В данном дипломном проекте рассматривается задача проектирования системы электроснабжения автомобильного завода. Завод является предприятием автомобилестроения. При проектировании решаются задачи, которые заключаются в определении расчётных электрических нагрузок, в правильном выборе напряжения распределения по заводу, выборе числа и мощности трансформаторов, конструкции промышленных сетей. Для выбора элементов системы производится расчёт токов короткого замыкания, рассматриваются вопросы , касающиеся релейной защиты и автоматики трансформаторов ГПП, а также заземляющего устройства пункта приёма электроэнергии.
Введение
Темой данного проекта является проектирование системы электроснабжения автомобильного завода. Ускорение научно-технического процесса диктует необходимость совершенствования промышленной электроники, создание современных надёжных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электрооборудованием и технологическим процессом. По этому при проектировании уделено большое внимание вопросам надёжности, обеспечение качества электроэнергии и электромагнитной совместимости, быстродействия и селективности релейной защиты и оперативной автоматики. Произведён выбор, компоновка и размещение подстанций, в соответствии с ПУЭ.
Основные задачи, решаемые при проектировании системы электроснабжения, заключается в оптимизации параметров этих систем путём правильного выбора напряжений, определении электрических нагрузок, высоких требований к бесперебойности электроснабжения, рационального выбора числа и мощности трансформаторов, конструкций промышленных сетей, средств регулирования напряжения, средств симметрирования нагрузки, подавление высших гармонических составляющих в сетях путём правильного построения схемы электроснабжения, соответствующей оптимальному уровню надёжности. В проекте произведён расчёт токов короткого замыкания и выбор комплектующей аппаратуры, вопросы по релейной защите, а также заземление ГПП освещены в соответствующих разделах.
Описание технологического процесса
Эффективность работы автомобильного транспорта в значительной степени зависит от технической готовности подвижного состава, которая обеспечивается своевременным и качественным выполнением технических обслуживаний и ремонтов.
Из всех видов транспорта автомобильный является самым трудоёмким и фондоёмким, то есть необходимо дальнейшее развитие производственно-технической базы автотранспорта предусматривающее строительство новых, расширение, перевооружение и реконструкцию действующих автотранспортных предприятий.
Для успешного решения таких многосторонних задач инженерно-технические работники автомобильного транспорта должны в совершенстве знать теорию, методику и практику проектирования, и технологический процесс производства автомобильного транспорта.
Технологический процесс
В литейном цехе серого чугуна производится отливка деталей и листовой стали для дверей, крыш, крыльев и т. д. Эти заготовки поступают в прессово-кузовной и моторный цеха. В прессово – кузовном цехе производится штамповка кузовных деталей. В цехе топливной аппаратуры производится сборка и регулировка топливной системы. Гидросистемы тормозов поступают на завод с другого предприятия – изготовителя и хранятся на складе. В литейном цехе ковкого чугуна и цветных металлов отливаются блоки и головки цилиндров. В моторном цехе производится сборка силовых агрегатов, которые поставляются на склад. В сборочном цехе происходит установка передних и задних крыльев и буферов, антикоррозийная обработка кузова, сухая шлифовка, нанесение мастик, изолирование кузова, вторичная окраска кузова грунтом, покрытие эмалью, мокрое шлифование и окончательная окраска кузова металлизированными эмалями и сушка.
Окончательно изготовленный кузов проходит контроль по качеству окраски, затем он транспортируется на сборку.
Общая сборка автомобилей осуществляется на главных конвейерах, поэтому технологический процесс сборки максимально дифференцирован, механизирован и автоматизирован.
Сборку осуществляют на главном конвейере по следующей технологии:
1 Монтаж гидросистемы тормозов и коллектора на кузове, закрепление топливо провода по днищу кузова.
2 Установка задних амортизаторов.
3 Установка и закрепление маятникого рычага на правом лонжероне.
4 Монтаж механизма управления коробки передач.
5 Установка на днище кузова регулятора давления задних тормозов.
6 Сборка кузова и шасси автомобиля. Выполнение данной операции выполняют с помощью спаренных конвейеров сборки: кузов транспортируется главным подвесным конвейером сборки: кузов транспортируется верхним подвесным главным конвейером сборки, а нижним расположенным под ним и параллельным ему, транспортируется шасси автомобиля. Согласованное перемещение кузова и шасси обеспечивает в определённый момент подъём шасси гидроподъёмником напольного конвейера до совмещения с кузовом. Так происходит предварительная установка шасси на кузов. Сборка кузова и шасси начинается с регулирования положения кузова на шасси, а дальнейшее соединение и крепление шасси с кузовом выполняется на операциях общей сборки автомобиля.
