Електропостачання групи цехів механічного заводу

РЕФЕРАТ

ПЗ: 117 с., 9 рисунків, 21 таблиця, 15 джерел.

Об'єкт проектування — електрична мережа механічного заводу Мета роботи — розробка електричної мережі 10 кВ та вибiр основного обладнаня для електропостачання (силові трансформатори, комутаційна апаратура 110кВ та 10кВ), а також провiдникiв i захисних апаратiв, які б задовольняли основним техніко-економічним вимогам та відповідали вимогам апаратів захисту.

До електричної мережі відносяться кабельні лінії електропередачі, ПЛ, розподільчі пристрої ГЗП та КТП. Основним призначенням мережі, що проектується, є надійне забезпечення споживачів електроенергією відповідної якості згiдно ПУЕ. Схема електричної мережі утворюється в результаті об'єднання окремих вузлiв мережі з урахуванням послідовності їх з'єднань. Мережа буде обладнана устаткуванням, яке відповідає сучасним техніко-економічним вимогам до яких відносять забезпечення надійності в експлуатації, компактності, екнономічності, зручності обслуговування, безпеки при експлуатації та виконанні ремонтних робіт на електроустаткуванні.

КАТЕГОРІЯ НАДІЙНОСТІ, КОЕФІЦІЄНТ ПОПИТУ, РОЗРАХУНКОВЕ НАВАНТАЖЕННЯ, КОМПЛЕКТНА ТРАНСФОРМАТОРНА ПІДСТАНЦІЯ, КОМПЕНСУЮЧИЙ ПРИСТРІЙ, КОРОТКЕ ЗАМИКАННЯ, ЯКІСТЬ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ, СЕКЦІЯ, ВИМИКАЧ, ВЛАСНІ ПОТРЕБИ.

ЗМIСТ Реферат Змiст Перелік умовних скорочень Вступ

1. Коротка характеристика споживачів

2. Світлотехнічний розрахунок

3. Розрахунок силових навантажень

4. Вибір напруги зовнішнього електропостачання і напруги внутрішньозаводського розподілу електроенергії

5. Вибір кількості та потужності цехових трансформаторів

6. Побудова картограми навантажень і визначення координат розміщення приймального пункту електроенергії заводу

7. Вибір кількості і потужності силових трансформаторів ГЗП з урахуванням компенсації реактивної потужності

8. Розрахунок струмів КЗ. Вибір повітряної лінії 110 кВ та електричних апаратів

9. Вибір перерізів КЛ внутрішньозаводського електропостачання

10. Вибір електричних апаратів ЗРП-10кВ

11. Визначення доцільності компенсації реактивної потужності

12. Вибір електричних апаратів РП-10кВ штампувального цеху

13. Розрахунок цехової мережі

14. Релейний захист силових трансформаторів ГЗП

15. Формування фонду заробітної плати працівників заводу

16. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях Висновки Перелік літератури Додатки ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ КТП — комплектна трансформаторна підстанція;

ПУЕ — правила улаштування електроустановок;

РП — розподiльчий пристрiй;

ПРА — пускорегулювальна апаратура;

ЕП — електроприймач;

КЗ — коротке замикання;

КП — компенсуючий пристрій;

ТБ — технiка безпеки;

РП — розподільчий пристрій;

ПРА — пускорегулювальна апаратура;

СПсиловий пункт;

ВСТУП Прискорення НТП висуває високі вимоги до базових галузей економіки країни, якою є енергетика. Виробництво, передача і раціональний розподіл електроенергії набувають все більшого значення. Для підвищення технічного рівня і якості продукції необхідно спрямувати зусилля на покращення якості електроенергії в найкоротші терміни, підвищення надійності системи електропостачання. Це основне завдання проектування та експлуатації сучасних систем електропостачання промислових підприємств.

Раціонально спроектована система електропостачання промислового підприємства повинна задовольняти ряду вимог:

— високим надійності і економічності роботи;

— безпеці та зручності в експлуатації обладнання;

— забезпеченню необхідної якості електроенергії відповідних рівнів напруги та ін.

Повинна також передбачатися необхідна гнучкість системи, що забезпечує можливість розширення при розвитку підприємства без істотного ускладнення і здорожчання первинного варіанту. Таким чином фактори, які необхідно враховувати при проектуванні електропостачання підприємства, підвищує вимоги до кваліфікації інженерів електриків. Питання раціонального електропостачання не повинні вирішуватися у відриві від загальної енергетики району.

Систему електропостачання промислового підприємства умовно можна розділити на внутрішньозаводське та цехове електропостачання. Для забезпечення економічної та надійної роботи мереж промислового підприємства необхідно вибрати: раціональну кількість вузлів навантаження, оптимальну потужність трансформаторів ГЗП та КТП, а також вирішити питання компенсації реактивної потужності. Також необхідно дотримуватися вимог техніки безпеки і враховувати умови виробництва.

1. КОРОТКА ХАРАКТЕРИСТИКА СПОЖИВАЧІВ Даний механічний завод спеціалізується на виготовленні металевих деталей та конструкцій різного декоративного профілю.

Основне виробництво проходить у зварювальному, механічному, пресовому та штампувальному цехах. Допоміжними у виробництві є фарбувальний цех, та станція нейтралізації. Метал для подальшого виробництва та металобрухт зберігається у складах.

