Материал: Электроснабжение деревообрабатывающего предприятия

По (3.1) минимальное число трансформаторов равно:

Nт,min1=881,6/0,8∙630=2 (шт);

Nт,min1=881,6/0,8∙400=3 (шт).

«Величина реактивной мощности, которую может пропустить трансформатор со стороны высокого напряжения в сеть низкого напряжения для масляных трансформаторов по (3.3) составит» [2]:

Qт1=√(1,1∙630∙0,8∙2)2 - 881,62 = 795,6 кВар;

Qт1=√(1,1∙400∙0,8∙3)2 - 881,62 = 832 кВар.

По (3.4) мощность, которую необходимо скомпенсировать равна:

Qку1=425,3 - 795,6 = - 370,3 кВар;

Qку2=425,3 - 832 = - 406,7 кВар.

Для имеющихся вариантов установка компенсирующих устройств не требуется.

По (3.7) коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме:

Кз,1=√881,62+425,32/2∙630 = 0,69;

Кз,2=√881,62+425,32/3∙400 = 0,7.

По (3.8) коэффициент загрузки трансформаторов в аварийном режиме:

Кз,ав1=√881,62+425,32/(2-1)630 = 1,3;

Кз,ав2=√881,62+425,32/(3-1)400 = 1,1.

Для выбранных масляных трансформаторов мощностью до 2500 кВ·А , что соответствует требованиям «ГОСТ 14209-85» [5].

.3 Технико-экономический расчет

Полные приведенные затраты трансформатора определяются по выражению:

, тыс.руб.,                                          (3.9)

где E- норма дисконта, ;

- «полные капитальные затраты с учётом стоимости КТП, тыс.руб». [3];

- «стоимость потерь в трансформаторе, тыс.руб.» [3] ;

- «затраты на обслуживание ремонт и амортизацию, тыс.руб.»

, тыс.руб.                                              (3.10)

где  - цена КТП, Ц тр,1=231,7 тыс. руб., Ц тр,2 =162,2 тыс. руб.;

 - индекс цен оборудования ();  - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы, связанные с приобретением оборудования;

 - коэффициент, учитывающий затраты на строительные работы;

- коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и отладку оборудования.

Кн,тр =231,7∙1∙(1+0,095+0,13+0,15) = 318,58 (тыс. руб.),

, тыс. руб.,                    (3.11)

где  - стоимость 1кВт/ч электроэнергии, С0=4,83 руб/кВт∙ч (2015г.);

 - годовое число часов работы трансформатора, ;

 - потери холостого хода, ΔРхх=1,42кВт, ΔРхх =0,92 кВт;

 - потери короткого замыкания, ΔРкз=8,5кВт, ΔРкз=5,9 кВт;

 - время максимальных потерь, .

Ип,тр=4,83∙(2∙1,42∙8760+(822,9/630)2∙8,5∙2700∙(1/2)=194,68 тыс. руб.

, тыс. руб.                                   (3.12)

где  норма амортизационных отчислений;

 - норма обслуживания оборудования;

 - норма ремонта оборудования.

И обсл,рем,ам =(0,035+0,029+0,01)∙318,58=23,6 тыс. руб.,

З∑=0,25∙318,58+135,43+23,5=238,5 тыс. руб.

Аналогично определяются приведенные затраты и для второго варианта. Результаты расчётов сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Результаты технико-экономических показателей для ТП

Вариант ТП с двумя трансформаторами мощностью по 630 кВ·А на основе технико-экономического расчёта оказался выгоднее, его и принимаем за основной в последующих расчетах.

4 .ВЫБОР СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

4.1 Проектирование цеховой сети

Цеховые сети распределения электроэнергии должны обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории надёжности, быть удобными и безопасными в эксплуатации, иметь оптимальные технико-экономические показатели, и конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа. Схемы могут быть: радиальными, магистральными и смешанными, с односторонним и двухсторонним питанием. При проектировании следует избегать многоступенчатых схем, не применять недогруженного оборудования, использовать наиболее простой способ прокладки сети. Каждый участок или отделение цеха должны питаться от своих распределительных устройств, исключая подключение потребителей других участков или отделений цеха.

