Электроснабжение насосной станции

 

Определяем  сменную мощность для силового щита № 1:

 [2, стр. 51, ф. 2.25],

где Р_{см сщ} – [кВт] средняя активная нагрузка групп электроприёмников всего силового щита  за максимально загруженную смену;

Р_см – [кВт] средняя активная нагрузка групп электроприёмников за максимально загруженную смену;

 [2, стр. 51, ф. 2.25],

где Q_{см сщ} – [кВАр] средняя реактивная нагрузка групп электроприёмников всего силового щита за максимально загруженную смену;

Q_см – [кВАр] средняя реактивная нагрузка групп электроприёмников за максимально загруженную смену;

     Рассчитываем  эффективное число электроприёмников  силового щита:

     

 [2,. стр. 55, ф. 2.35],

где - квадрат суммы номинальных мощностей всех  электроприёмников силового щита;

      - сумма квадратов номинальных  мощностей всех электроприёмников  силового щита;

     Определяем  значение коэффициента максимума К_мах по [2, стр. 54, Таблица 2.13], в зависимости от значения среднего коэффициента использования К_и и эффективного числа η_э группы электроприёмников силового щита. К_мах =1,45.

     Определяем  максимальную мощность:

 [2, стр. 56, ф. 2.43],

где Р_мах – [кВт] расчётная максимальная активная нагрузка (получасовой максимум) силового щита;

К_мах – коэффициент максимума активной (реактивной) мощности, характеризует превышение максимальной нагрузки Р_мах над средней Р_см за максимально загруженную смену;

Р_см – [кВт] средняя активная нагрузка групп электроприёмников за максимально загруженную смену силового щита;

      При η_э ≤ 10 реактивная максимальная мощность Q_мах  будет:

 [2, стр. 56, ф. 2.44],

где Q_мах – [кВАр] расчётная максимальная реактивная нагрузка (получасовой максимум);

Q_см – [кВАр] средняя реактивная нагрузка групп электроприёмников за максимально загруженную смену;

      Определяем  полную максимальную мощность:

   [2, стр. 58, ф. 2.45],

где S_мах – [кВА] полная мощность;

Р_мах – [кВт] расчётная максимальная активная нагрузка (получасовой максимум);

Q_мах – [кВАр] расчётная максимальная реактивная нагрузка (получасовой максимум);

  [2, стр. 56, ф. 2.46],

где S_мах – [кВА] полная мощность;

U_мах – [кВ] напряжение сети;

      Рассчитываем  средний коэффициент использования  К_{и с} группы электроприёмников:

 [2, стр. 52, ф. 2.29],

где К_и – коэффициент использования группы электроприёмников, характеризует использование активной мощности;

Р_см – [кВт] средняя активная нагрузка групп электроприёмников за максимально загруженную смену;

Р_ном – [кВт] суммарная номинальная активная мощность групп электроприёмников;

      Находим коэффициент мощности cos φ:

    [2,  стр. 118, ф. 3.18],

где Р - [кВт] активная мощность групп электроприёмников;

S - [кВА] полная  мощность групп электроприёмников;

      Определяем  сменную мощность для силового щита № 2 аналогично щиту №1 с той лишь разницей, что отсутствует нагрузка от задвижки и вносим данные в таблицу №2.

        

      2.6 Компенсация реактивной мощности

     Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий, имеет большое значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения (СЭС) и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии. На промышленных предприятиях основные потребители реактивной мощности присоединены к сетям до 1000 [В]. Это асинхронные двигатели (60-65% общего потребления реактивной мощности), трансформаторы, включая сварочные (20-25%), вентильные преобразователи, реакторы и прочие электроприёмники.

     На  предприятиях компенсация реактивной мощности может проводиться как  установкой КУ до 1 [кВ], так и перетоком реактивной мощности с шин 6 [кВ]. Источники реактивной мощности напряжением 6 [кВ] более экономичны по сравнению с источниками реактивной мощности на напряжение до 1 [кВ]. Однако передача реактивной мощности из сети 6 [кВ] в сеть напряжением до 1 [кВ] может привести к увеличению потерь электроэнергии в трансформаторах, т.к. это обусловлено их дополнительной нагрузкой.

     Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет: разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства; снизить расходы на оплату электроэнергии при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник; подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз; сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

     Расчет  компенсации реактивной мощности сводится к выбору мощности компенсирующих устройств, которая требуется для обеспечения требуемого коэффициента мощности. Примем требуемый коэффициент мощности близким к 0,98.

 

 для силового щита № 1

 

 для силового щита № 2

 

 Выбираем  конденсаторную установку КРМ-0,4 мощностью 39,6 кВАр с номинальном током вводного рубильника 100А для каждого из двух шкафов. 

      2.7 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

      Трансформаторные  подстанции являются основным звеном системы электроснабжения. Они служат для приёма, преобразования и распределения электроэнергии. В состав каждой подстанции входят трансформатор, распределительные устройства (РУ), содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства. Схему КТП выбирают с учётом установленной мощности потребителей электроэнергии и категории их надёжности, характера электрических нагрузок и размещения их на плане предприятия. Для нашего объекта, ввиду преобладания потребителей 1 категории, необходимо использовать отдельно стоящую  КТП с двумя понизительными трансформаторами, питающимися от двух независимых линий, РУ высшего и низшего напряжений.