На втором напольном конвейере производится сборка шасси. Он расположен параллельно напольному конвейеру подачи готового шасси на главный сборочный конвейер автомобиля. К напольному конвейеру сборки шасси по подвижным конвейерам подаются следующие сборочные единицы: моторный агрегат, задний мост, собранный карданный вал, глушитель выпуска дополнительной первой ступени, штанга стабилизатора поперечной устойчивости. Здесь выполняются операции общей сборки шасси автомобиля, монтаж глушителя выпуска дополнительной первой ступени, монтаж штанги стабилизатора поперечной устойчивости со стойками, сборка карданного вала с задним мостом.
10 Установка и закрепление поперечины передней подвески.
11 Монтаж задней опоры двигателя .
12 Прикрепление верхних опор рессор к кузову.
13 Установка гибких рукавов гидротормозов.
14 Крепление верхнего рычага передней подвески.
15 Монтаж пальца шарового шарнира с кронштейном передней подвески.
16 Монтаж рулевой трапеции.
17 Монтаж трубок гидросистемы.
18 Прикрепление задних амортизаторов к заднему мосту.
19 Монтаж основного глушителя в сборе с выпускной трубой.
20 Установка угла поворота передних колёс.
21 Установка гибкого вала спидометра и гибкого троса стояночного тормоза.
22 Прокачка тормозов.
23 Монтаж топливного бака и датчика уровня бензина в баке.
24 Установка и закрепление водяного радиатора.
25 Монтаж пола и обивка багажника.
26 Установка и закрепление аккумуляторной батареи.
27 Монтаж и регулировка тяг карбюратора.
28 Установка, присоединение и закрепление выключателя зажигания.
29 Установка и закрепление колонки рулевого управления.
30 Монтаж расширительного бака к водяному радиатору.
31 Установка козырька фонаря на заднем буфере.
32 Монтаж колёс на тормозных барабанах.
33 Установка воздушного фильтра и рукава вентиляции картера двигателя.
34 Закрепление брызговиков двигателя к поперечному лонжерону.
35 Монтаж водяных рукавов на двигателе и радиаторе, заправка системы охлаждения двигателя.
36 Заправка бака автомобиля, карбюратора и топливного насоса бензином.
37 Установка рулевого колеса.
38 Подключение аккумуляторной батареи, регулировка света фар.
39 Установка облицовки радиатора и монтаж системы очистки фар.
В дальнейшем собранные и проверенные автомобили отправляются на склад готовой продукции.
Технологическая схема
Определение расчетных нагрузок
Ведомость электрических нагрузок завода.
таблица№1
№
Наименование цеха
Кс
Cosj
d,
ВВт/м2
Pуст, кВт
1
Цех шасси и главный конвейер
0,85
0,75
16
1600
Цех шасси и главный конвейер (6кВ 4X315)
0,85
-0,9
1260
2
Моторный цех
0,7
0,65
16
1600
3
Прессово-кузовной цех
0,4
0,65
14
1900
Прессово-кузовной цех (6кВ 2X500)
0,4
0,85
1000
4
Инструментальный цех
0,5
0,6
14
950
5
Ремонтно-механический цех
0,7
0,7
14
500
6
Конструкторско-эксперементальный цех
0,5
0,75
20
160
7
Экспедиция и склад
0,4
0,8
10
120
8
Деревообрабатывающий цех
0,5
0,75
12
210
9
Модельный цех
0,5
0,8
16
300
10
Литейный цех серого чугуна
0,6
0,65
12
1200
Литейный цех серого чугуна (6кВ 2X600)
0,65
0,9
1200
11
Литейный цех ковкого чугуна и цветных металлов
0,6
0,65
12
1200
Литейный цех ковкого чугуна и цветных металлов (6кВ 2X600)
0,65
0,9
1200
12
Кузнечный цех
0,5
0,65
12
500
13
Арматурно-агрегатный цех
0,6
0,7
14
850
14
Склад масел и химикатов
0,4
0,8
10
80
15
Гараж
0,4
0,8
20
150
16
Заводоуправления
0,5
0,8
20
120
17
Проходная
0,4
0,85
16
20
18
Лаборатория
0,5
0,85
20
170
19
Скрапоразделочная
0,5
0,75
14
620
20
Цех топливной аппаратуры
0,6
0,7
14
540
21
Открытый склад лесоматериалов
0,3
0,85
10
110
22
Компрессорная (6кВ 4X800)
0,8
0,9
10
3200
Генеральный план завода.
2.1Метод коэффициента спроса.
Расчетный максимум, необходимый для выбора почти всех элементов системы электроснабжения:
Сечения проводников, трансформаторов ППЭ, отключающей аппаратуры, измерительных приборов и так
далее, определяемый сначала для отдельных цехов, а затем и для всего завода в целом, находится по коэффициенту спроса по выражению:
(2.1.1)
где:
расчётный максимум соответствующего цеха без учёта освещения, кВт.
коэффициент спроса соответствующего цеха;
Расчёт силовой нагрузки для цеха №1 состоящей из нагрузки выше 1000В и ниже 1000В :
кВт;
кВт;
кВт;
квар.
Для остальных цехов расчёт представлен в таблице№
Кроме того , необходимо учесть нагрузку искусственного освещения цехов и территории завода.
