Электроснабжение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Характеристика производства. Особенности системы электроснабжения  предприятия.

       Объектом курсового  проектирования является система  электроснабжения ЗАО «Капролактам-Кемерово»,цех  Лактам-3,производство капролактама. Предприятие расположено в г.Кемерово. Ближайшим источником электроснабжения  является Новокемеровская ТЭЦ.  Производство напитывается от  от энергосистемы с помощью  воздушной линии электропередач  напряжением 110кВ, отходящей от  РУВН на Новокемеровской ТЭЦ.  Протяжность воздушной линии  электропередач составляет 15 км.

        ЗАО «Капролактам-Кемерово»  является крупнейшим производителем  капролактама,являющимся основным  сырьем для производства полиамидных  смол,химических волокон и нитей.

                               

 

                              Таблица 1- Данные цехов ЗАО  «Капролактам-Кемерово»

№	Название цеха	Руст,кВТ	Cos
1	Анон-3	5950	0.88
2	Сульфат аммония	1400	0.85
3	Гидрирование-3	7340	0.85
4	Лактам-3	1092	0.883
5	Серная кислота	3320	0.85
6	ГАС	2222	0.87

                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Расчет электрических  нагрузок.

2.1.Общее положение.

       Основной рационального  решения комплекса технико-экономических  вопросов при проектировании  электроснабжения современного  промышленного предприятия является  правильное определение ожидаемых  электрических нагрузок. Значение  электрических нагрузок определяют  выбор всех элементов и технико-экономические  показатели проектируемой системы  электроснабжения. От правильной  оценки ожидаемых нагрузок зависят  капитальные в схеме электроснабжения, расход цветных металлов, потери  электроэнергии и эксплуатационные  нагрузки.

Электрическая нагрузка характеризуется  потреблением электроэнергии отдельными электроприемниками, группой электроприемников  в цехе, цехом и предприятием в  целом.

       В практике  проектирование систем электроснабжения  применяют различные методы определения  эл.нагрузок, которые подразделяются  на основные и вспомогательные:

В группу основных входят методы расчета  по:

-установленной мощности и коэффициенту  спроса;

- коэффициенту расчетной активной  мощности.

      К вспомогательным можно отнести методы определения электрических нагрузок по:

-удельному расходу электроэнергии  на единицу продукции при заданном  объеме выпуска продукции за  определённый период времени;

-удельной  нагрузке на единицу  производственной площади.

Применение того и ли иного метода определяется допустимой погрешностью расчетов. При проведении укрупненных  расчетов ( в частности, на стадии  проектного здания) пользуются методами, базирующимся на данных о суммарной  установленной мощности отдельных  групп электроприемников – отделения,цеха,корпуса.

 

 

2.2.Расчет электрических  нагрузок предприятия.

 

       Расчетную нагрузку предприятия определяем по методу коэффициента спроса.

 

   Таблица 4- Расчет электрических  нагрузок цехов производств капролактама

№	Название цеха	Руст, кВт	Кс	Cosφ	tgφ	Рр, кВт	Qp, аВАр	Sp, кВА
1	Аннон-3	5950	0.87	0.88	0.539	5176.5	2785.28	5878.26
2	Сульфат аммония	1400	0.75	0.85	0.62	1050	651	1235.43
3	Гидрирование-3	7340	0.78	0.85	0.62	5505	3413.1	1000.9
4	Лактам-3	1092	0.81	0.883	0.531	884	469.404	3242.25
5	Серная кислота	3320	0.83	0.85	0.62	2755.6	1708.472	1662.25
6	ГАС	2222	0.65	0.87	0.57	1444.3	823.251	1662.45
	Суммарная нагрузка всего предприятия					16815.4	9850.51	17539.39

 

        Расчетная нагрузка узла системы электроснабжения (производства) определяется суммированием расчетных нагрузок отдельных групп приемников, входящих в данный узел, с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки Кр.м.

