Модернизация системы электроснабжения Алексеевского филиала ОАО «ЭФКО»

Введение



Рациональное электроснабжение промышленных предприятий, отдельных производственных цехов и других объектов является важной задачей на этапе ввода их в действие. Основную массу сетей промышленных предприятий составляют сети напряжением до 1 кВ, они обслуживают большинство технологических процессов. Доля этих сетей примерно составляет 60-80 % длины всех электрических сетей. Системы электроснабжения, обеспечивающие электрической энергией промышленные объекты, оказывают существенное влияние на работу электроприводов, осветительных, преобразовательных и электротехнологических установок и, в конечном счете, на производственный процесс в целом. Темп времени требует постоянного повышения надежности внутрицеховых электрических сетей и сетей внутризаводского электроснабжения, качества электрической энергии, бесперебойной работы, внедряя новые технологические решения и электрооборудование. 

Грамотное проектирование внутрицеховых и внутризаводских сетей промышленных предприятий не только позволит избегать непроизводственных потерь, но и даст возможность в дальнейшем без значительных затрат на перепроектирование и новое электрооборудование вводить в действие новое технологическое оборудование (или демонтировать старое), производить перепланировку производственных площадей.

Целью выпускной квалификационной работе  является модернизация системы электроснабжения Алексеевского филиала ОАО «ЭФКО».

Работа включает в себя расчет электрических нагрузок предприятия, проектирование схемы электроснабжения, выбор цеховых ТП, выбор электрооборудования, решается вопрос компенсации реактивной мощности, выполняются расчеты токов КЗ, расчет электрического освещения, разрабатываются мероприятия по экологичности, безопасности и защите окружающей среды.



1.Общая характеристика проектируемого объекта.



ГК «ЭФКО» занимает лидирующие позиции в своей отрасли и продолжает успешное развитие во всех компонентах. Основное качество компании – это инновационный подход к производству и высокое качество выпускаемой продукции.

Алексеевский филиал ОАО "ЭФКО",  завод по производству йогуртов для которой проектируется система электроснабжения, относится к предприятиям пищевой промышленности.

Данное предприятие расположено в городе Алексеевка, Белгородской области, ул. Мостовая д.54.

В состав Алексеевского филиала ОАО «ЭФКО» входят следующие здания и цеха: цех молочной продукции, пункт приема сырья, автомойка, трансформаторная подстанция, градирня, аккумулятор ледяной воды, площадка рессиверов, склад хранения расходных материалов, наземная галерея подачи материалов, отделение приемки тары, склад готовой продукции.

Потребителями электроэнергии на заводе являются производственные автоматические линии, привода насосов и приточно-вытяжной вентиляции, бытовая и орг.техника, освещение. 

Электроснабжение предприятия осуществляется от ТП 10/0,4 кВ, которая находится на своей территории и получает питание от энергосистемы по двум кабельным ЛЭП. 

Потребители электрической энергии завода относятся к I категории надежности электроснабжения. 

Данное предприятие находится в зоне умеренного климата, окружающая среда нормальная.











2.Электроснабжение.

2.1. Характеристика источников электроснабжения и потребителей электроэнергии.



К первой категории относятся электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. 

Из их состава выделяется особая группа электроприёмников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова предприятия с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Во вторую категорию входят электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта.

К третьей категории относятся все остальные электроприёмники, не подходящие под определения первой и второй категорий.

Потребители электрической энергии на проектируемом заводе ООО «ЭФКО» в соответствии с выше изложенным относятся ко II категории надежности электроснабжения.

В состав завода Алексеевского филиала ОАО «ЭФКО» входят следующие цеха с наименованием электропотребителей и их мощностями, представленные в таблице 2.1.1:











Цех молочной продукции 402,2 кВт

Автомойка 27,480 кВт

Водонагревательный котел

24 кВт

1 шт

Лампы дневного света 

250 Вт

8 шт

Вытяжной вентилятор 

500 Вт

3 шт

Пункт приема сырья 50,180 кВт

Водонагревательный котел

24 кВт

1 шт

Лампы освещения

250 Вт

8 шт

Вытяжной вентилятор

500 Вт

3 шт

Электродвигатель насоса

7,5 кВт

3 шт

Куллер водяной

180 Вт

1 шт

Градирня 45800 кВт

Электродвигатель насоса

18,5 кВт

2 шт

Электродвигатель вентилятора

1,1 кВт

8 шт

Аккумулятор ледяной воды 48200 кВт

Электродвигатель насоса циркуляции воды

15 кВт

3 шт 

Конвекционный насос

1,6 кВт

2 шт

Склад хранения расходных материалов 55000 кВт

Электродвигатель увлажнителя воздуха 

3,5 кВт

1 шт

Тепловая завеса

34 кВт

1 шт

Лампы освещения

250 Вт

70 шт

Наземная галерея подачи материалов 16200 кВт

Тепловая завеса

6 кВт

2 шт

Светильники освещения 

72 Вт

7 шт

Электродвигатель транспортера

0,75 кВт

5 шт

Отделение приемки  тары 11860 кВт

Электродвигатель подъемника

11 кВт

1 шт

Светильники освещения

72 Вт

12 шт

Таб.2.1.1 Наименование электропотребителей и их мощности



2.2. Расчет электрических нагрузок.

	

	Промышленные предприятия потребляют около двух третей вырабатываемой в стране энергии. Основными элементами систем электроснабжения промышленных предприятий являются электрические сети, а также различные трансформаторные и преобразовательные подстанции. Выбор этих элементов производится по расчетным электрическим нагрузкам. Занижение расчетных нагрузок приведет к перегревам элементов систем электроснабжения и ускоренному их износу, завышение расчетных нагрузок проводит к излишним капиталовложениям и затратам на системы электроснабжения. Из все этого ясно, что важное значение имеют разработка и внедрение  в практику проектирования систем электроснабжения научно обоснованных и достаточно точных методов расчета электрических нагрузок.

Расчет электрических нагрузок электроприемников напряжением до 1кВ производится для каждого узла питания, а также по заводу в целом.

Исходные данные для расчета принимаются на основании полученных от технологов, сантехников и других специалистов таблиц-заданий на проектирование электротехнической части и согласно справочным материалам, в которых приведены значения коэффициентов использования и реактивной мощности для индивидуальных ЭП. 

При этом:

- все ЭП группируются по характерным категориям с одинаковыми коэффициентами использования kи и tg? независимо от мощности ЭП. В каждой строке указывается только по одной характерной категории; 

- резервные ЭП и ЭП, работающие кратковременно, при вычислениях не учитываются;

- указываются минимальная и максимальная мощности ЭП одной характерной группы;

- для многодвигательных электроприводов учитываются все

одновременно работающие электродвигатели данного привода;

- для электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы их номинальная мощность не приводится к длительному режиму;

- при включении однофазного ЭП на фазное напряжение он учитывается как эквивалентный трехфазный ЭП с номинальной мощностью Рном=3.Рном.о; Qном=3.Qном.о (Pном.о и Qном.о – активная и реактивная мощности однофазного ЭП). При включении однофазного ЭП на линейное напряжение он учитывается как эквивалентный трехфазный ЭП номинальной мощностью Pном=; Qном=.Qном.о. Если фазы оказываются загруженными с неправомерностью выше 15%, то мощность эквивалентного трехфазного ЭП принимается равной тройному значению мощности наиболее загруженной фаз;

В расчетах  в приложении 2. определяются средние активные и реактивные мощности каждой характерной группы ЭП:

Pc = Pном.kи; 

             Qс = Pс.tg?.                                                                                         (2.1.1)

Определяем суммарные значения средней активной и реактивной мощности:

?Pc = ; 

             ?Qс = ,                                                                              (2.1.2)

где m – число характерных категорий ЭП. 

Определяем средневзвешенный коэффициент использования:

kи=.                                                                                     (2.1.3)                                                                              

Определяем эффективное число электроприемников по выражению:

nэ=.                                                                                 (2.1.4)                   

Определяем коэффициент расчетной нагрузки при nэ>2

kр=.                                                                                            (2.1.5)                                                                         

При расчете kp приняты следующие постоянные времени нагрева:

- Т0 = 10 мин – для сетей напряжением до 1кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты;

- Т0 = 2,5 ч – для магистральных шинопроводов и цеховых трансформаторов;

- Т0  > 30 мин – для кабелей напряжением 6 кВ и выше, питающих цеховые трансформаторные подстанции и распределительные устройства. Расчетная мощность для этих элементов определяется kp=1.

