Проектирование системы электроснабжения промышленного предприятия

• 6 метров для цехов;
• 12 метров для складов;
• 3 метра для административных зданий.

       

                       

где  А- большая сторона цеха;

       x – расстояние между светильниками, м.

            Количество светильников в ряду:

                                                            

Где р- мощность одного светильника

Принимаем для всех цехов светильники типа ОДР. Во всех случаях мощность освещения не должна быть более 15% от расчетной нагрузки цеха, кроме складов, так как там основная нагрузка идёт на освещение.

Пример расчета для цеха №1:

; ;

Аналогично рассчитываем осветительную нагрузку и для других цехов. 
Результаты сводим в табл. 3.

 

Таблица 3. Осветительная нагрузка цехов

№ цеха	Площадь цеха, м2	Удельная нагрузка (Вт/м2)	Число рядов	Мощность ряда ламп, Вт	Число ламп в ряду	Расчетная нагрузка на освещение Росв, кВт	Процент от расчётной мощности %
1	40639,35	9,2	43	8694,9	54	373,882	8,78
2	16256,25	9,2	43	3478,1	22	149,558	7,22
3	15804,69	9,2	50	2908,1	18	145,403	11,74
4	31609,375	9,2	50	5816,1	36	290,806	5,64
5	36691,47	9,2	44	7671,9	48	337,562	13,1
6	52834,725	6,1	64	5035,8	31	322,292	11,96
7	69087,15	4,2	62	4680,1	29	290,166	14,26
8	7902,34	9,2	18	4038,97	25	72,702	12,69
9	8128,125	4,2	21	1625,6	10	34,138	80,82
10	14676,31	6,1	23	3892,4	24	89,525	10,9
11	2032,03	9,2	11	1699,5	11	18,695	9,44
12	7338,16	22	46	3510,0	21,9	161,439	76,44
13	4515,625	9,2	14	2967,4	19	41,544	8,19
15	1354,69	9,2	7	1780,4	11	12,463	11,2
16	2187.5	9.2	10	2012.5	13	20.125	57.4
17	8805,79	2.2	12	703.8	4	8.446	79.9
18	3048,05	9,2	16	1752,63	11	28,042	8,29
19	1693,36	4,2	9	790,23	5	7,112	33,67
20	2709,375	4,2	14	812,8	5	11,379	17,2
21	1016,02	9,2	5	1869,5	12	9,347	10,12
22	3612,5	6,1	14	1574,01	10	22,036	23,8
23	3951,17	4,2	12	1382,9	9	16,595	27,33

 

Рисунок 2 Картограмма нагрузок с секторами освещения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Выбор цеховых и силовых трансформаторов

Одна и та же электрическая нагрузка цехов на напряжение до 1000 В может быть обеспечена малым числом трансформаторов большой мощности и большим числом трансформаторов малой мощности. Поэтому выбор оптимальной мощности цеховых подстанций должен быть основан на технико-экономических расчетах. Такие расчеты очень громоздки, так как в них, помимо подстанций, учитывают и питающие линии 6÷10 кВ и цеховые распределительные сети до 1000 В. Сложность расчета обусловлена тем, что капиталовложения в потери мощности в цеховых сетях находятся в зависимости от числа подстанций и увеличиваются вместе с укрупнением единичной мощности трансформаторов, но при этом снижаются капиталовложения в распределительные устройства и линии 6÷10 кВ, питающие цеховые трансформаторные подстанции (ТП). При малой единичной мощности трансформаторов уменьшаются капиталовложения и потери в цеховых сетях, но увеличиваются потери электроэнергии и капиталовложения в трансформаторы и сети 6÷10 кВ. [2]

Для питания электрических нагрузок III категории следует применять однотрасформаторные подстанции. При наличии нагрузок II категории следует, как правило, применять однотрасформаторные подстанции 10÷6/0,4 кВ при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении, достаточном для питания наиболее ответственных потребителей или при наличии складского резерва трансформаторов. Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяют при сосредоточенных нагрузках или преобладании потребителей I категории. При наличии потребителей особой группы I категории необходимо предусмотреть третий источник питания.

Для трансформаторов цеховых подстанций следует, как правило, принимать следующие коэффициенты нагрузки:

- для цехов  с преобладающей нагрузкой I категории при двухтрансформаторных подстанциях 0,65÷0,7;

- для цехов  с преобладающей нагрузкой II категории при однотрансформаторных подстанциях со взаимным резервирование трансформаторов 0,7÷0,8;

- для цехов  с преобладающей нагрузкой II категории при возможности использования централизованного резерва трансформаторов и для цехов с нагрузками III категории 0,9÷0,95.

