Электроснабжение отделочной фабрики текстильного комбината

Андатпа

Бұл дипломдық жұмыста берілген тапсырмаға сәйкес « » тақырыбы бойынша жоба жасалды.

Цехтың және зауыттың электрлік және жарықтандыру жүктемелеріне есептеу жұмыстары жүргізілді. Электрмен жабдықтау сұлбасы жасалды, барлық техникалық жабдықтар тексеріп, оларға таңдау жүргізілді.

Келесі тараулар орындалды: өміртіршілік қауіпсіздігі, экономикалық және арнайы бөлімдер.

Аннотация

В дипломной работе, согласно заданию, разработан проект на тему: «Электроснабжение отделочной фабрики текстильного комбината».

Был произведен расчёт электрических и осветительных нагрузок завода и цеха соответственно. Разработана схема электроснабжения, произведен выбор и проверка всего технического оборудования.

Выполнены разделы: безопасность жизнедеятельности, экономическая и специальные части.

1 Основная часть. Проектирование электроснабжения отделочной фабрики текстильного комбината

1.1 Технологический процесс производства

Основными цехами текстильного комбината являются: корпус сновальный, корпус «медио», корпус «утка», крутильный корпус, прядильные корпуса, красильные корпуса, деревообрабатывающий цех, компрессорная.

Электроцех, ремонтно-механический цех, котельная, склады готовой продукции и вспомогательных материалов, ЦЗЛ относятся к вспомогательным цехам.

Исходным материалом является хлопок, который поставляется с Центрального Казахстана и стран Средней Азии. Хлопок поступает на склад вспомогательных материалов, откуда в свою очередь поставляется в корпус сновальный, где из хлопка вытягивают и скручивают нити. Далее в корпусах «медио» и «утка» скручивают нити разной прочности и толщины для производства ткани. Следующей стадией производства является окраска нитей в красильных корпусах и отправка их в прядильные корпуса. Далее готовые ткани отправляют в компрессорные, где продукция прессуется в рулонах и отвозится на склад готовой продукции.

Так же на территории комбината находятся:

Механический цех, предназначенный для ремонта оборудования всех цехов комбината.

Электроцех с электроремонтным отделением.

Деревообрабатывающий цех, где производят катушки для нитей.

Центральная заводская лаборатория, в которой производят анализы всего технологического процесса производства тканей и нитей.

Заводоуправление, где размещается дирекция, техническая, административно-финансовая, снабженческая и хозяйственная части.

1.2 Исходные данные на проектирование

1. Схема генерального плана завода (лист 1).

2. Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы неограниченной мощности, на которой установлены два трёхобмоточных трансформатора мощностью по 63 МВА, напряжением 115/37/6,3кВ. Мощность к.з. на стороне 115 кВ равна 1200 МВА. Трансформаторы работают раздельно.

3. Сведения об электрических нагрузках по цехам завода.

4. Расстояние до фабрики 6,6 км.

5. Завод работает в три смены.

Таблица 1.1 - Электрические нагрузки отделочной фабрики

№ по плану	Наименование	Кол-во эл. приемников n, шт	Установленная мощность, кВт
			одного эл. приемника Рн	суммарнаяS Р н
1	Склад суровья	15	1-12	80
2	Подготовительный отдел	20	1-30	210
3	Выварная	40	1-25	210
4	Отбельный цех	50	1-35	2000
5	Белосушильный цех	26	1-30	1500
6	Столовая	25	1-32	350
7	Красильный цех	33	1-40	2200
8	Насосная: СД 6кВ	4	630	2520
9	Химстанция красильного завода	13	1-25	245
10	Электроцех	45	1-32	400
11	Механический цех	30	5-60	350
12	Склад готовой продукции	12	1-15	90
13	Сушильный отдел	24	1-60	620
14	Химстанция печатного цеха	14	1-32	200
15	Печатный отдел	42	1-35	1500
16	Мыльно-Промывной отдел	22	1-20	200
17	Отдел подготовки ткани под печать	35	1-30	600
18	Отделочно мерильный цех	45	1-55	1300

1.3 Проектирование электроснабжения механического цеха

Таблица 1.2 - Электрические нагрузки в механическом цехе

№№ по плану	Наименование оборудования	Уст. мощн. кВт	Кол-во эл. приемников (шт)	Коэффициенты
				КИ	Cosφ
1	2	4	5	6
1,2	Краны с ПВ-25%	18,3	2	0,1	0,5
3,4	Заточный	4	2	0,15	0,5
5	Вертикально-фрезерный	9,8	1	0,25	0,65
6,7,8,9	Плоскошлифовальный	13,4	4	0,25	0,65
10,11,12,13,14,15	Токарно-револьверные	10,85	6	0,25	0,65
16,17,18,19,20	Токарно-винторезные	18,62	5	0,25	0,65
21,22	Сверлильный	5,75	2	0,15	0,5
23,24	Пресс	5,5	2	0,4	0,8
25,26,27	Зубофрезерный	8,5	3	0,15	0,5
28	Внутришлифовальный	13,1	1	0,65	0,65
29,30	Долбежный	15,4	2	0,25	0,65

1.3.1 Расчет электрических нагрузок механического цеха

По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии.

Для приемников повторно-кратковременного режима (ПКР) работы номинальную мощность определяют по паспортной мощности приведением ее к длительному режиму работы (ПВ=100%) в соответствии с формулой:

где Рпас
, кВ;

- паспортная продолжительность включения в долях единицы;

tп
, tв
– соответственно время паузы и включения, с.

Для крана с ПВ пас
= 25%.:

Расчет выполняем методом упорядоченных диаграмм на примере плоско-шлифовального станка с Рном
= 13,4 кВт:

1. Номера по цеху с 6-9.

2. Количество станков – 4.

3. Суммарная номинальная мощность станков:

4. Коэффициент использования из таблицы 12.1 (Л-7): Ки
= 0,12

5. Коэффициент мощности tgj = 1,16 и cosj = 0,65 (т.12.1. Л-7)

6. Среднесменная максимальная мощность:

Эффективное число электроприемников:

Питание в цехе осуществляется от следующих пунктов:

ШРА-I, ШР1,ШР2

Эффективное число электроприемников для ШРА-I:

где Р ном.
max
– наибольшая из мощностей i-го электроприемника, кВт.

Находим усредненный расчетный коэффициент использования:

По К и
и n эф
находим в таблице К р
=1,45 (т.7.1, Л-17)

Расчетная активная мощность:

Расчетную реактивную мощность про методу упорядоченных диаграмм принимают равной:

при n эф
£ 10 : Q р
= 1,1Q ср.м
;

при n эф
> 10 : Q р
= Q ср.м
;

Так как n эф
> 10 , то Qр
= Qср.м
= 44 кВар.

1.4 Расчет силовой и осветительных нагрузок фабрики

Расчет осветительной нагрузки при определении нагрузки предприятия производим упрощенным методом по удельной плотности осветительной нагрузки на квадратный метр производственных площадей и коэффициенту спроса.

По этому методу расчетная осветительная нагрузка принимается равной средней мощности освещения за наиболее загруженную смену и определяется по формуле:

Рpo
=Кco
×Руо
, кВт;

Qpo
=tgо
×Рро
, квар,

где Кco
– коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки;

tgо
– коэффициент реактивной мощности, определяется по cosj ;

Руо
– установленная мощность приемников освещения по цеху, определяется по удельной осветительной нагрузке на 1м2
поверхности пола известной производственной площади:

Руо
=о
×F, кВт,

где F - площадь производственного помещения, которая определяется по генеральному плану завода, в м2
;


удельная расчетная мощность в кВт на 1м2
.

Для цеха №1 (по генплану)
Рр.о
= Ру.о
К с
= rо
FК с
= 0,01 × 960 × 0,6 = 5,76 кВт;
Qр.о
= tgо
×Рро
=0,5×5,76 = 2,88 кВт.

Все расчетные данные заносятся в таблицу 1.4 «Расчет осветительной нагрузки».

Расчет электрических нагрузок напряжением до 1 кВ по цехам фабрики производим также методом упорядоченных диаграмм упрощенным способом. Результаты расчета силовых и осветительных нагрузок по цехам сведены в таблицу 1.6 «Расчет силовой нагрузки отделочной фабрики текстильного комбината напряжением 0,4 кВ».