Расчетная активная мощность групп ЭП напряжением до 1кВ (определяется в зависимости от средней мощности Рc и соответствующего значения kp:        Рp=kp.Рc.                                                                                           (2.1.6)                               

Расчетная реактивная мощность (графа 12) определена следующим образом:

- для питающих сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от nэ:

а) при nэ < 10 и kp > 1,Qp = 1,1.Qc;     	                                     (2.1.7)                              

б) при nэ > 10 и kp > 1, Qp = Qc;     		                                     (2.1.8)                 

- для магистральных шинопроводов и шин цеховых трансформаторных подстанций, а также при определении реактивной мощности в целом по цеху (корпусу, предприятию):

Qp=kp.Qc, 

при kp>1.                                                                                       (2.1.9)

К расчетным силовым нагрузкам Ррс, Qрс добавляются осветительные нагрузки Рро, Qрс:     Рр = Ррс + Рро;   

          Qp = Qрс + Qрс.                                                                    (2.1.10)

Значение токовой расчетной нагрузки, по которой выбирается сечение линий по допустимому нагреву, определяется по выражению:

Iр=                                                                       (2.1.11)      

Принимаем 3 линии сечением 185 мм2                        

где  - полная расчетная мощность.

	Исходные данные для расчета нагрузок 0,4 кВ приведены в таблице 2.2.1

Пример расчета нагрузок цеха молочной продукции продукции приведен в приложении 2:

Расчет нагрузок до 1000 В производим по методу коэффициента спроса. Результаты расчета всех нагрузок цехов сводим в таблицу 2.2.1

	

	Таблица 2.2.1 – Результат расчета нагрузки 0,4 кВ

	№

	п/п

	Название цеха

	,

	кВт

	

	

	

	, кВт

	, кВАр

	, кВА

1

Цех молочной 

продукции

402,2

0,83

0,66

0,6

385

256

462

2

Автомойка

27,4

0,9

0,07

0,97

26,7

1,77

26,8

3

Пункт 

приема сырья

50,1

0,85

0,62

0,35

42,5

14,77

45

4

Градирня

45,8

0,77

0,83

0,8

36,6

30,2

47,5

5

Аккумулятор 

ледяной воды

48,2

0,77

0,83

0,8

38,5

31,2

50

6

Склад хранения расходных 

материалов

55

0,99

0,12

0,85

46,7

5,6

47

7

Наземная галерея подачи материалов

16,2

0,99

0,12

0,91

14,7

1,77

14,8

8

Отделение 

приемки тары

11,9

0,87

0,56

0,8

11

6

12,6

Итого









575,6

356

677

= 1028 A









. Построение картограммы электрических нагрузок



Выбор места ЦРП, РП и ЦТП удобно производить с помощью картограммы нагрузок, которая представляет собой размещение на генеральном плане предприятия окружности. Площади ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе отражают расчётные нагрузки цехов.

Радиус окружности в мм для каждого цеха определяем по выражению

,                                                					(2.3.1)

где  Pр.ц - расчётная активная нагрузка цеха, кВт;

r - радиус окружности, мм;

     m - масштаб, кВт/мм2.

Расчётную активную нагрузку цеха определяем по формуле:

,	       					                            	         (2.3.2)

где  Pрc и Pрo - расчётные силовые и осветительные нагрузки

Каждый круг разделяется на секторы, соответствующие силовой и осветительной нагрузкам. Угол сектора осветительной нагрузки  в градусах определяется по формуле

.                                         					 (2.3.3)



Центр электрических нагрузок определяется по формулам

,				 				(2.3.4)

                                        					 (2.3.5)

где xi, yi – координаты i-го цеха.

Цеховые ТП, РП и ГПП следует располагать как можно ближе к центру нагрузок предприятия. РУ располагают на границе питаемых участков сети. 	

Для составления картограммы нагрузок находим центр нагрузки для каждого цеха. Принимаем декартову систему координат, находим координаты (мм) центра электрических нагрузок каждого цеха. Затем находим условный центр электрических нагрузок предприятия и выбираем место расположения РП.