 

 

 Кр = =17539,4 кВА   (2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Определение центра  электрических нагрузок. Построение  картограммы электрических нагрузок.

 

         Проектирование системы электроснабжения предприятия предусматривает рациональное размещение ее главной понизительной и цеховой подстанций, положения места их расположения на генеральный план предприятия .

        Главная понизительная подстанция (ГПП) является одним из основных звеньев системы электроснабжения. Поэтому ее оптимальное размещение на территории предприятия имеет большое значение при построении рациональных систем электроснабжения.

Выбор рационального  месторасположения ГПП позволяет  снизить потери электроэнергии, сократить  протяженность электросетей напряжения 6-10 кВ, и тем самым, уменьшить расход проводникового материала. Для этого  следует определить центр электрических  нагрузок предприятия.

Центр электрических  нагрузок предприятия определяется по расчетным нагрузкам Р_pj и Q_pj и их координатам X_j и Y_j: При этом на данном этапе расчета предполагается, что центры электрических нагрузок цехов совпадают с их геометрическими центрами тяжести, т.е. предполагается, что нагрузка в цехах распределена равномерно.

        Координаты условного центра определяются по формулам:

 

, .                                          (3)

 

          X0=2462004,92/16815,3=146,4 м;    Y0=1748881,49/16815,3=104 м

 

X_i, Y_i – условные ЦЭН цехов, принимаются равными центру тяжести цехов. Радиус круга, определяющий нагрузку цеха

 

         ,                                            (3.1)  ,  (4.1)

Где

         m – масштаб для определения площади круга;

         Ррi,Qрi-активная и реактивная расчетные нагрузки i-го цеха.

 

 

 

 

Данные для расчетов и результаты сведены в таблицу 5.

                                      

                                                                    Таблица 5.-Координаты ЦЕН цехов

№	Наименование цеха	Рр, кВт	Qp, кВАр	Xi, м	Yi м	rip м	riq м
1	Анон-3	5176,5	2785,28	71,75	144,6	181,5	133,2
2	Сульфат аммония	1050	651	105,2	23,75	81,8	64,4
3	Гидрирование-3	5505	3413,1	170	91,8	187,3	147,4
4	Лактам-3	884	469,404	165,1	148,4	75,04	54,7
5	Серная кислота	2755,6	1708,472	236,9	105	132,5	104,3
6	ГАС	1444,3	823,251	170	34,3	95,9	74,4

 

        Местоположение ГПП и цеховых подстанций должно быть вблизи центра их нагрузок, что сокращает протяженность линий электропередача следовательно, стоимость и потери в питающих сетях предприятия.

ЦЕН расположен в точке с координатами –(146,4;104).Учитывая расположение строительных конструкций предприятия, размещение ГПП в данном месте не является возможным. Принимая во внимание направление  ветра, а так же требование ПУЭ  размещаем ГПП на границе производства. (Лист-1)

       На рисунке (Лист-1) активная и реактивная мощность изображены в виде окружностей, активная -сплошная линия (внешняя окружность),а реактивная- пунктирная линия (внутренняя окружность)

 

 

 

 

 

 

 

4.Определение числа и  мощности трансформаторов ГПП.

      

      Так как потребители  предприятия относятся к 1 и  2 категории электроприёмников по  надежности электроснабжения, то  принимаем к установке два  силовых трансформатора

Принимаем коэффициент загрузки трансформаторов  Кз=0,65.

Суммарная расчётная мощность всех потребителей производства составляет Sр=17539,4 кВА.

      Мощность трансформаторов  определяем на основании расчётной  нагрузки предприятия с учётом  режима компенсации реактивной  мощности. Номинальная расчетная  мощность одного трансформатора:

Sнт ≥  Sр /NKз=17539,4/20,65=13492 кВА                            (4)

Где N – число трансформаторов;

Kз – коэффициент загрузки трансформатора при преобладании потребителей 1 категории.

       Намечаем два  возможных варианта мощности  трансформаторов.