Т а б л и ц а 1.4 - Расчет осветительной нагрузки
№№ по плану	Наименование производственного помещения	Размеры помещения, длина (м) ´ ширина (м)	Площадь помещения, м2	Удельная осветительная нагрузка о, кВт/м2	Коэф. спроса, Кс	Устан. мощность освещения, Рyо, кВт	Расчетная мощность осветительной нагрузки		cosj / tgj
							Рро, кВт	Qро, квар
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Склад суровья	24´40	960	0,01	0,6	9,60	5,76	2,88	0,9/0,5
2	Подготовительный отдел	29´24	696	0,014	0,8	9,74	7,80	3,90	0,9/0,5
3	Выварная	37´24	888	0,015	0,8	13,32	10,66	5,33	0,9/0,5
4	Отбельный цех	117´16	1872	0,015	0,8	28,08	22,46	11,23	0,9/0,5
5	Белосушильный цех	51´24	1224	0,015	0,8	18,36	14,69	7,34	0,9/0,5
6	Столовая	64´16	1024	0,02	0,9	20,48	18,43	9,22	0,9/0,5
7	Красильный цех	64´24	1536	0,016	0,8	24,58	19,66	9,83	0,9/0,5
8	Насосная	116´16	1856	0,013	0,7	24,13	16,89	8,44	0,9/0,5
9	Химстанция красильного цеха	44´24	1056	0,013	0,7	13,73	9,61	4,80	0,9/0,5
10	Электроцех	66´24	1584	0,017	0,8	26,93	21,54	10,77	0,9/0,5
11	Механический цех	28´40	1120	0,017	0,8	19,04	15,23	7,62	0,9/0,5
12	Склад готовой продукции	61´40	2440	0,01	0,6	24,40	14,64	7,32	0,9/0,5
13	Сушильный отдел	61´40	2440	0,015	0,8	36,60	29,28	14,64	0,9/0,5
14	Химстанция печатного цеха	104´11	1144	0,013	0,7	14,87	10,41	5,21	0,9/0,5
15	Печатный цех	104´29	3016	0,016	0,8	48,26	38,60	19,30	0,9/0,5
16	Мыльно-промывной отдел	70´40	2800	0,016	0,8	44,80	35,84	17,92	0,9/0,5
17	Отдел подготовки ткани под печать	47´14	658	0,014	0,8	9,21	7,37	3,68	0,9/0,5
18	Отделочно-мерильный цех	47´26	1222	0,016	0,8	19,55	15,64	7,82	0,9/0,5
Территория	370´170	35364	0,002	1	70,73	70,73	35,36	0,9/0,5

1.4.1 Картограмма электрических нагрузок фабрики

Картограмма электрических нагрузок представляет собой графическое измерение электрических нагрузок по цехам. Она отображается на генплане в виде кругов в масштабе отображённых электрических нагрузок. В центре этих окружностей совпадают с центрами электрических нагрузок цехов.

В зависимости от структуры энергопотребления, картограмма может быть нанесена на генплан отдельно для активной и реактивной мощности, и отдельно для низковольтной и высоковольтной нагрузки.

Низковольтная нагрузка должна наглядно показывать долю осветительной нагрузки цеха, в котором изображается в виде сектора круга соответствующего цеха.

Площадь окружности в выбранном масштабе

Pсм
= π r2
× m;

r = √ Pсм
/ π× m;

m = Pсм
/ π r2
,

где m – это масштаб для определения площади круга, который выбирается проектировщиками в зависимости от масштаба генплана и величины нагрузок предприятия.

Для изображения электрических нагрузок каждого цеха на картограмме в виде сектора круга необходимо определить угол сектора

α = PР осв
/ Pсм
×360

Т а б л и ц а 1.5 - Картограмма электрических нагрузок

№ цеха п/п	r = √ Pсм / π* m	α = PР осв / Pсм *360
1	r1 =4,6	α1 = 77,6
2	r2 =8,5	α2 = 30,7
3	r3 =9	α3 = 38,1
4	r4 =30	α4 = 7,3
5	r5 =24	α5 = 7,3
6	r6 =12	α6 = 38,2
7	r7 =32	α7 = 5,5
8	r8 =11	α8 = 39,6
9	r9 =27	α9 = 3,7
10	r10 =11	α10 = 50,5
11	r11 =9,9	α11 = 44,8
12	r12 =5,7	α12 = 128,4
13	r13 =16	α13 = 34
14	r14 =8,3	α14 = 43
15	r15 =26	α15 = 16,4
16	r16 =8	α16 = 160,5
17	r17 =13	α17 = 12,4
18	r18 =13	α18 = 25,4

Таблица 1.6 - Расчет силовых нагрузок по цехам фабрики
№ по плану	Наименование цеха	Кол-во ЭП n	Установленная мощность			m	Ки	cosj	tgj	Средняя мощность		nэ	Км	Расчетные нагрузки			I, А
			Pmin, кВт	Pmax, кВт	Суммарная Рн, кВт					Рсм, кВт	Qсм, квар			Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВА
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	Склад суровья
	а) силовая нагрузка	15	1	12	80	>3	0,2	0,65	1,17	16	18,7	13	1,67	26,7	18,7
	б) осветительная нагрузка	5,76	2,88
	ИТОГО	32,5	21,6	39,0	59,3
2	Подготовительный отдел
	а) силовая нагрузка	20	1	30	210	>3	0,3	0,70	1,02	63	64,3	14	1,45	91,4	64,3
	б) осветительная нагрузка	7,80	3,90
	ИТОГО	99,1	68,2	120,3	183,0
3	Выварная
	а) силовая нагрузка	40	1	25	210	>3	0,35	0,80	0,75	73,5	55,1	17	1,37	100,7	55,1
	б) осветительная нагрузка	10,66	5,33
	ИТОГО	111,4	60,5	126,7	192,7
4	Отбельный цех
	а) силовая нагрузка	50	1	35	2000	>3	0,5	0,70	1,02	1000	1020,2	50	1,11	1110,0	1020,2
	б) осветительная нагрузка	22,46	11,23
	ИТОГО	1132,5	1031,4	1531,8	2330,1
5	Белосушыльный цех
	а) силовая нагрузка	26	1	30	1500	>3	0,4	0,75	0,88	600	529,2	26	1,21	726,0	529,2
	б) осветительная нагрузка	14,69	7,34
	ИТОГО	740,7	536,5	914,6	1391,2
6	Столовая
	а) силовая нагрузка	25	1	32	350	>3	0,4	0,90	0,48	140	67,8	22	1,24	173,6	67,8
	б) осветительная нагрузка	18,43	9,22
	ИТОГО	192,0	77,0	206,9	314,7
7	Красильный цех
	а) силовая нагрузка	33	1	40	2200	>3	0,5	0,70	1,02	1100	1122,2	33	1,16	1276,0	1122,2
	б) осветительная нагрузка	19,66	9,83
	ИТОГО	1295,7	1132,1	1720,5	2617,2
8	Насосная:СД 6 Кв
	а) силовая нагрузка	4	630	630	2520	<3	0,7	0,80	0,75	1764	1323,0	4	1,29	2275,6	1455,3
	б) осветительная нагрузка	16,89	8,44
	ИТОГО	2292,4	1463,7	2719,9	4137,4
9	Химстанция красильного завода
	а) силовая нагрузка	13	1	25	245	>3	0,3	0,70	1,02	73,5	75,0	13	1,45	106,6	75,0
	б) осветительная нагрузка	9,61	4,80
	ИТОГО	116,2	79,8	140,9	214,4
10	Электроцех
	а) силовая нагрузка	45	1	32	400	>3	0,3	0,70	1,02	120	122,4	25	1,28	153,6	122,4
	б) осветительная нагрузка	21,54	10,77
	ИТОГО	175,1	133,2	220,0	334,7
11	Механический цех
	а) силовая нагрузка	30	5	60	350	>3	0,2	0,65	1,17	70	81,8	12	1,75	122,5	81,8
	б) осветительная нагрузка	15,23	7,62
	ИТОГО	137,7	89,5	164,2	249,8
12	Скалад готовой продукции
	а) силовая нагрузка	12	1	15	90	>3	0,3	0,80	0,75	27	20,3	12	1,52	41,0	20,3
	б) осветительная нагрузка	14,64	7,32
	ИТОГО	55,7	27,6	62,1	94,5
13	Сушильный отдел
	а) силовая нагрузка	24	1	60	620	>3	0,4	0,75	0,88	248	218,7	21	1,24	307,5	218,7
	б) осветительная нагрузка	29,28	14,64
	ИТОГО	336,8	233,4	409,7	623,3
14	Химстанция печатного цеха
	а) силовая нагрузка	14	1	32	200	>3	0,3	0,70	1,02	60	61,2	13	1,45	87,0	61,2
	б) осветительная нагрузка	10,41	5,21
	ИТОГО	97,4	66,4	117,9	179,3
15	Печатный отдел
	а) силовая нагрузка	42	1	35	1500	>3	0,5	0,75	0,88	750	661,4	42	1,13	847,5	661,4
	б) осветительная нагрузка	38,60	19,30
	ИТОГО	886,1	680,7	1117,4	1699,7
16	Мыльно-промывной отдел
	а) силовая нагрузка	22	1	20	200	>3	0,3	0,70	1,02	60	61,2	20	1,34	80,4	61,2
	б) осветительная нагрузка	35,84	17,92
	ИТОГО	116,2	79,1	140,6	213,9
17	Отдел подготовки ткани под печать
	а) силовая нагрузка	35	1	30	600	>3	0,3	0,70	1,02	180	183,6	35	1,19	214,2	183,6
	б) осветительная нагрузка	7,37	3,68
	ИТОГО	221,6	187,3	290,1	441,3
18	Отделочно-мерильный цех
	а) силовая нагрузка	45	1	55	1300	>3	0,3	0,70	1,02	390	397,9	45	1,19	464,1	397,9
	б) осветительная нагрузка	15,64	7,82
	ИТОГО	479,7	405,7	628,3	955,7
19	Освещение территории	70,73	35,36	79,1
Итого по заводу на шинах 0,4 кВ	6297,2	4945,3	8006,9	12179,6

