Электроснабжение промышленных предприятий

      S_р”= Р_р²+( Q_р- Q_{к у}’)² (37)

 
 

Согласно  вышеизложенных формул произведем расчет

Определяем суммарную потерю мощности в трансформаторах согласно формулам (33 - 34):

Δ Q=25+12,2+28,9+38,6+31,6+39,4+342,1=517,8 кВАР

∆ Рт=4,5+2,1+5,24+6,45+5+6,6+28,4=58,29 кВт

Определяем нагрузки с учетом потерь в трансформаторах согласно формулам (35 - 36):

Р_р=9643+58,29=9701,29 кВт

Q_р=10510+517,8=11027,8 кВАР

Определяем полную расчетную нагрузку завода с учетом потерь и компенсацией реактивной мощности по формуле (37):

S_р”=

9701,29²+(11027,8-11450)² = 94293280=9710 кВА 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.6. Выбор схемы внешнего энергоснабжения 

    Широкое применение получили схемы внешнего электроснабжения без выключателей на стороне высшего напряжения. Вместо выключателей применяют отделитель и короткозамыкатель, что уменьшает стоимость установленного электрооборудования.

    При к.з. на ЛЭП отключается выключатель  главного участка. При повреждениях трансформатора, наиболее частыми из которых являются межвитковые замыкания, срабатывает газовая защита, которая дает импульс на короткозамыкатель. Последний, включаясь, создает искусственное к.з. и отключается главного участка. В бестоковую паузу отключается отделитель и выключатель низкой стороны трансформатора ГПП. При этом секция шин низкого напряжения теряет питание, которое восстанавливается включением выключателя между секциями (АВР). 

      Питание электроэнергией ГПП  осуществляется посредством воздушной  линии с напряжением 110кВ.

    Выбор сечения линий, питающих ГПП предприятия

      Определяем  расчетный ток линии:

            I_р= S_р”/ 3*U_н  (38)

      Определяем экономически целесообразное сечение линии

            S_эк= I_р/j_эк, мм², (39)

            где  j_эк – экономическая плотность тока,  j_эк=1.2 А/мм²

      Определяем  величину тока в аварийном режиме:

            I_ав=2* I_р (40)

      Условие проверки по нагреву

      I_ав ≤ I_доп

      Условие проверки по потере напряжения

            ΔU=(P*R+Q*X)/ U_н  ≤ 5% (41)

            где R=r₀*l – активное сопротивление линии, Ом (42)

            X=x₀l – реактивное сопротивление линии, Ом (43)

            ΔU%=100* ΔU/U_н (44) 

Согласно  вышеизложенных формул произведем расчет

          Определяем расчетный ток линии:

I_р=9710/2

3*110=26 А

      Определяем экономически целесообразное сечение линии

      S_эк=26/1,2=22 мм²

      Принимаем по              сталеалюминевый провод марки АС –25, I_доп=130 А, r₀=1,27 Ом/км, x₀=0,38 Ом/км

      Определяем  величину аварийной токовой нагрузки по формуле (40)

I_ав=2*26=52 А

52А ≤ 130А

      Проверим  данный провод по потерям согласно формулам (41,42,43) и (44)

      R=1,27*14=17,78 Ом

      X=0,38*14=5,32 Ом 

      ΔU=(9701,29*17,78+422,2*5,23)/110=1588,5 В

      ΔU%=1,44%  ≤ 5%, следовательно условие проверки провода по потерям напряжения выполняется.

      Окончательно  принимаем провод марки АС – 25. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      

        

      

      

      1.7 Выбор схемы внутреннего  энергоснабжения 

    Система внутреннего электроснабжения представляет собой распределительные линии от ГПП до цеховых трансформаторных подстанций. Схемы внутреннего электроснабжения выполняются с учетом особенностей режима работы потребителей, возможностей дальнейшего расширения производства, удобства обслуживания и т.д. Для питания цеховых ТП применяют радиальные, магистральные и смешанные схемы.

    Радиальные  схемы - это схемы, в которых электрическая  энергия от источника питания передается прямо к цеховой подстанции.