Эта нагрузка определяется по удельной мощности освещения, по выражению:
где : F– освещаемая площадь,
;
δ– удельная плотность осветительной нагрузки, Вт/м2
КСО
– коэффициент спроса осветительной нагрузки;
tgφ– коэффициент мощности осветительной нагрузки.
Для освещения складов, гаража, заводоуправления, проходной и лаборатории используем люминесцентные лампы с cosφ=0.9 (tgφ=0.48), для остальных цехов и территории предприятия используются лампы накаливания с cosφ=1 (tgφ=0) и дугоразрядные лампы (ДРЛ) с cosφ=0.5 и (tgφ=1,73).
Расчет освещения для цеха№1.
кВт
При использовании ламп накаливания потребление реактивной мощности равно нулю.
Для остальных цехов расчёт приведён в таблице№2
Полная нагрузка цеха напряжением до 1000В представляет собой сумму силовой и осветительной нагрузки:
Для цеха №1
кВт,
квар.
Дальнейший расчёт нагрузок по цехам приведён таблице№ 2
Таблица№2
№
Наименование
Цехов
Рн
cosφ
tgφ
Кс
Рм
кВт
Qм
квар
F,
м2
δ, Вт/м2
Ксо
Ро
кВт
Qо
квар
Рм
кВт
Qм
квар
Sм
кВА
1
Цех шасси и …
1600
0,75
0,88
0,85
1360
1196,8
28500
16
0,8
364,8
0
1724,8
1196,8
2099
Цех шасси и…
(6 кВ)
1260
-0,9
-0,48
0,85
1071
-514,08
------
-----
---
----
---
1071
-514,08
1188
2
Моторный цех
1600
0,65
1,16
0,7
1120
1299,2
19200
16
0,8
245,8
0
1365,8
1299,2
1885
3
Прессово-кузовной цех
1900
0,65
1,16
0,4
760
881,6
9052
14
0,8
101,4
0
861,4
881,4
1232,6
Прессово‑кузовной цех (6 кВ)
1000
0,85
0,61
0,4
400
248
-------
-----
---
-----
---
400
248
470
4
Инструментальный цех
950
0,6
1,33
0,5
475
633,6
7626
14
0,8
85,4
0
560,4
633,6
845,8
5
РМЦ
500
0,7
1,02
0,7
350
375
4968
14
0,8
55,6
0
405,6
375
552,3
6
Конструкторско-эксперементальный цех
160
0,75
0,88
0,5
80
70,5
4278
20
0,8
68,6
118,6
148,6
189,1
240
7
Экспедиция и склад
120
0,8
0,75
0,4
48
36
690
10
0,6
4,1
2
52,1
38
64,4
8
Деревообрабатывающий цех
210
0,75
0,88
0,5
105
92,4
1748
12
0,8
16,8
0
121,8
92,4
152,8
9
Модельный цех
300
0,8
0,75
0,5
150
112,5
2070
16
0,8
26,5
45,8
176,5
158,3
237
10
Литейный цех серого чугуна
1200
0,65
1,16
0,6
720
835,2
6762
12
0,8
65
112,5
785
947,7
1230,6
Литейный цехсерого чугуна (6 кВ)
1200
0,9
1,16
0,65
780
374,4
-----
-----
---
----
---
780
374,4
865,2
11
Литейный цех ковкого чугуна и цветных металлов
1200
0,65
1,16
0,6
720
835,2
10174
12
0,8
97,7
169
817,7
1004,2
1295
Литейный цех ковкого чугуна и цветных металлов (6кВ)
1200
0,9
0,48
0,65
780
374,4
-----
----
---
----
---
780
374,4
865,2
12
Кузнечный цех
500
0,65
1,16
0,5
250
290
5975
12
0,8
57,2
99
307,2
389
459,7
13
Арматурно-агрегатный цех
850
0,7
1,02
0,6
510
520,2
2500
14
0,8
28
48,4
538
568,6
782,8
14
Склад масел и химикатов
80
0,8
0,75
0,4
32
24
460
10
0,6
2,8
1,3
34,8
25,3
43
15
Гараж
150
0,8
0,75
0,4
60
45
345
14
0,6
2,9
1,4
62,9
46,4
78
16
Заводоуправления
120
0,85
0,75
0,5
60
45
930
20
0,75
14
6,7
74
51,7
90,2
17
Проходная
20
0,85
0,61
0,4
8
5
150
16
0,75
1,8
0,9
9,8
5,9
11,4
18
Лаборатория
170
0,85
0,61
0,5
85
52,7
930
20
0,75
14
6,7
99
59,4
115,5
19
Скрапоразделоч ная
620
0,75
0,88
0,5
310
273,3
345
14
0,8
3,9
1,9
313,9
275,2
417,5
20
Цех топливной аппаратуры
540
0,7
1,02
0,6
324
330,5
1150
14
0,8
12,9
22,3
336,9
352,8
487,8
21
Открытый склад лесоматериалов
110
0,85
0,61
0,3
33
20,1
2916
10
0,6
17,5
30,2
50,5
50,3
71,3
22
Компрессорная
(6кВ)
3200
-0,9
-0,48
0,8
2560
-1240
874
10
0,75
6,6
0
2560
-1240
2850,4
Примечание:
в цехах имеющих металлообрабатывающие станки и оборудование применяются лампы накаливания, чтобы исключить стробоскопический эффект. В остальных цехах и на освещение открытых складов и территории предприятия используются люминесцентные и дугоразрядные лампы типа-ДРЛ.