1.5 Выбор числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности на напряжение 0,4 кВ

Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только путем технико-экономических расчетов с учетом следующих факторов: категории надежности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1кВ; перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийном режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.

Данные для расчета:

Рp0,4
= 6297,2 кВт;

Qp0,4
= 4945,3 квар;

Sp0,4
= 12179,6 кВА.

Отделочная фабрика текстильного комбината относится ко 2 категории потребителей, завод работает в три смены, следовательно, коэффициент загрузки трансформаторов Кзтр
=0,8.

При плотности нагрузки напряжением 380 В до 0,5 кВА/м2
принимаем трансформатор мощностью Sнт
=1600 кВА.

Для каждой технологически концентрированной группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности минимальное их число, необходимое для питания наибольшей расчетной активной нагрузки, рассчитывается по формуле:

,

где Рр 0,4
– суммарная расчетная активная нагрузка;

кз
– коэффициент загрузки трансформатора;

Sнт
– принятая номинальная мощность трансформатора;

DN – добавка до ближайшего целого числа

Экономически целесообразное число трансформаторов определяется по формуле:

Nт.э
= Nmin
+ m,

где m – дополнительное число трансформаторов;

Nт.э
- определяется удельными затратами на передачу реактивной мощности с учетом постоянных составляющих капитальных затрат З*п/ст

З*п/ст
= 0,5; кз
= 0,8; Nmin
= 6; DN = 0,761.

Тогда из справочника по кривым определяем m, для нашего случая m =1, значит Nт.э
=5+1=6 трансформаторов.

По выбранному числу трансформаторов определяют наибольшую реактивную мощность Q1
, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ, определяется по формуле:

Рисунок 1.1

Из условия баланса реактивной мощности на шинах 0,4 кВ определим величину Qнбк1
:

Qнбк 1
+Q1
=Qр 0,4
, отсюда

Qнбк 1
= Qр 0,4
- Q1
=4945,3 – 4396,3 = 549 квар

Дополнительная мощность Qнбк2
НБК для данной группы трансформаторов определяется по формуле

Qнбк 2
=Qр 0,4
- Qнбк 1
- Nт э
Sнт
4945,3549 – 0,5 66403,7 квар

где 5 расчетный коэффициент;

=К1 К2 , сх. питания ТП).

К1=14; К2=40 - для трансформаторов мощностью Sнт6кВА согласно /таблице 2.1.,2.2., 13/.

Так как Qнбк2
<0, то принимаю Qнбк2
=0, отсюда следует, что

Qнбк
=Qнбк 1
+Qнбк 2
= 549 + 0 = 549 квар.

Определим мощность одной батареи конденсаторов, приходящуюся на каждый трансформатор:

Выбираем конденсатор НБК типа УКБН-0,38-100-150У30.

На основании расчетов составляем таблица 1.7 – «Распределение нагрузок цехов по ТП».

Т а б л и ц а 1.7 - Распределение низковольтной нагрузки по цеховым ТП
№ТП, Sн.тр, QНБК	№ цехов	РР0,4, кВт	QР0,4, квар	SР0,4, кВA	Кз	Ки
1	2	3	4	5	6
ТП1 (2х1600) Σ Sн =3200 кВА	1 2 3 4 5 осв.	32,5 99,1 111,35 1132,46 740,69 132,09	21,6 68,2 60,45 1031,44 536,49 71,37	39,00 120,32 126,70 1531,78 914,57 150,14
	Σ ТП1, кВт	2248,22	1789,51	2873,47	1,25633
ТП2 (2х1600) Σ Sн =3200 кВА	6 7 осв 9 10 11	192,0 1295,66 101,37 116,18 175,14 137,73	77,0 1132,05 8,44 50,68 133,20 89,46 -400,0	206,90 1720,55 101,72 126,76 220,04 164,23
QНБК = 4х100
Σ ТП2, кВт	2018,12	1490,85	2509,07	1,353665
Σ ТП1,2, кВт	4266,3	2880,4	5147,64	0,8
ТП3 (2х1600) Σ Sн = 3200 кВА	12 13 14 15 16 17 18 осв	55,68 336,80 97,41 886,1048 116,24 221,57 479,74 151,79	27,57 233,36 66,42 680,74 79,13 187,32 405,70 75,89 -200	62,13 409,74 117,90 1117,40 140,62 290,14 628,29
QНБК =2х100
Σ ТП 3, кВт	2345,33	1756,13	2929,95	1,305498
Σ ТП3 кВт	2345,33	1556,13	2814,63	0,8

1.6 Определение потерь в цеховых трансформаторах

Выбираем трансформатор ТСЗ-1600/6

Uвн
=6 кВ, Uнн
=0,4 кВ, DРхх
=4,2 кВт, DРкз
=16 кВт, Uкз
% =5,5, Iхх
%=1,5, соединение обмоток D/Y о
–11 (Л-5, Т.27.6)

Потери мощности в трансформаторах определяем по формулам

(7.1)

, (7.2)

где (7.3)

(7.4)

Подставляем в формулы (7.1-7.4) каталожные данные:

(7.5)

1. ТП, ТП2

2. ТП3

3. Суммарные потери в трансформаторах:

1.7 Расчет нагрузки синхронных двигателей

На отделочной фабрике установлены следующие СД 6 кВ:

Насосы СТД-630-23УХЛ4: Рн
=630 кВт, Sном
=595 кВА, h=95,8%, Iп
/Iн
=5,66, Ммакс
/М н
= 2,08

Расчётная мощность СД:

Р р.сд.
=Рном
×Кз (кВт)

Рр.сд
.=Рном
×Кз=630×0,85=535,5 кВт.

Максимальная реактивная мощность СД (по условию устойчивой работы):

, где

Рном
– номинальная активная мощность двигателя;

Кп.р.м.
– коэффициент перегрузки по реактивной мощности (определяется по справочным данным);

Кпд – коэффициент полезного действия.

Экономически целесообразно использовать:

(7.9)

где a м
– коэффициент допустимой перегрузки СД, зависит от загрузки СД по активной мощности (по номограмме рис. 9.4 (Л-1) для cosj н
=0,9 и Ксд
=0,75; a м
=0,53.

Суммарная располагаемая реактивная мощность:

Входная реактивная мощность Q э
по формуле 7.8:

Из формулы (7.7) баланса реактивной мощности находим реактивную мощность ВБК:

Следовательно, требуется установка ВБК.

Полученную реактивную мощность используем для компенсации на шинах ГПП.