«Схему распределения электрической энергии выполним при помощи установки распределительных устройств РУ. От РУ питаются распределительные шкафы. При радиальной схеме питание от подстанции к отдельным узлам нагрузки и мощным приемникам передается по отдельной линии. В двухступенчатой радиальной схеме между ЦП и потребителями (приемниками) имеются дополнительные элементы - РП. На ее выбор повлияли следующие факторы:

при сосредоточенных нагрузках;

для питания мощных электро-приемников с нелинейными, резко переменными, ударными нагрузками, отрицательно влияющими на качество электрической энергии;

при повышенных требованиях к надежности электроснабжения»[4] .

Кроме того, радиальные схемы относятся к высоконадежным элементам системы электроснабжения. Их можно применять для питания потребителей любой категории надежности. Такие схемы обладают универсальностью и гибкостью.

Распределение электроэнергии от РУ к распределительным пунктам реализуется кабелем.

Распределение электроэнергии от распределительных пунктов до электроприемников осуществляется по радиальной схеме кабелем, прокладываемым в полу в трубах соответствующего диаметра.

Схема электроснабжения рабочего и аварийного освещения радиальная. Питающая и групповая сети схемы реализованы посредством кабельных линий, проложенным по колоннам. Питание щитка аварийного освещения осуществляется от смежной системы шин цеховой трансформаторной подстанции.

4.2 Расчет нагрузок по отдельным узлам

Расчет нагрузки по отдельным узлам низковольтной части выполним с помощью метода упорядоченных диаграмм аналогично расчету нагрузок участков цеха, выполненному в п. 2.1.

5. ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЦЕХА

5.1 Выбор распределительных пунктов

Расчет нагрузок по отдельным узлам схемы

Расчет выполним аналогично пункту 2.1.

Питание потребителей осуществляется от девяти распределительных пунктов. Результаты расчета силовой нагрузки приведены в приложении А.

«Выбор силовых шкафов и пунктов осуществляется по степени защиты в зависимости от характера среды в цехе, по его комплектации - предохранителями или автоматическими выключателями» [4].

Номинальный ток силового пункта  должен быть больше расчётного тока  группы приёмников:

Число присоединений к силовому пункту  и их токи  не должны превышать количество отходящих от силового пункта линий  и их допустимые токи , т. е.

,

.

Выбор распределительных пунктов.

Для приёма и распределения электроэнергии к группам потребителей

трёхфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В применяют силовые распределительные шкафы .

Учитывая расположение приемников электроэнергии, используются девять распределительных пунктов.

Выбираем распределительный шкаф Tri-Line-R фирмы АВВ. Высота - 2213 мм, глубина-325мм, ширина-364мм. IP-54. Количество панелей-1. Количество аппаратов-68.

5.2 Расчёт сечений кабельных линий 0,4 кВ

Методика расчёта сечений кабельных линий

Выбранный тип провода или кабеля должен строго соответствовать его назначению, характеру среды, способу прокладки.

Сечение проводов и жил кабелей цеховой сети на напряжение до 1кВ выбирается по следующим условиям:

по нагреву расчётным током:

, А                                                                       (5.1)

где Iр - «расчетный ток линии, питающей группу приемников (для линии, питающей единичный потребитель вместо Iр принимается номинальный ток приемника Iном ) ,А» [1];

 - «поправочный коэффициент, учитывающий отличие температуры в цехе от температуры, при которой заданы Iдоп,» [2];

 - «поправочный коэффициент, учитывающий снижение допустимой токовой нагрузки для проводов и кабелей при их многослойной прокладке в коробах,» [2];

- по термической стойкости:

, А·                                                   (5.2)

где tОТКЛ = tС.О + tА - время отключения КЗ, с;

tС.О - выдержка времени срабатывания отсечки селективного автомата, с;

tА - время гашения дуги, для автоматических выключателей принимают равным 0,06 с;

I(3)КЗ - расчётный ток КЗ,А;

С - постоянная, принимающая разное значение для кабелей в зависимости от изоляции и напряжения.

