбраны, поэтому найдем потери мощности в трансформаторах ГПП приближенно, по ожидаемым потерям в трансформаторах отечественного производства (таблица 11).

Суммарная активная нагрузка 0,4 кВ в цехах составляет (таблица 5) кВт. Нагрузка 6 кВ - кВт. Расчетная мощность освещения (таблица 6) завода кВт. Потери мощности в трансформаторах ТП (таблица 10) 183,13 кВт.

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

кВт.

За реактивную нагрузку на ГПП примем мощность энергосистемы (по cosφ=0,9÷0,95 для энергосистемы) квар.

Таблица 11 - Ожидаемые в среднем относительные потери мощности в трансформаторах ГПП для трансформаторов отечественного изготовления по отношению к расчетной нагрузке трансформаторов

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

Ожидаемые потери активной мощности в трансформаторах ГПП составят

кВт. (27)

Ожидаемые потери реактивной мощности в трансформаторах ГПП составят

квар, (28)

где =0,66%, =8,11% - среднее значение ожидаемых активных, реактивных потерь в трансформаторах 35÷220 кВ при коэффициенте загрузки 0,7 по отношению к расчетной мощности нагрузки (таблица 11).

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

Расходная часть баланса реактивной нагрузки состоит из потребителей:

- нагрузки силовых и осветительных приемников электроэнергии напряжением 0,4 кВ квар (таблицы 5 и 6);

- потери в трансформаторах цеховых ТП квар (таблица 10);

- ожидаемые потери в трансформаторах ГПП квар;

- высоковольтные асинхронные электродвигатели Q_АД= 650,73квар.

Источниками реактивной мощности уже являются:

подстанция энергосистемы квар

- батареи статических конденсаторов, напряжением 0,4 кВ = 2700 квар на шинах цеховых ТП.

В качестве компенсирующих устройств напряжением выше 1000 В возможно применение:

- синхронных электродвигателей компрессорной,

- батарей статических конденсаторов, напряжением 10 кВ на ГПП.

Возможности генерации реактивной мощности при перевозбуждении синхронных двигателей (СД) зависят от конструкции электродвигателей и их загрузки по валу (по активной мощности). Чем выше синхронная частота вращения СД и меньше их коэффициент загрузки , тем выше возможности СД в качестве компенсаторов. В любом случае, ток статора СД не должен превосходить номинальный.

СД с любой (близкой к единице »1,0) загрузкой вала, и любой частотой вращения способен отдать в сеть номинальную реактивную мощность с опережающим коэффициентом мощности, равную

, (29)

где - номинальная мощность и номинальный коэффициент реактивной мощности СД.

Если, номинальная мощность СД не менее 1000 кВт, а скорость вращения СД более >375 об/мин, его коэффициент загрузки <1,0, то появляется дополнительная возможность использовать СД с большей, так называемой, располагаемой реактивной мощностью

, (30)

где - коэффициент перегрузочной способности СД по реактивной мощности;

- фактическое относительное напряжение на зажимах СД.

В упрощенном виде, в предположении номинального напряжения на зажимах СД =1, вне зависимости от типа СД, зависимость приведена в виде номограмм [10, рис.9.4]. Более точные рекомендации по использованию СД в качестве компенсаторов реактивной мощности, приведены в специальной литературе.

На заводе в компрессорной применяются 5 СД мощностью 720 кВт каждый. Их реактивную мощность, которую они могут отдать в сеть, определим по формуле (29)

квар, (31)

где - коэффициент загрузки СД, принятый равным его коэффициенту использования (таблица 5);

- соответствует номинальному коэффициенту реактивной мощности (таблица 5).

Из баланса реактивной мощности найдем необходимую мощность высоковольтных батарей статических конденсаторов

(32)

Так как расчетная мощность высоковольтных батарей статических конденсаторов оказалась отрицательной, это означает, что для поддержания баланса реактивной мощности существующих средств компенсации достаточно, поэтому дополнительно устанавливаем на шинах ГПП компенсирующие устройства не требуется.

5.3 Суммирование нагрузок на шинах НН ГПП

Расчет электрических нагрузок в сетях напряжением выше 1 кВ производится в целом аналогично расчету нагрузок цехов. Результаты расчета заносятся в табличную форму Ф636-92 [2], (таблица 12) с учетом следующих особенностей:

. Расчетные нагрузки (таблица 4, таблица 5) цеховых трансформаторных подстанций (с учетом осветительной нагрузки (таблица 6), потерь в трансформаторах (таблица 10) и выбранных средств КРМ (таблица 9)) заносятся в графы 7 и 8.

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

. По принятой схеме электроснабжения определяется число присоединений 10 (6) кВ на сборных шинах РП, ГПП (графа 2 итоговой строки).

. Эффективное число электроприемников не определяется и графы 9 и 10 не заполняются.

. В зависимости от числа присоединений на одну секцию и группового коэффициента использования , занесенного в графу 5 итоговой строки, определяется значение коэффициента одновременности максимумов нагрузки присоединений разнородных потребителей. Значение =0,9 заносится в графу 11 (вместо ).

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

кВт;

квар; (33)

кВА.

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

А.

Таблица 12 - Расчет нагрузки на шинах НН - 10 кВ ГПП

Исходные данные						Расчётные величины			n_э	К_р	Расчётные нагрузки			I_р, А
По заданию технологов				Справочные данные		К_иΣР_н	К_иΣР_нtgφ	nР²_н			Р_р, кВт	Q_р, квар	S_р, кВА
Наименование электроприёмника	Количество однотипного оборудования	Р_{н, к}Вт		К_и	cosφ
		одного	общая
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Силовая нагрузка на шинах 0,4 кВ ТП1-ТП6 (10/0,4 кВ)	14		33978,67	0,45	0,68	15439,60	14200,38
Компенсирующие устройства 0,4 кВ							-9100,00
Освещения завода			2340,02	0,60	0,53	1404,40	889,16
Потери в трансформаторов ТП1-ТП5						183,13	919,05
8. б СД 6 кВ	5		3600,00	0,50	0,85	1800,00	-1115,54
17. б АД 6 кВ	3		1500,00	0,70	0,85	1050,00	650,73
Итого на шинах 10 кВ ГПП	22		41418,69	0,48		19877,13	6443,78			0,90	17889,41	5799,40	18805,96	542,88

5 6. Приближенный выбор основных параметров СЭС завода

6.1 Приближенное, экономически целесообразное напряжение внешнего электроснабжения

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

, (34)

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

Формула (34) дает приближенное решение. Поэтому подставим в качестве расчетной мощности приближенное значение передаваемой мощности по ЛЭП - расчетную нагрузку на шинах НН ГПП без учета потерь мощности в трансформаторах ГПП.

Подставляя расчетную нагрузку из итоговой строки таблицы 12 в формулу (34), получим

кВ.

Найденное значение экономически целесообразного напряжения внешнего электроснабжения лежит между стандартными напряжениями 110 и 35 кВ. Примем напряжение питающей линии 110 кВ.

6.2 Выбор трансформаторов на ГПП по техническим условиям

При напряжении внутреннего электроснабжения завода 10 кВ необходимо предусмотреть строительство ГПП 110/10 кВ.

Полная расчетная нагрузка ГПП на шинах НН (табл.12) составляет кВА.

Предполагаем к установке на ГПП двух масляных трансформаторов, напряжением 110 кВ, для которых в послеаварийном режиме по ПЭЭП [11] допускается перегрузка на 40% сверх номинального тока на 6 часов максимума нагрузки в течение 5 суток подряд. Для завода с односменным режимом работы указанные перегрузки являются достаточными для нормального продолжения работы на время замены отказавшего трансформатора. Номинальная мощность трансформаторов должна быть не менее

кВА, (35)

где - коэффициент загрузки послеаварийного режима с учетом допустимой перегрузки [11].