Суммарная реактивная нагрузка напряжением до 1000В
Полная суммарная мощность напряжением до1000В
При определении суммарной нагрузки по заводу в целом необходимо учесть коэффициент разновремённости максимумов Крм
, значение которого для машиностроительной отрасли равно 0,95,а также потери в силовых трансформаторах, которые еще не выбраны, по этому эти потери учитываются приближенно по ниже следующим выражениям.
Приближенные потери в трансформаторах цеховых подстанций:
Суммарная активная нагрузка напряжением выше 1000В:
Суммарная реактивная нагрузка напряжением выше 1000В:
Активная мощность предприятия:
Реактивная мощность предприятия без учёта компенсации:
Экономически обоснованная мощность, получаемая предприятием в часы максимальных нагрузок:
где 0,3-нормативный tgφэк
для Западной Сибири и U=110кВ
Мощность компенсирующих устройств, которую необходимо установить в системе электроснабжения предприятия:
Полная мощность предприятия, подведённая к шинам пункта приёма электроэнергии(ППЭ):
2.2 Статистический метод
Принимая, что при расчётах нагрузок можно пользоваться нормальным законом распределения, расчётная нагрузка может быть определена как:
(2.2.1)
где: Рср
–среднее значение нагрузки за интервал времени, кВт;
β–принятая кратность меры рассеяния;
δ–среднеквадратичное отклонение, кВт;
Согласно исходных данных β=2,5.
Среднеквадратичное отклонение определяем по выражению:
(2.2.2)
где: Dp–дисперсия.
Дисперсия находится по формуле:
Dp=Рср.кв2
–Рср2
, (2.2.3)
где: Рср
–среднее значение мощности за интервал времени, определяемое по формуле:
(2.2.4)
где: Δt–интервал времени;
Рi
–значение мощности на этом интервале;
Рср.кв
–среднеквадратичная мощность, определяемая по выражению:
(2.2.5)
Рср
и Рср.кв
определяются с помощью графиков нагрузок.
РСР,КВ
=11053 кВт.
Тогда дисперсия Dp=РСР.КВ2
– РСР2
=122171177,2–97032
=28022968,18 кВт,
а среднеквадратичное отклонение
5293,7 кВт.
Расчетная мощность:
кВт,
0,3∙22937,25=6881,2 квар,
23981,7 кВА.
В качестве расчётной нагрузки по заводу принимается наименьшая. В данном случае это нагрузка, определённая по методу коэффициента спроса.
По данным таблицы 3 построен суточный график нагрузки для рабочего дня, который представлен на рисунке 3. График нагрузки выходного дня также приведён на рисунке 3.
Годовой график электрических нагрузок
Для построения годового графика используется суточный график для рабочих и выходных дней Принимаем что в году 127 зимних,127 летних и 111 выходных дней.
Число часов использования максимальной нагрузки определяется по выражению:
, (3.1)
TMAX
=
4790 ч.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Для построения картограммы нагрузок как наглядной картины территориального расположения мощностей цехов необходимы центры электрических нагрузок (ЦЭН) этих цехов. В данной работе предполагается, что ЦЭН каждого цеха находится в центре тяжести фигуры плана цеха, так как данных о расположении нагрузок в цехах нет. Нагрузки цехов представляются в виде кругов, площадь которых равна нагрузке этих цехов, а радиус определяется по выражению:
(4,1)
где m — выбранный масштаб, кВт/мм.
Выбираем масштаб m=1,7 кВт/мм. Расчёт радиусов сведён в таблицу 5.
Осветительная нагрузка на картограмме представлена в виде секторов кругов, площадь которых соотносится с площадью всего круга как мощность освещения ко всей мощности цеха до 1000 В. Углы секторов определяются по выражению
(4.2)
Расчёт этих углов представлен в таблице 5.
Окружности без закрашенных секторов обозначают нагрузку напряжением выше 1000 В.
Координаты центра электрических нагрузок завода в целом определяются по выражению.
(4.3)
где pm i
— активная нагрузка i-того цеха;
Xi
, Yi
— координаты ЦЭН i-того цеха;
n — число цехов предприятия.
