Электроснабжение комбината стройиндустрии

2. Определение расчётной нагрузки высоковольтных электроприёмников

 

У рассматриваемого промышленного  предприятия в составе электрооборудования  имеется высоковольтная нагрузка (10 кВ), к ней относятся:

- синхронные двигатели в компрессорной (2* СТД-400-21УХЛ4 с Рном=400 кВт и cosφном =0,9(опереж)).

 

Пример расчёта. Компрессорная:

В данном цеху установлено 2*СТД-10 с Рном=400 кВт и cosφном =0,9(опереж).

Тогда

Pуст =800 кВт; Kc=0,75 по [14] ; tgφ=-0,48.

 кВт;

квар;

Sрсил= кВА .

3. Приближенная оценка суммарной нагрузки предприятия

 

Оценку суммарной потребляемой предприятием мощности производим по следующим выражениям:

,

.

Результаты расчёта приведены в табл.3.3

Таблица 3.3

Структура потребления  мощности промышленным предприятием

 

Обозначение	Нагрузка завода	Значение	%
Рс, кВт	Активная силовая на 0.38 кВ	6282,6	87,3
Qс, квар	Реактивная силовая на 0.38 кВ	7974,1	98,7
Sс, кВА	Полная силовая на 0.38 кВ	10151,7	93,8
Росв,кВт	Активная  на освещение	314,7	4,4
Qосв, квар	Реактивная на освещение	389,9	4,8
Sосв, кВА	Полная на освещение	501,1	4,6
Р10, кВт	Активная силовая на 10 кВ	600,0	8,3
Q10, квар	Реактивная силовая  на 10 кВ	-288,0	-3,6
S10, кВА	Полная силовая на 10 кВ	665,5	6,2
Робщ, кВт	Активная суммарная	7197,3	100
Qобщ, квар	Реактивная суммарная	8076,0	100
Sобщ, кВА	Полная суммарная	10817,7	100

 

Анализируя полученные результаты можно сделать вывод, что наибольший удельный вес в структуре потребления  мощности имеет:

1. По активной мощности –силовая нагрузка на 0,38 кВ.
2. По реактивной мощности – силовая нагрузка на 0,38 кВ.
3. По полной мощности –полная силовая нагрузка на 0,38 кВ.

2. Построение картограммы электрических нагрузок

Для определения мест расположения ЦТП и ГПП на генплане завода строится картограмма электрических нагрузок. Картограмма строится из условия, что площади кругов картограммы при выбранном масштабе m=1,5 кВА/м² соответствуют расчетным нагрузкам цехов.

Радиус окружности для каждого  из цехов находится из выражения:

                                          (3.10),

    где   Sрi – расчетная нагрузка i-го цеха

          m  - масштаб, кВА/м² .                   

Сектор, соответствующий нагрузке освещения определяется углом α  по выражению:

                                              (3.11).

     где   Sро – нагрузка освещения i-того цеха, кВА.

Пример расчета для склада заполнителей:

   Из таблицы 3.4:

      Sро= 15,2 кВА;

      Sрц=85,8  кВА.

Значит:

r = , мм;

α= °.

Аналогично производятся расчеты для остальных цехов, а результаты приводятся в табл.3.4.

Координаты центра электрических нагрузок (ЦЭН) определяются по формулам:

 

                                  (3.13)

          где Xi и Yi – координаты центра нагрузки цеха, в предположении, что последняя распределены по цеху равномерно. Для равномерно распределенной нагрузки её центр совпадает с  центром тяжести фигуры. При определении центра нагрузок за начало координат принимается  нижний левый угол завода по плану.