Для этого выбираем конденсаторные батареи типа УК-6-1500-2ЛУ3,

где Qн
=1500 квар, n=2, åQн
=3000 квар.

При расчете нагрузок на шинах 6 кВ ГПП учитываем число присоединений, равное 21, и средневзвешенный коэффициент использования Ки
=0,57. При этом коэффициент одновременности Ки
=0,9.

Уточненный расчет электрических нагрузок по фабрике приведён в таблице 1.8.

Таблица 1.8 - Уточнённый расчёт нагрузок на шинах 6 Кв
Назначение присоединения	Кол-во прис шт	∑Р ном , кВт	Ки	Рср.м , кВт	Q ср.м , кВар	Ко ,	Рр , кВт	Q р , кВар	Sр , кВА
ТП1,ТП2
Силовая	4	7545	0,66	4950	2877	4950,0	2877,5
Q НБК	-400
Освещение	124,30	62,15
Потери в тр-х	58,20	323,72
Итого	4950	2877	5074,30	2539,64	5674,4
ТП3
Силовая	2	4510	0,31	1395	1288	1464,8	1288,3
Q НБК	-200,0
Освещение	239,40	119,70
Потери в тр-х	28,88	160,64
Итого	1395	1288	1704,15	1208,01	2088,9
Насосная 6кВ	4	2520	0,70	1764	1323	2275,56	1455,30
Итого	1764	1323	2275,56	1455,30	2701,1
Q ВБК	2	-3000,00
Итого	12	14575	8109	5489	0,9	9141,09	2687,30	9527,9

1.9 Технико-экономический расчёт вариантов внешнего электроснабжения

Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы неограниченной мощности, на которой установлены два трехобмоточных трансформатора мощностью по 63 МВА, напряжением 115/37/6,3 кВ. Мощность к.з. на стороне 115 кВ равна 1200 МВА. Трансформаторы работают раздельно. Расстояние от энергосистемы до завода 6,6 км.

Для технико-экономического сравнения вариантов электроснабжения завода рассмотрим два варианта:

1. I вариант – ЛЭП 115 кВ;

2. II вариант – КЛ 35 кВ.

115 кВ

Вариант 1

Рисунок 1.2 - Первый вариант схемы электроснабжения.

Выбираем электрооборудование по первому варианту.

1. Выбираем трансформаторы ГПП:

Учитываем наличие потребителей I и II категории установкой от ГПП двух силовых трансформаторов.

Номинальная мощность трансформатора:

, (8.1)

где n – количество трансформаторов на ГПП, шт;

Кз
– коэффициент загрузки трансформатора;

Sр
– расчетная мощность цементного завода, МВА;

,

где Q э
– выходная реактивная мощность от энергосистемы, кВт.

По формуле 8.1

Примем два трансформатора мощностью 10000 кВА:

Проверим перегрузочную способность трансформаторов в аварийном режиме:

Коэффициент загрузки трансформаторов:

Принимаю два трансформатора ТДН-10000-115/6.

Паспортные данные: Sн
= 10 МВА; UВН
=115 кВ; UНН
=6,6 кВ;

Pхх
= 18 кВт; Pкз
= 58 кВт; Uкз
= 10,5%; Iхх
= 0,9%.

Определим потери мощности в трансформаторах ГПП:

Ртр гпп
=2×(Рхх
+Ркз
×Кз
2
)=2(18 + 58×0,62
)=77,76 кВт;

Определим потери электрической энергии в трансформаторах ГПП:

Wт гпп
=2 ×(Рхх
× Твкл
+ ×Ркз
×К),

где Твкл
– число часов включения, для двухсменной работы Твкл
= 5000 ч;

число часов использования максимума потерь и зависит от числа часов использования максимума нагрузки.

,

где ТМ
= 5000 ч – число часов использования максимума.

Wт гпп
=2×18×5000+3410,9×58×0,62
)=322439,2 кВтч.

2. ЛЭП 110 кВ:

Определим мощность, проходящую по ЛЭП:

Определим сечение:

а) по экономической плотности тока (jэ
):

jэк
=1,1 А/мм2 - плотность тока для воздушных линий;

принимаем стандартное ближайшее сечение Fэ
=25мм2
, Iдоп
= 80А

б) по условию потерь на «корону»: для ВЛ 110 кВ минимальное сечение 70 мм2
, то принимается провод марки АС 70, Iдоп
=265 А.

в) на нагрев рабочим током: Iдоп .пров.
> Iр
, (265 А > 25,5 А)

г) по аварийному режиму: 1,3 ´ Iдоп .пров.
> Iав.
, (1,3 ´ 265 > 51 А)

Окончательно принимаем провод марки АС-70, I доп=265 А

Определим потери электрической энергии в ЛЭП 110 кВ:

Wлэп 110
=N×3×I×R×10-3
×=2×3×25,52
×3,03×10-3
×341029,5х1000 кВт ч/год,

где R=r0
×L=0,46×6,6=3,03 Ом;

r0
=0,46 Ом/км - удельное активное сопротивление АС-70

Выбор коммутационной аппаратуры на напряжение U=110 кВ.

Перед выбором аппаратов составим схему замещения (рисунок 1.3) и рассчитаем ток короткого замыкания.

Sб
=1000 МВА; Sкз
=1200 МВА; Uб
=115 кВ.

Рисунок 1.3

хс
= Sб
/Sкз
= 1000/1200 = 0,8 о.е.

где Хо
=0,4 Ом/км (Л 4) стр146

iуд1
=Куд

iуд2
=Куд

Мощность короткого замыкания:

Sк-1
=×Uн
×Iк-1
=×115×6,2=1200 МВА;

Sк-2
=×Uн
×Iк-2
=×115×5,2=968 МВА.

После расчета токов КЗ произведем выбор:

1) Выключатели В1, В2

Выбираем выключатель МКП-110-630-20У1:

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =126 кВ Iн =630А Iоткл =20 кА Iдин =52 кА	Uр =115 кВ Iавтр сист =51А Iк1 =6,2 кА iуд1 =15,3 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iр тр сист Iоткл ³ Iк1 Iдин ³ iуд1

2) разъединители Р1, Р2

Выбираем разъединитель РНДЗ2-СК-110/1000У1:

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =126 кВ Iн =1000А Iскв.ампл. =80 кА Iпред.терм. ст. =25 кА	Uр =115 кВ Iав =51 А iуд2 =6,2 кА Iк2 =15,3 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iав Iскв.ампл. ³ iуд2 Iпред.терм. ст ³ Iк2

3) Заземлители ЗОН 1, 2 ЗОН 110М 1У1:

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =126 кВ Iн =400А Iскв.ампл. =16 кА Iпред.терм. ст. =6,3 кА	Uр =115 кВ Iав =51 А iуд2 =6,2 кА Iк2 =15,3 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iав Iскв.ампл. ³ iуд2 Iпред.терм. ст ³ Iк2

4) Выключатели В3, В4

Выбираем выключатель МКП-110-630-20У1:

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =126 кВ Iн =630А Iоткл =20 кА Iдин =52 кА	Uр =115 кВ Iавтр сист =51А Iк1 =4,8 кА iуд1 =12,3 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iр тр сист Iоткл ³ Iк1 Iдин ³ iуд1

5) разъединители Р3, Р4

Выбираем разъединители РНДЗ2-СК-110/1000У1:

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =126 кВ Iн =1000А Iскв.ампл. =80 кА Iпред.терм. ст. =25 кА	Uр =115 кВ Iав =51 А iуд2 =4,8 кА Iк2 =12,3 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iав Iскв.ампл. ³ iуд2 Iпред.терм. ст ³ Iк2

6) Заземлители ЗОН 3-6 ЗОН 110М 1У1:

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =126 кВ Iн =400А Iскв.ампл. =16 кА Iпред.терм. ст. =6,3 кА	Uр =115 кВ Iав =51 А iуд2 =4,8кА Iк2 =12,3 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iав Iскв.ампл. ³ iуд2 Iпред.терм. ст ³ Iк2

7) ограничители перенапряжения

Выбираем ОПН-110ХЛ1 Uн
=110 КВ; Iр=280 А

Определим капитальные затраты на выбранное оборудование:

Капитальные затраты на сооружение подстанции определяются составом оборудования:

,

где Кi
– расчётные стоимости распредустройств ,трансформаторов и т.д.;

Ni
– число единиц перечисленного оборудования;

Кпост
– постоянная часть затрат по подстанции, малозависящая от мощности. Принимаю по табл. 28 (Л5);

Ар
– коэффициент, учитывающий район сооружения. Принимаю 1 по табл 2 (Л5).