Основне обладнання яке задіяне у технологічному процесі - це металообробні, свердлильні, фрезерні, токарні верстати, автомати дугового зварювання, преси, верстати для холодного кування, скручування, тиснення, гільйотинні ножиці, роликові ножиці, абразивно-відрізні верстати. Допоміжне обладнання: печі опору, сушильні камери, галтувальні барабани, холодно висадочні автомати, установки вентиляції, кран-балки, шліфувальні верстати.

Металеві заготовки та прокат зі складів потрапляє у механічний цех, де на волочильному верстаті виготовляються листи сталі і на ножицях їм надають необхідну форму. Потім металеві пластини та профіль потрапляють до пресового цеху, де на пресах з них виготовляються декоративні металеві елементи методом холодного штампування та волочіння. У штампувальному цеху відбувається процес гарячої штамповки деталей — перед поданням деталей на преси печі опору нагрівають металеві заготовки до температури, необхідної для надання пластичності заготовці. Після цього розігріті металеві заготовки транспортують до пресів де з них виготовляють декоративні металеві вироби. У штампувальному цеху також виготовляють металеву фурнітуру на холодно-висадочних автоматах та галтувальних барабанах, для скріплення майбутніх деталей, та власних потреб виробництва.

Механічний цех також здійснює обробку готових деталей на верстатах. На свердлильних верстатах роблять отвори у деталях, які потім потрапляють на інші верстати: плоскошліфувальні, безцентрово-шліфувальні для шліфовки або фрезерні та токарні верстати для фрезування пазів, отворів високої якості.

У зварювальному цеху основною метою є сортування та подальше з'єднання окремих металевих деталей у цілісні конструкції. Окремі деталі зварюються ручними автоматами для дугового зварювання. Крім того зварювальний цех здійснює наплавлення металу на деталі, для відновлення їх форми при деформації чи руйнуванні окремих їх частин. Деформовані деталі які не можна відновити, а також виробничий брак розрізається на зручні для транспортування частини та зберігається на складі до відправлення їх у я кості металобрухту на металургійні підприємства.

У фарбувальному цеху готові відсортовані деталі фарбують у спеціальних фарбувальних камерах, та висушуються у сушильному приміщенні при високій температурі.

На території заводу також розміщена станція нейтралізації, основне завдання якої розділення водно-масляної емульсії, яка утворюється під час роботи металообробних верстатів. У приміщенні встановлені сепаратори які розмішують емульсії відділяючи воду з вищою щільністю від масла. Масло що відділилося знову використовується для змащування деталей машин, що обертаються, а вода надходить до верстатів у якості охолодження для розігрітих поверхонь, що контактують із заготовкою під час виробництва.

Таблиця 1.1 — Дані електричних навантажень заводу

Таблиця 1.2 — Перелік обладнання штампувального цеху

2. СВІТЛОТЕХНІЧНИЙ РОЗРАХУНОК Згідно до ДБН В.2.5−28−2006 «Штучне і природне освітлення. Норми проектування у виробничих приміщеннях», використовують три види освітлення: робоче, аварійне та евакуаційне. Ці види відрізняються за рівнем освітлення.

Робоче освітлення є обов’язковим для всіх приміщень незалежно від їх призначення. Робоче освітлення має найвищий рівень освітленості.

Аварійне освітлення для даного цеху є необхідним. Так як у випадку відключення освітлення дії персоналу в темряві можуть призвести до вибуху, пожежі чи до довготривалого порушення технологічного процесу.

Вихідні дані: А = 42 м; В = 120 м; Н = 8 м Середовище по ПУЕ — нормальне.

Для заданого приміщення вибираємо систему загального освітлення з рівномірним розташуванням джерел світла.

Для приміщень висотою більш 6 м використовують газорозрядні лампи високого тиску, які мають велику світловіддачу та світлопередачу, тому за джерело світла приймаємо лампи ДРЛ.

Для системи евакуаційного освітлення використовуються лампи накалювання.

Для евакуаційного освітлення використовуємо світильники для ламп накалювання типу «Універсаль».

При розрахунку освітленості враховується коефіцієнт запасу. Він враховує те, що з часом світловий потік джерела світла знижується від забруднення ламп. Для виробничих приміщень із нормальним середовищем К_з=1,4.

В системі загального освітлення світильники розташовують над освітлювальною поверхнею рівномірно — правильними симетричними рядами, створюючи при цьому відносно рівномірну освітленість по всій площі. При виборі відстані між світильниками необхідно знайти таке, що забезпечило б найменшу встановлену потужність освітлювальної установки і достатню для практичних умов рівномірність освітлення.

2.1 Розрахунок освітлення штампувального цеху Розрахункова висота приміщення визначається за формулами:

(2.1)

де h = 8 м — висота приміщення;

hc= 0,7 м — висота підвісу світильника;

h_Р= 0,8 м — висота поверхні з нормованою освітленістю.

Відстань між світильниками в ряду та відстань між рядами складають:

(2.2)

(2.3)

де л — крива сили світла, для КСС типу Г коефіцієнт л = 0,8 ч 1,1.

