Главная | Обратная связь

Выбор схемы внутреннего электроснабжения

 

При проектировании системы внутреннего электроснабжения завода продольно-строгальных станков, будем учитывать:

- существуют приемники 10 кВ.

- категорийность приемников.

- наличием цехов с малой потребляемой мощностью.

Категорийность надежности электроснабжения цехов завода продольно-строгальных станков указана в таблице.6.

 

Таблица 6- Категории цехов завода продольно-строгальных станков по надежности электроснабжения.

№	Цех	Категория
	Механический цех мелких станков
	Механический цех крупных станков
	Механический цех уникальных станков
	Цех обработки цветных металлов
	Сборочный цех
	Чугунолитейный цех
	Цех цветного литья
	Заготовительно-сварочный цех
	Термический цех
	Компрессорная а) 0,4 кВ б) Синхронные двигатели 10 кВ
	Модельный цех
	Заводоуправление, столовая
	Главный магазин
	Электроцех

 

При проектировании электроснабжения рассмотрим несколько вариантов и выберем наиболее экономичный по приведенным затратам.

Варианты схем внутреннего электроснабжения смотрены на рисунках 6,7.

В зависимости от общей схемы электроснабжения, величины потребляемой мощности, территориального размещения нагрузок, , выбираем радиальную или магистральную схему. Наилучший вариант схемы электроснабжения промышленного предприятия выбирают по условию минимальных приведённых затрат:

 

, тыс. руб/год

где р_н – нормативный коэффициент экономической эффективности, р_н = 0,12 литературы [].

К – капиталовложения, тыс. руб.

И – годовые эксплуатационные расходы, руб/год.

Капиталовложения будут равны сумме стоимостей кабельных линий и трансформаторных подстанций:

 

, тыс.руб.

 

где К_лин – капиталовложения в сооружения кабельных линий, тыс. руб,

К_тр – капиталовложения на строительство цеховых трансформаторных подстанций, тыс. руб.

Годовые эксплуатационные расходы:

 

, тыс.руб.

 

где И_э – расходы на потери электроэнергии в данной установке, руб/год,

И_а – амортизационные отчисления, руб/год,

И_о – расходы на обслуживание электроустановки, руб/год., этот вид расходов изменяются незначительно, поэтому им можно пренебречь.

Рисунок 6 – Первый вариант внутренней схемы электроснабжения завода продольно-строгальных станков

 

Рисунок 7 – Второй вариант внутренней схемы электроснабжения завода продольно-строгальных станков

Произведем технико-экономический расчет по выбору наиболее оптимального варианта схемы внутреннего электроснабжения. Капитальные вложения на строительство складываются из суммы вложений в устройство ЦТП и стоимости кабельной сети. Результаты расчетов мощности и стоимости ЦТП для каждого варианта сведем в таблицу 7. Используем укрупненные данные 1989 года [5] увеличенные в сто раз.

 

Таблица 7 – Расчет мощности и стоимости ЦТП (вариант №1).