    Магистральные схемы применяются в том случае, когда потребителей достаточно много и радиальные схемы нецелесообразны.

    В нашем случае применяем смешанные схемы электроснабжения.

    Для участка ГПП -  ТП2.1; ГПП – ТП2.2; ГПП – ТП1.1; ГПП – ТП3.1; ГПП – ТП 3.2; ГПП – ТП5.1; ГПП – ТП6.1 применяем магистральную схему электроснабжения.

    Для участка ГПП – ТП4.1; применяем радиальную схему электроснабжения. Цеховые ТП  запитываем напряжением 10 кВ. 

    Выбираем сечения линий питающих кабелей.

       Сечение проводов и жил кабеля должны выбираться в зависимости от ряда факторов - технических и экономических.

    Технические факторы:

• нагрев от длительного выделения тепла рабочим (расчетным) током
• нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания
• потери (падение) напряжения в жилах кабеля от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах
• механическая прочность – устойчивость к механической нагрузке (собственный вес, гололед, ветер и т.д.)
• коронирование – фактор, зависящий от величины применяемого напряжения, сечения провода и окружающей среды

    После определения минимально допустимого  сечения провода по техническим условиям, производят сравнение его с экономически целесообразным сечением - выбор сечения кабеля по экономической плотности тока. Данная методика применяется для проводов и кабелей высокого напряжения.

          В основу данного  метода берется следующее обстоятельство: при увеличении сечения сверх определенной величины стоимости провода или кабеля возрастают за счет повышения расхода цветного металла, однако при этом уменьшается сопротивление провода или кабеля, а следовательно и величина потерь. Проведенные исследования и расчеты позволили получить следующие графики (рис. 2):

     Рисунок 2 - Зависимость затрат от сечения кабеля

    Определим полную мощность подводимую к рассчитываемому участку

      S_р= P_р²+Q_р² (45)

где        P_p = P_p2 + P_p1 + 4∆P_тп2.1 + 2∆P_тп1.1, кВт (46)

             Q_p = Q_p2 + Q_p1 + 4∆Q_тп2.1 + 2∆Q_тп1.1, кВАр (47)

              

Применяя  вышеперечисленные формулы и формулы из предыдущего раздела получаем следующие данные 

Определяем  активную и реактивную нагрузку с учётом потерь в трансформаторе по формулам (46 - 47):

Р_р=1700+943+4*2,1+2+4,5=2660,4 кВт

Q_р=861+1224+4*12,2+2*25=2183,8 кВАР 

Определяем полную нагрузку по формуле (45):

S_р=

2660,4²+2183,8²=3441,9 кВА

Найдём расчётный ток по формуле (38)

I_р=3441,9/(2

3*10)=99,36 А

Определяем сечение  кабеля по экономической плотности тока по формуле (39)

S_эк=99,36/1,2=82,8 мм²

По                принимаю к установке кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из пропитанной бумаги, в свинцовой оболочке, бронированной двумя стальными лентами, с наружным покровом типа ААБ сечением 95 мм², трехжильный (I_доп=205 А).

Выбранный кабель проверяю по току аварийного режима по формуле (40)

I_доп > I_ав

I_ав = 2I_р = 2·99,36 =198,72 А

Т.к. 205 А > 198,72 А, то выбранный кабель по нагреву проходит.

    Определяем активное сопротивление в линии по формуле (42)

    R=0,329*0,101=0,033 Ом,

    Определяем  индуктивное сопротивление в  линии по формуле (43)

                X=0,081*0,101=0,0082 Ом,

    Определяем потери напряжения в проводе по формуле (41)

    ΔU=(2660,4*0,033+2183,8*0,0082)/10=10,57 В

      
 

    Определяем потери напряжения в кабеле в процентах по формуле (44)

ΔU %=(100*10,57)/10000=0,106 < 5%, условие по потере напряжения выполняется

Аналогично  произвожу расчёт и выбор сечений  кабелей для остальных линий и данные заношу в таблицу 8 

Таблица 8. Выбор питающих кабелей