Затраты на трансформаторы ГПП:

Ктр.гпп
=2×13,6=27,2 мил.тенге.

Затраты на ЛЭП-110 кВ:

КЛЭП-110
=l×Клэп
=6,6×3,4=22,4 мил.тенге.

Затраты на выключатели В1-В4:

КВ1-В4
=4×75=3 мил.тенге.

Постоянная часть затрат:

Кпост
=22 мил.тенге.

Суммарные затраты:

Кп/ст
= (27,2+22,4+3+22)×1 = 74,6 млн.тг.

Определение ежегодных издержек производства.

Суммарные издержки рассчитываются по формуле: SИI
=Иа
+Ипот
+Иэ
, у.е.

Амортизационные отчисления Иа
: Иа
=Еа
.
К

Для ВЛ-110 кВ на железобетонных опорах Еа
=0,028

Для распредустройств и подстанций Еа
=0,063

Амортизационные отчисления на оборудование:

Иа.обор.
=Еа.обор
×SКобор.
=Еа.обор
× (Ктр
+Кв
+Кввод
)=0,063×150,98=9,51 тыс. у.е.

Амортизационные отчисления на ЛЭП:

Иа.лэп
=Еа.лэп
×Клэп
=0,028×89,1=2,49 тыс. у.е.

Издержки на эксплуатацию оборудования:

Иэкспл.обор.
=Еэкспл.обор.
×SКобор.
=0,03×150,98=4,52 тыс. у.е.

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

Иэкспл.лэп
=Еэкспл.лэп
.
Клэп
=0,028×89,1=2,49 тыс. у.е.

Стоимость потерь электроэнергии Со=0,04 тг/кВт.
ч

Издержки на потери электроэнергии:

Ипот
=Со
(DWтр. гпп
+DWЛЭп-110
)=0,04(226580+21161)=9,9 тыс. у.е.

Суммарные издержки:

SИI
= 9,51+2,49+4,52+2,49+9,9=28,91 тыс.у.е.

Приведенные затраты, являющиеся мерой стоимости, определяются по выражению:

ЗI
=Е.
КI
+ИI
,

где Е=0,12 - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.

ЗI
=0,12×240,08+28,91=57,71 тыс. у.е

110кВ

Вариант 2

В2

В5

РЗ3

РЗ4

В7

В6

ОПН

ОПН

		В8

Рисунок 1.4 - Второй вариант схемы электроснабжения.

Выбираем оборудование по второму варианту

1. Выбираем трансформаторы ГПП:

Принимаем два трансформатора мощностью 63000 кВА.

Коэффициент загрузки Кз=0,6.

Паспортные данные: тип трансформатор ТДТН 63000/110, Sн
= 63 МВА; UВН
=115 кВ; Uсн
=38,5; UНН
=6,6 кВ; Pхх
= 53 кВт; Pкз
= 290 кВт; Uвн-сн
= 10,5%; Uвн-нн
= 18%; Uсн-нн
= 7%; Iхх
= 0,55%.

Найдем g1
- коэффициент долевого участия проектируемого завода в мощности трансформаторов энергосистемы:

g1
===0,1

Потери электрической энергии в трансформаторах ГПП:

Wт гпп
=2 ×(Рхх × Твкл
+ ×Ркз ×К),

где Твкл
– число часов включения, для трёхсменной работы Твкл
= 5000 ч;

число часов использования максимума потерь и зависит от числа часов использования максимума нагрузки.

где ТМ
– число часов использования максимума, для отделочной фабрики ТМ
= 5000 ч.

Wт гпп
=2×53×5000+290×3410×0,62
)=1242008 кВт×ч.

Долевым участием в потерях DР и DQ в трансформаторах энергосистемы пренебрегаем.

2. Выбираем трансформаторы КПП:

Принимаем два трансформатора мощностью 10000 кВА.

Коэффициент загрузки Кз=0,5.

Паспортные данные: тип трансформатора ТД-10000-35/6; Sн
=1000 МВА; UВН
=35 кВ; UНН
=6 кВ; Pхх
=9,4 кВт; Pкз
=46,5 кВт; Uкз
=7,5%; Iхх
= 0,9%.

Потери мощности в трансформаторах ГПП:

Ртр гпп=2× (Рхх +Ркз×Кз
2
)=2× (9,4 + 46,5 ×0,62
)=52,2 кВт;

Потери электрической энергии в трансформаторах КПП:

Wт гпп
=2 ×(Рхх × Твкл
+ ×Ркз ×К),

где Твкл
– число часов включения, для трёхсменной работы Твкл
= 5000 ч;

число часов использования максимума потерь и зависит от числа часов использования максимума нагрузки.

,

где ТМ
– число часов использования максимума, для отделочной фабрики ТМ
= 5000 ч.

Wт гпп
=2×9,4×5000+46,5×3410×0,62
)=208166,8 кВтч.

3. Выбор кабельной линии 35 кВ

Питание завода осуществляется кабельными линиями напряжением 35 кВ. Прокладываем две параллельные линии в траншее с расстоянием между ними 100 мм. Расчетные токи в нормальном и аварийном режимах:

Выбираем сечение жил кабельных линий, учитывая допустимую перегрузку в аварийном режиме и снижение допустимого тока в нормальном режиме при прокладке кабелей в одной траншее. Принимаем время ликвидации аварии максимальным (6ч), а коэффициент загрузки линий в нормальном режиме 0,6. В соответствии с табл. 3.3 [1] допустимая перегрузка составляет 1,25. Коэффициент снижения токовой нагрузки Кс..н.
принимаем по табл. 1.3. 26 [3] равным 0,9.

Допустимый ток кабельных линий:

По табл. 416 [4] принимаем сечение жил трехжильного кабеля равным 120 мм 2
(Iдоп
=185 А). Кабель марки АВВБ с алюминиевыми жилами. Стоимость 1 км линии при прокладке 115 тыс.тенге/км. Укладываем по два кабеля и SI доп
= 2I доп
= 370 А.

4. Выбор оборудования на U=35 кВ

Перед выбором аппаратов составим схему замещения (рисунок 1.5) и рассчитаем ток короткого замыкания.

Sб
=1000 МВА; Sкз
=1200 МВА; Uб
=37 кВ.

Хс

хс
= Sб
/Sкз
= 1000/1200 = 0,8 о.е.

Хлэп

Хс

Хвн сист

Определяем сопротивление силовых,

Хнн сист

Хсн сист

трёхобмоточных трансформаторов ГПП.

Хт.в.

Хт.с.

Хкл

Хкл

Рисунок 1.5

iуд1
=Куд

iуд2
=Куд

Мощность короткого замыкания:

Sк-1
=×Uн×Iк-1
=×37×6,2=396,86 МВА;

Sк-2
=×Uн×Iк-2
=×37×1,35=86,51 МВА.

Возвращаемся к определению термически стойкого сечения жил кабеля 35 кВ:

(8.4)

где t n
– приведенное время к.з., с;

С – термический коэффициент при нормальных условиях из табл. 2.46.

Выбранное сечение кабеля S = 120 мм 2
удовлетворяет.

Потери напряжения в линии:

(8.5)

где - удельные сопротивления кабелей с учетом их удвоения в траншее, т.е. , , Ом/км;

l – длина линии в км;

cosj = 0,976, sinj = 0,22.

Потери напряжения в аварийном режиме:

Коэффициент загрузки кабеля в нормальном режиме:

Потери мощности при действительной нагрузке:

Потери электроэнергии в линиях:

1) Выключатели В1, В2

Выключатели выбираем по аварийному току трансформаторов системы. Принимаем, что мощность по двум вторичным обмоткам трансформатора распределена по 50%, т.е 231,5=63 МВА.