Відстань від крайнього ряду до стіни цеху;

(2.4)

(2.5)

Визначимо кількість світильників в ряду:

(2.6)

Визначимо кількість рядів:

(2.7)

Перерахуємо відстань між світильниками в ряду:

(2.8)

Перерахуємо відстань між рядами:

(2.9)

Перевіримо умову рівномірності світильників:

(2.10)

(2.11)

Визначимо загальну кількість світильників:

(2.12)

Рисунок2.1 — План розміщення світильників у цеху Визначимо індекс приміщення:

(2.13)

Для приміщень, в яких прийнято загальне рівномірне освітлення горизонтальних поверхонь, освітлення розраховують методом коефіцієнта використання світлового потоку. Згідно цього методу розрахункову освітленість на горизонтальній поверхні визначають, враховуючи світловий потік, що падає від світильників безпосередньо на поверхню і віддзеркалений від стін, стелі і самої поверхні.

(2.14)

де — світловий потік одного світильника, лм;

— нормативна освітленість для класу зорових робіт;

— коефіцієнт запасу для ламп ДРИ;

— площа приміщення, м²;

— загальна кількість світильників;

— коефіцієнт використання світлового потоку, який визначається в залежності від індексу приміщень, коефіцієнта віддзеркалення стін та робочої поверхні, а також від висоти приміщення.

Приймаємо лампу типу ДРИ-250 з номінальним початковим світловим потоком. Вибираємо світильники типу ГСП-18−250.

Фактична освітленість:

(2.15)

Знаходимо похибку рівня освітленості, яка має знаходитись в межах (-10 ч +20)%:

(2.16)

Встановлена потужність освітлення:

(2.17)

2.1.1 Розрахунок освітлювального навантаження Розрахунок навантаження освітлювальної мережі проводиться методом коефіцієнта попиту.

Розрахункове навантаження живильної освітлювальної мережі визначаються добутком встановленої потужності ламп на коефіцієнт попиту, а для газорозрядних ламп — ще й множенням на коефіцієнт, що враховує втрати потужності в пускорегулювальній апаратурі (ПРА).

(2.18)

де — розрахункове навантаження освітлювальної мережі, кВт;

— сума номінальних потужностей усіх ламп цеху, кВт;

— коефіцієнт попиту;

— коефіцієнт втрат потужності в пускорегулювальній апаратурі;

Розрахункове навантаження за реактивною потужністю визначається:

(2.19)

де — розрахункова реактивна потужність освітлювальної мережі, кВАр;

— коефіцієнт реактивної потужності.

Повна потужність освітлення цеху:

(2.20)

2.2 Розрахунок електричного навантаження освітлювальної мережі

Методом питомої потужності розрахуємо установлену потужність освітлення кожного приміщення, а розрахункову потужність освітлення кожного приміщення визначимо методом коефіцієнта попиту.

Для освітлення заводських приміщень використані люмінесцентні лампи та лампи ДРЛ в залежності від висоти приміщення.

З вибираємо значення нормативної освітленості робочої поверхні для кожного приміщення заводу (Е_НОРМ, лк) Методом питомої потужності розрахуємо встановлену потужність освітлення кожного приміщення:

(2.30)

де S_і — площа і-го приміщення, м²;

Р_ПИТ.і — питома потужність освітлення і-го приміщення, яка залежить від висоти приміщення, типу джерела світла, площі приміщення, її значення вибираємо з [2], Вт/м².

Це значення наведено при освітленості 100 лк, тому необхідно його перерахувати у відповідності до нормативної освітленості приміщення:

(2.31)

Розрахункова потужність освітлення кожного приміщення:

(2.32)

(2.33)

де К_П.і — коефіцієнт попиту;

К_ПРА — коефіцієнт, що враховує втрати потужності у пускорегулювальній апаратурі, для ДРЛ — К_ПРА = 1,1; для ЛЛ — К_ПРА = 1,2.

tgц_і, — коефіцієнт реактивної потужності і-го споживача, для ламп ДРЛ — tgц_і, = 1,33; для ЛЛ — tgц_і, = 1,73.

Всі отримані результати зводимо до таблиці 2.2

Таблиця 2.1 — Результати розрахунку електричного навантаження освітлювальної мережі заводу.

3. РОЗРАХУНОК СИЛОВИХ НАВАНТАЖЕНЬ

3.1 Розрахунок навантажень штампувального цеху напругою 0,4 кВ Цей метод установлює зв’язок між розрахунковим навантаженням і індивідуальними показниками режиму роботи ЕП. За розрахункове активне навантаження приймають його півгодинний максимум, який визначається на всіх рівнях розподільчих і постачальних мереж за коефіцієнтами використання і максимуму номінальної активної потужності робочих електроприймачів. Залежно від нерівномірності режиму роботи ЕП умовно поділяються на ЕП з постійним (при К_В? 0,6 та ТВ = 100%), і змінним (при К_В < 0,6 або ТВ? 100%), графіком навантажень. Далі визначається сумарна середня потужність за найбільш завантажену зміну для кожної групи однорідних за режимом роботи ЕП:

(3.1)

(3.2)

де К_В — коефіцієнт використання для кожного ЕП,[1].

Для ЕП з повторно-короткочасним режимом роботи паспортну потужність необхідно привести до відносної тривалості включення, яка дорівнює одиниці:

(3.3)

Розрахункове навантаження вузла, до якого входить кілька трифазних приймачів зі змінним графіком навантаження, визначаються за сумарною середньою потужністю за найбільш завантажену зміну за коефіцієнтом максимуму K_М:

(3.4)

(3.5)

(3.6)

де n_Е — ефективне число електроприймачів.