Принимаем к установке трансформаторы типа ТДН-16000/110 с двумя вторичными напряжениями 10 и 6 кВ (для электроснабжения высоковольтных потребителей) [9].

Таблица 13 - Номинальные параметры трансформаторов ГПП

Тип трансформатора	Номинальная мощность, кВА	Номинальное напряжение, кВ		Потери, кВт		Напряжение КЗ, % %	Ток ХХ, % %	Схема и группа соединения обмоток

		ВН	НН	ХХ	КЗ
ТДН-16000/110	16000	110	11; 6,5	27	120	10,5	0,7	Y/Δ-11

Считая, что трансформаторы ГПП загружены равномерно, найдем потери мощности в них

кВт,

квар.

Полная расчетная нагрузка ГПП на шинах ВН, учитывая найденные потери в трансформаторах ГПП и нагрузку НН ГПП, составляет кВА.

6.3 Выбор сечения проводов питающей ВЛ

Ток нормального режима в ЛЭП-110 кВ

А, (36)

где - число цепей ЛЭП-110 кВ.

Ток максимальный расчетный ток послеаварийного режима

А. (37)

Сечение выберем по экономической плотности тока. По [1, таблица 1.3.36] для неизолированных алюминиевых проводников, при ч принимаем А/мм², где ч - время использования максимальной нагрузки в среднем для завода тяжелого машиностроения [6, таблица 24-29].

Экономически целесообразное сечение

мм². (38)

Принимаем провод марки АС-70/11 с параметрами =0,428 Ом/км, =0,432 Ом/км [5], =265 А [1, табл.1.3.29]. Выбранное сечение проводов удовлетворяет условию допустимого нагрева в максимальном послеаварийном режиме

. (39)

Сопротивление цепи линии

, (40)

где =7,9 км - протяженность ЛЭП.

Потери напряжения в линии в нормальном режиме равны

, (41)

что меньше располагаемых потерь.

Таким образом, принятое сечение АС-70/11 удовлетворяет всем условиям выбора.

6.4 Выбор сечений и марок кабелей внутреннего электроснабжения

В целом сечения КЛ-10 кВ к цеховым ТП выбираются аналогично ВЛ-110 кВ. Также выбираем кабель 6 кВ, питающий силовой пункт РП насосной 17 от НН ГПП.

Найдем расчетные нагрузки ТП со стороны ВН. Исходные данные по нагрузкам ТП на шинах 0,4 кВ принимаем по таблице 9. Причем, расчетную реактивную мощность принимаем с учетом выбранных устройств компенсации (графа 8). Потери мощности в трансформаторах ТП принимаем по табл.10. Например, для ТП1 получим

кВт, (42)

квар. (43)

Для остальных ТП расчеты выполняем аналогично. Результаты заносим в табл.14.

Таблица 14 - Расчетные нагрузки цеховых ТП со стороны ВН трансформаторов

№ ТП	Pр, кВт	Qр-Qнк, квар	Число и тип трансформаторов	P, кВт	Q, квар	Pр. вн, кВт	Qр. вн, квар

1	2	3	4	6	7	8	9
ТП1	2235,72	1786,46	ТМЗ-1600/10/0,4.	31,43	149,91	2267,15	1936,37
ТП2	2237,04	2249,03	ТМЗ-1600/10/0,4.	31,47	150,05	2268,51	2399,08
ТП3	2157,29	2615,74	ТМЗ-1600/10/0,4.	31,06	148,56	2188,35	2764,30
ТП4	2134,72	1329,35	ТМЗ-1600/10/0,4.	31,22	149,13	2165,94	1478,48
ТП5	2113,88	2410,40	ТМЗ-1600/10/0,4.	25,25	135,81	2139,13	2546,21
ТП6	1674,00	-1037,45	ТМЗ-1600/10/6.	16,31	1690,31	-923,47
ТП7	1050,00	650,73	ТМЗ-1000/10/6	16,38	71,59	1066,38	722,32

Максимальный расчетный ток послеаварийного режима

А. (44)

Экономически целесообразное сечение

мм², (45)

где А/мм² экономическая плотность тока для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией для ч [1, таблица 1.3.36].

Выбор сечений кабелей следует выполнять исходя из допустимого нагрева проводника расчетным током послеаварийного режима после вывода одной из цепей двухцепной линии:

, (46)

где - допустимый ток для проводника заданного сечения при выбранном сечении жил кабеля и принятом материале изоляции жил;

- расчетный ток в линии;

- поправочный коэффициент на условия прокладки проводников (в зависимости от прокладки в земле, в воздухе, в трубах, числа кабелей, проложенных рядом и т.п.);

=1 - для помещений с нормальной средой; =1,25 - во взрывоопасных зонах;

- коэффициент перегрузки кабелей на время ликвидации аварии в течение 6 часов в сутки на 5 суток подряд, для кабелей до 10 кВ включительно с бумажной изоляцией =1,3 [1].

Выбираем кабель марки ААШв (3×70) с ближайшим к сечением, удовлетворяющий условию нагрева в нормальном и максимальном послеаварийном режиме. Для этого кабеля допустимый ток при прокладке в земле равен =255 А [1, табл. 1.3.16], понижающий коэффициент =0,84 [1]. Условие допустимости нагрева максимальным рабочим током выполняется:

А. (47)

Удельные сопротивления кабеля =0,326 Ом/км, =0,078 Ом/км принимаем по [5]. При протяженности кабельной трассы L=0,22 км сопротивления одной цепи равны

Ом, Ом. (48)

Потери напряжения в линии в нормальном режиме равны

(49)

что значительно меньше располагаемых потерь.

Проверка выбранного сечения по термической стойкости к токам КЗ выполнена в пункте 8.3.

Выбранное сечение удовлетворяет всем необходимым условиям и окончательно принимается. Для остальных ЛЭП сечения выбираем аналогично. Результаты заносим в таблицу 15.

Таблица 15 - Выбор кабелей

ЛЭП	Начало	Конец	Способ прокладки	Длина, км	Pр, кВт	Qр, квар	Iр, А	Iр. а, А	Fэ, мм²	Марка	Iдоп, А	kсп	kakспIдоп, А	Rо, Ом/км	Xо, Ом/км	R, Ом	X, Ом	ΔU%

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	15	16	17	18	19	20
W2	ГПП	ТП1	в траншее	0,22	2267,15	1936,37	86,07	172,14	61,48	ААШв (3×70)	210	0,84	229,32	0,326	0,078	0,072	0,017	0,98
W3	\|ГПП	ТП2	в траншее	0,066	2268,51	2399,08	95,31	190,63	68,08	ААШв (3×70)	210	0,84	229,32	0,326	0,078	0,022	0,005	0,31
W4	ГПП	ТП3	в траншее	0,022	2188,35	2764,30	101,78	203,55	72,70	ААШв (3×70)	210	0,84	229,32	0,326	0,078	0,007	0,002	0,10
W5	ГПП	ТП4	в траншее	0,0154	2165,94	1478,48	75,70	151,41	54,07	ААШв (3×70)	210	0,84	229,32	0,326	0,078	0,012	0,003	0,15
W7	ГПП	ТП5	в траншее	0,286	2139,13	2546,21	96,00	192,00	68,57	ААШв (3×70)	210	0,84	229,32	0,62	0,08	0,177	0,023	2, 19
W8	ГПП	ТП6	в траншее	0,11	1690,31	-923,47	55,60	111, 20	39,72	ААШв (3×50)	175	0,84	191,10	0,62	0,08	0,620	0,090	3,62
W9	ГПП	ТП7	в траншее	0,33	1066,38	722,32	37,18	74,36	26,56	ААШв (3×50)	175	0,84	191,10	0,62	0,08	0,620	0,090	2,43

7. Расчёт токов КЗ

7.1 Расчёт короткого замыкания на шинах высшего напряжения

Составим схему замещения для расчёта трёхфазного КЗ на шинах ВН ГПП.