Найдем ток, проходящий через выключатели В1и В2:

IавВ1,В2
== =984А

Выбираем выключатели В1,В2 типа МКП-35-1000 У1

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =35 кВ Iн =1000А Iоткл =10 кА Iдин =26 кА	Uр =35 кВ Iавтр сист =984А Iк1 =6,16 кА iуд1 =15,5 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iр тр сист Iоткл ³ Iк1 Iдин ³ iуд1

g2В1,В2
===0,13;

2) Выключатель В3

Найдем ток, проходящий через выключатель В3: IВ3
===492А

Выбираем выключатель типа МКП-35-630

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =35 кВ Iн =630А Iоткл =10 кА Iдин =26 кА	Uр =35 кВ Iр тр сист =492А Iк1 =6,16 кА iуд1 =15,5 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iр тр сист Iоткл ³ Iк1 Iдин ³ iуд1

g3В3
===0,1

3) Разъединитель

Выбираем разъединители РЗ 1, РЗ2 типа РНДЗ-2-35/1000У1

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =35 кВ Iн =1000А Iскв.ампл. =63 кА Iпред.терм. ст. =25 кА	Uр =35 кВ Iав =984 А iуд2 =6,16 кА Iк2 =15,5 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iав Iскв.ампл. ³ iуд2 Iпред.терм. ст ³ Iк2

4) Выключатели В4-В7

Выключатели выбираем по аварийному току завода: Iав.фабр
=132 А

Выбираем выключатели типа МКП-35-630

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =35 кВ Iн =630А Iоткл =10 кА Iдин =26 кА	Uр =35 кВ Iр тр сист =132 Iк1 =1 кА iуд1 =2,52 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iр тр сист Iоткл ³ Iк1 Iдин ³ iуд1

5) Разъединители

Выбираем разъединители типа РНДЗ-2-35/630У1

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =35 кВ Iн =630А Iскв.ампл. =63 кА Iпред.терм. ст. =25 кА	Uр =35 кВ Iав =132 А iуд2 =1 кА Iк2 =2,52 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iав Iскв.ампл. ³ iуд2 Iпред.терм. ст ³ Iк2

6) Заземлители ЗР 35У3

Паспортные данные	Расчетные данные	Условия выбора
Uн =40,5 кВ Iн =400А Iскв.ампл. =235 кА Iпред.терм. ст. =6,3 кА	Uр =35 кВ Iав =43 А iуд2 =1 кА Iк2 =2,52 кА	Uн ³Uр Iн ³ Iав Iскв.ампл. ³ iуд2 Iпред.терм. ст ³ Iк2

7) ограничители перенаряжения ОПН

ОПНп-35/400/40,5-10 УХЛ1, Uн
=35 кВ.

Расчет капитальных затрат на выбранное оборудование:

Затраты на трансформаторы ГПП:

Ктр.гпп
=2×21=42 тыс. у.е.

Затраты на ЛЭП-35 кВ:

КЛЭП-35
=l×Клэп
=6,6×10,7=70,62 тыс. у.е.

Затраты на выключатели В4-В7:

КВ4-В7
=4×5,24=22,16 тыс. у.е.

Затраты на ввод:

Кввод
=2×4,21=8,42 тыс. у.е.

Затраты на трансформаторы системы:

Ктр.сист
=g1
×2×Ктр
=0,06×2×135=16,2 тыс. у.е.

Затраты на выключатели В1,В2:

КВ1,В2
=g2
×2×КВ1,В2
=0,13×2×5,24=1,36 тыс.у.е.

Затраты на выключатель В3:

КВ3
=g3
×КВ3
=0,1×5,24=0,52 тыс. у.е.

Суммарные затраты:

SКII
= КВ1
-
В
4
+ КЛЭП-11
0
+Кввод
+Ктр.гпп
+Ктр.гпп
+ КВ1
-
В
2
+ КВ3
=

= 42+70,62+22,16+8,42+16,2+1,36+0,52=161,28 тыс. у.е.

Суммарные издержки:

SИI
=Иа
+Ипот
+Иэ
, у.е.

Амортизационные отчисления Иа
: Иа
=Еа
.
К

Для ВЛ-35 кВ на железобетонных опорах Еа
=0,028

Для распредустройств и подстанций Еа
=0,063

Амортизационные отчисления на оборудование:

Иа.обор.
=Еа.обор
×SКобор.
=Еа.обор
× (Ктр
+Кв
+Кввод
)=0,063×90,66=5,71 тыс. у.е.

Амортизационные отчисления на ЛЭП:

Иа.лэп
=Еа.лэп
×Клэп
=0,028×70,62=1,98 тыс. у.е.

Издержки на эксплуатацию оборудования:

Иэкспл.обор.
=Еэкспл.обор.
×SКобор.
=0,03×90,66=2,72 тыс. у.е.

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

Иэкспл.лэп
=Еэкспл.лэп
.
Клэп
=0,028×70,62=1,98 тыс. у.е.

Стоимость потерь электроэнергии Со=0,04 у.е./кВт.
ч

Определим издержки на потери электроэнергии:

Ипот
=Со
(DWтр. гпп
+DWЛЭП-35
+DWтр.сист
)=

=0,04(155719+203365+565367)=36,98тыс. у.е.

Определим суммарные издержки:

SИII
= 5,71+1,98+2,72+1,98+36,98=49,37 тыс.у.е.

Приведенные затраты:

ЗII
=0,12×161,28+49,37=68,72 тыс. у.е.

Таблица 1.9 – Результаты ТЭР по двум вариантам электроснабжения

Варианты	Uн, кВ	КS , тыс.у.е.	ИS , тыс.у.е.	ЗS , тыс.у.е.
I	115	240,08	28,91	57,71
II	37	161,28	49,37	68,72

Вывод: проходит I вариант по минимальным приведенным годовым затратам.

1.10 Выбор оборудования и расчет токов короткого замыкания U>1кВ

1.10.1 Расчет суммарного тока КЗ

Для выбора оборудования произведем расчет токов короткого замыкания Iкз с учетом подпитки от СД и составим схему замещения (рисунок 1.6)

Рисунок 1.6

Расчёт токов КЗ проведём в относительных единицах. В качестве базисных величин принимаем мощность и напряжение тогда базисный ток будет:

хс
= Sб
/Sкз
= 0,8 о.е.

Токи КЗ в точке К-1, К-2 рассчитаны выше, то остается рассчитать токи в точках К-3.

Хлэп
=Хо
× l× Sб
/Uср
2
=0,4×6,6×1000/1152
= 0,19 о.е.

Хтр гпп
=Uв
×Sб
/100×Sн тр
=6,3×1000/100×6,3=10 о.е.

Рассчитаем ток подпитки от СД.

В компрессорной установлено 4 синхронных двигателя типа СТД-630-23УХЛ4:
Рн
=630 кВт; Sном
=595 кВА; h=95,8 %; Iп
/Iн
=5,66, Ммакс
/Мн
=2,08

Выберем кабель к СД:

а) по экономической плотности тока:

б) по минимальному сечению:
Fmin
=×Iкз
×=12×8,3×=77 мм2
.

Принимаем кабель маркой ААШв-6-(3´95), Iдоп
=340>54,5 А.

Данные кабеля: r0
=0,447 Ом/км; х0
=0,08Ом/км.

Тогда ток от двигателей будет равен:

где ЕСД
= Е//
н
×Uн
/Uб
=1,1×6/6,3=1,048 о.е.

Суммарный ток КЗ в точке К-3 на шинах 6 кВ с учетом подпитки от двигателей насосной будет равен:

S Iкз
= I/
к-3
+ IS
кз СД
= 8,3 + 0,6 = 8,9 кА.

Ударный ток в точке К-3:

iуд3
=Куд
.

1.10.2 Выбор выключателей

Выбор вводных и секционных выключателей:

Sр.завода
=10143,3кВА;

Iав
=2×Iр.зав.
=2×465,33=930 А.

Выбираем вакуумный выключатель типа 3AH105

Iном
=1250 А; Iн.о.
=125 кА

Секционный выключатель

Выбираем вакуумный выключатель типа 3AH105

Iном
=800 А; Iн.о
.=50 кА; iуд.
=125 кА

Сравнение характеристик:

Вводные выключатели		Секционный выключатель
Расчетные	Паспортные	Расчетные	Паспортные
Uн , кВ	6	7,2	6	7,2
Iн , А	930	1250	465	800
Iотк , кА	8,9	50	8,9	50

Выбор выключателей отходящих линий:

1. Магистраль ГПП-ТП1-ТП2:

Выбираем вакуумный выключатель типа: 3AH105

Сравнение характеристик:

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн =7,2 кВ Iн = 800 A Iоткл =50 кА Iскв =125 кА I2 ×t=(50)2 ×3=7500 кА2 ×с	U=6 кВ Iав =430,2 А Iкз =8,9 кА Iуд =22,6 кА B=(8,9)2 ×0,12=9,5 кА2 ×с
Электропривод

2. Магистраль ГПП-ТП3

3.