Kм — коефіцієнт максимуму, який визначається за середньозваженим значенням коефіцієнта використання К_ВСЗ та ефективним числом ЕП n_Е.

(3.7)

(3.8)

Розрахунок проводився методом упорядкованих діаграм за допомогою ЕОМ. Вихідні данні для розрахунку наведено в таблиці 3.1

Таблиця 3.1 — Вихідні дані для розрахунку електричних навантажень методом упорядкованих діаграм

Результати розрахунку наведено в таблиці 3.2 та в додатку Б Таблиця 3.2 — Результати розрахунку електричних навантажень

3.2 Розрахунок навантажень споживачів напругою 0,4 кВ заводу Розрахунок навантажень споживачів напругою 0,4 кВ проводимо методом коефіцієнту попиту:

(3.1)

(3.2)

де Р_УСТ.і — встановлена активна потужність і-го споживача, наведена у завданні, кВт;

К_П.і — коефіцієнт попиту і-го споживача, наведений у [12];

tgц_і — відношення розрахункової реактивної потужності і-го споживача до активної, у завданні наведено значення cosц.

Так для зварювального цеху:

Результати розрахунків зводимо у таблицю 3.3

Таблиця 3.3 — Результати розрахунку навантаження споживачів напругою 0,4 кВ заводу.

3.3 Розрахунок сумарного навантаження заводу Сумарне розрахункове навантаження кожного споживача напругою 0,4 кВ:

(3.3)

(3.4)

Результати заводу зводимо до таблиці 3.4.

Таблиця 3.4 — Результати розрахунку навантажень споживачів напругою 0,4 кВ

Сумарне навантаження заводу визначаємо з урахуванням коефіцієнта одночасності збігання максимумів навантаження К_О=0,9 :

(3.5)

(3.6)

Розрахункова повна потужність заводу, кВА:

(3.7)

Економічно обґрунтоване значення реактивної потужності дозволене до споживання заводом з енергосистеми у години максимального навантаження:

(3.8)

де tgц_ОПТ = 0,25 — коефіцієнт реактивної потужності, що задається енергосистемою;

4. ВИБІР НАПРУГИ ЗОВНІШНЬОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ І НАПРУГИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО РОЗПОДІЛУ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Джерело живлення заводу — підстанція енергосистеми з двома трансформаторами АТДЦТН — 250 000/220/110/10.

Розрахуємо напругу зовнішнього електропостачання за формулою Стілла:

(4.1)

де l — відстань від заводу до джерела живлення: l = 18 км.

Вибираємо стандартну напругу електропостачання — 110 кВ.

Для внутрішньозаводського розподілу електроенергії доцільно використовувати напругу 10 кВ.

5. ВИБІР КІЛЬКОСТІ ТА ПОТУЖНОСТІ ЦЕХОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ силовий навантаження напруга трансформатор Вихідними даними для вибору цехових трансформаторів є Р_РОЗР.і, змінність роботи та категорії споживачів.

Вибір кількості трансформаторів визначається розрахунковими навантаженнями та категорією електроприймача.

Розрахуємо кількість та потужність трансформаторів зварювального цеху (№ 6 відповідно на плані). У цеху переважну кількість складають споживачі ІІ-ї категорії за надійністю електропостачання, тому приймаємо кількість трансформаторів КТП n_т = 2.

Вибір потужності трансформатору виконуємо за активною потужністю з урахуванням пропускної здатності трансформатора за реактивною потужністю:

(5.1)

де — оптимальний коефіцієнт завантаженості трансформатору, залежить від кількості трансформаторів та категорійності електропостачання споживачів. Для двотрансформаторної підстанції з електроприймачами ІІ та ІІІ категорії .

За довідником приймаємо трансформатор найближчої стандартної потужності 2хТМ-400/10.

Його паспортні дані:

Розрахуємо пропускну здатність трансформатора за реактивною потужністю:

(5.2)

Розрахуємо втрати реактивної потужності у трансформаторі, кВАр:

(5.3)

Розрахуємо потужність компенсуючих пристроїв на боці НН:

(5.4)

Обираємо компенсуючий пристрій — 2хУКРП-0,4−200−20 У3

Перевіряємо трансформатори за режимом роботи. Для цього знаходимо значення коефіцієнтів завантаження у нормальному та післяаварійному режимах роботи.

(5.5)

(5.6)

Значення коефіцієнтів завантаження у НР та ПАР лежать у допустимих межах.

Вибір кількості та потужності трансформаторів інших КТП проводимо аналогічно і результати зводимо до таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 — Результати вибору кількості та потужності цехових трансформаторів

6. ПОБУДОВА КАРТОГРАМИ НАВАНТАЖЕНЬ І ВИЗНАЧЕННЯ КООРДИНАТ РОЗМІЩЕННЯ ПРИЙМАЛЬНОГО ПУНКТУ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ ЗАВОДУ Для знаходження координат центру електричних навантажень побудуємо картограму електричних навантажень. Вона зображується на генплані у вигляді кіл з радіусом R_і у масштабі:

(6.1)

де m = 0,5 кВт/м² — масштаб навантаження.