Отдельно стоящие ТП наименее рациональны вследствие удлинения сетей напряжения до 1000 В и увеличения потерь энергии в них. Они применяются как вынужденное решение для питания цехов, опасных в отношениях пожара, взрыва или коррозии. Допустимые расстояния приближения ТП к взрывоопасным цехам регламентируется 0,8-100 м в зависимости от степени взрывоопасности цеха, открытой или закрытой установки масляных трансформаторов. Этот вид ТН может также применяться для мелких предприятий с небольшими разбросанными по территории цехами.

Для большинства промышленных предприятий, кроме некоторых взрывоопасных цехов нефтехимических комбинатов, как правило, применяются ТП, связанные со зданием цеха.

Пристроенные ТП, удовлетворяя требованиям экономики, часто вызывают возражения со стороны архитекторов и строителей, так как ухудшают внешний вид зданий. Однако при достаточном внимании к архитектуре пристроенные ТП с точки зрения эстетики выглядят вполне удовлетворительно и не портят фасада зданий цехов. В частности, пристроенные подстанции хорошо компонуются со зданиями компрессорных и насосных.

Встроенные подстанции позволяют более удачно решить архитектурное оформление стены цеха, однако расположение подстанции на площади цеха не всегда возможно по условиям размещения технологического оборудования. Наименьшие препятствия возникают при размещении встроенных подстанций в бытовых или складских помещениях.

Всё большее применение находят КТП с двумя трансформаторами 1600 и 2500 кВ-А вместо трансформаторов 1000 кВ-А. Это сокращает число трансформаторов, упрощает схему электроснабжения (в особенности при напряжении двигателей 660 В) и дает значительный экономический эффект.

Согласно проекту новых ПУЭ на каждой внутрицеховой подстанции может быть установлено не более трех трансформаторов с масляным охлаждением суммарной мощностью не более 3200 кВ • А, а мощность каждой открыто установленной КТП с масляными трансформаторами должна быть не более двух по 1600 кВ-А.

При большей мощности, например при мощности 2500 кВ-А, на внутрицеховых подстанциях устанавливаются трансформаторы с совтоловым охлаждением, что по опыту даёт экономический эффект в упрощении строительных работ (не надо маслосборной ямы) и эксплуатации (кожух трансформатора заварен).

Цеховые подстанции старого типа с открытыми трансформаторами имеют следующие компоновки.

    1. Отдельно стоящие ТП на один или два трансформатора, с распределительным щитом или без него, а в отдельных случаях с распределительным устройством высшего напряжения и батареей статических конденсаторов. Примеры компоновок показаны на рисунке 2.1. Применяется также открытая установка трансформаторов без камер, иногда с разделительной перегородкой.

  2.Пристроенные   ТП, у которых одна стена совпадает со стеной цеха, а сама подстанция расположена вне цеха. 

3. Встроенные ТП, у которых одна стена совпадает со стеной цеха, но подстанция занимает площадь цеха.

Компоновки пристроенных и встроенных подстанций такие же, как отдельно стоящих , причем выкатка трансформаторов из камер производится только наружу. Если трансформаторы встроенной подстанции устанавливаются открыто, то согласно ПУЭ стена цеха должна быть огнестойкой.

4. Внутрицеховые ТП, все стены которых выходят в цех, могут сооружаться только в помещениях с производствами категории Г и Д, I и II степени огнестойкости по противопожарным требованиям, а в производствах категории В — по специальному разрешению пожарного надзора. Компоновки ТП те же, что указаны выше, но под масляными трансформаторами необходимо устраивать бетонированный маслоприемник на полный объем масла или с отводом масла в дренажную систему через трубу с коленом, в котором гасится горящее масло, или с металлической решеткой, засыпанной слоем гравия для гашения горящего масла. В зависимости от условий производства КТП размещаются в отдельных помещениях или открыто в цехе с легким ограждением (желательно в мертвой зоне работы подъемных механизмов).

Питание осуществляется от главной понизительной подстанции (ГПП) энергосистемы, на которой установлены два трехобмоточных трансформатора ТДТН-60 000/ 110 (табл. 4). От них питаются 2 секции шин: на I секции расчетная полная мощность нагрузки составляет 27000,17 кВА; на II – 25099,91 кВА. Разница нагрузок составляет 4.39 %, что не превышает 15%.

 

Таблица 4 – Подбор силовых трансформаторов

Тип

Ном. мощ-ность, кВА

Номинальное напряжение, кВ

Потери, кВт

Напряжение КЗ, %

Ток ХХ, %

Схема и группа соединения обмоток

Цена, руб.