N	Наименование цеха	, кВт	, кВ∙А	Категория надежности	Pрасч без КРМ, кВт	Pрасч с КРМ по 0.4, кВт	Sном без КРМ кВ∙А	Sном с КРМ кВ∙А	n1	n2	n	Q пропус через трансф	Qp-Qпропус	Марка КТП	Стоимость КТП с учетом оборудования и монтажа, тыс.руб	Потери электроэнергии в КТП, кВА/год	Стоимость потерь электроэнергии в КТП, тыс.руб/год
	ЦТП-2
	Механический цех мелких станков	257.6	340.7			200.0
	Механический цех крупных станков	1033.9	1460.3			1000.0
	Итого ЦТП-2	1291.4	1800.3		1260.2	904.8			1.15	1.84		1830.2	-575.9	2КТП-1000/10 У3		105757.45	19.04
	ЦТП-3
	Механический цех уникальных станков	1137.8	1616.7			1000.0
	Электроцех	91.4	121.3			50.0
	Итого ЦТП-3	1229.2	1737.7		1216.4	869.4			1.10	1.76		1872.6	-644.3	2КТП-1000/10 У3		104517.57	18.81
	ЦТП-5
	Цех обработки цветных металлов	354.6	394.5			250.0
	Сборочный цех	348.4	483.9			0.0
	Итого ЦТП-5	703.0	920.0		644.0	547.7			1.00	1.59		1210.9	-617.2	2КТП-630/10 У3		59187.03	10.65
	ЦТП-6.2
	Чугунолитейный цех	1842.1	2445.6			1100.0
	Итого ЦТП-6.2	1842.1	2445.6		1589.6	1242.2			1.77	2.27			642.6	2КТП-1600/10 У3		77056.14	13.87
	ЦТП-6.1
	Чугунолитейный цех	921.0	1222.8
	Компрессорная а) 0.4 кВ	210.9	298.7			200.0
	Модельный цех	69.7	87.4
	Итого ЦТП-6.1	1201.6	1608.0		1045.2	963.7			1.16	1.85			-629.2	2КТП-1000/10 У3		74014.92	13.32
	ЦТП-7
	Цех цветного литья	1079.3	1265.3			660.0
	Заводоуправление, столовая	204.9	268.7			175.0
	Итого ЦТП-7	1284.2	1531.4		995.4	834.7			1.98	1.98			632.2	2КТП-1000/10 У3		70412.61	12.67
	ЦТП-9
	Заготовительно-сварочный цех	253.0	411.3			300.0
	Термический цех	669.8	889.4			500.0
	Главный магазин	34.1	39.8
	Итого ЦТП-9	956.9	1334.4		867.3	627.7			1.47	2.34			50.0	2КТП-630/10 У3		62529.62	11.26
	Итого стоимость					99.63

 

Таблица 7 – Расчет мощности и стоимости ЦТП (вариант №2).