Результати розрахунку зводимо до таблиці 6.1

Таблиця 6.1 — Вихідні дані для знаходження центру та картограми навантаження.

Координати центру електричних навантажень:

(6.2)

(6.3)

де Р_Р.КТП.і — активне навантаження і-ї КТП, кВт;

Х_і, У_і — координати розташування і-ї КТП, м.

Оскільки встановлення ГЗП у центрі навантажень є технологічно не вигідним, то розташовуємо ГЗП не в центрі навантажень, а переносимо його до більш зручного для розміщення місця.

Рисунок 6.1 — Картограма навантажень цехів заводу та місце розміщення ГЗП.

7. ВИБІР КІЛЬКОСТІ І ПОТУЖНОСТІ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ ГЗП З УРАХУВАННЯМ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ

Для техніко-економічного порівняння обираємо 2 варіанти виконання головної знижувальної підстанції(ГЗП). Кількість встановлюваних трансформаторів залежить від категорії ЕП за надійністю.

Для живлення заводу з ЕП переважно ІІ категорії, можливе застосування однотрансформаторної ГЗП (І варіант), або двотрансформаторної ГЗП (ІІ варіант). При першому варіанті, обов’язково передбачається складський резерв трансформаторів, для швидкого відновлення роботи підстанції.

Потужність трансформаторів вибирається з урахуванням установки компенсуючих пристроїв, на стороні 0,4 кВ (НКУ).

Визначимо розрахункову потужність трансформатора:

(7.1)

де n_T = 2 — кількість трансформаторів ГЗП;

— оптимальний коефіцієнт завантаження трансформатора:

— - для двотрансформаторної ГЗП;

— - для однотрансформаторної ГЗП;

Перший варіант — однотрансформаторна КТП.

Обираємо найближче більше стандартне значення потужності трансформатора 6300 кВА, трансформатор ТМН-6300/110. Трансформатор має такі параметри,, ,, ,, .

Другий варіант — двотрансформаторна КТП.

Обираємо найближче більше стандартне значення потужності трансформатора 4000 кВА, трансформатор ТМН-4000/110. Трансформатор має такі параметри, ,, ,, , .

Для техніко-економічного порівняння розглядається два варіанти трансформаторної підстанції, схеми яких приведені на рисунку 7.1.

В першому варіанті встановлюємо однотрансформаторну підстанцію.

Перевагою даного варіанту є те, що однотрансформаторна підстанція дешевше двотрансформаторної, але в післяаварійному режимі після відключення трансформатора втрачає живлення все підприємство.

В другому варіанті встановлюємо двотрансформаторну підстанцію, яка дорожче однотрансформаторної, але в після аварійному режимі при відключенні одного з трансформаторів підприємство отримуватиме живлення через другий трансформатор, що допускає роботу в режимі перенавантаження.

Техніко-економічне порівняння варіантів дозволяє визначити оптимальний варіант трансформаторної підстанції. Критерієм цього є мінімум річних наведених витрат.

Рисунок 7.1 — Графічне зображення варіантів КТП Техніко-економічне порівняння варіантів проводиться шляхом визначення наведених витрат по формулі:

(7.2)

де Е_Н = 0,12 — нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень;

— капітальні витрати для і-го варіанта;

— експлуатаційні витрати для і-го варіанта;

— збиток від перерви електропостачання для і-го варіанта;

Капітальні витрати складають:

(7.3)

де К_ТР — вартість трансформатора ГЗП, грн.;

К_ВИМ — вартість високовольтних вимикачів, грн.;

Вартість вимикачів:

(7.4)

Експлуатаційні витрати визначаються по формулі:

(7.5)

де К_А, К_ОБ — коефіцієнти відрахування на амортизацію та обслуговування, згідно з відповідно становлять: К_А = 6,4%, К_ОБ = 3%.

Річні втрати електроенергії в трансформаторах складають:

(7.6)

де ф_max — число годин максимальних втрат;

(7.7)

Вартість річних втрат електроенергії, складає:

(7.8)

де С = 0,97 грн — вартість одного кВт· год електроенергії на 2014р.;

Рисунок 7.2 — Схема заміщення для визначення ймовірності перерви в електропостачанні.

(7.9)

де — імовірність виходу з ладу вимикача 110 кВ;

— імовірність виходу з ладу ВЛ 110 кВ;

— імовірність виходу з ладу трансформатора ГЗП;

— імовірність виходу з ладу трансформатора ГЗП;

— імовірність виходу з ладу вимикача 10 кВ;

(7.10)

Вартість збитків від перерви в електропостачанні:

(7.11)

де У₀ — питомий збиток від перерви в електропостачанні, У₀ =3,5 грн/кВтг;

Приведені витрати по кожному варіанту складають:

Порівняємо приведені витрати по кожному варіанту між собою:

(7.12)

Оскiльки наведенi витрати схем вiдрiзняються менше нiж на 5%, схеми є економiчно рiвноцiнними. Отже необхiдно обрати схему з більш високою надійністю електропостачання. Отже, обираємо схему № 2.

8. РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КЗ. ВИБІР ПОВІТРЯНОЇ ЛІНІЇ 110 кВ ТА ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТІВ Вибір перерізу повітряної лінії здійснюється за умовою економічної густини струму:

(8.1)

де J_ЕК =1 — економічна густина струму для ПЛ з алюмінієвими жилами, для Т_МАХ? 5000, А/мм².