(Рисунок 1).

S_б=100 МВА, U_б1=115 кВ, U_б2=6,5 кВ.

С: (50)

(51)

Эквивалентируем схему замещения (Рисунок 1), получим:

(52)

Для С: ; (53)

Переведём в номинальные единицы:

(54)

(55)

Ударный ток

(56)

К_уд=1,8; Т_а=0,042 с. [2].

Апериодическая составляющая тока КЗ.

[2] (57)

(58)

Результаты расчёта сведены в таблицу 14.

7.2 Расчёт короткого замыкания на шинах НН

(Рисунок 2)

Схема замещения, учитывая предыдущее эквивалентирование, примет вид рисунок 2, где - сопротивление обмотки ВН и НН трансформатора.

(59)

СД:

Эквивалентируем схему замещения (рисунок 2), получим:

(60)

Для С: ; (61)

(62)

(63)

Ударный ток

(64)

Апериодическая составляющая тока КЗ.

(65)

Результаты расчёта сведены в таблицу 14

Таблица 14 - Данные расчета

Расположение точки КЗ	I_п, кА		i_{а, Т=0,1с, к}А	i⁽³⁾_{у, к}А
	t=0 с.	t=0,1 с.
на шинах ВН	0,68	0,68	0,23	1,72
на шинах НН	3,108	3,108	1,42	7,91

Значения токов короткого замыкания, полученные в результате расчёта, являются относительно небольшими, по сравнению с токами на которые рассчитаны вакуумные и элегазовые выключатели, поэтому при подборе соответствующего оборудования не возникнет препятствий.

8. Выбор основного оборудования

В данном курсовом проекте ограничимся выбором для главной понизительной подстанции выключателей и разъединителей. Выберем также высоковольтные выключатели и кабели к цеховым ТП, РП, а также межцеховые кабели 0,4 кВ.

8.1 Выбор высоковольтных выключателей

Выключатель высокого напряжения - это аппарат, предназначенный для оперативной и аварийной коммутации на подстанции, для выполнения операции включения и отключения отдельных цепей при ручном и автоматическом управлении.

8.1.1 Выбор высоковольтных выключателей на НН ГПП

Выбираем вакуумные выключатели ВБЭ-10-20/1000 У3 с электромагнитным приводом. Данные по [6]. I_раб._max_НН=542,88 А (таблица 12).

Проверка выключателей:

1. По номинальному напряжению:

. По номинальному току:

. По конструкции и роду установки: выкатного исполнения.

. Проверка по отключающей способности:

Отключение симметричного тока КЗ:

Отключение полного тока КЗ:

(53)

где - относительное содержание апериодического тока в токе отключения.

(54)

определяем по кривой. =0,3 при τ=0,05 с.

5. Проверка на электродинамическую стойкость.

. Проверка на термическую стойкость: , где , кА²·с - интеграл Джоуля (тепловой импульс); t _расч - расчетная длительность КЗ,

Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

> (55)

Электромагнитный привод входит в комплект. Ток потребления электромагнитом включения 35 А, отключения - 2 А. Номинальное напряжение привода 220 В. Ток постоянный.

Представим выбор выключателей в табличной форме (таблица 19).

Таблица 19 - Выбор секционного выключателя и выключателей на вводах 10 кВ

Расчетные данные	Каталожные данные	Условия выбора
	ВБЭ-10-20/1000 У3
U_уст = 10 кВ	U_ном = 10 кВ	U_уст = U_ном
А
кА кА

кАкА

<
кАкА

8.1.2 Выбор высоковольтных выключателей линий, питающих цеховые ТП

Выбор выключателей проведем аналогично предыдущему пункту.

Так как коэффициент загрузки трансформаторов цеховых ТП практически одинаковый, а также в связи с требованиями унификации электрооборудования примем к установке для присоединений 10 кВ ГПП выключатели одного типа. В этом случае выключатель будем выбирать по максимальному рабочему току самой загруженной ТП. Самой загруженной подстанцией является ТП1.

Расчетный ток можно определить по выражению:

А; (56)

Где - значения мощности, передаваемой по кабелю от ГПП к ТП1, определяется как сумма нагрузки ТП1 и потерь в трансформаторах ТП1.

кВт; (57)

квар; (58)

. (59)

Выбираем вакуумный выключатель ВБЭ-10-20/630, проверка произведена в таблице 20.

Таблица 20 - Выбор высоковольтных выключателей линий, питающих цеховые ТП

Расчетные данные	Каталожные данные	Условия выбора
	ВБЭ-10-20/630 У3
U_уст = 10 кВ	U_ном = 10 кВ	U_уст = U_ном
АА
кА кА

кАкА

<
кАкА

8.1.3 Выбор выключателей на высшем напряжении ГПП

(60)

(61)

Выбираем вакуумные выключатели ВБ-110-25/630 [6].

Проверка выключателей:

. По номинальному напряжению:

. По номинальному току:

. По конструкции и роду установки: стационарного исполнения.

. Проверка по отключающей способности:

Отключение симметричного тока КЗ:

Отключение полного тока КЗ:

(62)

где - относительное содержание апериодического тока в токе отключения.

(63)

определяем по кривой =0,3 при τ=0,05 с.

> (64)

5. Проверка на электродинамическую стойкость.

(65) (66)

6. Проверка на термическую стойкость:

(67)

где , кА²·с - интеграл Джоуля (тепловой импульс);

t _расч - расчетная длительность КЗ,

Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

> (68)

Электромагнитный привод входит в комплект. Ток потребления электромагнитом включения 40 А, отключения - 2,6 А. Номинальное напряжение привода 220 В. Ток постоянный.

Представим выбор выключателя в табличной форме (таблица 21).

Таблица 21 - Выбор высоковольтных выключателей на ВН ГПП

Расчетные данные	Каталожные данные	Условия выбора
	ВБ-110-25/630 У3
U_уст = 110 кВ	U_ном = 110 кВ	U_уст = U_ном
АА

кАкА

<
кАкА

8.2 Выбор высоковольтных разъединителей на высшем напряжении ГПП

Выбираем разъединители наружной установки РНДЗ 1-110/1000 У1 [6]. U_ном=110 кВ; А. Предельный сквозной ток: главные ножи кА; заземляющие ножи кА. Ток термической стойкости/допустимое время его действия: главные ножи кА/с; заземляющие ножи кА/с. Привод ПРН-110У1.

Выбранные разъединители проверяются:

1. По номинальному напряжению U_{ном. р} =U_{ном. уст.}=110 кВ;

2. По номинальному току А;

. Наружная установка, двухколонковые с одним заземляющим ножом;

кА;

. Главные ножи

. Заземляющие ножи

Каталожные и расчетные данные разъединителя заносим в таблицу 23.