      Выбор числа и мощности силовых трансформаторов  должен быть технически и экономически обоснованным, т.к. он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. Выбор мощности трансформаторов производится исходя из расчётной нагрузки объекта электроснабжения, числа часов использования максимума нагрузки, темпов роста нагрузки, стоимости электроэнергии, допустимой перегрузки трансформаторов и их экономической загрузки. Но к началу проектирования указанные факторы нам ещё не известны в полном объёме, и мощность трансформаторов выбираем так, чтобы в нормальных условиях окружающей среды при подключении всех расчётных нагрузок предприятия их коэффициент загрузки β_т не превышал 0,7-0,75.

     Примем  рекомендуемый коэффициент загрузки βт=0,67 [3,ст. 281, таблица №4.6] и определим мощность трансформатора.

     В суммарной нагрузке также будем учитывать нагрузку освещения из расчета 8 Вт/м² . Получаем S_св=8*12*24=2,3 кВт.

      [3, ст. 281, ф. 4.21],

     где S_н.тр. [кВА] – номинальная мощность трансформатора;

     S_расч [кВА] – расчётная максимальная мощность объекта;

     β_т – коэффициент загрузки тр-ра;

     Принимаем к установке два трансформатора марки ТМ – 400/10, S_ном=400 [кВА], U_к=4,5%, Р_к=5,5 [кВт], Р_х=0,94 [кВт], i_х=2,1%.

     Выбранные трансформаторы проверяем по коэффициенту загрузки в нормальном и аварийном режимах и сравниваем их с допустимыми.

    [2, ст. 222],

где S_расч [кВА] - расчётная максимальная мощность объекта;

S_н.тр. [кВА] – номинальная мощность трансформатора;

- условие выполняется

     

    [2, ст. 222],

где S_расч [кВА] - расчётная максимальная мощность объекта на НН трансформатора;

S_н.тр. [кВА] – номинальная мощность трансформатора;

- условие выполняется.

     2.8 Выбор способа прокладки питающей и распределительной сети. Описание конструктивного исполнения сети

     Цеховые сети промышленных предприятий выполняют на напряжение до 1 [кВ] (наиболее распространенным является напряжение 380 [В]). Они служат для передачи и распределения электроэнергии к потребителям промышленных предприятий. Цеховые сети напряжением до 1 [кВ] являются составной частью системы электроснабжения промышленного предприятия и осуществляют питание большинства электроприёмников.

     Электрическая проводка в взрыво- и пожароопасных  помещениях выполняется бронированными или небронированными кабелями, проложенными в стальных трубах, либо изолированными проводами в стальных трубах. В помещении класса В-1а должны прокладываться провода и кабели с медными жилами.

     Принимаем небронированный кабель марки ВВГзнг (негорючий, заполненный), прокладываемый в трубах и в лотках с крышками. Прокладку кабеля производим по кабельным конструкциям, расположенными на стене, на высоте не менее 2,5 метров в лотках с крышками. При спуске и подъеме кабель прокладываем в металлических трубах диаметром в 1,5-2 раза больше чем диаметр кабеля. При проходе кабеля через стены, прокладываем в проходке, защищая металлической трубой. При подводе кабеля к электроприемнику прокладываем в металлической трубе в проштробированном в полу канале. Канал защищаем металлическим листом для безопасного прохода обслуживающего персонала. Соединение кабеля с электроприемником производим при помощи взрывозащищенных сальников. Рядом с насосами устанавливаем взрывозащищенные кнопочные посты для управления двигателями (пуск/остановка), установку производим на металлических стойках высотой 1 метр.

     Для приема и распределения электроэнергии к группам потребителей применяют силовые распределительные шкафы. Силовые шкафы выбирают с учётом условий воздуха рабочей зоны, числа подключаемых приёмников электроэнергии к силовому пункту и их расчётной нагрузки (расчётный ток группы электроприёмников, подключаемых к силовому пункту, должен быть не больше номинального тока пункта). Шкафы устанавливаем в операторной для удобства управления технологическим процессом, учитывая также, что в операторной менее взрывоопасная зона.

     2.9 Выбор защитных  аппаратов в сети

     Для распределения электроэнергии по отдельным  ЭП устанавливаем два силовых распределительных пункта СП-1 и СП-2 серии ПР85. В качестве СП-1 принимаем ПР85-3023-54-УЗ на семь отходящих линий (одна резервная) с автоматическими выключателями серии ВА 51. В качестве СП-2 принимаем ПР85-3011-54-УЗ на шесть отходящих линий (одна резервная) с автоматическими выключателями серии ВА 51. Номинальные токи и токи расцепителей автоматических выключателей выберем позже после расчета номинальных рабочих токов электроприемников и выбора сечений кабелей.

     2.10 Выбор марки и  сечения кабелей  питающей и распределительной  сети

     Выборочно из всех ЭП цеха произведём расчёт для  насоса №1. Рассчитываем и выбираем сечение проводника питающего насос№1, выбираем автоматический выключатель и магнитный пускатель.

 [3, ст. 79, ф. 2.5],

где Р_ном [кВт] – номинальная активная мощность насоса;

U_ном [кВ] – номинальное линейное напряжение сети;

cos φ_ном  – номинальный коэффициент мощности;

η_ном – номинальный КПД;

 [3, ст. 101, ф. 2.28],

где I_ном1 [А] – номинальный ток ЭП;

К_п – кратность пускового тока;

     Определяем  сечение проводников для насоса №1.

[3, ст. 156, ф. 3.2],

где I_доп [А] – длительно допустимый ток для проводника принятой марки;

I_ном№6 [А] – номинальный ток ЭП;