Для определения ЦЭН цехов, конфигурация которых на плане отлична от прямоугольной, используется следующий алгоритм:
1. цех i разбивается на j таких частей, что каждая из них является прямоугольником;
2. по генплану определяются ЦЭН этих частей Xi.j
, Yi.j
и их площади Fi . j
;
3. находится активная мощность, приходящаяся на единицу площади этого цеха
4. определяется активная мощность, размещенная в каждой из прямоугольных частей рассматриваемого цеха Рм i.j
;
5. с использованием выражения (4.3) находятся координаты ЦЭН цеха в целом. Согласно генерального плана предприятия по вышеизложенной методике определяются ЦЭН цеха №10 (литейный цех), цеха №11 (литейный цех), цеха №12 (кузнечный цех) . Рассмотрим расчёт для цеха №10: 1 . разбиваем цех на четыре прямоугольные части;
Для цехов №10, 11 и 12 расчёт приведён в таблице 4.
Таблица 4. Расчёт ЦЭН
для непрямоугольных цехов
№ цеха
Xi.j, мм
Yi.j
мм
Fi.j, М2
F.i,м2
Pмi
,кВт
,Вт/м2
Рмi,j
,кВт
Xi, мм
Y,, мм
10
3,8
4,6
2484
6762
1565
231,4
574,797
3,6
4,3
3,1
4
1426
329,976
3,6
4
1426
329,976
4,1
4
1426
329,976
11
5,7
4,6
4774
10174
1597,7
157
749,518
5,7
4,3
4,9
4,1
1674
262,818
5,7
4,1
1
2052
332,164
6,5
4,1
1674
262,818
12
7,5
4,1
1955
5975
307,2
51,4
100,487
7,8
4,2
8,1
4,6
1380
70,932
8,1
4,2
1587
81,571
8,1
3,8
1035
53,199
Координаты ЦЭН других цехов определены непосредственно при помощи генплана и сведены в таблицу 5.
Таблица 5. Картограмма электрических нагрузок
№ цеха
Xi, мм
Yi, мм
Рм, кВт
Ri,мм
Ро, кВт
аi, град.
1
9,4
5,6
1724
19
364,8
76
---
---
1071
15
--
2
16,8
5,6
1365,8
17
245,8
64
3
11,4
3,8
461,4
14
101,4
42
---
---
400
9
----
4
15,4
3,8
560,4
11
85,4
55
5
19,2
2,6
405,6
9
55,6
49
6
7,2
8,4
184,6
6
68,6
134
7
8,4
1,2
52,1
3
4,6
32
8
3,8
5
121,8
5
16,8
50
9
4,2
7,8
176,5
6
26,5
54
10
7,2
8,4
785
13
65
29,8
---
---
780
12,8
----
11
11,4
8,6
817,7
13
97,7
43
---
----
780
12,8
----
12
15,6
8,4
307,2
8
57,2
67
13
18,8
7,8
538
11
28
19
14
20
5,6
34,8
3
2,8
30
15
20
4,4
62,9
4
2,9
17
16
12,6
1,2
66,7
4
14
76
17
13,8
1,2
9,8
1,5
1,8
66
18
15
1,2
99
5
14
51
19
2
7,6
313,9
8
3,9
4,5
20
18,6
9,2
336,9
8,5
12,9
14
21
2
5,4
50,5
3
17,5
125
22
20,2
9
6,6
1,2
6,6
Координаты центра электрических нагрузок завода в целом, определённые на основе данных таблицы 5 с помощью выражения (4.3):
Рисунок 5. Картограмма электрических нагрузок
5. ВЫБОР СИCТЕМЫ ПИТАНИЯ
В систему питания входят питающие линии электропередачи и ППЭ. Канализация электрической энергии от источника питания до ППЭ осуществляется двухцепными воздушными линиями напряжением 110кВ. В качестве ППЭ используем унифицированную комплектную подстанцию блочного исполнения типа КТПБ-110/6-104.
5.7. Выбор устройства высшего напряжения ППЭ
Вследствие малого расстояния от подстанции энергосистемы до завода (3 км) рассматриваем следующих два вида устройства высшего напряжения (УВН):
1. блок «линия—трансформатор»;
2. выключатель.
В первом варианте УВН состоит только из разъединителя наружной установки. Отключающий импульс от защит трансформатора (дифференциальной или газовой) подаётся на выключатель системы, называемый головным выключателем, по контрольному кабелю.
Во втором варианте УВН состоит из выключателя наружной установки. Отключающий импульс от защит трансформатора подаётся на выключатель, который и отключает повреждённый трансформатор.
Выбор вида УВН осуществляется на основании технико-экономического расчёта (ТЭР). Критерием оптимальности решения являются меньшие расчётные затраты, определяемые по выражению
Та
=Ка(2)
· 8760 (5.1.10) Та
=8,756·10 –5
·8760=0,767 ч/год.
8. Ущерб от перерыва электроснабжения:
У=У'·Δw', (5.1.11)
где У'=7 — удельная составляющая ущерба от аварийного недоотпуска электроэнергии в соответствии с [3], руб./кВт-ч; Δw',— среднегодовая аварийно недоопущенная электроэнергия, кВт-ч/год;
(5.1.12)
кВт·ч/год
У=7·5955=41685 руб./год.