N	Наименование цеха	, кВт	, кВ∙А	Категория надежности	Pрасч без КРМ, кВт	Pрасч с КРМ по 0.4, кВт	Sном без КРМ кВ∙А	Sном с КРМ кВ∙А	n1	n2	n	Q пропус через трансф	Qp-Qпропус	Марка КТП	Стоимость КТП с учетом оборудования и монтажа, тыс.руб	Потери электроэнергии в КТП, кВА/год	Стоимость потерь электроэнергии в КТП, тыс.руб/год
	ЦТП-1
	Механический цех мелких станков	257.6	340.7			200.0
	Электроцех	91.4	121.3			50.0
	Итого ЦТП-1	349.0	462.0		323.4	247.1			1.25	1.99			-135.2	2КТП-250/10 У3		28280.13	5.09
	ЦТП-2
	Механический цех крупных станков	1033.9	1460.3			1000.0
	Итого ЦТП-2	1033.9	1460.3		1022.2	724.0			0.92	1.48			-955.8	2КТП-1000/10 У3		92867.63	16.72
	ЦТП-3
	Механический цех уникальных станков	1137.8	1616.7			1000.0
	Итого ЦТП-3	1137.8	1616.7		1131.7	799.4			1.02	1.63			-781.0	2КТП-1000/10 У3		100049.10	18.01
	ЦТП-5
	Цех обработки цветных металлов	354.6	394.5			250.0
	Сборочный цех	348.4	483.9			0.0
	Итого ЦТП-5	703.0	920.0		644.0	547.7			1.00	1.59			-617.2	2КТП-630/10 У3		59187.03	10.65
	ЦТП-6.2
	Чугунолитейный цех	1842.1	2445.6			2200.0
	Модельный цех	1079.3	1265.3
	Итого ЦТП-6.2	2921.4	3699.1		2404.4	1899.4			1.80	1.80			845.0	2КТП-2500/10 У3		103957.74	18.71
	ЦТП-6.1
	Чугунолитейный цех	921.0	1222.8
	Компрессорная а) 0.4 кВ	210.9	298.7			1000.0
	Итого ЦТП-6.1	1131.9	1520.9		988.6	735.8			1.74	1.74			376.5	2КТП-1000/10 У3		69993.30	12.60
	ЦТП-7
	Цех цветного литья	1079.3	1265.3			600.0
	Итого ЦТП-7	1079.3	1265.3		822.5	702.7			1.66	1.66			-64.2	2КТП-1000/10 У3		62592.78	11.27
	ЦТП-9
	Заготовительно-сварочный цех	253.0	411.3			300.0
	Термический цех	669.8	889.4			500.0
	Главный магазин	34.1	39.8
	Итого ЦТП-9	956.9	1334.4		867.3	627.7			1.47	2.34			50.0	2КТП-630/10 У3		62529.62	11.26
	ЦТП-12
	Заводоуправление, столовая	204.9	268.7			175.0
	Итого ЦТП-12	204.9	268.7		241.8	184.4			0.82	0.82			30.6	КТП-250/10 У3		22787.99	4.10
	Итого стоимость					108.40