 

 

Таблица 3.4

Построение картограммы электрических  нагрузок

№ по плану	Наименование цеха	Sро, кВА	Sрц, кВА	r, мм	α, град	Xi м	Yi м
1	Склад заполнителей	15,2	85,8	5,2	63,8	353	280
2	Склад цемента	5,4	132,8	6,5	14,7	98	238
3	Бетонно-растворный узел	33,4	171,8	7,4	70,0	370	350
4	Дробильно-сортировочная  установка	8,6	86,1	5,2	35,9	140	398
5	Открытый полигон железобетонных изделий	19,4	89,7	5,3	77,8	67	182
6	Мастерская по ремонту  оборудования и металлопалубки. Цех  горячего эмалирования.	18,9	2915,5	30,5	2,3	280	322
7	Котельная	17,4	2061,1	25,6	3,0	515	316
8	Арматурный цех	40,5	318,2	10,1	45,8	22,5	336
9	Завод крупнопанельного домостроения	50,2	897,5	16,9	20,1	185	350
10	Завод жалезобетонных изделий	36,7	1314,5	20,5	10,1	73	342
11	Компрессорная	1,3	358,7	10,7	1,3	146	260
12	База минеральных изделий	52,3	111,2	6,0	169,3	420	185
13	База механизации	16,6	599,3	13,8	10,0	340	84
14	Цех металлоконструкций	108,4	433,4	11,7	90,0	67	70
15	Столовая	4,4	1023,1	18,1	1,6	70	140
16	Ремонтно-механический цех	25,6	171,0	7,4	54,0	140	56
	10 кВ
11	Компрессорная	-	665,5	14,6		150	260

 

 

Реальный центр электрических  нагрузок предприятия определяется по формулам (3.13) и имеет следующие координаты:

Xцэн= 260  м, Yцэн=275 м и располагается рядом с цехом №1.

Оптимальным  вариантом  установки  ГПП является место между цехом № 9 со стороны подхода питания от подстанции системы.

В этом месте есть необходимое пространство для сооружения ГПП. Окончательно устанавливаем ГПП в этом месте.

3. Выбор напряжений питающей и распределительной сети

Одним из основных вопросов при проектировании системы электроснабжения является выбор рационального напряжения для схемы, так как его значениями определяются параметры линии электропередачи, выбираемого оборудования, а также капиталовложений, потерь электроэнергии, издержек и расхода цветного металла.

 

  3.3.1 Напряжение питающей сети выбирается по следующей формуле, определяемой эмпирическим путем по [3]:

                                     (3.14)

где L - удаленность от подстанции энергосистемы до ГПП, из задания принимаемая 14 км;

       n -  число параллельных цепей питающих ЛЭП.

        P – передаваемая мощность, МВт.

Так как на заводе имеются потребители 1-ой и 2-ой категории, то питание от подстанции осуществляется по двум линиям, т.е. n=2. Питание комбината от энергосистемы будет осуществляться по воздушной линии.

Итак:

, кВ

Для схемы внешнего электроснабжения принимаем напряжение 110кВ, принимая во внимание то, что напряжение 35кВ в настоящее время для вновь проектируемых сетей не рекомендуется использовать.

 

Для внутризаводского электроснабжения принимаем напряжение 10 кВ, так как  на предприятии имеются высоковольтная нагрузка на 10 кВ.

 

Для внутрицеховой распределительной  сети принимаем напряжение 0.38 кВ, т.к. применение этого напряжения позволяет осуществить совместное питание силовых и осветительных  электроприёмников от одного трансформатора

4. Выбор типа, числа и мощности трансформаторов ЦТП, числа ЦТП и их местоположения

 

Выбор числа и мощности цеховых  ТП производится с соответствующим  технико-экономическом обоснованием, с учетом категорийности электроприемников цеха по требуемой степени бесперебойности питания, компенсации реактивных нагрузок напряжением до 1000В, перегрузочной способности трансформатора в нормальном и послеаварийном режимах.

Потребители цехов относятся в  основном ко 2-ой и 3-ей категориям, в  этих целях предусматриваем установку однотрансформаторных ТП с обязательным резервированием на стороне низшего напряжения для потребителей электрической энергии 2-ой категории.

В настоящем проекте сооружаемые цеховые ТП выполняются комплектными (КТП), полностью изготовленными на заводах и монтируемыми на местах крупными блоками.

В целях наибольшего приближения  к электроприёмникам применяются  внутрицеховые, встроенные в здания, если это позволяет окружающая среда в цеху, или пристроенные к ним ТП.