Выбранные сечения проводов кабелей проверяются на потери напряжения, которые определяются по формуле:

                                                     (5.3)

где l - длина линии, м;

ro и xo - удельные активное и индуктивное сопротивления соответственно, Ом;

j - угол сдвига между током и напряжением сети.

Расчёт сечений кабельных линий.

Ниже приведён выбор кабеля, соединяющего шины КТП-1 с распределительным пунктом РП1.

Проверка по нагреву расчётным током:

IР = 74,7 А,

кср = 1, кпр = 0,9,

IдопА=90 A.

Выбирается кабель марки АВБбШв 4∙35, Iдоп = 90 А [5];

∙0,9 > 74,7 - условие выполняется.

Проверка на потерю напряжения:

ΔU=24∙74,7∙√3∙(0,7∙0,8+0,662∙0,65) = 2,07 В,

что составляет 0,5 % от Uсети, что допустимо.

Выбор кабелей для остальных электроприёмников производится аналогично. Результаты выбора представлены в приложении 3.

6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ СЕТИ 0,4 И 10 КВ

.1 Расчет токов короткого замыкания в сети 0,4 кВ

Расчет токов КЗ выполняется с целью проверки коммутационной аппаратуры на динамическую стойкость, чувствительность и селективность действия защит.

Расчет произведем для потребителя №8, т.к. он является самым мощным электроприемником, и для потребителя №28, т.к. он является самым удаленным.

Рисунок 6.1 - Исходная схема для расчета токов короткого замыкания

Исходные данные для расчета:

Система С:; .

Трансформатор Т: Sн.тр=630 кВА; Uк=5,5%; ΔPк=8,5 кВт.

Линия W7: АВБбШв (5x10); r0=3,12 мОм/м; х0=0,099 мОм/м; L=27,5 м.

Линия W5: ВВГ (5x1,5); r0=12,5 мОм/м; х0=0,126 мОм/м; L=18м.

Линия W116: АВБбШв (5х95); r0=0,326 мОм/м; х0=0,081мОм/м ;L=15,5 м.

Линия W32: АВВГ (5´95); r0=0,32 6мОм/м; х0=0,081 мОм/м;L=4 м.

Выключатель QF1: Iн=1600 А.

Выключатель QF9: Iн=25 А.

Выключатель QF118: Iн=25 А.

Выключатель QF5: Iн=630 А.

Выключатель QF30: Iн=250 А.

Транспортер Н1: Pн=1,5 кВт; Iн=3,92 А; cosφ=0,71.

Двигатель горизонтальной фрезы Н2: Pн=95 кВт; Iн=160 А; cosφ=0,9.

Рисунок 6.2 - Схема замещения

Найдем параметры схемы замещения.

Индуктивное сопротивление системы:

, мОм ,                                                     (6.1)

где  - номинальный ток отключения выключателя на стороне , А;

 (мОм).

Сопротивления трансформатора:

, мОм;                                                                 (6.2)

, мОм;                                                (6.3)

Rтр=(8,5∙0,42/6302 )∙106 =3,4 (мОм);

Хтр=(0,42/630)∙106∙√(5,5/100)2 -(8,52/6302)=13,5 (мОм).

Сопротивления линий:

, мОм;                                                                              (6.4)

, мОм;                                                                            (6.5)

Rw7=3,12∙27,5=85,8 (мОм);

Х w7 =0.099∙27,5=2,72 (мОм);

Rw5=12,5∙18=225 (мОм);

Х w5 =0,126∙18=2,3 (мОм);

Rw116=0.326∙15,5=5,05 (мОм);

Xw116= 0,081∙15,5=1,3 (мОм);

Rw30=0,326∙4=1,3 (мОм);

Xw30=0,081∙4=0,32 (мОм).

Сопротивления автоматических выключателей:

RQF1=0,25 мОм; XQF1=0,1 мОм;