Приведём пример расчёта картограммы нагрузок для цеха молочной продукции.

Для этого цеха центр нагрузок Хц1=30 мм, Yц1=136мм. Принимаем масштаб площади круга m=10 кВт/мм2. Радиус окружности для участка цеха  определяем по выражению (2.3.1)

мм.

Угол сектора осветительной нагрузки для цеха определяем по выражению (2.3.3)

=49.

Для остальных цехов расчёт производим аналогично,  результаты  сводим в табл.2.3.1.











Таблица 2.3.1-Расчёт картограммы нагрузок

Цех

Расчётные мощности цеха, кВт

Координаты центра 

нагрузок

r, мм

?о, град.



Ppс

Pp.o

Pp.ц

xi

yi





Цех 

молочной продукции

385

52,8

393

204

315

14,0

49

Автомойка

26,7

5,2

32

	298

	107

1,0

70

Пункт

 приема 

сырья

42,5

12

54,5

	378

	175

1,7

103

Градирня

36,6

0,14

37,1

	323

	117

   1,2

1,4

Аккумулятор ледяной воды

38,5

0,45

39

	343

	174

1,24

4,2

Склад  

хранения расходных материалов

46,7

10,6

57,3

	239

	289

1,8

12,3

Наземная галерея

 подачи 

материалов

14,7

1,6

16,3

	280

	266

0,5

2,5

Отделение приемки 

тары

11

0,72

11,72

	270

	253

0,03

23,5



Условный центр электрических нагрузок предприятия определяем по (2.3.4) и (2.3.5)

282 м.

367 м.

Центр электрических нагрузок находится в точке А (282;367).

По данным таблицы 2.3.1 строим картограмму.







Выбор числа и мощности ТП



Выбор числа и мощности силовых трансформаторов должен быть технически и экономически обоснован, так как это оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. Для удобства эксплуатации систем промышленного электроснабжения необходимо стремиться к применению не более двух - трех стандартных мощностей трансформаторов, что ведет к сокращению складского резерва и облегчает взаимозаменяемость трансформаторов. При выборе трансформаторов учитываем категорию надёжности электропотребителей. 

Для 1-й категории оптимальный коэффициент загрузки составляет Кз=0,6-0,7; 

для 2-й категории – Кз=0,7-0,8; 

для 3-й категории – Кз=0,9-0,95.

При выборе трансформаторов производится проверка коэффициента загрузки в аварийном режиме (один трансформатор не работает, другой должен обеспечить работу потребителей 1 и 2 категории); Кз ? 0,85 ? 0,9

Исходя из величины полной нагрузки предприятия  SP=677 кВ?А, примем к рассмотрению трансформаторы мощностью 400, 630, кВ?А.

Вариант 1. =400 кВ?А;  

Минимальное число трансформаторов определяется по формуле:

,                                                                         (2.4.1)

Где  - расчетная полная нагрузка предприятия, кВА;

        - коэффициент загрузки трансформаторов, принимается в зависимости от категории надежности потребителей электроэнергии;

     - номинальная мощность трансформатора, кВА;

Коэффициент загрузки выбираем с учетом категории надежности электроснабжения – 0,8.

 = 2,1

Принимаем к установке 2 трансформатора.



Определим фактический коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме:



                                                    (2.4.2)

 = 0,8

Коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме составит:



                                                                 (2.4.3)  

                      = 1,6



Результаты расчета других вариантов числа и выбора мощности трансформаторов приведены в таблице 2.4.1

Таблица 2.4.1

Техническое обоснование вариантов ТП



Параметр

Размерность

    Вар.1

   Вар.2





   2х400

   2х630



кВА

   677

    677



кВА

400

630

N

шт

2

2



–

0,8

0,54



–

1,6

1,0





К исполнению принимаем двухтрансформаторную подстанцию с трансформаторами марки:  

  

Трансформатор

Потери Вт.  ХХ

Потери Вт.  КЗ

Ток  ХХ%

Напряжение КЗ%

ТМГ 630 кВА

800

5500

2,1

4,5















Выбор и обоснование схемы внешнего электроснабжения.