Выбираем вакуумный выключатель типа: 3AH105

Сравнение характеристик:

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн =7,2 кВ Iн = 800 A Iоткл =50 кА Iскв =125 кА I2 ×t=(50)2 ×3=7500 кА2 ×с	U=6 кВ Iав =376 Iкз =8,9 кА Iуд =22,6 кА B=(8,9)2 ×0,12=9,5 кА2 ×с
Электропривод

3. Магистраль ГПП-СД:

Выбираем вакуумный выключатель типа: 3AH105

Сравнение характеристик:

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн =7,2 кВ Iн = 800 A Iоткл =50 кА Iскв =125 кА I2 ×t=(50)2 ×3=7500 кА2 ×с	U=6 кВ Iав =54,5 Iкз =8,9 кА Iуд =22,6 кА B=(8,9)2 ×0,12=9,5 кА2 ×с
Электропривод

4. Выключатель к ВБК: QВБК
=1500 квар; Iр=33 А

Выбираем вакуумный выключатель типа: 3AH105

Сравнение характеристик:

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн =7,2 кВ Iн = 800 A Iоткл =50 кА Iскв =125 кА I2 ×t=(50)2 ×3=7500 кА2 ×с	U=6 кВ Iав =33 А Iкз =8,9 кА Iуд =22,6 кА B=(8,9)2 ×0,12=9,5 кА2 ×с
Электропривод

5. Выключатель к ТП1-ТП2:

Выбираем вакуумный выключатель типа: 3AH105

Сравнение характеристик:

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн =7,2 кВ Iн = 800 A Iоткл =50 кА Iскв =125 кА I2 ×t=(50)2 ×3=7500 кА2 ×с	U=6 кВ Iав =332 А Iкз =8,9 кА Iуд =22,6 кА B=(8,9)2 ×0,12=9,5 кА2 ×с
Электропривод

1.10.3 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираются по следующим условиям:

1. по напряжению установки: Uном тт
Uном уст-ки
;

2. по току: Iном тт
Iрасч
;

3. по электродинамической стойкости: Кдин
;

4. по вторичной нагрузки: Sн2
Sнагр расч
;

5. по термической стойкости: Ктс
=;

6. по конструкции и классу точности.

Выбор трансформаторов тока на вводе и секционном выключателе.

Вторичная нагрузка на вводе:

Прибор	Тип	А, ВА	В,ВА	С, ВА
A	Э-350	0,5	0,5	0,5
Wh	САЗ-И681	2,5	2,5	2,5
Varh	СР4-И689	2,5	2,5	2,5
W	Д-355	0,5	-	0,5
Var	Д-345	0,5	-	0,5
Итого	6,5	5,5	6,5

Примем трансформатор тока ТЛ-6У3: Iн=1000 А; Uн=6 кВ; Sн =30ВА.

Сравнение характеристик:

Расчетные величины	По каталогу
Uн=6 кВ	Uн =6 кВ
Iав =930	Iн =1000А
iуд =22,6	Iдин =81 кА
S2 р =10,5 ВА	S2 н =30 ВА

Рассчитаем вторичную нагрузку трансформаторов тока.

Сопротивление вторичной нагрузки состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов:

R2
=Rприб
+Rпров
+Rк-тов

Сопротивление приборов определяется по формуле:

где Sприб.
– мощность, потребляемая приборами;

I2
– вторичный номинальный ток прибора.

Допустимое сопротивление проводов:

принимаем провод АКР ТВ; F=2,5мм2
;

S2
=R2
× =0,416×52
=10,5 ВА,

где R2
=Rприб
+Rпров
+Rк-тов
=0,26+0,056+0,1=0,416 Ом.

Выбираем трансформатор тока на секционном выключателе шин ГПП:

Iр
=465А ТЛМ-6-У3: Iн
=500 А; Uн
=6 кВ.

Вторичная нагрузка на секционном выключателе:

Прибор	Тип	А, ВА	В, ВА	С, ВА
Aмперметр	Э-350	0,5	0,5	0,5
Итого	0,5	0,5	0,5

Сравнение характеристик:

Расчетные величины	По каталогу
Uн =6 кВ	Uн =6 кВ
Iав =465	Iн =500А
iуд =22,6	Iдин =81 кА
S2 р =4,4 ВА	S2 н =10 ВА

0,4-0,02-0,1=0,28 Ом;

принимаем провод АКР ТВ; F=2,5 мм2
;

S2
=R2
× =0,0,176×52
=4,4 ВА;

R2
= 0,02+0,056+0,1=0,176 Ом.

Выбираем трансформатор тока на линии ГПП-(ТП1-ТП2);

Вторичная нагрузка на линии:

Прибор	Тип	А, ВА	В, ВА	С, ВА
Амперметр	Э-350	0,5	0,5	0,5
Wh	САЗ-И681	2,5	2,5	2,5
Varh	СР4-И689	2,5	2,5	2,5
Итого	5,5	5,5	5,5

0,4-0,22-0,1=0,08 Ом;

принимаем кабель АКРТВ; F=2,5мм2
;

S2
=R2
×=0,376×52
=9,4 ВА;

R2
= 0,22+0,056+0,1=0,376 Ом.

Трансформатор тока на линии ГПП-(ТП1-ТП2): Iав
=430,2А; примем трансформатор тока ТПЛК-У3: Iн
=500А; Uн
=6кВ; Sн
=10ВА.

Сравнение характеристик:

Расчетные величины	По каталогу
Uн =6 кВ	Uн =6 кВ
Iав =430,2 А	Iн =500А
iуд =14,4 кА	Iдин =81 кА
S2 р =9,4 ВА	S2 н =10 ВА

Трансформатор тока на линии ГПП-ТП3: Iав
=376 А; примем трансформатор тока ТПЛК-6У3: Iн
=500 А; Uн
=6 кВ; Sн
=10ВА.

Вторичная нагрузка на линии:

Прибор	Тип	А, ВА	В, ВА	С, ВА
Амперметр	Э-350	0,5	0,5	0,5
Wh	САЗ-И681	2,5	2,5	2,5
Varh	СР4-И689	2,5	2,5	2,5
Итого	5,5	5,5	5,5

0,4-0,22-0,1=0,08 Ом;

принимаем кабель АКРТВ; F=2,5мм2
;

S2
=R2
×=0,376×52
=9,4 ВА;

R2
= 0,22+0,056+0,1=0,376 Ом.

Сравнение характеристик:

Расчетные величины	По каталогу
Uн =6 кВ	Uн =6 кВ
Iав =376	Iн =500А
iуд =22,6	Iдин =81 кА
S2 р =9,4 ВА	S2 н =10 ВА

Выбор трансформаторов тока на СД:

Вторичная нагрузка на линии:

Прибор	Тип	А, ВА	В, ВА	С, ВА
Aмперметр	Э-350	0,5	0,5	0,5
Wh	САЗ-И681	2,5	2,5	2,5
Varh	СР4-И689	2,5	2,5	2,5
Varh	СР4-И689	2,5	2,5	2,5
Итого	8	8	8

0,4-0,32-0,1=0,14 Ом;

принимаем провод АКР ТВ; F=2,5 мм2
;

S2
=R2
× =0,316×52
=7,9 ВА;

R2
= 0,16+0,056+0,1=0,316 Ом.

Трансформаторов тока на СД:

Iр= 54,5А;

Примем трансформатор тока типа ТПЛК-6У3: Iн
=100 А; Uн
=6 кВ; Sн
=10 ВА.

Сравнение характеристик:

Расчетные величины	По каталогу
Uн =6 кВ	Uн =6 кВ
Iав =54,5 А	Iн =100А
iуд =22,6	Iдин =81 кА
S2 р =4,4 ВА	S2 н =10 ВА

Трансформаторы тока на линии ГПП-ВБК: Iр
= 33 А;

Примем трансформатор тока типа ТПЛК-6 У3: Iн
=50 А; Uн
=10 кВ; Sн
=10ВА.