Таблица 23 - Выбор разъединителей на ВН ГПП

Расчётные данные	Каталожные данные	Условия выбора
	РНДЗ 1-110/1000 У1
U_ном, =110 кВ.	U_{ном, выкл}=110 кВ.	U_ном,РУ=U_{ном, раз}
АА
кА кА

Главные ножи:

Заземляющие ножи:

8.3 Уточнение сечений кабелей 6 и 10 кВ

Проверка на термическую стойкость может быть произведена путем определения допустимого максимального термически стойкого сечения

, мм^2, (69)

где , кА²·с - интеграл Джоуля (тепловой импульс);

C - постоянная (для алюминиевых шин С = 91 А∙с^1/2/мм² [13];

I" - начальный сверхпереходный ток КЗ, кА;

t _расч - расчетная длительность КЗ,

Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

При этом должно быть соблюдено условие

с.; с. (70)

(71)

< (72)

Таким образом, кабели удовлетворяют условиям проверки на термическую стойкость.

8.4 Выбор кабелей до 1 кВ вне корпусов

Как видно из генплана, некоторые цеха запитаны от ТП с помощью кабелей 0,4 кВ, проложенных вне корпусов, при этом могут применяться как радиальные, так и магистральные кабельные сети. Условно, принимаем, что в цехе, в котором не установлено ТП, в центре электрических нагрузок расположен СП цеха. Электрическая связь между СП цеха и ТП осуществляется по кабельной линии, количество кабелей определяется категорией надежности цеха.

Для выбора кабелей 0,4 кВ необходимо пересчитать нагрузки с учетом нового расчетного коэффициента К_р [2, табл.1]. Результаты пересчета нагрузок сведем в таблицу 24а.

Для каждой кабельной линии к потребителям первой и второй категории выбираем как минимум два кабеля, наибольший рабочий ток для каждой линии рассчитывается с учетом ремонта одного из кабелей. Для линий, по которым питаются потребители третьей категории, можно ограничиться прокладкой одного кабеля. Выбор сечения кабеля и их количества производим по нагреву, выбираем четырехжильные кабели с прокладкой в траншее и по стенам на скобах. Допускается применять магистральные схемы питания.

Расчеты выполняем по аналогии с пунктом 6.4 Результаты расчетов заносим в таблицу 24.

Таблица 24а - Расчетные нагрузки кабелей 0,4 кВ

Таблица 24 - Выбор кабелей 0,4 кВ

ЛЭП	Начало	Конец	Способ прокладки	Длина, км	Pр, кВт	Qр, квар	Iр, А	Iр. а, А	Марка	Iдоп, А	kсп	kakспIдоп, А	Rо, Ом/км	Xо, Ом/км	R, Ом	X, Ом	ΔU%

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
W11	ТП3	СП1	в траншее	0,132	801,35	1149,64	193,56	387,12	11хААШв (3×185+1х120)	385	0,84	420,42	0, 206	0,081	0,005	0,002	0,04
W12	ТП2	СП3	в траншее	0,0924	951,74	1615,05	203,44	406,88	14хААШв (3×185+1х150)	385	0,84	420,42	0,167	0,07	0,015	0,006	0,17
W13	ТП1	СП5	в траншее	0,143	423,14	455,41	157,42	314,83	6хААШв (3×185+1х150)	385	0,84	420,42	0,167	0,07	0,002	0,001	0,01
W14	ТП3	СП8	в траншее	0, 2068	631,44	578,29	185,84	371,69	7хААШв (3×185+1х150)	385	0,84	420,42	0,167	0,07	0,003	0,001	0,02
W15	ТП5	СП9	в траншее	0,264	204,69	126,86	182,94	365,88	2хААШв (3×185+1х150)	385	0,84	420,42	0,167	0,07	0,006	0,002	0,01
W16	ТП5	СП10	в траншее	0,308	29,17	25,73	59,10		ААШв (3×10+1х6)	70	0,84	76,44	0,89	0,095	0,034	0,004	0,01
W17	ТП2	СП11	в траншее	0,506	29,44	18,25	52,63		ААШв (3×10+1х6)	70	0,84	76,44	0,89	0,095	0,090	0,010	0,02
W18	ТП5	СП13	в траншее	0,022	58,14	77,52	147,22		ААШв (3×70+1х50)	210	0,84	229,32	0,443	0,09	0,010	0,002	0,00
W19	ТП5	СП14	в траншее	0,5654	71,50	40,33	62,36	124,72	2хААШв (3×95+1х70)	255	0,84	278,46	0,42	0,08	0,237	0,045	0,13
W20	ТП5	СП15	в траншее	0,3872	45,77	24,46	39,42	78,85	2хААШв (3×16+1х10)	90	0,84	98,28	0,89	0,09	0,172	0,017	0,06
W21	ТП5	СП16	в траншее	0,7392	21,14	28,55	26,99	53,97	2хААШв (3×16+1х10)	90	0,84	98,28	0,82	0,092	0,303	0,034	0,05
W22	ТП2	СП17	в траншее	0,264	62,57	73,15	73,13	146,25	2хААШв (3×50+1х35)	175	0,84	191,10	0,443	0,09	0,058	0,012	0,03
W23	ТП1	СП18	в траншее	0,396	79,24	105,65	200,65		ААШв (3×70+1х50)	210	0,84	229,32	0,443	0,09	0,088	0,018	0,06
W24	ТП1	СП19	в траншее	0,3432	3,03	3,10	6,59		ААШв (3×16+1х10)	90	0,84	98,28	0,443	0,09	0,152	0,031	0,00
W25	ТП1	СП20	в траншее	0,22	163,58	148,69	167,93		2хААШв (3×50+1х35)	175	0,84	191,10	0,443	0,09	0,077	0,09
W26	ТП5	СП21	в траншее	0,5214	45,05	40,94	92,49		ААШв (3×70+1х50)	210	0,84	229,32	0,89	0,09	0,081	0,008	0,03
W27	ТП5	СП22	в траншее	0,33	225,53	194,27	226,13		ААШв (3×70+1х50)	210	0,84	229,32	0,42	0,08	0,023	0,004	0,04
W28	ТП1	СП12	в траншее	0,44	1029,82	517,77	175,13	350,26	10хААШв (3×150+1х120)	335	0,84	365,82	0,276	0,07	0,012	0,003	0,10
W57	ТП2	СП6	в траншее	0,12	770,42	483,93	172,79	345,58	8хААШв (3×150+1х120)	335	0,84	365,82	0,276	0,07	0,003	0,001	0,02

9. Описание принятой схемы внешнего электроснабжения предприятия

Электроснабжение завода осуществляется от районной трансформаторной подстанции 110/35/6 кВ по двухцепной воздушной линии 110 кВ марки АС-70/11 длиной 5,2 км. Тип опор воздушной линии, питающей завод, - типовые железобетонные опоры. Главная понизительная подстанция 110/10 кВ выполняется без сборных шин на стороне высшего напряжения, с неавтоматической перемычкой со стороны линий. Трансформаторы ГПП ТДН-16000/110 обеспечивают необходимое резервирование всей нагрузки завода. Оборудование ГПП на напряжение 110 кВ установлено открыто. Оборудование на напряжение 10 кВ расположено в ЗРУ. На стороне низшего напряжения принята схема с одинарной системой сборных шин, секционированной выключателем с устройством АВР. Выключатели ГПП: на высшем напряжении - вакуумные стационарного исполнения, на низшем напряжении - вакуумные выкатного исполнения.

Все цеховые ТП 10/0,4 кВ выполнены в виде КТП с двумя трансформаторами ТМЗ-1600/10, которые работают раздельно. Питание ТП осуществляется как по радиальным схемам, так и по магистральным. Подстанции выполнены без сборных шин на высшем напряжении. Каждая цеховая подстанция питается от двух источников, на стороне 0,4 кВ имеется секционный автомат с устройством АВР. Приемники электроэнергии остальных цехов получают питание от шин ТП ближайших цехов по кабельным линиям 0,4 кВ. Количество конденсаторных батарей подключенных к цеховым подстанциям выбрано с учетом обеспечения допустимой загрузки трансформаторов.