Вариант 1.Два силовых трансформатора мощностью Sн=16000 кВА.

В нормальном режиме трансформатор  будет работать с номинальной  нагрузкой. Коэффициент загрузки в  часы максимума:

Кз=Sнт/Sн=13492/16000=0,84 кВА                                          (4.1)

Проверяем выбранный трансформатор  на прегрузочную способность в аварийном  режиме:

1,4Sнт ≥ Sр;                                                                               (4.2)

1,416000=22400 ≥ 17539,39 – условие выполнено.

Вариант 2. Два силовых трансформатора мощностью Sн=25000 кВА.

В нормальном режиме трансформатор  будет работать с номинальной  нагрузкой. Коэффициент загрузки в  часы максимума:

Кз=Sнт/Sн=13492/25000=0,54 кВА

Проверяем выбранный трансформатор  на прегрузочную способность в аварийном  режиме:

1,4Sнт ≥ Sр;

1,425000=35000 ≥  17539,39 – условие выполнено.

                                   

                                           Таблица 6 – Каталожные  данные  трансформаторов

Тип трансформатора	Напряжение обмотки		Потери мощности, кВт		Ток ХХ,%	Напряжение КЗ,%
	ВН	НН	Рхх	Ркз
ТРДН-16000-110/10	115	11	16,5	85	0,23	10,5
ТРДН-25000-110/10	115	11	19	120	0,23	10,5

 

        При питании  потребителей 1 и 2 категории  электроприёмников  по надёжности электроснабжения  коэффициент загрузки нормируется  Кз=0,65…0,7. А из расчетов видно,  что трансформатор ТРДН-16000-110/10 в  часы максимума нагрузки (16 ч в  сутки) работает с Кз=0,84. В аварийном  режиме , когда всю нагрузку предприятия  будет питать один трансформатор,  он будет нагружен на 110 %. Что  влечет к более быстрому старению  изоляции, а следовательно и к  ранней замене трансформатора, что  сулит дополнительные затраты  в бедующем. А  трансформатор  ТРДН-25000-110/10 в часы максимума  нагрузки работает с Кз=0,54, а  в аварийном режиме загрузка  трансформатора составляет 70%.

      С учётом дальнейшего расширения и увеличения мощности выбираем к установке два трансформатора ТРДН-25000-110/10.

 

 

 

 

 

 

 

5.Компенсация реактивной  мощности.

 

      Одним из основных  вопросов , решаемых при проектировании  и эксплуатации систем промышленного  электроснабжения, является вопрос  о компенсации реактивной мощности, включающий расчет и выбор  компенсирующих устройств, их  регулирование и размещение на  территории предприятия.

       Реактивная мощность , потребляемая нагрузкой должна  производиться на месте потребления.  В качестве компенсирующих устройств  , синхронных компенсаторы, недогруженные  синхронные электродвигатели или  конденсаторные батареи. Так батареи  конденсаторов относительно дешевы, просты в эксплуатации и надёжны,  то они получили наибольшее  распространение.

       Компенсация реактивной  мощности одновременно с улучшением  качества электроэнергии в сетях  промышленных предприятий является  одним из основных способов  сокращения потерь электроэнергии.

Компенсация реактивной мощности в  низковольтных сетях - фактически это  проверка возможности  передачи реактивной мощности со стороны  ВН  на сторону  НН через цеховые трансформаторы.

Расчет производится на примере  цеха Лактам-3.

                                                         Таблица 8 – Исходные данные  для расчетов

№ цеха	Наименование цеха	Рр, кВт	Qр, кВАр	Sр, кВА
1	Анон-3	5176,5	2785,28	5878,26
2	Сульфат аммония	1050	651	1235,43
3	Гидрирование-3	5505	3413,1	6477,21
4	Лактам-3	884	469,404	1000,9
5	Серная кислота	2755,6	1708,472	3242,25
6	ГАС	1444,3	823,251	1662,45