 

 

где - расчетная активная нагрузка цеха, кВт.

- расчетная полная нагрузка цеха, кВА.

S_ном без КРМ – номинальная мощность цехового трансформатора без учета компенсации реактивной мощности в цехе на стороне 0,4кВ, кВА.

S_ном с КРМноминальная мощность цехового трансформатора с учетом компенсации реактивной мощности в цехе на стороне 0,4кВ, кВА.

n1 – минимальное возможное число трансформаторов без компенсации реактивной мощности в цехе на стороне 0,4кВ.

n2–минимальное возможное число трансформаторов с учетом полной компенсации реактивной мощности в цехе на стороне 0,4кВ.

n – принятое число трансформаторов.

-наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана в сеть напряжением до 1000 В из сети 10 кВ без увеличения числа трансформаторов.

- расчетная реактивная нагрузка цеха, кВАр.

Оценим стоимость кабельных сетей на территории предприятия для двух вариантов, результаты расчетов сведем в таблицу 8,9.

 

Таблица 8 - Оценка стоимости вариантов кабельной сети и её параметров (вариант №1)

Участок сети	Длина участка сети, м	Способ прокладки	Расчетная нагрузка, кВА	Iрасч,А	Iдоп,А	Sэк,мм2	Число кабелей	Марка	Сечение, мм2	rуд, Ом/км	xуд, Ом/км	Потери напряжения, %	Стоимость сети, тыс. руб.	Годовые потери электроэнергии, кВА/год	Годовые потери электроэнергии, тыс.руб/год
Вариант №1
Кабеля 10 кВ
ГПП−ЦТП2	52.63	в траншее	1 800.99	104.10	124.2	30.6		АПвЭБП	3x35	0.868	0.42	0.05	29.16	2177.14	0.39189
ГПП−ЦТП9	250.00	в траншее	1 340.50	77.49	105.3	22.8		АПвЭБП	3x25	1.2	0.445	0.25	127.00	7604.16	1.36875
ГПП−ЦТП5	263.16	в траншее	2 616.42	151.24	179.1	44.5		АПвЭБП	3x70	0.443	0.366	0.23	183.68	13691.09	2.46440
ГПП−ЦТП6.1	105.26	в траншее	4 054.50	234.36	243.9	68.9		АПвЭБП	3x120	0.253	0.318	0.10	96.00	9300.02	1.67400
ГПП−ЦТП7	236.84	в траншее	1 534.02	88.67	105.3	26.1		АПвЭБП	3x25	1.2	0.445	0.27	120.32	9433.97	1.69812
ГПП−ВД1	65.79	в траншее	1 470.59	85.01		50.0		АПвЭБП	3x50	0.641	0.394	0.04	20.20	2831.64	0.50969
ГПП−ВД2	65.79	в траншее	1 470.59	85.01		50.0		АПвЭБП	3x50	0.641	0.394	0.04	20.20	2831.64	0.50969
ГПП−ВД3	65.79	в траншее	1 470.59	85.01		50.0		АПвЭБП	3x50	0.641	0.394	0.04	20.20	2831.64	0.50969
ГПП−ВД4	65.79	в траншее	1 470.59	85.01		50.0		АПвЭБП	3x50	0.641	0.394	0.04	20.20	2831.64	0.50969
ЦТП5−ЦТП3	92.11	в траншее	2 132.52	123.27	124.2	36.3		АПвЭБП	3x35	0.868	0.42	0.11	51.03	5341.80	0.96152
ЦТП6.1−ЦТП6.2	78.95	в траншее	2 000.00	115.61	124.2	34.0		АПвЭБП	3x35	0.868	0.42	0.09	43.74	4027.30	0.72491
Кабеля 0,4 кВ
ЦТП2−РП1	52.63	в трубе	340.68	518.22				АВВГ	4x185	0.164	0.0596	0.63	128.42	4881.22	0.87862
ЦТП5−РП4	65.79	в трубе	394.52	600.12	613.8		АВВГ	4x240	0.125	0.0596	0.72	167.11	6493.78	1.16888
ЦТП3−РП14	52.63	в трубе	121.35	184.59	197.1		АВВГ	4x120	0.253	0.0602	0.66	45.58	1846.09	0.33230
ЦТП9−РП8	26.32	в трубе	411.30	625.65	663.75		АВВГ	4x185	0.164	0.0596	0.25	96.32	2371.61	0.42689
ЦТП9−РП13	52.63	в трубе	39.85	60.61			АВВГ	4x16	1.91	0.0675	1.60	7.89	2925.44	0.52658
ЦТП6−РП10	39.47	в траншее	298.67	454.33			АВБбШв	4x150	0.206	0.0596	1.01	40.58	6916.31	1.24494
ЦТП7−ЦТП12	144.74	в траншее	268.69	408.72			АВБбШв	4x150	0.206	0.0596	3.34	148.79	20524.26	3.69437
ЦТП6−РП11	52.63	в траншее	87.41	132.97			АВБбШв	4*50	0.641	0.0625	1.19	12.68	4744.53	0.85402
Итого			113605.	20.5

 

Таблица 9 - Оценка стоимости вариантов кабельной сети и её параметров (вариант №2)