10. Электроснабжение ремонтно-механического цеха

10.1 Расчет нагрузок отделений РМЦ

Электроснабжение ремонтно-механического цеха №22 рассмотрим подробно. Электроприёмники РМЦ относятся к третьей категории надежности, поэтому каждый силовой пункт достаточно запитать от одного источника. Питание цеха осуществляется от ТП4, расположенной в цехе 7. В таблице 25 дана характеристика среды помещений РМЦ.

Таблица 25 - Характеристика помещений РМЦ

№ по плану	Наименование отделения	Характеристика помещений по условиям среды

1	Механическое отделение	Нормальная
2	Заготовительно-сварочное отделение	Химически агрессивная
3	Кузнечное отделение	Жаркая
4	Термическое отделение	Жаркая
5	Гальваническое отделение	Нормальная
6	Склад заготовок, металла и инструментальная	Нормальная
а	Конторское помещение	Нормальная
б	Санузлы	Влажная

Исходя из условий среды помещений РМЦ, принимаем решение:

) Питание электроприемников механического, кузнечного, термического отделений и склада осуществлять от комплектных шинопроводов типа ШРА73 по коротким кабельным ответвлениям;

2) Питание электроприемников заготовительно-сварочного и гальванического отделения, конторского помещения и санузлов осуществлять по кабельным линиям от силового пункта СП23, расположенного в конторском помещении и питающегося по кабельной линии от СП22.

Таким образом, электроприемники распределяются следующим образом:

а) магистраль М1 (шинопровод ШРА73) питает механическое отделение, кузнечное отделение и склад;

б) магистраль М2 (шинопровод ШРА73) питает термическое отделение;

г) силовой пункт СП23 получает питание по кабельной линии W29 от СП22. От СП22 электроэнергия по кабелям распределяется по электроприемникам заготовительно-сварочного и гальванического отделения, конторского помещения и санузлов.

Выбранный шинопровод ШРА73 комплектуется из отдельных секций, проложенных по стенам и крепящихся на кронштейнах.

Для выбора сечений линий, шинопроводов, коммутационной и защитной аппаратуры питающей сети, определим расчетные нагрузки по магистральным линиям согласно [2]. Ответвления к электроприемникам рассчитаем только для заготовительно-сварочного отделения. Расчет нагрузок магистралей выполним по методу расчетных коэффициентов (таблица 26). Нагрузка освещения цеха распределена поровну между магистралями. Для совместного питания силовых и осветительных нагрузок питающая сеть принята трехфазной четырехпроводной.

Таблица 26 - Расчет нагрузок магистралей РМЦ М1 механическое и кузнечное отделения, склад

Исходные данные						Расчётные величины			n_э	К_р	Расчётные нагрузки			I_р, А
По заданию технологов				Справочные данные		К_иΣР_н	К_иΣР_нtgφ	nР²_н			Р_р, кВт	Q_р, квар	S_р, кВА
Наименование электроприёмника	Количество однотипного оборудования	Р_{н, к}Вт		К_и	cosφ
		одного	общая
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Металлорежущие станки	37	0,6/12.934	187,34	0,14	0,5	26,23	45,43
Шлифовальные станки	5	7/19,45	67,625	0,35	0,65	23,67	27,67
Кузнечное оборудование	3	10. /10	11,6	0,24	0,65	2,78	3,25
Электропечи сопротивления, сушильные шкафы	4	1,/1	92,00	0,5	0,95	46,00	15,12
Краны	2	4,85/4,85	9,7	0,05	0,5	0,49	0,84
Вентиляция	7	2,8/7	29,7	0,65	0,8	19,31	14,48
Итого силовая нагрузка	58	0,6/19,45	397,965	0,30		118,47	106,79		41	1	118,47	106,79	159,50	242,33
Освещение											37, 19	18,01
Итого силовая и осветительная нагрузка	58	0,6/19,45									155,66	124,81	199,52	303,14

М2 Термическое отделение
Исходные данные						Расчётные величины			n_э	К_р	Расчётные нагрузки			I_р, А
По заданию технологов				Справочные данные		К_иΣР_н	К_иΣР_нtgφ	nР²_н			Р_р, кВт	Q_р, квар	S_р, кВА
Наименование электроприёмника	Количество однотипного оборудования	Р_{н, к}Вт		К_и	cosφ
		одного	общая
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Электропечи сопротивления, сушильные шкафы	8	1,1/24	96,40	0,5	0,95	48, 20	15,84
Вентиляция	3	2,8/7	12,6	0,65	0,8	8, 19	6,14
Итого силовая нагрузка	11	1,1/24	109,00	0,52		56,39	21,99		9	1,16	65,41	25,50	70,21	106,67
Освещение											37, 19	18,01
Итого силовая и осветительная нагрузка	11	1,1/24									102,61	43,52	111,45	169,33

W28 Заготовительно-сварочное и гальваническое отделения, конторское помещение и санузлы
Исходные данные						Расчётные величины			n_э	К_р	Расчётные нагрузки			I_р, А
По заданию технологов				Справочные данные		К_иΣР_н	К_иΣР_нtgφ	nР²_н			Р_р, кВт	Q_р, квар	S_р, кВА
Наименование электроприёмника	Количество однотипного оборудования	Р_{н, к}Вт		К_и	cosφ
		одного	общая
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Металлорежущие станки	11	1,95/7	43,29	0,14	0,5	6,06	10,50
Электропечи сопротивления, сушильные шкафы	2	10,/22	32	0,5	0,95	16,00	5,26
Шлифовальные станки	2	2,8/2,8	5,6	0,35	0,65	1,96	2,29
Кузнечное оборудование	5	14/15,7	56,7	0,17	0,65	9,64	11,27
Шовная электросварка	6	25/28	256	0,40	0,80	102,40	76,80
Вентиляция	4	4,5/10	29	0,65	0,8	18,85	14,14
Итого силовая нагрузка	30	1.95/28	422,59	0,37		154,91	120,25		30	1	154,91	120,25	196,11	297,95
Освещение											37, 19	18,01
Итого силовая и осветительная нагрузка	30	1.95/28									192,10	138,27	236,69	359,61
Итого	99	0,6/28									450,37	306,59	544,82	827,77

10.2 Выбор шинопроводов и кабелей РМЦ

Выберем тип распределительного шинопровода по номинальному току. Например, выбираем для магистрали М1 шинопровод ШРА73 УЗ [12] с Iдоп=250 А > I_расч =169,33 А.

Кабель для линии W29 выберем аналогично п.6.4 Выбор сведем в таблицу 27.

Таблица 27 - Выбор шинопроводов для внутрицеховых магистралей

Номер линии	S_расч	I_расч	Способ прокладки	Марка шинопровода/кабеля	I_доп
М1	199,52	303,14	на стене на кронштейнах	ШРА73 УЗ/ 2хАВВГ (3х150+1х120)	350 397,81
М2	111,45	169,33	на стене на кронштейнах	ШРА73 УЗ/ АВВГ (3х185+1х150)	250 270
W29	236,69	359,61	в кабельном канале	2хАВВГ (3х150+1х120)	397,81

Для заготовительно-сварочного отделения выберем марку и сечение проводов и кабелей, способ прокладки, защитную аппаратуру. В таблице 28 представлен перечень электроприемников заготовительно-сварочного отделения.