Сравнение характеристик:

Расчетные величины	По каталогу
Uн =6 кВ	Uн =6 кВ
Iав =33 А	Iн =50 А
iуд =14,4 кА	Iдин =74,5 кА
S2 р =9,4 ВА	S2 н =10 ВА

1.10.4 Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения выбираются по следующим условиям:

1. по напряжению установки: Uном
Uуст
;

2. по вторичной нагрузки: Sном2
S2расч
;

3. по классу точности

4. по конструкции и схеме соединения

Вторичная нагрузка на линии:

Прибор	Тип	Sоб-ки , ВА	Число об к	cos	sin	Число приборов	Робщ , Вт	Q , вар
V	Э-335	2	2	1	0	2	8	-
W	Д-335	1,5	2	1	0	1	3	-
Var	И-335	1,5	2	1	0	1	3	-
Wh	СА3-И681	3 Вт	2	0,38	0,925	5	30	95,6
Varh	СР4-И689	3 вар	2	0,38	0,925	6	36	101
Итого	80	196,6

Расчетная вторичная нагрузка:

Принимаем ТН типа НТМК-6У4:

Сравнение характеристик:

Uн т =6 кВ	Uн т =6 кВ
Sн 2 =300 кВА	Sр 2 =212 ВА
Схема соединения обмоток

1.10.5 Выбор силовых кабелей отходящих линий

Выбор кабелей производится по следующим условиям:

1. по экономической плотности тока:

2. по минимальному сечению Fmin
=a×Iкз
×Ötп
;

3. по условию нагрева рабочим током Iдоп каб
Iр
;

4. по аварийному режиму Iдоп ав
Iав
;

5. по потере напряжения DUдоп
DUрас
.

Выбираем кабель ГПП-ТП1-ТП2:

1. Подстанция ТП1-ТП2 двухтрансформаторная. Прокладываем в траншее два кабеля с расстоянием между ними 100 мм.

2. Расчетные токи в нормальном и аварийном режимах:

где

а) по экономической плотности тока:

Fэ
= Iр
/ jэк
= 116,7/1,4=164 мм2
. jэк
=1,4 - для Тм
= 5000ч.

Принимаем кабель марки ААШВ-6-(3185); Iдоп
=340 А;

б) проверим выбранный кабель по термической стойкости к Iкз
:

принимаем окончательно кабель ААШВ-6-(3185); Iдоп=340 А;

(8.4)

где t n
– приведенное время к.з., с;

для алюминиевых жил из табл. 3.4 /1/

в) проверка по аварийному току:

Iдоп ав
=1,3×340=442 А 233,5 А;

г) проверка по рабочему режиму с учетом поправочного коэффициента Кпопр
, зависящего от количества кабелей проложенных в одной траншее Кпопр
=0,9 (2 кабеля в траншее): Iр
/Кпопр
=116,7/ 0,9=105 А, (340 А>105А).

Условия выполняются, тогда окончательно принимаем кабель марки ААШВ-6-(3185), с Iдоп
=340А.

Все расчетные данные выбора остальных кабелей занесены в таблицу 1.10 «Кабельный журнал».

1.10 - Кабельный журнал

Наименование участка	Sр , кВА	Кол-во кабелей в траншее	Нагрузка		По экономической плотности тока, мм2		По допустимой нагрузке, мм2		По току короткого замыкания, мм2		Выбранный кабель	Iдоп , A
			Iр , A	Iав , A	jэ	Fэ	Кп	Fдоп	Iк, A	S
ГПП-ТП1-ТП2	5147,64	3	157,4	314,9	1,4	112	0,85	134	6,2	70	ААШв-6-(3185)	340
ГПП-ТП3	2814,63	3	86,08	172,2	1,4	61,5	0,85	73,2	6,2	70	ААШв-6-(395)	300
ТП1-ТП2	2873,47	2	131,8	263,6	1,4	94,2	0,9	119	6,2	70	ААШв-6-(370)	340
ГПП-СД	700	4	54,5	-	1,4	38,9	0,8	43,6	6,2	70	4ААШв-6-(370)	190
ГПП-ВБК	600	2	33	-	1,4	23,6	0,9	29,7	6,2	70	ААШв-6-(370)	190

1.10.6 Выбор шин ГПП

Сечение шин выбирают по длительно допустимому току и экономической целесообразности. Проверку шин производят на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ.

Выбираем твердотянутые алюминиевые шины прямоугольного сечения марки АТ-806; Iдоп
=1625 А (одна полоса на фазу):

Iав
=1469,2А

iуд
=22,6 кА

а) Iдоп
=1625 А Iав
=1469,2 А

б) проверка по термической стойкости к Iкз

Fmin=×Iкз×=12×8,3×=99,6 мм2
< 480 мм2
(806);

в) проверка по динамической стойкости кiуд
кз
доп
=700 кгс/см2:



W=0,167×b×h2
=0,167×0,8×62
=4,8 см3

где L=80 см – расстояние между изоляторами;

а=60 см – расстояние между фазами;

b=0,8 см – толщина одной полосы;

h=6 см – ширина (высота) шины.

Из условия видно, что шины динамически устойчивы.

1.10.7 Выбор изоляторов

Жесткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:

а) по номинальному напряжению: Uном
³ Uуст
;

б) по допустимой нагрузке: Fдоп
Fрасч
.

где Fрасч.
– сила, действующая на изолятор;

Fдоп
– допустимая нагрузка на головку изолятора, Fдоп
= 0,6Fразруш.
;

Fразруш
– разрушающая нагрузка на изгиб.

Выбираем изолятор типа ОНШ-10-500У1, Fразруш
=500 кгс.

Fдоп
= 0,6×Fразруш
= 0,6 ×500300кгс (> 47,8 кгс), условие выполняется.

1.11 Выбор автоматических выключателей на отходящие линии ЩО70 напряжением 0,4 кВ механического цеха
Существуют следующие требования к выбору автоматических выключателей:

а) номинальное напряжение выключателя не должно быть ниже напряжения сети;

б) отключающая способность должна быть рассчитана на максимальные токи к.з., проходящие по защищаемому элементу;

в) номинальный ток расцепителя должен быть не меньше наибольшего расчетного тока нагрузки и выключатель не должен отключаться в нормальном режиме работы защищаемого элемента

(13.2)

г) при допустимых кратковременных перегрузках защищаемого элемента автоматический выключатель не должен срабатывать; это достигается выбором уставки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя

(13.3)

где I п
– пиковый ток группы двигателей

(13.4)

где Iп.макс
– наибольший из пусковых токов двигателей группы приемников, определяемый по паспортным данным, А;

I р
– расчетный ток группы приемников, А;

Rи
– коэффициент использования двигателя, имеющего I п.макс
;

Iном.макс
– номинальный ток двигателя (приведенный к ПВ=1) с наибольшим пусковым током, А.

1. Линия от КПТ до ПР1

Расчетный ток I р.ПР1
= 55 А;

Номинальный ток расцепителя

Ток срабатывания расцепителя

,

где

По таблице 6.10 выбираем автоматический выключатель GBL203 Iном
=250А; I
ср.р
.=245,43А

Проверяем кабель, питающий ПР1 по согласованию с защитой:

Условие не выполняется, принимаем кабель большего сечения: четырехжильный ААБ (3х50) + 1х35мм; Iдоп
=110А из табл. П3.7 [2].

Условие выполняется, окончательно выбираем кабель ААБ(3х50)+ 1х35мм, где Кзащ
= 0,22 по табл. 7.6 [1] для сетей, где защита от перегрузки не требуется, а автоматический выключатель имеет только максимальный мгновенно действующий расцепитель.

2. Линия от КТП к ПР2

Расчетный ток I р.ПР2
= 67 А ;

Номинальный ток расцепителя

Ток срабатывания расцепителя

где

По табл. 6.10 [2] выбираем автоматический выключатель GBL203 Iном
=250А; Iср.р
.=600А

Проверяем кабель, питающий ПР2:

Условие не выполняется, принимаюем кабель большего сечения: четырехжильный ААБ (3х95) + 1х50мм; Iдоп=165А из табл. П3.7

Условие выполняется, окончательно принимаем кабель ААБ(3х95)+ 1х50мм.

3. Линия от КТП до ШРА1

Расчетный ток I р.ШРА1
= 113 А ;

Номинальный ток расцепителя

Ток срабатывания расцепителя

,

Где

По табл. 6.10 [2] выбираем автоматическ