Электроснабжение цементного завода

Так как трансформаторы цеховых и главных понизительных подстанций еще не выбраны, то приближенно потери мощности в них определяются:

Рт=0,02Sp; Qт=0,1Sp

В нашем случаи:

= 354.5 кВА

Рт=0.02*636= 12.72 кВт

Qт=0,1*636 = 63.6 кВар

Необходимая мощность компенсирующих устройств по заводу в целом определяется:

Qку = Pс.г (tg ест.tg н.)

где Pс.г - активная среднегодовая нагрузка завода;

tg ест - соответствует средневзвешенному естественному коэффициенту мощности за год;

tg н - соответствует нормативному значению коэффициента мощности.

Pс.г= (PpTмах)/Tдг

где Тмах = 5300; Тдг - действительное годовое число работы потребителей электроэнергии.

Pс.г= (535*5300)/8500 = 333.5 кВт

По заданным данным завода:

Cos ест = 0.95 (tg ест = 0.3)

Принимаем нормативное значение коэффициента мощности:

Cos н. = 0.96 (tg н. = 0.29)

Мощность компенсирующих устройств равна:

Qку = 333.5*(0.3-0.29) = 3.33 кВар

Некомпенсированная мощность на шинах ГПП:

Q=Qp Qку

где Qp - расчетная реактивная мощность завода, отнесенная к шинам ГПП с учетом коэффициента разновременности максимумов силовой нагрузки

Крм = 0.95;

Q =(Qp+Q'p) Kр.м+Qт

Q = Qp* Kр.м+Qт = 272.7*0.95+63.6 = 322.6 кВар

Q= Q Qку = 272.7-3.33 = 269.3 кВар

В качестве компенсирующих устройств принимаем батареи статических конденсаторов. Определяем потери активной мощности в них:

Pку= Руд * Qку

где Руд удельные потери активной мощности, составляющие 0,2% от Qку

Pку = 0.006*3.33 = 0.019 кВт

Общая активная мощность с учетом потерь в компенсирующих устройствах на шинах подстанции:

Р = РрУ + ДРку = 535+0.019 = 535.019 кВт

где РрУ - расчетная активная мощность предприятия, отнесенная к шинам ГПП с учетом коэффициента разновременности максимума силовой нагрузки, Крм = 0.95;

Рр = (Рр + Р'р)* Kр.м + Рро +Рт

Рр = Рp* Kр.м+Рт

Рр = 535*0.95+24.1+12.75=545.1 кВт

Расчетная нагрузка на шинах ГПП с учетом компенсации реактивной мощности равна:

S'p= = = 623 кВА

Предполагаем, что на предприятии будет предусмотрена ГПП. Потери мощности в трансформаторах ГПП ориентировочно определяются:

Р'т=0,02*S'p; Р'т = 0.02*623 = 12.4 кВт;

Q'т=0,1*S'p; Q'т = 0.1*623 = 62.3 кВар;

Полная расчетная мощность завода на стороне высшего напряжения ГПП будет равна:

Sp = І= 667 кВА

Выбор мощности трансформаторов

Выбираем трансформаторы для линии с учётом перспективы развития энерголинии.

Выбираем трансформатор марки ТМН-2500/110

Напряжение: ВН = 115кВ НН = 11кВ

Потери: х.х. = 21-26 кВт К.З. = 85 кВт

Ix.x. - 0.85 %

Напряжение К.З. на номинальной ступени - 10.5 %

Цена = 11825000 тенге

Определяем потери в трансформаторе, активное и индуктивное сопротивление:

?QM = (I0 * Sн) / 100 = ( 0.85* 2500) / 100 = 21,25 кВАр

Rтр = (Ркз * U2ном. т) / S2ном = (85 * 1152) / 25002 = 0,17 Ом

Xтр = (Uk * Uн2) / 100 * Sн = (11 * 1152) / 100 * 2500 = 058 Ом

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК, ПОСТРОЕНИЕ КАРТОГРАММЫ И ВЫБОР РАСПОЛОЖЕНИЯ ПИТАЮЩЕЙ ПОДСТАНЦИИ

Для определения местоположения ГПП при проектировании системы электроснабжения на генеральный план промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок, которая представляет собой размещенные на генеральном плане окружности, причем площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха.

Главную понизительную подстанцию следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяженность как распределительных сетей высокого напряжения завода, так и цеховых электрических сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии.

Площадь круга в определенном масштабе равна расчетной нагрузке соответствующего цеха Рi ;

Pi= Rim

Из этого выражения радиус окружности:

ri =

где Ррi - мощность i-го цеха, m - масштаб для определения площади круга (постоянный для всех цехов предприятия).

Осветительная нагрузка наносится в виде сектора круга, изображающего нагрузку до 1000 В. Угол сектора определяется:

= (Sрoi360)/Ррi

Для определения места ГПП находится центр электрических нагрузок отдельно для активной (табл. 2.1) и реактивной (табл. 2.2) нагрузок, так как питание активной и реактивных нагрузок производится от разных установок (генераторы и компенсирующие устройства).