Электроснабжение предприятия будем осуществлять от собственной ТП. Учитывая категорию надежности электроснабжения, как отдельных производственных линий, так и цехов и предприятия в целом, питание от энергосистемы ПС 35 кВ для ТП1 подаем на напряжении 6-10 кВ по двум независимым кабельным линиям проложенных в земле. 

С целью повышения надежности электроснабжения завода, схему РУ 10 кВ выбираем с резервной перемычкой на выключателях. 

В свою очередь ТП-1 питает распределительные пункты, от которых питаются цеха предприятия. 

Потребители РП-1, РП-2 и РП-3 имеют 1, 2 и 3 категории надежности по электроснабжению. ТП предприятия  запитаны от ГПП. Вся распределительная сеть 6-10 кВ строится на кабельных линиях прокладываемых в земле. 

Выбираем магистральную  схему электроснабжения завода. Такая схема является надежной и удобной в автоматизации. 

Даннную схему применяют для питания сосредоточенных нагрузок небольшой мощности, при неравномерном размещении потребителей электроэнергии.

















2.5 Выбор схемы распределения электроэнергии на

 напряжении 10 кВ.



Алексеевский филиал ОАО «ЭФКО», для которого проектируется схема сети электроснабжения, состоит из восьми корпусов с различной расчётной мощностью. При выборе трансформаторов подстанции и расчета картограммы нагрузок уже была заложена предварительная структура размещения ТП по территории.

Потребители завода относятся ко второй и третьей категориям надёжности электроснабжения, поэтому возможно применение магистрального питания подстанций (для уменьшения общей протяженности кабельных сетей). Трансформаторы двухтрансформаторной подстанции должны быть подключены к различным секциям шин РП завода.

Все кабельные линии проложены в земле. Структурная разработанная схема электроснабжения 10 кВ представлена на рисунке 2.5 .

Все линии внутризаводской сети выполнены кабельными с прокладкой в земле в траншеях. В местах пересечения КЛЭП с автомобильными дорогами кабели проложены в асбоцементных трубах.



35кВ

Рисунок 2.5. –схема электроснабжения завода

	

	2.6. Компенсация реактивной мощности.

	

Наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ, определяем по формуле:                      .				(2.6.1)

		 квар.

		Мощность БНК по первому критерию выбора трансформаторов минимальной мощности. Cуммарная мощность конденсаторных батарей на напряжение до 1кВ составит:

.					(2.6.2)

		                                 .

		Т.к. <0, то установка КУ не требуется, а  принимаем равным 0.

		

	Дополнительная мощность конденсаторных батарей по второму критерию для даннях трансформаторов определяется по выражению:

			(2.6.3)

	 356 – 0 – 0,57 ? 2 ? 630 = 0

	где  - расчётный коэффициент, значение которого зависит от показателей ,  и схемы питания цеховых подстанций, и определяется по справочным данным. Показатели ,  определяются также по справочным данным.

	При числе цеховых трансформаторов менее и равным трём, мощность конденсаторных установок определяется по выражению:

						(2.6.4)

	Результаты расчёта мощности компенсирующих устройств приведены в таблице 2.6.2

	

	Таблица 2.6.1 - Результаты расчёта компенсации реактивной мощности в сети 0,4 кВ

	

, кВт

, квар

, шт

m,

шт.

, шт

, 

квар

?, 

о.е

, 

квар

, квар

575

356

2

0

2

0

0,57

0

356

	

	Производим выбор компенсирующих устройств и уточняем расчётные нагрузки :

					(2.6.5)

	где     - суммарная мощность компенсирующих устройств, квар;

	 - суммарная реактивная расчетная нагрузка цеха, квар;

	Из рассчетов видно, что в нашем случае компенсирующая установка не требуется.

	2.7 Расчет токов короткого замыкания. 

	Выбор и проверка электрооборудования и проводников.

	

Надежность работы системы электроснабжения промышленных предприятий как в целом, так и в отдельные ее частях, во многом  зависит от правильного учета действия токов короткого замыкания. Расчет токов КЗ производится для выбора коммутирующей аппаратуры, проверки устойчивости элементов схемы по термической и электродинамической стойкости. Также величины токов КЗ необходимо знать при выборе релейной защиты.

