Проект электроснабжения участка упаковки ЦО-1 Фабрики ОАО «Ураласбест»

Обогатительная фабрика относится  ко II категории потребителей электроэнергии, перерыв в электроснабжении которой может вызвать недоотпуск продукции, простой рабочих и механизмов. Для данной категории допускаются перерывы в электроснабжении на рвемя, необходимое для выключения резервного питания дежурным персоналом.

В целом система электроснабжения строится так, чтобы она была надежной и обеспечивала необходимое качество электроэнергии [4 стр. 114].

В 2000 г. на фабрике в целом выросло  абсолютное потребление электроэнергии на 2,7%, топлива на 1,1% по отношению  к 1999 г., что связано с переработкой руды, выработки строительного камня  и выработки сортового асбеста соответственно на 109,6% по руде и 111% по асбесту.

Удельные расходы ТЭР по отношению  к достигнутому в 1999 г. на производстве №2 по электроэнергии на руду возрос на 3,6%, на асбест снижен на 4,7%, по топливу  на сушку руды снижен на 28,4%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УУЧАСТКА

2.1 Выбор  системы электроснабжения

 

Выбор системы электроснабжения оказывает большое влияние на работу технологического оборудования, т.к. производственный процесс во многом определяется показателями системы промышленного электроснабжения и электроприводов, которые обеспечивают нормальную работу всего промышленного предприятия. При выборе системы электроснабжения решают следующие задачи:

–  выбор рационального  числа трансформаторов;

– выбор рациональных напряжений;

– выбор рациональной мощности трансформаторов;

– рациональное расположение подстанций;

– выбор рационального  числа сечений проводов и жил  кабелей;

– выбор рационального  числа и средств компенсирования  мощности и их размещение.

При электроснабжении фабрики разрешено применять глубокий ввод, т.е. систему электроснабжения от энергосистемы с приближением системы высокого напряжения (100 кВ) для уменьшения потерь энергии и капитальных затрат при ее передаче.

Для питания силовых  потребителей напряжением до 1000 В рекомендуется напряжение 380 В, оно является самым распространенным на фабрике. Это объясняется тем, что его применение дает возможность объединять питание силовой и осветительной нагрузки, в результате чего отпадает необходимость в установке отдельного трансформатора для сети освещения.

Применение напряжения 380 В выгодно еще тем, что в  ряде случаев двигатели на напряжение 380 В более экономичны, чем электродвигатели на U=1000 В, кроме того стоимость пусковой аппаратуры на напряжение менее    1000 В в два – три раза меньше, чем на U=6 кВ. Напряжение свыше 1000 В на фабрике применяется для питания дробилок крупного и среднего дробления.    

 

2.2 Определение мощности и типа трансформаторов

 

Определяем мощность трансформатора по методу коэффициента спроса, для этого составляем таблицу, в которую входят потребители. По таблице определяем расход активной и реактивной энергии за сутки.

 

Мощность трансформатора S_р.т., кВА находим по формуле

                           S_р.т =

;                            (1)

где ΣР_р – активная суммарная расчетная мощность согласно таблице 1, кВт;

        К_{С МАХ} – коэффициент совмещения максимума нагрузки, (0,85-0,95);

        сosφ_р.о. – общий расчетный коэффициент мощности;

       η_с – к.п.д. сети, (0,95-0,96).

S_р.т =

кВА.

Трансформатор нужно  выбирать, так чтобы в случае выхода из строя одного, второй трансформатор  взял бы на себя не менее 70% нагрузки первого, то есть окончательно мощность трансформатора  S_{тр.(общ.)}, кВА будет равна

                                  S_{тр.(общ.)}= S_рт · 0,7 = 332· 0,7 = 232,4 кВА.             (2)

Так как на секции два  аналогичных участка, на каждую секцию принимаем к установке на КТП  два силовых трансформатора ТМ-1600-6/0,4 кВ, согласно таблице 6.12 [3, с.117].

 

 

 

Таблица 1 – Расход электроэнергии за сутки на участке упаковки	Расход электроэнергии	WQ	453,6	1024,8	537,6	12911	361,2	15288
		WP	705,6	1176	705,6	4763	504	22144
	Ки		0,7	0,7	0,7	0,7	0,7
	t, час		21	21	21	21	21
	Расчётная мощность	Qp	21,6	48,8	25,6	614,8	17,2	728
		Рр	48	80	48	1008	48	1232
	tg φ		0,45	0,61	0,53	0,61	0,36
	cos φ		0,91	0,85	0,88	0,85	0,94
	Кс		0,5	0,5	0, 5	0,7	0, 5
	ΣР, кВт		96	160	96	1440	96	1888
	Кол-во		32	32	32	32	32	160
	Наименование потребителей		Ленточный питатель	Подпрессовщик	Шнековый питатель	Гидропривод ПУМ	Накопитель	Всего

 

2.3 Выбор установки для повышения коэффициента мощности

 

Определяем средневзвешенный коэффициент мощности cosφ_ср.взв

                               cosφ_ср.взв.=

;                                        (3)

где Wp – общий расход активной энергии, кВАч;

       W_Q – общий расход реактивной энергии, кВАр.

cosφ_ср.взв.=

Согласно правилам технической  эксплуатации средневзвешенный косинус должен быть ≥ 0,95, следовательно сosφ_ср.вз.=0,82 не удовлетворяет правилам. Для увеличения коэффициента мощности до 0,95 используется батарея статических конденсаторов.

cosφ₁ = 0,82           tgφ₁ = 0,7

cosφ₂ = 0,95           tgφ₂ = 0,33

  Определяем потребную мощность Q_ск, кВАр БСК

Q_ск= Р_Р· ( tgφ₁ – tgφ₂ ),                                (4)

где Р_Р – расчётная мощность, кВт;

       tgφ₁, tgφ₂ – коэффициент реактивной мощности соответственно до и после компенсации.