На генплан завода наносятся оси координат. Находим координаты центра электрических нагрузок каждого цеха.

Пример: насосная

х =159; у = 215

координаты центра электрических нагрузок завода определяются по формулам:

ХОА = (Ррi*Хi)/ Ррi YОА = (Ррi*Yi)/ Ррi (2.1)

ХОР = (Qрi*Хi)/ Qрi YОР = (Qрi*Yi)/ Qрi (2.2)

где ХОА, YОА (ХОР, YОР) - координаты центра активных (реактивных) нагрузок завода;

Хi,Yi - координаты центра нагрузок i-го цеха.

В нашем случае:

ХОА = (280*159)/ 535 = 83 м

YОА = (280*215)/ 535 = 112 м

ХОР = (210*159)/ 272.7 = 122 м

YОР = (210*215)/ 272.7 = 165 м

Принимаем для построения картограммы нагрузок масштаб: m =1 кВт/мм2

Определение ЦЭН активной мощности

Таблица 2.1

Определение ЦЭН реактивной мощности

Таблица 2.2

3.Выбор варианта электроснабжения.

После определения электрической нагрузки и установления категории надёжности потребителя намечаются возможные варианты электроснабжения с питанием кабельными или воздушными линиями различных напряжений. Окончательный выбор одного из вариантов определяется сравнением технико-экономических показателей указанных вариантов. Обычно рассматриваются 2-3 варианта с выявлением капитальных затрат; ежегодных эксплуатационных расходов; расходов цветного металла; суммарных затрат.

Капитальные затраты на сооружение кабельных и воздушных линий определяются по укреплённым показателям стоимости сооружения 1 км линии и стоимости оборудования отдельных элементов проектируемой системы электроснабжения (трансформаторов, коммутационной, защитной и измерительной аппаратуры в комплектном исполнении - КТП, КРУ, КСО).

Стоимость электроэнергии определяется стоимости электроэнергии, вырабатываемой энергосистемой или промышленной электростанцией.

Величины отчислений, идущих на амортизацию, ремонт и обслуживание, приведены в таблице, при этом процент на амортизацию устанавливается таким, чтобы к концу срока службы линии или оборудования были полностью восстановлены расходы, затраченные на их установку. Так, если установлен срок службы оборудования 20 лет, то процент на амортизацию будет составлять

100/20 = 5 %.

Таблица

I вариант электроснабжения.

Рассчитываем капитальные и эксплуатационные расходы.

1) капитальные затраты оборудования берутся по стоимости оборудования и линии.

Выбираем масленые выключатели.

Масленые выключатели выбираются по Iрасч , U и Sоткл . С учетом прокладки двух линий.

Iрасч = Sр / (v3*U) = 636 / (1.73*115) = 3.2 А

Sоткл = Sc / Xc = 700 / 0.5 = 1400 мВА

По полученным данным выбираем масленый выключатель по справочнику.

МКП - 110 Б

U=110 кВ I = 600 А

Iоткл = 20 кА Iуд = 52 кА

Sоткл = 3800 мВА

Цена: 3250000 тенге

Выбираем по табличным данным отделители, короткозамыкатели и разъединители по Iрасч и U.

Отделители:

ОД - 110 У

U = 110 кВ Iном = 630 А

Iуд = 80 кА Iп.т. = 31.5 кА

tоткл = 0.15/0.45с

цена: 2570000 тенге

К отделителю выбираем короткозамыкатель марки К.З - 110У

U = 110 кВ Iуд = 82 кА

Iп.т. = 12.5 кА tоткл = 0.18/0.28с

цена: 50000 тенге

Разъединители марки РЛНД-110/600

Iтермич = 12 кА Цена: 52500тенге

Выбор линии. Выбираем двух цепную линию с сталеалюминевыми проводами.

Определение сечения провода по ј.

Максимальное время работы трансформатора 8400ч в год.

Ј = 1.0 А/мм2

Iр = 36,7 кА

Sэк = I'p / ј = 36,7 / 1 = 36,7

По условию возможного коронирования при напряжении 115 кВ следует принять по ПУЭ сечение провода не менее 70 мм2.

Стоимость 1 км линии = 800000 тенге.

Кл = 1км/л*?л = 800000*6,2 = 4960000 тенге

Кт = 2*стоимость тр-ра = 2*1182500 = 23650000 тенге

Выбираем 2 масленых выключателей на напряжение 10 кВ марки ВМ В-10.

Iр для напряжения 10 кВ = 1371 А.

U = 10 кВ Iном = 40 А

Iуд = 25кА Iоткл = 10 кА

Sоткл = 170 мВА

Цена: 2500000 тенге

Разъединители на напряжение 10 кВ выбрали марки РВ- 10/400

Iтермич = 10 кА

Цена: 16000тенге

Выбор короткозамыкателей КЗ - 110М.

Выбор масляных выключателей МКП - 110Б - 2/5.

Выбор разъединителей РЛНД - 110М/600

Суммарные капитальные затраты.