	К коротким замыканиям относится всякое не предусмотренное условия работы оборудования, замыкание между фазами или фаз на землю. КЗ возникает из-за старения или повреждения изоляции, перенапряжении в сетях или ошибочных действиях персонала. При появления КЗ, в сети резко возрастают токи в фазах, что вызывает снижение напряжения в системе. Особенно велико снижения напряжения вблизи КЗ, поскольку в таком случае все три фазы находятся в одинаковых условиях. Все прочие короткие замыкания относятся к несимметричным.

Рассчитаем токи К.З. в точках К1…К3, для этого найдем сопротивление элементов схемы (см. рис.2.7.1 и 2.7.2). 

	

	Расчетная схема сети электроснабжения предприятия и схема замещения представлены на рисунках 2.7.1 и 2.7.2 соответственно.

	

	

ТМГ 630/10/0,4



	Рис. 2.7.1  Расчетная схема сети







		







	Рис. 2.7.2  Схема замещения

	

Найдем сопротивление в точке К1:

Система: Uном=35кВ; Sб=1000МВА; Sк.з.=600МВА.

Кабельная линия: X0=0,4 Ом/км; l=15км; Uном=35кВ.

Трансформатор: Sном=4 МВА; Sб=1000МВА.

Расчет сопротивлений элементов схемы:

                                                 (2.7.1)



	







Найдем сопротивление в точке К2:

Сопротивление на стороне 10 кВ:

    

Сопротивление кабеля (КЛ1):   

r0=0.326 Ом/км

x0=0.083 Ом/км



где l=0,273 км – длина кабельной линии

Сопротивление автоматического выключателя (A1):

Xa1=0.084 мОм  ;  Ra1=0.12 мОм

	

Следовательно, сопротивление точки К2:



Тогда ток короткого замыкания в точке К2:





Рассчитаем токи К.З. на НН (в точке К3):



Сопротивление трансформатора:



Отсюда ток К.З. в точке К3 равен:

		





Найдем ударный ток:

	





Найдем действующие значения полного тока К.З.:



Все расчетные данные занесем в таблицу 2.7.1

                                                                                           Таблица № 2.7.1

Точки К.З.



Iк, кА



iуд, кА



Iу, кА



Sк.з., МВА



К1

К2

К3





2,579

9,376

23,731



4,377

14,586

23,492



2,681

9,469

25,778



165,3

170,5

16,4

	

	

	

2.8 Выбор сечения токоведущих элементов и электрических

 аппаратов напряжением выше 1 кВ



Сечения жил кабелей выбираются в зависимости от ряда технических и экономических факторов. Силовые кабели выбираются по рабочему напряжению электроустановки, по числу и сечению токоведущих жил. Выбор сечения жил производится по допустимо длительному току , кабель проверяется по потере напряжения и на термическую устойчивость к токам короткого замыкания.

При расчетах длительно-допустимый ток определяется по расчетному току. Во время аварийных режимов допускается перегрузка кабелей 30% на время максимума продолжительностью не более 6 часов в сутки, в течении 5 суток, при условии, что в нормальном режиме кабель загружен не более 80% длительно допустимого тока.

Для примера произведен расчет кабельной линии до ТП-1, результат расчета занесен в таблицу 2.8.1

Расчет тока нагрузки в нормальном режиме:

	,                                                          (2.8.1)

	.

Ток в аварийном режиме:

	,		                               	               (2.8.2)

	

Экономическое сечение линии по току нормального режима:

	,                                          	                      (2.8.3)

где  – экономическое сечение жил кабеля с алюминием.

При числе часов использования максимума нагрузок ТМ > 5000 по 
ПУЭ .



Выбирается кабель марки ААБл с сечением 16, в ближайшем стандартном ряду.

;  Ом/км; х0 = 0,113 Ом/км.

Допустимый ток нагрузки кабеля с учетом условий прокладки:

,	                                                            (2.8.4)

где 0,85 – поправочный коэффициент на число кабелей;

	 1,06 – поправочный коэффициент на температуру земли

Проверяется загрузка кабеля в нормальном режиме:

	                                      (2.8.5)

В аварийном режиме допускается величина тока равная:

	                                       (2.8.6)

	

Проверка кабеля по потере напряжения:

	,                                                  (2.8.7)

;

.