Таблица 28 - Перечень электроприемники заготовительно-сварочного отделения

№ по плану	Наименование электроприемника	Модель или тип	Установленная мощность в единице, кВт	Количество шт.
25	Отрезной станок с ножовочной пилой	872А	1,95	2
26	Ножницы	Н474	7,00	1
27	Пресс правильный	ПА415	14,00	1
28	Пресс листогибочный	4135	15,70	1
29	Настольно-сверлильный станок	НС-12А	0,60	3
30	Обдирочно-шлифовальиый станок	ЗМ634	2,80	2
31	Пресс кривошипный	К217	10,00	2
32	Радиально-сверлийный станок	2А55	6,93	3
33	Трубоотрезной станок	С-246А	2,80	1
34	Станок трубогибочный	С-288	7,00	2
35	Преобразователь сварочный	ПСО-500	28,00	2
36	Машина электросварочная точечная, кВА	МТМ-75М	75,00	2
37	Машина электросварочная точечная, кВА		25,00	0
38	Трансформатор сварочный, кВА	СТН350	25,00	2
39	Кран мостовой электроподвесная	5Т	24, 20	1
40	Вентилятор	-	10,00	2

Для ответвлений от СП23 к электроприемникам заготовительно-сварочного отделения применяем четырехжильные кабели марки АВВГ. Способ прокладки - в кабельных каналах. Расчетная мощность ответвлений к отдельным электроприёмникам определяется по номинальной мощности электроприемника [8]:

для электроприемников продолжительного режима работы

, кВт, (72)

для ЭП повторно-кратковременного и кратковременного режимов работы в качестве расчетной мощности следует принимать:

) для медных проводников сечением до 6 мм², а для алюминиевых проводников до 10 мм² - как для установок с продолжительным режимом работы;

) для бóльших сечений проводников расчетная мощность определяется по выражению

, кВт, (73)

где - относительная продолжительность включения;

для сварочных аппаратов

, (74)

Например, для ответвления к станку от СП23 принимаем за расчетную нагрузку номинальную мощность шкафа кВт. За расчетную реактивную нагрузку принимаем номинальную мощность с учетом коэффициента реактивной мощности квар, где соответствует коэффициенту мощности . Ток нормального режима определяем по формуле

, А. (75)

А. (76)

При выборе сечений фазной жилы принимаем (не взрывоопасная зона). Значение коэффициента, учитывающего способ прокладки кабеля, по рекомендациям примечания к [1, табл.1.3.7], принимаем равным . Допустимые длительные токи для проводов, проложенных в лотках, при однорядной прокладке (не в пучках) принимаем, как для проводов, проложенных в воздухе [3]. Так, например, для шкафа ближайшим, соответствующим условию проверки по допустимому току, является кабель АВВГ (3х4+1х2,5) с допустимым током для трехжильных кабелей, при прокладке в воздухе, А. С учетом снижения допустимой токовой нагрузки для четырехжильных кабелей, получим

А. (77)

Таблица 29 - Выбор кабелей ответвлений к электроприемникам термического отделения

№ по плану	№ линии	Наименование электроприемника	Модель или тип	Установленная мощность в единице, кВт	Количество, шт.	ПВ, %	cosφ	Расчетные нагрузки				I_допК_сп	Марка кабеля
								Р_р, кВт	Q_р, квар	S_р, кВА	I_р, А
25	W30, W31	Отрезной станок с ножовочной пилой	872А	1,95	2	100	0,75	1,95	1,72	2,60	3,95	24,84	АВВГ (3х4+1х2,5)
26	W32	Ножницы	Н474	7,00	1	100	0,65	7,00	8,18	10,77	16,36	24,84	АВВГ (3х4+1х2,5)
27	W33	Пресс правильный	ПА415	14,00	1	100	0,65	14,00	16,37	21,54	32,72	38,64	АВВГ (3х10+1х6)
28	W34	Пресс листогибочный	4135	15,70	1	100	0,65	15,70	18,36	24,15	36,70	38,64	АВВГ (3х10+1х6)
29	W35 - W37	Настольно-сверлильный станок	НС-12А	0,60	3	100	0,75	0,60	0,53	0,80	1,22	24,84	АВВГ (3х4+1х2,5)
30	W38 - W39	Обдирочно-шл ифовальный станок	ЗМ634	2,80	2	100	0,75	2,80	2,47	3,73	5,67	24,84	АВВГ (3х4+1х2,5)
31	W40 - W41	Пресс кривошипный	К217	10,00	2	100	0,65	10,00	11,69	15,38	23,37	24,84	АВВГ (3х4+1х2,5)
32	W42 - W44	Радиально-сверлиный станок	2А55	6,93	3	100	0,75	6,93	6,11	9,24	14,04	24,84	АВВГ (3х4+1х2,5)
33	W45	Трубоотрезной станок	С-246А	2,80	1	100	0,75	2,80	2,47	3,73	5,67	24,84	АВВГ (3х4+1х2,5)
34	W46-W47	Станок трубогибочный	С-288	7,00	2	100	0,75	7,00	6,17	9,33	14,18	24,84	АВВГ (3х4+1х2,5)
35	W48 - W49	Преобразователь сварочный	ПСО-500	28,00	2	25	0,75	14,00	12,35	18,67	28,36	38,64	АВВГ (3х10+1х6)
36	W50 - W51	Машина электросварочная точечная, кВА	МТМ-75М	75,00	2	25	0,8	37,50	28,13	46,88	71,22	82,80	АВВГ (3х35+1х25)
38	W52 - W53	Трансформатор сварочный, кВА	СТН350	25,00	2	15	0,8	9,68	7,26	12,10	18,39	38,64	АВВГ (3х10+1х6)
39	W54	Кран мостовой электроподвесная	5Т	24, 20	1	15	0,65	9,37	10,96	14,42	21,91	38,64	АВВГ (3х10+1х6)
40	W55 - W56	Вентилятор	-	10,00	2	100	0,7	10,00	10, 20	14,29	21,70	38,64	АВВГ (3х10+1х6)

10.3 Выбор защитно-коммутационной аппаратуры

10.3.1 Выбор защитно-коммутационной аппаратуры ответвлений к электроприемникам

Кратность пускового тока для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором следует принимаем по справочным данным (для двигателей серии 4А » 6 ÷ 7).

Автоматические выключатели выбираются по номинальному напряжению и наибольшим расчетным токам в линиях, исходя из условий

, (78)

где - номинальные напряжение и ток аппарата; - напряжение и наибольший расчетный ток в линии, в которой установлен данный аппарат.

Для автоматических выключателей напряжением 220/380 В следует выбрать уставки тепловых расцепителей и проверить уставки электромагнитных расцепителей на несрабатывание при кратковременных перегрузках. Для теплового расцепителя (с обратно зависимой от тока характеристикой) должно выполняться условие

, (79)

где - ток уставки теплового расцепителя.

Для электромагнитного расцепителя (мгновенно действующего) должно выполняться условие

, (63)

где - ток уставки электромагнитного расцепителя; - коэффициент запаса, равный 1,25 для нормальных помещений, 1,5 - для взрывоопасных зон всех категорий.

Между допустимым током проводника и током срабатывания защиты (током уставки расцепителя автоматического выключателя) должно выполняться соотношение

, (80)

где - наибольшая допустимая кратность уставки аппарата защиты к допустимому току проводника.

В расчетах примем [1] = 1,0 - для нерегулируемых тепловых расцепителей автоматов (независимо от наличия или отсутствия отсечки) - для проводников всех марок.

К примеру, для вентилятора:

Кратность пускового тока примем » 6,5. Выбираем автоматический воздушный выключатель с тепловым и электромагнитным расцепителем типа АП50-2МТ на напряжение 380 В. Тогда в соответствии с номинальными данными автомата:

)

Расчеты для остальных приемников проведем аналогично. Результаты занесем в таблицу 30.