Общие затраты:
31
=0,12·58840+5530+41685=54275,8 руб./год.
Второй вариант.
Капиталовложения:
выключатель ВМТ-110Б-20/1000 УХЛ1 Кв
=90000 руб. согласно [8];
разъединитель РНДЗ. 2-1 10/1000 У1 Краз=4600 руб. согласно [8].
Суммарные капиталовложения: К2
=Кв
+2·Кр
=90000+2·4600=99200 руб.
Амортизационные затраты: И2
=
руб.
Дальнейший расчёт аналогичен предыдущему и проведён с использованием формул (5.1.1)-(5.1.12).
32
=0,12-99200+9324,8+5326=26554,8 руб./год. Результаты ТЭР сведены в таблицу 6.
Таблшв 6. Результаты технико-экономического расчёта в системе шггания
Вариант
К;
, руб.
Иi, руб./год
Уi,руб/год руб./ГОД
3i, руб./год
Первый
58840
5530
41685
54275,8
Второй
99200
9324,8
5326
26554,8
Выбираем УВН второго варианта (выключатель). Сравниваемые варианты представлены на рисунке 6.
Блок «линия-трансформатор» Выключатель
Рисунок 6. Варианты УВН
5.2. Выбор трансформаторов ППЭ
Выбор трансформаторов ППЭ осуществляется согласно ГОСТ 14209-85. Поскольку на проектируемом предприятии есть потребители I и П категории, то на ГПП устанавливаем два трансформатора. Мощность трансформаторов должна обеспечить потребную мощность предприятия в режиме работы после отключения повреждённого трансформатора, при чём нагрузка трансформаторов не должна снижать естественного их срока службы.
Так как среднеквадратичная мощность Рср
.кв
=11053 кВт (согласно пункту 2.2.), то намечаем к установке трансформаторы типа ТДН-10000/110.
На эксплуатационную перегрузку трансформатор проверять не будем, так как Sср.кв
<2·Sтр
. Проверим их на послеаварийную перегрузку:
коэффициент максимума: Кmax
=
средневзвешенный cos φ: cosφср.вз
=
-
коэффициент послеаварийной перегрузки:
(5.2.1)
где P.j
— мощность, превышающая мощность Ртр
,кВт;
Δtj — время перегрузки, ч.
=1,36
Рисунок 7. Выбор трансформаторов ППЭ
Так как К'2
=1,36>0,9·Ктах
=0,9·1,48=1,33, то тогда коэффициент перегрузки К2
=К'2
=1,36. Для системы охлаждения «Д» и времени перегрузки 15 часов и среднегодовой температуры региона +8,4°С из [8] К2доп
=1,4.
Так как в исходных данных не оговорены особые условия системы питания, то согласно [6] питание завода осуществляется по двухцепной воздушной НЭП. При этом выбираются марка проводов и площадь их сечения.
В данном случае в качестве питающей линии примем провода марки АС, что допустимо по условиям окружающей среды.
Выбор сечений проводов для напряжений 35 кВ и выше согласно [2], производится по нагреву расчётным током. Затем выбранные провода проверяются по экономической плотности тока и по условиям короны. Принимается большее из полученных значений. При этом проводники любых назначений согласно [2] должны удовлетворять условиям выбора по нагреву как в нормальных, так и в послеаварийных режимах, а также в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями (например, когда одна из линий отключена).
Кроме указанных условий выбора существуют так называемые «условия проверки», такие, как термическая и электродинамическая стойкость к коротким замыканиям, потери о отклонения напряжения на границе балансовой принадлежности (ГБП) сетей, механическая прочность.
В тех случаях, если сечение проводника, выбранное по первым трём условиям, оказалось меньше, чем по другим, то принимается большее сечение, полученное по условиям проверки.
Для воздушных ЛЭП напряжением выше 1 кВ и при ударном токе КЗ 50 кА и более для предупреждения схлёстывания проводов делается проверка на динамическое действие токов КЗ. Если ЛЭП оборудована быстродействующим автоматическим выключателем, то делается проверка проводов на термическую стойкость к токам КЗ [2]. Расчётный ток послеаварийного режима:
А (5.3.1)
Принимаем провод сечением F=10 мм2
с допустимым током Iдоп
=84 А.
Экономическое сечение провода:
(5.3.2)
где Iр — расчётный ток послеаварийного режима, А;
jЭ
— экономическая плотность тока, А/мм2
.
Экономическая плотность тока jЭ
для неизолированных алюминиевых проводов при числе часов использования максимума нагрузки в год от 3000 до 5000 (Тmax
=4790 ч) согласно [2] равна 1,1.