Таблица 2.8.1 - Выбор кабелей для ТП 



 № ТП1

Sр, кВА

Iр.н., А

Iр.а., А

Марка кабеля

Sэк, мм2

Сечение кабеля



Imax.д., А





?U, %

1

2

3

4

5

6

7

8

9

ТП1

677

19,5

39

ААБл

16,2

16

84,09

0,06



		

		

		Выбор сборных шин

		

	Шины распределительных устройств выбираются по нагреву максимальным расчётным током Iрм и проверяются на электродинамическую и термическую стойкость.

	При выборе шин по нагреву учитываются наиболее тяжёлые послеаварийные и ремонтные режимы. Допустимый ток шины Iдоп должен быть не менее Iр.м.

		                                         (2.8.9)

	При расположении шин плашмя (большая грань полосы находится в горизонтальной плоскости) допустимый ток, указанный в [2] таблице П7.6, должен быть уменьшен на 5% для полос шириной до 60мм и на 8% - для полос большей ширины.

	Проверка на электродинамическую стойкость выполняется сравнением механического напряжения в материале шины ?р с допустимыми значениями ?доп

		                                           (2.8.10)

	Механические напряжения в материале шины, возникающие под действием изгибающего момента, МПа

		                                   (2.8.11)

		где iу – ударный ток КЗ, А;

	      l – расстояние между опорными изоляторами, см, которое в нашем случае принимаем равным  l =1 м;

	      а – расстояние между осями шин смежных фаз, см, которое в нашем случае принимаем равным а=0,25 м;

	     W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см3, который при расположении шин плашмя вычисляется как

		                                           (2.8.12)

	где b и h – соответственно меньший и больший размеры сторон поперечного сечения шины.

	Проверка шин на термическую стойкость сводится к определению минимального допустимого сечения

		                                           (2.8.13)

	где С – расчётный коэффициент, С=91 Ас0,5/мм2.

	Произведём выбор шины РП напряжением 10кВ и проверим их на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ.

	Выбираем по нагреву шины шириной до 60мм. В этом случае условие выбора примет вид

	 А,

	456 А>168.

	Принимаем шины размером 40x4мм, имеющие площадь сечения 160 мм2 и Iдоп=456 А.

		 кА2?с,

		 мм2.

	Что меньше принятого нами сечения равного 160 мм2.

	Выполним проверку на электродинамическую стойкость. Момент сопротивления шин  при расположении их плашмя

	 см3.

	Расчётные напряжения в материале шины

	 МПа,

	Для материала шин марки АДО ?доп =49 МПа. Так как условие

	МПа>МПа

	выполняется, выбранные шины динамически устойчивы.

Высоковольтное оборудование выбирают по номинальному напряжению и по току послеаварийного режима, по отключающей способности токов КЗ, по динамической и термической стойкости к токам КЗ. Необходимо рассмотреть выбор вводного, секционного выключателей, выключателей наиболее загруженной отходящей линии, также произвести выбор выключателей нагрузки.

Так для ограничения перенапряжений не следует применять разрядники типа РВС, а надо применять ограничители перенапряжения типа ОПН.

При выборе выключателей 10кВ надо ориентироваться на применение вакуумных, элегазовых и современных масляных выключателей.

На предприятиях с большей нагрузкой или при наличии потребителей с более высокой категорией надежности электроснабжения целесообразно применение ячеек КРУ с выкатными тележками.

Все расчеты и выбранное оборудование приведены в таблицах 2.8.2 



Таблица 2.8.1 – Выбор выключателей 10кВ



Условие выбора

Вводной

Секционный



расчет

паспорт

расчет

паспорт

Uном ? Uсети, кВ

10

10

10

10

Iном ? Iраб, кА

39

630

39

400

Iотк ? Iпо, кА

3,9

12,5

3,9

8

Iдин  ? Iуд, кА

11,5

32

11,5

20

Iтерм ? Iпо, кА

3,9

12,5

3,9

8

Тип 

выключателя

BB-TEL-

10-12,5-630

BB-TEL-

10-8-400

	

	

	

	