ВН

СН

НН

Х

З

ВН-СН

ВН-НН

СН-НН

ТДТН-60000/110

60000

115

38,5

13,5

190

355

17,5

10,5

7

4

Ун/Ун/Д-0-11

80000

 

При установке трансформаторных подстанций в целях резервирования питания при выходе одного из трансформаторов из строя рекомендуемая мощность ТП рассчитывается с учетом максимально допустимой перегрузки трансформатора на 40%. Для примера рассмотрим ТП перед 1-ым цехом:

2836.18*100/70=4055.73 кВА; Для остальных ТП рассчитываем так же. Выбор

трансформаторов в ТП осуществляется на основе технико-экономических обоснований. Таким образом, выбираем следующие трансформаторы (табл. 5):

 

 

 

 

Таблица 5 – Подбор цеховых трансформаторов

№ цеха	Тип транс- форматора	Мощность Sн,кВ·А	Число трансф-ров, N	Uкз, %	Iх.х, %	Потери, кВт		Кол-во ТП
						х.х	к.з.
1	ТМН– 2500/6	2500	2	5,5	1	4,6	26	2
2,3,11,12	ТМН– 2500/6	2500	2	5,5	1	4,6	26	1
7	ТМН– 2500/10	2500	2	5,5	1	4,6	26	1
6	ТМН– 2500/10	2500	2	5,5	1	4,6	26	1
4	ТМН– 2500/6	2500	2	5,5	1	4,6	26	2
5,8,9,13,17,19,20	ТМН– 2500/6	2500	3	5,5	1	4,6	26	1
10,15,16,1821,22,23	ТМН– 1600/10	1600	2	5,5	1,3	3,3	18	1

 

 

6 Составление картограммы нагрузок

6.1 Определение центра электрических нагрузок

Картограмму электрических нагрузок наносят на ситуационный план предприятия для определения местоположения цеховых трансформаторных подстанций (ТП) и главной понизительной подстанции (ГПП). Построение картограммы нагрузок производят на основании результатов определения расчетных нагрузок цехов, исходя из условия, что площади кругов картограммы в выбранном масштабе является расчетными нагрузками цехов.

В качестве расчетной нагрузки для построения картограммы принимают активную расчетную мощность каждого цеха, так как реактивная мощность цеха подлежит компенсации. [2]

Радиусы окружностей для каждого цеха находят из выражения:

, мм 

где Ррi - расчетная активная нагрузка i-го цеха, кВт;

       m - масштаб площади круга, кВт/мм2;

       ri - радиус окружности, мм.

 

Для цеха 1:

Нагрузка 0,4 кВ:  , мм

На основании приведенного примера аналогично проводим расчет для других цехов.

 

r1 = 24,8/14,4 мм	r7=17.1/5.2/18.3 мм	r13 = 8.6 мм	r19 =1.7 мм
r2 = 17,3  мм	r8 = 9.1 мм	r14 = 0 мм	r20 = 3.1 мм
r3 = 13,4/29/21,2 мм	r9 = 2.5 мм	r15 = 4 мм	r21 = 3.7 мм
r4 = 27,3/14,7/15,1 мм	r10 =10.9 мм	r16=2.1мм	r22= 4.3 м
r5 =19,3/-/8.1 мм	r11 = 5.4 мм	r17 = 1.2 мм	r23 =2.9/10.9 мм
r6 = 19.7/18.5/7.9 мм	r12 = 5.5 мм	r18 = 6.9 мм

 

Так как часто расположение нагрузок по площади цехов неизвестно, то построить картограмму можно, исходя из условия, что нагрузка равномерно распределена по площади цеха, т.е. центр нагрузок цеха (центр окружности) совпадает с центром тяжести его площади.

Силовые нагрузки напряжением до и выше 1000 В наносят отдельно, а осветительные нагрузки в виде отдельных секторов - внутри круга, изображающего нагрузку напряжением до 1000 В. Величины нагрузок наносят рядом с кругами.

Центр электрических нагрузок (ЦЭН) промышленного предприятия в целом определяют с помощью аналитического метода сложения параллельных нагрузок. В декартовой системе координат оси наносят на план произвольно, координаты центра электрических нагрузок определяют по формулам:

, мм 

, мм 

где Рi - полная нагрузка i-го цеха, кВ·А;

       хi, уi- координаты центра нагрузок i-го цеха, мм;

       хо, уо - координаты центра нагрузок предприятия, мм.