Принимаем провод сечением 70 мм2
с допустимым током IДОП
=265А
Согласно [2] проверка проводов по образованию короны определяется в зависимости от среднегодовых значений плотности и температуры воздуха на высоте (над уровнем моря) данной местности, по которой будет проложена ЛЭП, а также приведённого радиуса (диаметра) и коэффициента негладкости проводника. В данном проекте будем пользоваться для этой цели упрощённой эмпирической формулой определения критического напряжения, при котором возникает общая корона при хорошей погоде:
(5.3.3)
где d — расчётный диаметр витого провода, см;
Dср
— среднегеометрическое расстояние между фазными проводами, см. Если Uкр
> UH
, то сечение провода выбрано верно, в противном случае необходимо принять большее сечение и сделать перерасчёт.
Для принятого ранее сечения 70 мм2
согласно [7] d=11,4 мм=1,14 см; Dcp=5 м=500 см для ЛЭП 110 кВ, тогда по выражению (5.3.3) получим:
Uкр
= 127 кВ > UH
=110 кВ, следовательно, окончательно принимаем провод марки АС сечением Fp
=70 мм2
.
«23
Проверку выбранных проводов ЛЭП на термическую стойкость не производим, так как в задании нет данных об устройствах быстродействующих АПВ линий.
Необходимость проверки на электродинамическую стойкость определяется после расчёта токов короткого замыкания.
Согласно ГОСТ 13109-87 на границе раздела (ГБП) трансформаторных подстанций 110/10-6 кВ, питающих цеховые КТП, освещение, асинхронные и синхронные электродвигатели напряжением до и выше 1000 В, нижняя граница отклонений напряжения Vн 110
=-5% от номинального, верхняя граница Vв 110
=+12%. Тогда расчётный диапазон отклонений напряжения на зажимах 110 кВ УВН ППЭ в любом режиме нагрузки d 110
=VB 110
- VH 110
=12%-(-5%)=17%. Проверим потерю напряжения в ЛЭП
(5.3.4)
где Р, Q — расчётные нагрузки на провода, "МВт, Мвар;
г, х — активное и индуктивное сопротивления проводов на 1 км длины, Ом/км;
1 — длина проводов, км
;
ΔU% — расчётные потери напряжения, %.
Таким образом, выбранные провода ВЛЭП-110 сечением 70 мм2
с допустимым током 1ДОП
=265 А удовлетворяют и условиям нижней границы отклонений напряжения на ГБП в ре жиме наибольших (послеаварийных) нагрузок.
6. ВЫБОР СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
В систему распределения СЭС предприятий входят РУНН пунктов приём электроэнергии (ПГВ), комплектные трансформаторные (цеховые) подстанции (КТП), распределительные пункты (РП) напряжением 6-10 кВ и линии электропередачи (кабели, токопроводы), связывающие их с ПГВ [2].
6.1. Выбор рационального напряжения системы распределения
Согласно методических указаний [5] для дипломного (учебного) лраектирования, если нагрузка ЭП напряжением 6 кВ составляет от суммарной мощности предприятия менее 15%, то можно принять без технико-экономического расчёта (ТЭР) рациональное напряжение системы распределения 10 кВ. Когда нагрузка 6 кВ составляет 40% и более от суммарной мощности, можно без ТЭР принять Uрац
=6 кВ. В интервале 15-40% технико-экономическое сравнение вариантов системы с 6 или 10 кВ обязательно.
Процентное содержание нагрузки 6 кВ в общей нагрузке предприятия:
(6.1.1)
где SM
— полная мощность предприятия согласно пункту 2.1, кВА;
— полная нагрузка напряжением выше 1000 В, кВА. С использованием данных пункта 2.1 получим, что
5642 кВА
Тогда
=
40%
Таким образом, окончательно без ТЭР принимаем Upau
=6 кВ.