К включают в себя стоимость выключателей, разъединителей и другого оборудования, установленного в камерах выключателей К, короткозамыкателей К, линии К и трансформаторов К.

КУ = Кмв 110 + Котдел + Кк.з. + Кр + Кл + Ктр + Кмв10 + Краъед

КУ = 46229000 тенге

Эксплуатационные расходы

ДРл = Др * I'р2 * 2*?

ДРл = 1.3*3552.16*2*3 = 27.7 кВт / А*км

где Др - удельные потери Вт / А*км

Потери в трансформаторах.

ДQх.х = (Iх.х /100)* Sном.т = (1,5/100)*2500=37,5 кВар

ДQк.з. = (Uк /100)* Sном.т = (10.5 / 100)*2500 = 262,5кВар

Приведенные потери активной мощности при К.З.

ДР'м = Дрм + Кэк * ДQк.з = 1,3+0,06*262,5 = 158,8кВт

где Кэк = 0.06 кВт/кВар

Приведенные потери активной мощности при Х.Х.

ДРх.х = Дрх.х. + Кэк * ДQх.х = 37,5+0.06*5,5 = 12,3 кВт

Полные потери в трансформаторах

ДРт = 2*( ДРх.х + Кз * ДР'м) = 2*(12,3+0.6*158,8)=215,1 кВт

Полные потери в линии и в трансформаторах

ДР = ДРл + ДРт = 412,6 + 215,1 = 627,7 кВт

Стоимость потерь

Сп = С* ДР*Тмакс = 3,25*5300*627,7 = 10812132

Стоимость амортизационных отчислений.

Са = РаУ * КУ = 0.055*49584000 = 27271200тенге

Суммарные годовые эксплуатационные расходы

Сгод = Сп + Са = 10812132+27271200 = 38083332тенге

Суммарные затраты.

З = Сгод + 0.15* КУ = 38083332+0.15*49584000 = 45520932 тенге

Потери электрической энергии.

ДW = ДР * Tгод = 627,7*5300 = 3326810 кВт

Расход цветного металла (алюминия).

G = g * 2l = 0.86 * (2 * 6,2) = 10,6 Т.

II вариант электроснабжения.

При расчете второго варианта электроснабжения цена оборудование указано в первом варианте.

Суммарные капитальные затраты.

КУ = Кмв 110 + Котдел + Кк.з. + Кр + Кл + Ктр + Кмв10 + Краъед

КУ = 9750000+750000+210000+64000+5140000+100000+23650000+9920000=49584000 тенге

Стоимость амортизационных отчислений.

Са = РаУ * КУ = 0.055*72740000 = 4000700 тенге

Суммарные годовые эксплуатационные расходы

Сгод = Сп + Са = 1607760+4000700 = 5608460 тенге

Суммарные затраты.

З = Сгод + 0.15* КУ = 5608460+0.15*72740000 = 16519460 тенге

Сводная таблица выбора варианта электроснабжения.

Просчитав все затраты на сооружение наших схем более экономичным получается I вариант схемы электроснабжения. По первому варианту производим расчет токов короткого замыкания.

Расчет тока короткого замыкания.

Сопротивление линии:

X2 = X3 = Xл = X0 * L * (Sб / U2ср);

X2 = X3 = Xл = 0.4 * 6.2 * (700 / 1152 ) = 0.13 Ом.

Сопротивление трансформатора:

X4 = X5 = Xт = (Uк / 100) * (Sб / Sном.т.);

X4 = X5 = Xт = (10.5 / 100) * ( 700 / 2.5) = 29.4Ом.

Результирующее сопротивление:

Xрез = X1 + ((X4 + X4) / 2);

Xрез = 0,5 + ((0.13 + 29.4) / 2) = 15.26 Ом.

Базисный ток системы:

Iб = Sб / (v3 * 10.5);

Iб = 700 / (1,73 * 10,5) = 38.5 кА.

Ток короткого замыкания в точке К:

Iкз = Iб / Xрез;

Iкз = 38.5 / 15.26 = 2.5 кА.

Ударный ток короткого замыкания в точке К:

Iу = 2,55 * Iкз;

Iу = 2,55 * 2.5 = 6.3 кА.

Мощность трёхфазного короткого замыкания:

Sк.з. = Sб / Xрез;

Sк.з. = 700 / 15.26 = 45.8 МВА

Вывод: я выбрал схему внешнего электроснабжения предприятия на основе технико-экономических расчётов. Для этого я определил расчётные нагрузки предприятия, построил картограмму нагрузок, произвёл расчёт схемы внешнего электроснабжения.

Список литературы.

1. Б. Ю. Липкин «Электроснабжение промышленных предприятий и установок». Москва «Высшая школа» 1990г.

2. Фёдоров «Электроснабжение промышленных предприятий» Москва 1973 г.

3 Дьяков «Справочник по электрооборудованию».

4. Фёдоров А.А., Старкова А.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

5. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1986.

6. Зюзин А.Ф., Поконов Н.З., Антонов М.В. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок: Учеб. для учащихся электротехнических спец. Техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: высшая школа, 1986.

Страницы: 1, 2