- Учитывать широкое применение элементов автоматизации и требования противоаварийной автоматики;
- Обеспечивать возможность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения соседних присоединений.
На всех ступенях системы электроснабжения следует широко применять простейшие схемы электрических соединений с минимальным количеством аппаратуры на стороне высшего напряжения, так называемые блочные схемы подстанций без сборных шин.
При выполнении блочных схем подстанции напряжением 35 – 220 кВ следует применить:
1. Схемы "отделитель-короткозамыкатель" при питании предприятия по магистральной линии и "разъединитель-короткозамыкатель" при питании по радиальной линии. В данной схеме отключающий импульс от релейной защиты подается на короткозамыкатель, который создает искусственное короткое замыкание, что приводит к отключению головного выключателя линии. При питании по магистральной линии отделитель во время бестоковой паузы срабатывает, отделяя УВН от линии, и через выдержку времени устройство АПВ на головном выключателе подает на него включающий импульс и линия вновь включается, обеспечивая электроснабжение оставшихся потребителей. При радиальной схеме устройство АПВ на головном выключателе не устанавливается, следовательно, отдельной схемы, при малых расстояниях от подстанции до короткозамыкателя (до 5 км), не рекомендуется из-за возникновения километрического эффекта.
2. Схемы глухого присоединения линии к трансформатору через разъединитель является более дешевой по сравнению с предыдущей, при малых расстояниях. Отключающий импульс в данной схеме подается по контрольному кабелю на головной выключатель.
3. Схемы с выключением на стороне высокого напряжения.
Выбор вида УВН осуществляется на основании технико-экономического расчета (ТЭР).
Наиболее экономичный вариант электроустановки требует наименьшего значения полных при приведенных затрат, которые определяются по выражению:
где ЕН = 0,12 нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, руб.
К – капиталовложения в электроустановку, руб.
И – годовые издержки производства, руб/год.
На основании вышеизложенного наметим два варианта и по результатам ТЭР выберем вариант с наименьшими затратами.
Вариант 1 Схема "разъединитель-короткозамыкатель" рис.6.
Вариант 2 Схема "Выключатель" рис. 7.
Вариант 1.
Капиталовложения
Разъединитель РНД3-1б-110/1000
Краз = 4,6 тыс. руб. согласно [7]
Короткозамыкатель КЗ-110У-У1(Т1)
ККЗ = 10,6 тыс. руб. согласно [7].
Стоимость монтажа и материалов 1 км контрольного кабеля в траншее с алюминиевыми жилами сечением 10х2,5 мм2, ККК = 11,3 тыс. руб.
Суммарные капиталовложения:
тыс. руб.
Вариант 2.
Капиталовложения ВВЭ-110Б-16/1000 УХЛ1
КВ = 90 тыс. руб. согласно [7]
2. Издержки на амортизацию и обслуживание.
где Ра – амортизационное отчисление, руб. Р0 – затраты на электроэнергию, руб. РР – расходы на эксплуатацию, руб.
Вариант 1
Вариант 2
3. Полные приведенные затраты
Окончательно выбираем наиболее экономичную схему УВН ППЭ, т.е. схему "Выключатель" вариант 2.
7.2 Выбор трансформаторов ППЭ
Выбор трансформаторов ППЭ производится по ГОСТ 14209-85, т.е. по расчетному максимуму нагрузки SР, по заводу намечаются два стандартных трансформатора, намечаемые трансформаторы проверяются на эксплуатационную перегрузку.
По суточному графику определяем среднеквадратичную мощность
кВА
Намечаемая мощность трансформатора
В соответствии с тем, что SСК = 37948,94 кВА предварительно намечаем трансформатор марки ТРДН – 40000 кВА.
Так как SСР.КВ = 37948,94 кВА < 2×SН.Т = 80000 кВА, то проверки на эксплуатационную перегрузку не требуется.
По полной мощности подстанции приблизительно выбираем трансформатор ТРДН-40000/110.
Определяется коэффициент первоначальной загрузки.
Проверяется трансформатор на аварийную перегрузку, т.е. когда один трансформатор на ППЭ выведен из строя.
Определяем коэффициент загрузки в ПАР
Сравним значение и КМ. Так как , то принимается
По табл. 2 [4] находим К2 доп
Для n = 12 и К = 0,943; К2 доп = 1,5
К2 =0,8 < К2 доп = 1,5, следовательно трансформаторы ТДН-25000/110 удовлетворяют условиям выбора.