І_РОЗР — розрахунковий струм, що протікає через ПЛ у нормальному режимі:

(8.2)

де n = 2 — кількість ПЛ, що живлять завод.

Приймаємо провід АС-70 з І_ТР.ДОП = 265 А, перевіряємо його за умовою тривало допустимого нагріву:

(8.3)

— умова виконується.

Складаємо схему заміщення рисунок 8.1.

Рисунок 8.1 — Схема заміщення живильної мережі.

Розрахунок струмів КЗ проводимо методом відносних одиниць.

Приймаємо :

— базисну потужність S_баз = 100 МВА.

— базисні напруги: Uбаз₁ = 110 кВ; Uбаз₂ = 10 кВ.

Базисний струм:

(8.4)

Визначаємо опори елементів схеми заміщення.

Опір енергосистеми:

(8.5)

де U_с =110 кВ — напруга системи;

І_кс =10 кА — струм КЗ в усталеному режимі;

Опір підстанції енергосистеми з двома трансформаторами

2хАТДЦТН-250 000−220/110/10, що є джерелом живлення заводу:

(8.6)

Опір трансформатора головної знижувальної підстанції заводу:

(8.7)

Опір повітряної лінії довжиною l = 18 км:

(8.8)

Надперехідна ЕРС системи .

Для т. К1:

(8.9)

У початковий момент часу струм КЗ буде дорівнювати:

(8.10)

Ударний струм:

(8.11)

де — ударний коефіцієнт.

Для т. К2:

(8.12)

(8.13)

Вибір апаратів для ГЗП здійснюємо за наступними умовами:

Тяблиця 8.1 — Умови вибору та перевірки апаратів ГЗП

Таблиця 8.1 — Результати вибору електричних апаратів для ГЗП

9. ВИБІР ПЕРЕРІЗІВ КЛ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ Для внутрішньозаводського електропостачання вибираємо кабель типу ААШв з прокладкою у траншеї.

Кабельну лінію обираємо за умовою економічної густини струму та перевіряємо за умовою термічної стійкості до струмів КЗ і умовою тривало допустимого нагріву в ПАР.

За економічною густиною струму перерізу КЛ:

(9.1)

де — економічна густина струму для КЛ з алюмінієвими жилами при Тмах = 5350 год/рік;

За умовою термічної стійкості до струмів КЗ перевіряємо кабель з перерізом:

(9.2)

де — приведений час КЗ, с:

(9.3)

де — періодична складова, що визначається за відповідними кривими в залежності від та в'':

— час протікання струму КЗ, С = 88 Ас^-½/мм² — температурний коефіцієнт, що визначається типом кабеля.

Цей метод веде до завищення, тому обираємо найближчий менший стандартний перетин, тобто 25 мм².

За умовою тривало допустимого нагріву

(9.4)

де К_ДОП = 1,2- коефіцієнт допустимого перевантаження КЛ;

К_ПР = 0,85 — коефіцієнт, що враховує кількість кабелів, що лежать поруч у траншеї, знаходимо для відстані між кабелями 200 мм;

К_СЕР = 1 — поправочний коефіцієнт на температуру навколишнього середовища. І_ДОП — допустиме значення струму для даного перерізу обраного типу КЛ, вибирається з. І_{РОБ.МАХ} — розрахунковий струм у післяаварійному режимі, А Після визначення перерізу та перевірки КЛ обираємо найбільше стандартне значення.

Визначені перерізи КЛ внутрішньозаводського електропостачання зведені до таблиці 9.1.

Таблиця 9.1 — Результати вибору КЛ 10кВ

10. ВИБІР ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТІВ ЗРП-10КВ Максимальний робочий струм на вводі ЗРП-10кВ розраховуємо за формулою:

(10.1)

Для комплектації ЗРП-10кВ приймаємо шафи типу КУ-10Ц.

Оскільки, то чарунки збірних шин та чарунки вводу будуть однакові.

Вибираємо апарати та отримані результати зводимо до таблиці 10.1.

Згідно на всіх двотрансформаторних ГЗП також встановлюється трансформатор власних потреб.

Умова вибору трансформатора власних потреб наступна:

(10.2)

де S_{НОМ.ГЗП} — номінальна потужність трансформатора ГЗП, кВА.

Таким чином вибираємо трансформатор власних потреб ТСЗ-16/10 із запобіжниками ПКТ101−10−2-31,5У3. До секції шин підключений трансформатор напруги 3×3НОЛ06−10 через шафу трансформаторів напруги.

Таблиця 10.1 — Вибір апаратів для ЗРП — 10кВ

11. ВИЗНАЧЕННЯ ДОЦІЛЬНОСТІ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ

Для визначення доцільності компенсації реактивної потужності необхідно порівняти сумарні річні втрати електроенергії в елементах мережі у випадках:

— при встановленні компенсуючих пристроїв на заводі;

— без компенсуючих пристроїв.

Для визначення необхідності встановлення компенсуючих пристроїв на стороні 10кВ складемо баланс реактивної потужності:

(11.1)

Звідки:

(11.2)

де Q_ВКП.У— потужність компенсуючих пристроїв напругою 10кВ;

Q_Р — розрахункова реактивна потужність, кВАр:

ДQ_КТП.У — сумарні втрати реактивної потужності у трансформаторах КТП, кВАр.