Таблица 30 - Выбор коммутационной аппаратуры

№ по плану	Наименование ЭП		Iр, А	kп	kзап× Iпик, А	Автоматический выключатель			Кабель
	на плане	Модель или тип				марка	Iн, А	Iз, А	Марка	Iдоп×kсп, А	Iз Iдоп×kсп	kзащ

1	3	4	5	6	7	8	9	11	13	14	15	16
25	Отрезной станок с ножовочной пилой	872А	3,95	6,5	25,68	АП50-2МТ	10	20	АВВГ (3х4+1х2,5)	24,84	0,64	1
26	Ножницы	Н474	16,36	6,5	106,35	АП50-2МТ	20	30	АВВГ (3х4+1х2,5)	24,84	0,52	1
27	Пресс правильный	ПА415	32,72	6,5	212,71	АП50-2МТ	40	30	АВВГ (3х10+1х6)	38,64	0,64	1
28	Пресс листогибочный	4135	36,70	6,5	238,54	АП50-2МТ	40	30	АВВГ (3х10+1х6)	38,64	0,64	1
29	Настольно-сверлильный станок	НС-12А	1,22	6,5	7,90	АП50-2МТ	10	20	АВВГ (3х4+1х2,5)	24,84	0,52
30	Обдирочно-шл ифовальный станок	ЗМ634	5,67	6,5	36,87	АП50-2МТ	10	20	АВВГ (3х4+1х2,5)	24,84	0,52	1
31	Пресс кривошипный	К217	23,37	6,5	151,93	АП50-2МТ	30	40	АВВГ (3х4+1х2,5)	24,84	0,42	1
32	Радиально-сверлиный станок	2А55	14,04	6,5	91,25	АП50-2МТ	20	30	АВВГ (3х4+1х2,5)	24,84	0,64	1
33	Трубоотрезной станок	С-246А	5,67	6,5	36,87	АП50-2МТ	10	20	АВВГ (3х4+1х2,5)	24,84	0,52	1
34	Станок трубогибочный	С-288	14,18	6,5	92,17	АП50-2МТ	20	30	АВВГ (3х4+1х2,5)	24,84	0,64	1
35	Преобразователь сварочный	ПСО-500	28,36	-	-	АП50-2МТ	30	40	АВВГ (3х10+1х6)	38,64	0,51	1
36	Машина электросварочная точечная, кВА	МТМ-75М	71,22	-	-	АП50-2МТ	80	80	АВВГ (3х4+1х2,5)	82,80	0,9	1
38	Трансформатор сварочный, кВА	СТН350	18,39	-	-	АП50-2МТ	20	30	АВВГ (3х10+1х6)	38,64	0,64	1
39	Кран мостовой электроподвесная	5Т	21,91	6,5	119,53	АП50-2МТ	30	35	АВВГ (3х10+1х6)	38,64	0,81	1
40	Вентилятор	-	21,70	6,5	142,40	АП50-2МТ	30	35	АВВГ (3х10+1х6)	38,64	0,81	1

10.3.2 Выключатель ввода СП22, СП23 и вводные выключатели шинопроводов

Полная нагрузка СП22 составляет 450,37 кВт, 306,59 квар, S_р=544,82 кВА. Находим расчетный ток нормального режима

А. (81)

Принимаем к установке [12] автоматический выключатель ВА54-39 с номинальным током главных контактов 1000 А и предельным током отключения кА. Условие выбора выполняется А.

Ток теплового расцепителя принимаем по условию А.

Таким образом, на вводе СП22 принимаем к установке автоматический выключатель ВА54-39. Вводные выключатели шинопроводов и линии W28 выберем аналогично. Результат занесем в таблицу 31.

Таблица 31 - Выбор защит отходящих линий от СП22

№ по плану	Отделение	Iр, А	kзап× Iпик, А	Автоматический выключатель					Шинопровод/кабель
				марка	Iн, А	Iз, А	Iэ, А	iу. пр, кА	Марка	Iдоп, А	Iз Iдоп×kсп	kзащ

1	2	4	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
М1	Механическое, Кузнечное, склад	303,14	303,58	А3746Б	400	350	2500	75	ШРА73	350	1	1
М2	Термическое	169,33	154,75	А3726Б	260	250	2500	75	ШРА73	250	1	1
W29	Заготовительно-сварочное	359,61	872,25	А3746Б	400	360	2500	75	2хАВВГ (3х150+1х120)	397,81	0,9	1

10.4 Проверка защитной аппаратуры по токам КЗ

Защитная аппаратура напряжением до 1000 В должна быть проверена по двум условиям:

- по коммутационной способности отключения максимальных токов КЗ;

- по чувствительности отключения минимальных токов КЗ.

10.4.1 Проверка защитной аппаратуры по коммутационной способности

Проверку аппаратов защиты по коммутационной способности выполняем по наибольшим токам КЗ. В сети до 1000 В за наибольший ток КЗ принимаем ток трехфазного металлического (при отсутствии электрической дуги в месте КЗ) короткого замыкания. Для проверки автоматических воздушных выключателей точку КЗ выберем как можно ближе к ним. Тогда для проверки вводного автомата рассчитаем ток КЗ в точке К1, а для проверки автоматов ответвлений к электроприемникам и автоматов присоединений к СП23 рассчитаем ток КЗ в точке К2.

Расчет выполняем в именованных единицах, с приведением сопротивлений к ступени напряжения в расчетной точке КЗ. Приведение сопротивлений выполняем по средним значениям напряжений на шинах элементов сети кВ, кВ.

Рисунок 4 - Поясняющая схема к расчету тока трехфазного КЗ

Сопротивление системы определим по известному току трехфазного КЗ на шинах 10 кВ ГПП:

(82)

Удельные значения сопротивлений, активного и реактивного, для кабеля марки ААШв-10 (3х95) составляют [5]. При протяженности кабельной линии W4 м, сопротивления линии, приведенные к напряжению , получим

мОм, (83)

мОм. (84)

Сопротивления трансформатора Т1 подстанции ТП:

мОм (85)

мОм (86)

мОм. (87)

Сопротивления контактов рубильников на вводе 0,4 кВ трансформатора принимаем мОм. Сопротивления контактных соединений шин в РУ-0,4 кВ ТП принимаем равным мОм [8]. Таким образом, суммарное сопротивление всех контактов до точки КЗ равно

мОм, (88)

где - число рубильников на вводе трансформатора; - число соединений шин с вводами трансформаторов, коммутационной аппаратурой, трансформаторами тока. Сопротивление кабельной линии W27 из таблицы 24:

Суммарные активное и реактивное сопротивления до точки К1.

мОм (89)

мОм (90)

Полное сопротивление цепи КЗ

мОм.

Периодическая составляющая тока КЗ от энергосистемы

кА. (91)

Найдем ударный ток от энергосистемы. Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ

с. (92)

Угол j_к сдвига по фазе ЭДС источника и периодической составляющей тока КЗ

рад (93)

Время от начала КЗ до появления ударного тока

с (94)

Ударный коэффициент

(95)

Ударный ток трехфазного КЗ () в электроустановках с одним источником энергии рассчитывают по формуле (47)

кА. (96)

Суммарные активное и реактивное сопротивления до точки К2.

мОм (97)

мОм. (98)

Полное сопротивление цепи КЗ

мОм.

Периодическая составляющая тока КЗ от энергосистемы

кА. (99)

Найдем ударный ток от энергосистемы.