Для ТДН-40000/110:
DРР = 170 кВт; DРХХ = 34 кВт; IХХ% = 0,55%; UКЗ% = 10,5%
7.3 Выбор ВЛЭП
Питание завода осуществляется по двухцепной воздушной линии так как завод состоит из потребителей электроэнергии 2 и 3 категории. При этом выбирается марка проводов и площадь их сечения. При выборе необходимо учесть потери в трансформаторах.
Для трансформатора ТРДН-40000/110
Потери в трансформаторе:
;
кВт;
кВар.
Расчетная полная мощность с учетом потерь в трансформаторах
кВА.
Принимаются к установке провода марки АС.
Расчетный ток в ПАР
А
Расчетный ток в нормальном режиме.
Предварительно принимаем провод сечением FР = 120 мм2 с Iдоп = 390 А табл.1.3.29 [5].
Проверяется выбранное сечение провода по экономической плотности тока:
где IР – расчетный ток в нормальном режиме.
jЭК – экономическая плотность тока. jЭК = 1 А/мм2 по табл. 1.3.36 [5] для Тmax > 5000 ч.
мм2
Выбираем FР = 120 мм2 с Iдоп = 390 А по табл. 1.3.29 [5].
По условиям короны минимальное сечение провода на напряжение 110 кВ составляет 120 мм2, данное условие выполняется.
Проверка по потерям напряжения:
Потери напряжения в линии.
,
где , кВт
, кВар
Сопротивление линии:
Ом
По потерям напряжения данное сечение также удовлетворяет условиям проверки. Выбранные провода ЛЭП-110 сечением 120 мм2 и Iдоп = 390 А удовлетворяет всем условиям проверки. Окончательно принимаем провода марки АС-120/19 с Iдоп = 390 А. Опоры железобетонные двухцепные.
8. Выбор системы распределения
В системе распределения завода входят распределительные устройства низшего напряжения ППЭ, комплектные трансформаторные (цеховые) подстанции (КТП), распределительные пункты (РП) напряжением 6-10 кВ и линии электропередач (кабели, токопроводы), связывающие их с ППЭ.
Выбор системы распределения включает в себя решение следующих вопросов:
1. Выбор рационального напряжения системы распределения.
2. Выбор типа и числа КТП, РП и мест их расположения.
3. Выбор схемы РУ НН ППЭ.
4. Выбор сечения кабельных линий и способ канализации электроэнергии.
8.1 Выбор рационального напряжения распределения
Рациональное напряжение распределения определяется на основании ТЭР и для вновь проектируемых предприятий в основном зависит от наличия и значения мощности ЭП напряжением 6кВ, 10 кВ, наличия соответственной ТЭЦ и величины ее генераторного напряжения, а так же Uрац системы питания. ТЭР не проводится в случаях:
Суммарная мощность электроприемников 6 кВ равна или превышает 40% общей мощности предприятия – тогда напряжение распределения принимается 6 кВ.
Суммарная мощность электроприемников 6 кВ не превышает 15% общей мощности предприятия – тогда напряжения распределения принимается 10 кВ.
Суммарная мощность 6 кВ
На основании этого принимаем напряжение распределения классом
UР = 6 кВ.
8.2 Выбор числа и мощности цеховых ТП
Число КТП и мощность трансформаторов на них определяется средней мощностью за смену (SСМ) цеха, удельной плотностью нагрузки и требованиями надежности электроснабжения. Если нагрузки цеха (SСМi)на напряжении до 1000 В не превышает 150 – 200 кВА, то на данном цехе ТП не предусматривается, и ЭП цеха запитывается с шин ТП ближайшего цеха кабельными ЛЭП. Число трансформаторов в цехе определяются по:
где SСМ – сменная нагрузка цеха; SН.Т. – номинальная мощность трансформатора, кВА; r - экономически целесообразный коэффициент загрузки.
для 1 – трансформаторной КТП (3 категория) b = 0,95-1,0
для 2 – трансформаторной КТП (2 категория) b = 0,9-0,95
для 3 – трансформаторной КТП (1 категория) b = 0,65-0,75
Коэффициент максимума для определения средней нагрузки за спину находим по:
Средняя нагрузка за смену равна:
Так как выбор мощности цеховых трансформаторов производится с учетом установки компенсирующих устройств, то найдем мощность компенсации и выберем комплектные компенсирующие устройства.