6.2. Выбор числа РП, ТП и мест их расположения
Прежде чем определять место расположения и число РП и ТП, произведём расчёт средних нагрузок цехов за наиболее загруженную смену на напряжении до
1000 В по формулам:
(6.2.1)
(6.2.2)
(6.2.3)
(6.2.4)
Пример расчёта для цеха №1:
коэффициент максимума: Км
=
средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену:
кВт;
средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену:
989 кВт;
средняя полная нагрузка этого цеха:
1735 кВА
Расчёт для остальных цехов сведён в таблицу 7,
Таблица 7 средние нагрузки цехов за наиболее загруженную смену
1
2
3
4
5
6
7
8
9
№ цеха
РН,
кВт
QН,
квар
КС
КИ
КМ
РСР,
кВт
QCР,
квар
SСР,
кВА
1
1724,8
1196,8
0,85
0,7
1,21
1425,5
989
1735
6 кВ
1071
-514,08
0,85
0,7
1,21
885
-424,9
981,7
2
1365,8
1299,2
0,7
0,7
1
1365,8
1299,2
1885
3
861,4
881,6
0,4
0,3
1,33
647,7
662,9
922,8
6 кВ
400
248
0,4
0,3
1,33
300,8
186,5
353,9
4
560,4
633,6
0,5
0,4
1,25
448,3
506,9
676,7
5
405,6
375
0,7
0,7
1
405,6
375
552,4
6
148,6
189,1
0,5
0,4
1,25
118,9
151,3
552,4
продолжение таблицы№7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
7
52,1
38
0,4
0,3
1,33
39,2
28,6
48,5
8
121,8
92,4
0,5
0,4
1,25
97,4
73,9
122,3
9
176,5
158,3
0,5
0,4
1,25
141,2
126,6
189,7
10
785
947,7
0,6
0,5
1,2
654
789,8
1025,4
6 кВ
780
374,4
0,65
0,6
1,08
722,2
346,7
801
11
817,7
1004,2
0,6
0,5
1,2
654
789,6
1025,4
6кВ
780
374,4
0,65
0,6
1,08
722,2
346,7
801
12
307,2
389
0,5
0,4
1,25
245,8
311,2
396,6
13
538
568,8
0,6
0,5
1,2
448,3
473,8
652,3
14
34,8
25,3
0,4
0,3
1,33
26,2
19
32,4
15
62,9
46,4
0,4
0,3
1,33
47,3
34,8
58,7
16
74
51,7
0,5
0,4
1,25
59,2
41,46
72,2
17
9,8
5,9
0,4
0,3
1,33
7,4
4,4
8,6
18
99
59,4
0,5
0,4
1,25
79,2
47,5
92,4
19
313,9
275,2
0,5
0,4
1,25
251,1
220,2
334
20
336,9
352,8
0,6
0,5
1,2
280,8
294
406,6
21
50,5
50,3
0,3
0,2
1,5
33,7
33,5
47,5
22
2560
-1240
0,8
0,7
1,14
2245,6
-1087,7
2495,2
б.З. Размещение БСК в электрической сети предприятия
Согласно [5] для компенсации реактивной мощность используются только низковольтные БСК (напряжением до 1000 В) при выполнении следующего условия:
;
где QЭ
— реактивная мощность, предаваемая из энергосистемы в сеть
потребителя, квар;
Qсд — реактивная мощность, выдаваемая в электрическую сеть синхронными двигателями, квар;
Qa
— мощность потребителей реактивной мощности на шинах 6 кВ, квар.
Следовательно, будем использовать БСК только на 0,4 кВ. Размещение БСК будем производить пропорционально реактивной мощности узлов нагрузки. БСК не следует устанавливать на силовых пунктах, на подстанциях, где мощность нагрузки менее 150 квар (это экономически нецелесообразно). Веилчина мощности БСК в i-том узле нагрузки определяется по выражению:
; (6.3.2)
где QMI
–мощность реактивной нагрузки итого узла, квар;
QMΣ
–сумма реактивных нагрузок всех узлов, квар.
QКУ
=4893,7 квар; QMΣ
=8285,92 квар.
Затем полученные расчётным путём qh округляются до ближайших стандартных значений БСК Qe; станд, взятых :из [З]. Результаты представлены в
таблице 8. Типы используемых стандартных БСК приведены в таблицу 9. В заключении делаем следующую проверку:
(6.3.3)
Условие (6.3.3) выполняется.
6.4. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых ТП
Выбор проводится в следующей последовательности;
1. Определяется тип КТП. Для цехов I и II категории применяются двухтрансформаторные КТП. Если в цехе имеются ЭП только ΙΙΙ категории и общая мощность цеха не превышает 1000 кВА, то применяются однотрансформаторные КТП.
2. Определяются средние .нагрузки цехов за наиболее нагруженную смену с учётом БСК
3. Задаёмся максимальной мощностью трансформаторов. Если Scpi
<1500 кВА, то Smax,тр
=2500 кВА. Если Scp
i>1500 кВА, то рассчитывается плотность нагрузки:
кВА/м2
. Если 0,3>ρi>0,2 кВА/м2
, то SMAX.ТР
=1600 кВА,если же pi>0,3 кВА/м2
, то Smax.TР
=2500 кВА.
4. Определяется предварительная мощность трансформаторов ST
при условии, что в цехе установлена одна КТП: Sтi
=
, где β=0,7 при N=2 и β =0,95 при N=1.
5. Определяется число КТП N ктп
и стандартные мощности их тpaнcфopмaтpoв .STCT
- Если STi
<Smax трi
, то Nктп
=1, Sт ст
≥STi
, иначе Nктп
=
, а
6. Определяются коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном режиме КЗНР
и в послеаварийном режиме КЗ
. При этом К3тр
не должен превышать 1,5;
Рассмотрим расчет для цеха №1:
1. цех первой категории, следовательно, устанавливается двухтрансформаторная КТП;
2.
1453,5 кВА
3.
1038,2 кВА;
4. так как Sт1
=1038,2 кВА< Smax тр1
=1600 кВА, то Nктп
=1, Sт1
≥Smax т
, Sт.ст
=1000кВА
5.
;
1,453.
Расчёт для остальных цехов представлен в таблице 8.