Встроенные и пристроенные подстанции располагаются вдоль одной из длинных сторон цеха, ближайшей к источнику питания, или же при небольшой ширине цеха при числе подстанций более двух в шахматном порядке вдоль двух его сторон.

При выборе типа подстанции, предпочтение отдаётся встроенным подстанциям, так  как с точки зрения архитектурного оформления цеха они более удобные.

Для комплектации КТП принимаем  трансформаторы типа ТМГ (трёхфазный трансформатор, масляный, герметичный).

При радиальном питании подстанции кабельными линиями по схеме блока  линия – цеховой трансформатор применяем глухое присоединение трансформатора. При магистральной схеме питания на вводе к цеховому трансформатору устанавливаем выключатель нагрузки с предохранителем и шинные накладки.

Для обеспечения удобства эксплуатации и уменьшения складского резерва  трансформаторов предусматриваем использование на предприятии 3-х типоразмеров трансформаторов (номинальных  мощностей).

Для приближенных расчетов определение Sнт для цехов с равномерно распределённой нагрузкой производится по удельной плотности нагрузки σ,кВА/м², которую определяют по формуле 3.15.

                                (3.15)

        где  Spi – расчётная нагрузка цеха, кВА;

              Fi – площадь цеха, м²

При σ<0,2 кВА/м², целесообразно применять трансформаторы Sнт 1000кВА,

При 0,2 σ 0,3 кВА/м²,    Sнт=1600 кВА,

При σ>0,3 кВА/м²,      Sнт= 1600 кВА и Sнт=2500 кВА.

 

Коэффициенты загрузки трансформаторов  в зависимости от категории ПЭЭ, в соответствии с [9] должны находиться  в диапазонах:

- 1 категория Кз = 0.65÷0.7;

- 2 категория Кз = 0.7÷0.8;

- 3 категория Кз = 0.9÷0.95.

С учётом перечисленных требований трансформаторы выбираются исходя из условия полной компенсации реактивной нагрузки ТП:

                .

При небольшом числе трансформаторов, устанавливаемых в цеху (до трех) номинальную мощность трансформаторов, допускается определять по формуле:

             Sнт              (3.16)

где  Ni – число трансформаторов установленных в данном цехе;

     - активная нагрузка i-того цеха.

С целью уменьшения числа ТП предусматриваем питание цехов № 1,3 от цеха №6, цеха №4 от цеха № 9, цеха № 8 от цеха №10, цехов № 2, 5 от цеха № 11, цехов № 14, 16 от цеха № 15.

Данные по выбору трансформаторов  приведены в таблице 3.5

 

Таблица 3.5.

Выбор числа и мощности трансформаторов

 

Цеха	Кате- гория	Число тран- сформат.	Pсум, кВт	Qсум, квар	Sсум, кВА	Sнт, кВА	Кз	Ni	σ	Qт, квар	Qкн1, квар	Sр, кВА	Кзф	БСК, квар
Вариант 1
6+1+3	3	1	1643,8	2699,3	3160,4	1000	0,9	1,83/2	6,64	733,5	1965,7	1756,5	0,88	4х520
7	2	1	1553,4	1354,6	2061,1	1000	0,8	1,94/2	2,06	383,4	971,2	1584,9	0,79	2х520
9+4	2,3	1	652,4	732,1	980,6	630	0,85	1,22/2	0,20	849,3	-117,3	980,6	0,78	0
10+8	2,3	1	894,2	1352,7	1621,5	630	0,85	1,67/2	0,45	589,4	763,2	1049,1	0,83	2х402
11+2+5	2,3	1	457,1	351,8	576,8	630	0,85	0,85/2	2,63	968,5	-616,8	576,8	0,46	0
13+12	3	1	497,4	507,3	710,4	630	0,9	0,88/1	0,30	272,2	235,1	560,0	0,89	1х250
15+14+16	2,3	1	883,5	1345,9	1610,0	630	0,85	1,65/2	4,11	605,3	740,5	1036,4	0,82	2х402
Вариант 2
6+1+3	3	1	1643,8	2699,3	3160,4	1000	0,9	1,14/2	6,64	2364,8	334,4	2826,4	0,88	2х200