Мощность компенсации:
Средняя реактивная мощность заводского цеха определяется из выражения:
Если нет необходимости устанавливать компенсирующие устройства, то выражение принимает вид:
Полная мощность, приходящаяся на КТП с учетом компенсации реактивной мощности:
Цеховые трансформаторы выбираются по SСМ с учетом Sуд
Удельная мощность цеха:
где F – площадь объекта, м2
При определении мощности трансформаторов следует учесть, что если Sуд не превышает 0,2 (кВА/м2), то при любой мощности цеха мощность трансформаторов не должна быть более 1000 кВА. Если Sуд находится в пределах 0,2-0,3 кВА/м2, то единичная мощность трансформаторов принимается равной 1600 кВА.
Если Sуд более 0,3 кВА/м2, то на ТП устанавливается трансформаторы 2500 кВА.
После предварительного выбора трансформатора в НР и ПАР, а там где есть необходимость с учетом отключения потребителей 3 категории.
Для примера определяется средняя нагрузка ремонтно-строительного цеха(№21). Коэффициент использования для цеха №21 КИ = 0,25. Коэффициент максимума определяется по формуле.
Средняя нагрузка за максимально нагруженную смену определяется по формулам:
кВт кВа
Определяем полную мощность.
Поскольку < 200¸250 кВА, то на этом объекте КТП не предусматривается, а ЭП будут запитаны с шин ТП ближайшего цеха по кабельной ЛЭП.
Результаты расчетов средних нагрузок за наиболее загруженную смену остальных цехов сведем в табл. 5.
Согласно [6] для компенсации реактивной мощности используются только низковольтные БСК (напряжением до
где QЭ – реактивная мощность, 1000 В) при выполнении следующего условия:
передаваемое из энергосистемы в сеть потребителя, кВар.
Qсд – реактивная мощность, выдаваемая в электрическую сеть синхронными двигателями. кВар.
Qa – мощность потребителей реактивной мощности на шинах 6 кВ, кВар.
кВар > кВар
Следовательно будем использовать БСК только на 0,4 кВ. Размещение БСК будем производить пропорционально реактивной мощности узлов нагрузки. БСК не следует устанавливать на силовых пунктах, на подстанциях, где мощность нагрузки менее 200 кВар (это экономически нецелесообразно). Величина мощности БСК в том узле нагрузки определяется по выражению (6.2.
где QМ – реактивная нагрузка в i-том узле, кВар;
- сумма реактивных нагрузок всех узлов, кВар.
Таблица 5
№
РМ, кВт
QМ, кВар
КС
КИ
КМ
РСМ, кВт
QСМ, кВар
, кВА
1
61,317
35,67
0,5
0,55
0,909
67,4487
39,2388
78,0321
2
5061,4
4312
0,7
0,65
1,077
4699,9
4003,93
6174,19
3
2866,4
2798
0,85
0,8
1,063
2697,81
2633,81
3770,3
4
1958,7
1903
1843,47
1790,82
2570,1
5
1374,4
1354
0,75
1,154
1191,12
1173,76
1672,27
6
3324,2
3752
3086,8
3484,06
4654,79
7
862,85
846,7
747,807
733,798
1047,7
8
11,219
6,531
0,45
1,111
10,0972
5,87759
11,6833
9
8,4642
4,927
7,61779
4,43413
8,81432
10
17,086
14,11
15,3778
12,7004
19,9443
11
65,093
54,57
58,5834
49,1136
76,4471
12
300,03
426,1
0,4
0,25
1,6
187,519
266,294
325,693
13
14,195
8,251
12,7759
7,42614
14,7774
14
156,86
175,9
0,6
1,2
130,718
146,611
196,423
15
48,423
51,84
40,3528
43,2005
59,1154
16
19,344
13,37
17,4094
12,0296
21,1612
17
569,86
485,5
1,133
502,821
428,368
660,552
18
9,2742
5,395
8,34678
4,85555
9,65635
19
1705,1
1454
1,071
1591,46
1356,96
2091,43
20
1205,6
1028
1,308
921,9
786,301
1211,68
21
78,736
88,61
49,2101
55,384
74,0879
22
7702,9
6568
5890,42
5022,65
7741,06
23
7370,3
7196
6936,79
6772,62
9694,71
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