ДQ_ГЗПП — втрати реактивної потужності у трансформаторі ГЗП:

Q_НКП.У — сумарна реактивна потужність КП встановлених на напрузі 0,4кВ.

На стороні 10 кВ встановлюємо УКЛ (П)56−10,5−2250 У3.

(11.3)

Економія електроенергії від КП визначається як різниця між втратами електроенергії без КП та втратами електроенергії із застосуванням КП:

(11.4)

Втрати визначаємо за формулою:

(11.5)

де ДW_КТП,У— сумарні втрати електроенергії в трансформаторах КТП, кВт год:

(11.6)

ДW_КЛ,У — сумарні втрати електроенергії в КЛ, кВт год.

Результати розрахунку втрат електроенергії в трансформаторах КТП зводимо до таблиці 11.1.

Таблиця 11.1 — Розрахунок втрат електроенергії у трансформаторах КТП

Результати розрахунку втрат електроенергії у кабельних лініях наведені в таблиці 11.2.

Таблиця 11.2 — Втрати в кабельних лініях 10кВ

МВтгод/рік;

МВтгод/рік;

Встановлення компенсуючих пристроїв призводить до зниження витрат електроенергії на 36,26% на рік.

12. ВИБІР ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТІВ РП-10кВ ШТАМПУВАЛЬНОГО ЦЕХУ Для РП-10кВ вибираємо чарунку КРП типу КУ-10Ц з вимикачем ВР1−10−20/630 У2.

Робочий максимальний струм на стороні ВН:

(12.1)

А Таблиця 12.1 — Перевірка вимикача КРП

В чарунці КРП установлюємо трансформатори струму ТОЛ-10/50−5У3, та трансформатор нульової послідовності ТНПШ-2У3

13. РОЗРАХУНОК ЦЕХОВОЇ МЕРЕЖІ

13.1 Вибір схеми й конструктивного виконання цехової мережі

Для цехової мережі обрана радіальна схема із застосуванням силових пунктiв типу ШР-11, укомплектованих запобіжниками, приєднаних до РП-0,4 кВ КТП.

Розташування КТП у цеху неможливо, тому КТП виконується прибудованого типу з боку зовнішнього джерела живлення. КТП містить у собі два силових трансформатори ТМ-400/10, шафи вводу ШВН-3У3, лінійні шафи ШНЛ-4У3, укомплектованих автоматичними вимикачами серії ВА.

Живильна мережа 0,4 кВ виконана кабельними лініями, із прокладкою кабелів по стінах на конструкціях.

Розподільна мережа 0,4 кВ виконана проводом марки АПВ із прокладкою в пластикових трубах, у підлозі.

Результати розрахунку навантажень по вузлам за допомогою ЕОМ наведені в Додатку Б, та в таблиці 13.1

Таблиця 13.1 — Результати розрахунку по вузлам на ЕОМ

Таблиця 13.2 — Вибір апаратів захисту шаф КТП

13.2 Розрахунок живильної мережі

Живильна мережа — це ділянка цехової мережі від РП-0,4 кВ до СП. Для даної мережі проведемо вибір уставок автоматичних вимикачів та вибір перерізів КЛ.

Умови вибору та перевірки автоматичних вимикачів:

U_НОМ > U_МЕР

І_НОМ > І_Р.МАХ

І_Т.РОЗ? І_РОЗР

І_ЕМ.РОЗ? 1,25І_ПІК

де U_НОМ — номінальна напруга АВ, В;

U_МЕР — номінальна напруга мережі, В;

І_НОМ — номінальний струм АВ, А;

І_Т.РОЗ — номінальний струм теплового розчеплювача АВ, А;

І_ЕМ.РОЗ — струм електромагнітного розчеплювача АВ, А;

І_РОЗР — розрахунковий струм лінії, А;

І_ПІК — піковий струм лінії, А.

(13.1)

де — коефіцієнту пуску.

Вибір перерізу КЛ проводиться за умовою:

(13.2)

де К_ПОП=0,92 — поправочний коефіцієнт;

К_СЕР =1 — коефіцієнт, що враховує вплив навколишнього середовища.

Проведемо вибір уставок АВ та перерізу КЛ для лінії від РП-0,4 кВ до СП-1. Для встановлення в шафі КТП обираємо автоматичний вимикач ВА52−35.

Таблиця 13.3 — Результати вибору та перевірки автоматичних вимикачів

Вибір перерізу КЛ:

Вибираємо кабель АВВГ 3×150 +1×95 з І_ДОП = 235 А.

Перевіримо відповідність перерахованого довготривалого струму КЛ з апаратами захисту:

(13.3)

235? 250

Для відповідності умовам перевірки збільшуємо переріз кабелю до АВВГ 3×185 +1×120 з І_ДОП = 270 А.

Розрахунок для інших приєднань проводиться аналогічно. Результати вибору уставок та перерізу КЛ наведено в зведеній таблиці 13.5.

Таблиця 13.4 — Вибір уставок АВ та перерізів КЛ для живильної мережі

Для розподільчої мережі вибираємо провід АПВ та СП типу ШР-11 з запобіжниками типу ПН-2.