	

Таблица 2.8.3 – Выбор предохранителей 10кВ

Условие выбора



630 кА



расчет

паспорт

Uном ? Uсети, кВ

10

10

Iпл.вст ? Iр, кА

39

80

Iоткл  ? Iпо, кА

3,9

20

Тип предохранителя

ПКТ103-10-80-20





Таблица 2.8.4 – Выбор трансформатора тока 10кВ

Условие выбора

Ячейка  

ТП1







расчет

паспорт

Uном ? Uсети, кВ

10

10

Iном ? Iраб, кА

39

75

Iдин  ? Iуд, кА

10,9

26,5

Iтерм ? Iпо, кА

3,9

4,8

Тип тр-ра тока

ТПЛ-10-75/5





Таблица 2.8.5 – Выбор ячеек КРУ 10 кВ

Условия выбора

Расчетное значение

Каталожное значение

1) 

1) Uс = 10кВ

1) Uн=10кВ

2) 

2) 

2) 

3) 

3) 

3) 

4) 

4) 

4) 

5) 

5) 

5) 

Тип

                                     К-104М-2-6

	

	2.9. Качество электроэнергии в узлах схемы электроснабжения.

	

Электрическая энергия, вырабатываемая источниками питания и предназначенная для работы электроприёмников, должна иметь такие качественные показатели, которые определяют надёжность и экономичность их работы. Качественные показатели электроэнергии нормируются государственными стандартами; на эти нормы ориентированы технические условия работы электроприёмников, выпускаемых промышленностью.

Расчет производится для таких показателей качества электроэнергии как отклонение напряжения, колебания напряжения и несинусоидальность напряжения. Проведение расчета необходимо для того, чтобы установить, насколько эти показатели соответствуют установленным на них нормам. Нормирование показателей необходимо вследствие негативного влияния на работу других электроприемников:

 - отклонение напряжения может привести к изменению производительности данной установки или агрегата, к браку продукции в данной установке или агрегате, к изменению потребления активной и реактивной мощности, к изменению потерь активной мощности, а так же к изменению срока службы самого электроприемника и изоляции проводников, питающих его;

 - колебания напряжения наибольшее влияние оказывает на освещение и на различную электронную технику (ПК, телевизоры,и т.д.). На электродвигатели и электротехнологические установки колебание напряжения практически не оказывает влияния, т.к. длительность колебаний небольшая. Колебание напряжения сказывается на релейной защите;

 - несинусоидальность напряжения вызывает дополнительные потери мощности за счет протекания высших гармоник, уменьшается срок службы изоляции, из-за высших гармоник в системах управления могут быть сбои.







Расчет уровней напряжения на шинах 0,4 кВ цеховых ТП



	В зависимости от режима нагрузки промышленного предприятия напряжение на зажимах электроприёмников не остаётся постоянным и может отличаться от номинального. При изменении напряжения меняются также показатели самой сети, в основном за счёт изменения потерь мощности и электроэнергии.

	Показатели качества электрической энергии нормируются ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». Согласно этому стандарту уровни напряжения должны находиться в пределах 5% от номинального. Если уровень не соответствует ГОСТ, необходимо использовать средства регулирования напряжения.

	Цеховые трансформаторы оборудованы устройствами переключения без возбуждения (ПБВ). Эти устройства позволяют регулировать напряжение в пределах 5 (5 ступеней по 2,5). Чтобы переключить отпайку устройства ПБВ на другую ступень, необходимо отключить трансформатор от сети, поэтому регулирование напряжения на цеховых подстанциях производится только при сезонных изменениях нагрузки.

	На ГПП регулирование напряжения осуществляется под нагрузкой (РПН) в пределах 16 (9 ступеней по 1,78 ). 

	Для расчета задаем уровни или отклонения напряжения в точке 1 раздела сетей промышленного предприятия и энергосистемы:

	 - в период максимума нагрузки предприятия.

	 - в период минимума нагрузки предприятия.

	Целью расчета является определение отклонений напряжения в период максимума нагрузки  и минимума нагрузки  на шинах 0,4 кВ всех трансформаторных подстанций завода. 

	Они определяются по следующим выражениям:

		(2.9.1)

		(2.9.2.......................