Q_ск=1232 · ( 0,7 – 0,33) = 456 кВАр.

Количество батарей статических конденсаторов n определяем по формуле

                                         n=

,                                         (5)

где q_ск – мощность одной БСК, кВАр;

      Up– рабочее напряжение, В;

      Uн– номинальное напряжение, В.

 

Принимаем 12 статических конденсатора КСК–0,38–36 по 4 штуки на каждую фазу трансформатора, согласно таблицы 3.209 [10, с.421].

 

2.4 Расчёт кабельных линий

 

2.4.1 Расчёт высоковольтного кабеля:

 

Выбор кабеля производим по длительно допустимому току, допустимой потере напряжения и экономической плотности тока.

Расчетный ток линии I_расч,А определяем по формуле

                                          I_расч. =

,                                      (6)

где S_тр – мощность трансформатора, кВА;

       U_н – напряжение сети, кВ.

I_расч. =

А.

По длительно допустимому  току выбираем жилу кабеля с сечением 50 мм², согласно таблицы 3.189 [10, с.410].

Определяем сечение кабеля S, мм²  по экономической плотности

                                               S =

,                                                 (7)

где ∆i_эк – экономическая плотность тока от Т = 5000–8700 ч/год, согласно таблицы 3.205[10, с.418].

S=

мм².

Проверяем кабель по потере напряжения ∆U% по формуле

                            ∆U%=

,                         (8)

где L_к – длина кабеля, км;

       z_oφ – полное сопротивление кабеля, согласно таблицы 3.191 [10, с.411], Ом/км.

∆U%=

%.

0,46% < 5%

Из расчетов видно, что  выбранное сечение кабеля удовлетворяет  всем требованиям. Окончательно принимаем кабель марки ААШв 4×120 длиной 120 м.

 

2.4.2 Расчёт распределительных кабельных линий:

 

Рассчитаем наиболее загруженную кабельную линию. Выбор кабеля производим по длительно допустимому току, допустимой потере напряжения и термической устойчивости кабеля. Расчетный ток линии I_расч., А находим по формуле

                                  I_расч.=

.                              (9)

I_расч.= А.

По длительно допустимому  току выбираем жилу кабеля сечением 70 мм².

Проверяем кабель по потере напряжения ∆U%

                                    ∆U%=

;                           (10)

где L_к – длина кабеля, м;

       δ – удельная  проводимость жил кабеля, для  алюминия δ=31,5 м/Ом ·мм²;

       S – сечение жилы кабеля, мм²;

       cosφ – коэффициент мощности потребителя.

∆U%=

3,5% < 5%

Проверяем кабель по термической  устойчивости S_терм, мм² току короткого замыкания

                                         S_терм =

,                                       (11)

где I∞ - установившийся ток К.З., А;

       I∞=6240 – из расчетов К.З. в точке К₂;

      С –  постоянный коэффициент, для алюминия  – С = 88;

       t_ф – время действия защиты.

S_терм =

.

1,11 мм ² < 70 мм ².

Из расчетов видно, что  выбранное сечение кабеля удовлетворяет  всем требованиям. Окончательно принимаем кабель марки АВВГ – 4×70 длиной 120 м.

Аналогично рассчитываем кабель для питания потребителя  с наибольшей мощностью.

Расчетный ток линии I_расч., А находим по формуле (9)

I_расч.=

А.

По длительно допустимому току выбираем жилу кабеля сечением 25 мм².

Проверяем кабель по потере напряжения ∆U% по формуле (10)

∆U%=

2,2% < 5%

Проверяем кабель по термической устойчивости S_терм, мм² току короткого замыкания по формуле (11)

 

S_терм =

,

где I∞=1900 – из расчетов К.З. в точке К₃.

2,6 мм ² < 25 мм ².

Из расчетов видно, что  выбранное сечение кабеля удовлетворяет  всем требованиям. Окончательно принимаем  кабель марки АВВГ – 4×25 длиной   50 м.

 

2.5 Расчёт токов короткого замыкания

 

Составляем схему электроснабжения и определяем характерные точки  короткого замыкания.

Рисунок 1 – Расчёт токов  короткого замыкания

 

 

2.5.1 Базисные величины

 

Определяем базисные величины:

S_б = 100 МВА – базисная мощность;

U_б = U_{н ср} – базисное напряжение;

U_б1 = 6,3 кВ – высоковольтная линия;

U_б2 = 0,4 кВ – низковольтная линия;

                    I_б1=

                       (12)

                              I_б2=                    (13)

Определяем относительные базисные сопротивления r_*б, х_*б, Ом/км кабельной линии ААШв 4×120.

r₀ = 0,62 Ом/км; x₀ = 0,083 Ом/км;

                                         r_*б=r₀ · L_к·

;                                 (14)

                                         х_*б=х₀ · L_к·

,                                  (15)

где r₀ и x₀ – соответственно активное и реактивное сопротивления кабеля, согласно таблицы 3 и 4 [11, с.215];

        L_к – длина кабельной линии, км.

r_*б=

х_*б=

Определяем относительное  базисное сопротивление х_*б трансформатора ТМ-400-6/0,4

                                               х_*н =

,                                          (16)

где Uк.з = 4,5% - напряжение к.з., согласно таблицы 6.12 [3, с.117].

                                            х_*б=х_*н ·

,                                      (17)