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ

с (100)

Угол j_к сдвига по фазе ЭДС источника и периодической составляющей тока КЗ

рад (101)

Время от начала КЗ до появления ударного тока

с (102)

Ударный коэффициент

. (103)

Ударный ток трехфазного КЗ () в электроустановках с одним источником энергии

кА (104)

Для проверяемого аппарата защиты должны выполняться соотношения

, , (105)

где, - ток отключения и предельный ударный ток проверяемого аппарата защиты

Для выключателя ввода к СП22 ВА54-39 ток отключения составляет 100 кА и условие отключения тока КЗ выполняется с большим запасом

кА. (106)

Таким образом, принятые к установке автоматические выключатели соответствуют уровню наибольших токов КЗ в сети 0,4 кВ и выбраны правильно.

10.4.2 Проверка защитной аппаратуры по чувствительности к минимальным токам КЗ

Проверка будет выполняться для защиты, в зоне которой ожидается наименьший ток однофазного КЗ при наибольшей уставке срабатывания защиты.

По таблицам выбора сечений кабельных линий, питающих электроприемники заготовительно-сварочного отделения, находим электроприемник с наибольшим значением параметра. Таким электроприемником является вентилятор мощностью кВт, для которого =max=41 кВт×м/мм². За наименьший ток КЗ принимаем ток однофазного КЗ, а расчетную точку КЗ принимаем на зажимах вентилятора. Поясняющая схема к расчету тока однофазного КЗ представлена на рисунке 5.

Расчет выполним методом петли "фаза-нуль" [8]. Численное значение = 27 мОм для масляного трансформатора, типа ТМЗ-2500/10/0,4 со схемой соединений обмоток примем по [8, табл.12].

Рисунок 5 - Поясняющая схема к расчету тока однофазного КЗ

Сопротивления элементов петли (рисунок 5) для фазных и нулевых проводников вычислим в целом, аналогично предыдущему расчету токов трехфазного КЗ, с той лишь разницей, что [8]: при определении минимального значения тока КЗ учтем увеличение активных сопротивлений кабелей вследствие нагревания жил током КЗ по формуле , где - коэффициент, учитывающий увеличение активного сопротивления кабеля за счет нагрева током КЗ, примем равным 1,5; в месте КЗ (в точке К2, на рисунке 5), учтем сопротивление электрической дуги, которая может возникнуть при большом токе КЗ [8, табл.14].

Сопротивления элементов схемы в цепи однофазного КЗ для точки К2 представлены в таблице 32.

Таблица 32 - Сопротивления элементов сети при однофазном КЗ в точке К2

Элемент сети	Фаза		Нуль		Zт, мОм
	R, мОм	X, мОм	R_N, мОм	X_N, мОм
Трансформатор ТМЗ-2500/10/0,4					27
Разъединители ввода трансформатора r=2х0,03	0,06
SF9, ВА54-39 1000/630:
- контакты выключателя	0,25
- расцепители	0,12	0,084
Трансформатор тока ТКФ-1-600/5	0,05	0,07
W28, РУ-0,4 кВ ТП4 - СП22	1,5х5,1	1,81	1,5х5,1	1,81
SF13, А3746Б 400/360:
- контакты выключателя	0,6
- расцепители	0,36	0,28
Трансформатор тока ТКФ-1-300/5	0,2	0,3
SF4, АП50-2МТ 30/35
- контакты выключателя	0,65
- расцепители	0,74	0,55
W55, СП23-Вентилятор	1,5х127,18	2,17	1,5х127,18	2,17
Контакты соединений
- шин r=9х0,01	0,09
- кабелей r=6х0,1	0,6
Дуга	отсутствует
Итого:	207,12	5,724	203,4	4,44	27

По значениям итоговой строки таблицы 32 вычисляем полное сопротивление петли "фаза-нуль":

мОм. (107)

Ток однофазного КЗ в точке К2 равен

кА. (108)

Чувствительность ближайшего к точке К2 автоматического выключателя SF, АП50-2МТ 30/35, с током срабатывания теплового расцепителя =35 А будет равна

, (109)

Заключение

При выполнении курсового проекта по электроснабжению завода с учетом ПУЭ, НТП ЭПП-94, РТМ 36.18.32.4-92 и других нормативных документов была спроектирована система внутреннего и внешнего электроснабжения.

Все цеховые ТП 10/0,4 кВ выполнены в виде КТП с двумя трансформаторами ТМЗ-2500/10, которые работают раздельно. Питание ТП осуществляется как по радиальным схемам, так и по магистральным. Подстанции выполнены без сборных шин на высшем напряжении. Каждая цеховая подстанция питается от двух источников, на стороне 0,4 кВ имеется секционный автомат с устройством АВР. Приемники электроэнергии остальных цехов получают питание от шин ТП ближайших цехов по кабельным линиям 0,4 кВ. Количество конденсаторных батарей подключенных к цеховым подстанциям выбрано с учетом обеспечения допустимой загрузки трансформаторов.

Спроектированная система электроснабжения удовлетворяет требованиям бесперебойности электроснабжения потребителей, заданного качества напряжения на зажимах потребителей.

Список использованных источников

Проектирование системы электроснабжения машиностроительного завода

Проектирование системы электроснабжения машиностроительного завода

Введение

1. Характеристика среды производственных помещений завода. Категории электроприемников по бесперебойности электроснабжения

2. Расчетные нагрузки цехов на шинах цеховых ТП

2.1 Расчётная нагрузка ремонтно-механического цеха

2.2 Определение расчётных нагрузок по цехам завода

2.4 Расчет нагрузки осветительных установок

2 3. Картограмма и определение центра электрических нагрузок

4. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховых ТП

4.1 Выбор мощности трансформаторов цеховых ТП напряжением 10 (6) /0,4 кВ

4.2 Выбор трансформаторов 10/6 кВ

.3 Компенсация реактивной мощности на шинах 0,4 кВ цеховых ТП и уточнение их нагрузки

5. Расчет нагрузок на шинах НН ГПП

.1 Расчет потерь мощности в трансформаторах ТП

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

5.3 Суммирование нагрузок на шинах НН ГПП

5 6. Приближенный выбор основных параметров СЭС завода

6.1 Приближенное, экономически целесообразное напряжение внешнего электроснабжения

6.2 Выбор трансформаторов на ГПП по техническим условиям

6.3 Выбор сечения проводов питающей ВЛ

6.4 Выбор сечений и марок кабелей внутреннего электроснабжения

7. Расчёт токов КЗ

7.1 Расчёт короткого замыкания на шинах высшего напряжения

7.2 Расчёт короткого замыкания на шинах НН

8. Выбор основного оборудования

8.1 Выбор высоковольтных выключателей

8.1.1 Выбор высоковольтных выключателей на НН ГПП

8.1.2 Выбор высоковольтных выключателей линий, питающих цеховые ТП

8.1.3 Выбор выключателей на высшем напряжении ГПП

8.2 Выбор высоковольтных разъединителей на высшем напряжении ГПП

8.3 Уточнение сечений кабелей 6 и 10 кВ

8.4 Выбор кабелей до 1 кВ вне корпусов

9. Описание принятой схемы внешнего электроснабжения предприятия

10. Электроснабжение ремонтно-механического цеха

10.1 Расчет нагрузок отделений РМЦ

10.2 Выбор шинопроводов и кабелей РМЦ

10.3 Выбор защитно-коммутационной аппаратуры

10.3.1 Выбор защитно-коммутационной аппаратуры ответвлений к электроприемникам

10.3.2 Выключатель ввода СП22, СП23 и вводные выключатели шинопроводов

10.4 Проверка защитной аппаратуры по токам КЗ

10.4.1 Проверка защитной аппаратуры по коммутационной способности

10.4.2 Проверка защитной аппаратуры по чувствительности к минимальным токам КЗ

Заключение

Список использованных источников

Похожие работы на - Проектирование системы электроснабжения машиностроительного завода