Участок сети	Длина участка сети, м	Способ прокладки	Расчетная нагрузка, кВА	Iрасч,А	Iдоп,А	Sэк,мм2	Число кабелей	Марка	Сечение, мм2	rуд, Ом/км	xуд, Ом/км	Потери напряжения, %	Стоимость сети, тыс. руб.	Годовые потери электроэнергии, кВА	Годовые потери электроэнергии, тыс.руб/год
Вариант №2
Кабеля 10 кВ
ГПП−ЦТП2	52.63	в траншее	1 810.61	104.66	124.2	30.8		АПвЭБП	3x35	0.868	0.42	0.05	29.16	2200.46	0.39608
ГПП−ЦТП9	250.00	в траншее	1 344.09	77.69	105.3	22.9		АПвЭБП	3x25	1.2	0.445	0.25	127.00	7644.96	1.37609
ГПП−ЦТП5	263.16	в траншее	2 621.59	151.54	179.1	44.6		АПвЭБП	3x70	0.443	0.366	0.23	183.68	13745.23	2.47414
ГПП−ЦТП6.1	105.26	в траншее	4 060.38	234.70	243.9	69.0		АПвЭБП	3x120	0.253	0.318	0.10	96.00	9326.99	1.67886
ГПП−ЦТП7	236.84	в траншее	1 537.64	88.88	105.3	26.1		АПвЭБП	3x25	1.2	0.445	0.27	120.32	9478.59	1.70615
ГПП−ВД1	65.79	в траншее	1 470.59	85.01		50.0		АПвЭБП	3x50	0.641	0.394	0.04	20.20	2831.64	0.50969
ГПП−ВД2	65.79	в траншее	1 470.59	85.01		50.0		АПвЭБП	3x50	0.641	0.394	0.04	20.20	2831.64	0.50969
ГПП−ВД3	65.79	в траншее	1 470.59	85.01		50.0		АПвЭБП	3x50	0.641	0.394	0.04	20.20	2831.64	0.50969
ГПП−ВД4	65.79	в траншее	1 470.59	85.01		50.0		АПвЭБП	3x50	0.641	0.394	0.04	20.20	2831.64	0.50969
ЦТП5−ЦТП3	92.11	в траншее	2 134.63	123.39	179.1	72.6		АПвЭБП	3x70	0.443	0.366	0.07	64.29	3189.59	0.57413
ЦТП6.1−ЦТП6.2	78.95	в траншее	2 000.00	115.61	124.2	34.0		АПвЭБП	3x35	0.868	0.42	0.09	43.74	4027.30	0.72491
ЦТП7−ЦТП12	144.74	в траншее	269.94	15.60	105.3	4.6		АПвЭБП	3x25	1.2	0.445	0.03	73.53	178.52	0.03213
ЦТП2−ЦТП1	171.05	в траншее	340.68	19.69	105.3	5.8		АПвЭБП	3x25	1.2	0.445	0.04	86.89	336.04	0.06049
Кабеля 0,4 кВ
ЦТП1−РП14	39.47	в трубе	121.35	184.59	197.1			АВВГ	4x120	0.253	0.0602	0.50	34.18	1384.57	0.24922
ЦТП5−РП4	65.79	в трубе	394.52	600.12	613.8		АВВГ	4x240	0.125	0.0596	0.72	167.11	6493.78	1.16888
ЦТП9−РП8	26.32	в трубе	412.89	628.07	663.75		АВВГ	4x185	0.164	0.0596	0.25	96.32	2389.99	0.43020
ЦТП9−РП13	52.63	в трубе	40.80	62.07			АВВГ	4x16	1.91	0.0675	1.64	7.89	3067.89	0.55222
ЦТП6−РП10	39.47	в траншее	298.66	454.31			АВБбШв	4x150	0.206	0.0596	1.01	40.58	6915.79	1.24484
ЦТП6−РП11	52.63	в траншее	88.90	135.23			АВБбШв	4*50	0.641	0.0625	1.21	12.68	4907.49	0.88335
Итого				15.6

 

Произведем сравнение вариантов путем технико-экономического расчета аналогично расчету цеха обработки цветных металлов для результаты сведем в таблицу 9.

 

Таблица 9 – Сравнение вариантов схем внутреннего электроснабжения завода продольно-строгальных станков

№	Стоимость подстанций, тыс. руб.	Стоимость сети, тыс. руб.	Суммарные капитальные вложения, тыс. руб.	Амортизационные отчисления, тыс. руб.	Стоимость потерь, тыс. руб.	Приведенные затраты, тыс. руб.
		1 379.08		2174.23	120.07	5266.84
		1 264.16		2462,07		5936.24

 

По результатам видно, что первый вариант дешевле, чем второй.

Поэтому выбираем первый вариант электроснабжения.

Расчет токов короткого замыкания в системе электроснабжения завода продольно-строгальных станков

Расчет токов короткого замыкания позволяет определить параметры работы защит, позволяет проводить выбор коммутирующей аппаратуры.

В качестве точек короткого замыкания рассматриваем шины высокого и низкого напряжения цеховых подстанций, а также шины высокого и низкого напряжения ГПП. Расчет будем вести как для нормального режима сети для самых тяжелых режимов работы схемы электроснабжения – замкнутым секционным выключателем на шинах ГПП на стороне 35кВ и 10 кВ. в. Этом случае принципиальную схему питания предприятия на напряжении 35 - 10кВ можно представить на рисунке 8:

 

Рисунок 8- Принципиальная схема питания завода

 

Составим схему замещения рисунок 9 с указанием точек короткого замыкания, учитывая то, что обмотка напряжением 115 кВ трансформатора 230/115/37 кВ нас не интересует.

Рассчитаем параметры схемы замещения

Рисунок 9 - Схема замещения питания завода с указанием точек КЗ

 

Произведем расчет

- Выбор базисных величин

Sб = 100, МВА.