Номінальний струм плавкої вставки вибирається за умовами:

U_НОМ > U_МЕР (13.4)

(13.5)

де — піковий струм ЕП, А;

б — коефіцієнт пуску:

б = 2,5 легкий пуск;

б = 1,6 важкий пуск.

І_{РОЗР ЕП} — номінальний струм електроприймача, А;

(13.6)

Перетин проводів АПВ вибирається за умовою:

І_ДОП? І_{РОЗР ЕП} (13.7)

Проведемо вибір запобіжників та перерізу проводу АПВ для вентиляторів потужністю Р_НОМ = 22 кВт.

Для встановлення обираємо запобіжники ПН2−250−120. Перевіримо їх за умовами (13.4) — (13.5):

380 В? 380 В

120 А? 105,82 А За умовою (13.7) оберемо переріз проводу АПВ:

55 А? 52,91 А Вибираємо один трижильний провід АПВ 3×16+1×10.

Перевiримо вiдповiднiсть вставок запобiжникiв обраному перерiзу провода:

(13.8)

55? 40

Розрахунки для інших ЕП виконані аналогічно. Результати розрахунку наведено в зведеній таблиці 13.6

Таблиця 13.5 — Вибір уставок запобіжників та перерізів проводів розподільчої мережі

13.3 Розрахунок мережі освітлення Для освітлення приймаю змішану схему живлення з ГЩО типу ПР-8501 з автоматичними вимикачами серії ВА51−31 на відходячих лініях, та групові щити освітлення ЯОУ 8501 з вимикачами АЕ 1031

Рисунок 13.1 — Схема мережі освітлення Знаходимо розрахункові струми на ділянках мережі:

(13.9)

(13.10)

(13.11)

(13.12)

Для QF1 вище був обраний та перевірений автоматичний вимикач типу ВА52−35;

Для QF2, QF3, QF4 обираємо вимикачі ВА51−31

І_НОМ.АВ=100 А? І_РОЗР.2=37,69 А

І_Т.РОЗ=50 А? І_РОЗР.2=48,99 А

І_ЕМ.РОЗ=150 А? 1,25І_ПІК.2=117,78 А

І_НОМ.АВ=100 А? І_РОЗР.3,4=25,13 А

І_Т.РОЗ=40 А? І_РОЗР.3,4=32,66 А

І_ЕМ.РОЗ=120 А? 1,25І_ПІК.3,4=78,53 А Для QF1_Г, QF2_Г, QF3_Г Вибираємо автомати АЕ 1031−21

І_НОМ.АВ=10 А? І_{РОЗР.1-3г}=12,56 А

І_Т.РОЗ=20 А? І_{РОЗР. 1−3г} =16,32 А

І_ЕМ.РОЗ=240 А? 1,25І_{ПІК. 1−3г} =39,25 А Вибір перерізу КЛ та проводів за умови:

І_ДОП? І_РОЗР.і (13.13)

Для QF1:

І_ДОП=90 А? І_РОЗР.1=87,94 А Обираємо АВВГ 3Ч35+1Ч16;

Для QF2:

І_ДОП=42 А? І_РОЗР.2=37,69 А Обираємо АВВГ 3Ч10+1Ч6;

Для QF3, QF4:

І_ДОП=27 А? І_РОЗР.3,4=25,13 А Обираємо АВВГ 3Ч4+1Ч2,5;

Для QF1_Г, QF2_Г, QF3_Г:

І_ДОП=19 А? І_РОЗР.3,4=12,56 А Обираємо АПВ 4Ч2,5;

Знаходимо втрати напруги на окремих ділянках мережі.

Для ділянки до ЩО:

(13.14)

де S_і — переріз фазної жили, мм²;

c — коефіцієнт, що залежить від типу мережі та матеріалу провідників:

— c=7,7 — для 2-провідної мережі з алюмінієвими жилами;

— c=4,6 — для 4-провідної мережі з алюмінієвими жилами.

Для ділянки від ЩО до ГЩО:

(13.15)

Для ділянки від ГЩО до найвіддаленішого світильника:

(13.16)

Визначимо втрати напруги в трансформаторі:

(13.17)

де — активна й реактивна складові напруги.

(13.18)

(13.19)

Визначимо загальні втрати напруги до найбільш віддаленого світильника:

(13.20)

13.4 Розрахунок тролейних ліній Потужність, що споживається крановою установкою:

(13.21)

Розрахунковий струм однієї кранової установки:

(13.22)

де К_С = 0,5 — коефiцiєнт попиту.

Для встановлення в якості тролеї обираємо сталеву смугу з габаритами 25×4мм та тривало допустимим струмом 85 А.

І_ТРЛ = 85 А? І_РОЗР=17,56 А Для визначення втрат напруги в тролейній лінії розрахуємо піковий струм.

(13.23)

(13.24)

Розрахункова довжина тролейної лінії:

(13.25)

Допустима втрата напруги в тролеї складає:

(13.26)

де Дe = 10,5 — втрати напруги на 100А струму та 100 м довжини тролеї;

(13.27)

Для запобіжників, що встановлені в ЯРЗ-100 для живлення кранових тролейних ліній, вибираємо струм плавкої вставки:

(13.28)

Обираємо запобіжники типу ПН2−100−60.

14. РЕЛЕЙНИЙ ЗАХИСТ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ ГЗП