Uб1 = 230 кВ

Uб2 = 230∙37/230 =37 кВ

Uб3 = 37∙11/37 = 11 кВ

- параметры системы

Ес = 230 / Uб1 = 230/230 = 1

.

- параметры трехобмоточного трансформатора

 

 

При отношении Х/R = 20 получаем

- параметры одной цепи линии 35 кВ

 

 

- параметры трансформатора ГПП (Sн=10 МВА, Uk=10,5%, Uвн=37 кВ, Uнн=10.5 кВ, Ркз=68кВт,):

 

 

- параметры синхронных двигателей (Sд=4.25 МВА, Uн=10.5 кВ, Iпуск=6.68, з=0.965):

 

 

- параметры трансформаторов ЦТП-5, ЦТП-9 (Sн=0.63 МВА, Uk=5,5%, Uвн=10.5 кВ, Uнн=0.4 кВ, Ркз=7.6 кВт,):

 

 

- параметры трансформаторов ЦТП-2, ЦТП-3, ЦТП-6.1, ЦТП-7 (Sн=1 МВА, Uk=5,5%, Uвн=10.5 кВ, Uнн=0.4 кВ, Ркз=11.6 кВт,):

 

 

- параметры трансформаторов ЦТП-6.2 (Sн=1.6 МВА, Uk=5,5%, Uвн=10.5 кВ, Uнн=0.4 кВ, Ркз=16.5 кВт,):

 

- параметры сети электроснабжения на 10 кВ

 

 

Расчет коротких замыканий

Точка К1

Действующие значение тока периодической составляющей

 

Постоянная времени тока КЗ

 

 

Ударный коэффициент

 

 

Ударный ток КЗ

 

 

Точка К2

Действующие значение тока периодической составляющей

 

 

Постоянная времени тока КЗ

 

 

Ударный коэффициент

 

Ударный ток КЗ

 

 

Аналогичным образом рассчитаем остальные точки КЗ. Расчеты сведем в таблицу 12.

Таблица 12 Расчет токов короткого замыканиях в сетях 10-35кВ.

Точка	I(3)K, кА	I(2)K, кА	Ta , c	Kуд	iуд.норм. кА	iуд.авар. кА
	4.356	3.77	0.0064	1.21	7.455	7.822
	5.024	4.35	0.3893	1.95	14.029	22.39
	4.601	3.98	0.0287	1.706	11.098	15.25
	4.419	3.82	0.0181	1.575	9.844	12.45
	4.909	4.251	0.0619	1.851	12.849	18.92
	4.39	3.8	0.0118	1.428	11.489	13.78
	4.916	4.257	0.1182	1.919	13.34	20.76
	4.804	4.161	0.0618	1.851	12.575	18.36
	4.423	3.83	0.0123	1.44	9.037	10.21
	4.962	4.297	0.0084	1.305	14.03	22.34
	0.58		0.0151	1.516	1.25	2.69
	0.855		0.017	1.52	1.837	4.052
	0.87		0.017	1.556	1.918	4.273
	0.58		0.0138	1.485	1.217	2.607
	0.87		0.0175	1.56	1.928	4.301
	1.25		0.0199	1.606	2.846	6.563
	0.85		0.0142	1.495	1.81	3.977

 

где I⁽³⁾_K – ток трехфазного короткого замыкания в точке К, кА.

I⁽²⁾_K, кА - ток двухфазного короткого замыкания в точке К, кА

Ta – постоянная времени, с.

K_уд – ударный коэффициент.

i_{уд.норм}– ударный ток трехфазного короткого замыкания в точке К, в нормальном режиме (секционные выключатели на ГПП, ЦТП РУ-10кВ, РУ-0,4кВ отключены), кА

i_{уд.авар} – ударный ток трехфазного короткого замыкания в точке К, в аварийном режиме (все секционные выключатели на ГПП, ЦТП РУ-10кВ, РУ-0,4кВ включены),кА