Проектирование внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия - дипломная работа

Ведомость электрических нагрузок по собственным нуждам

1.1 Определение расчетных электрических нагрузок по объектам СН подстанции

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.

Расчет приведем на примере объекта №1 (ГЩУ):

Номинальная мощность: P_н =400 кВт

Коэффициент спроса: К_с =0,85

cosφ=0.8, tgφ=0.75

Расчетная активная нагрузка:

= (1.1)

Расчетная реактивная нагрузка:

(1.2)

Р_р =0,85*400=340 (кВт)

Q_p =340*0,75=255 (кВар)

Полная расчетная нагрузка:

(1.3)

(1.4)

(1.5)

(1.6)

где P_{p . o .} -расчетная осветительная нагрузка;

Р_н.о. -номинальная мощность освещения;

К_с.о. -коэффициент спроса на освещение;

Р_уд –удельная мощность освещения[3];

F –площадь цеха.

Р_н.о =25*897=22500 (Вт)=22,5 кВт

P_{p . o .} =22,5*0,9=20,25 (кВт)

P_{p ∑} =340+20,25=360,25 (кВт)

Q_{p ∑} =Q_p

реактивная нагрузка освещения не рассчитывается.

Q_{p ∑} =265 кВар

(кВА)

Значения расчетных нагрузок по всем объектам собственных нужд заносятся в таблицу №1.1.1

1.2 Определение расчетной мощности по собственным нуждам в целом с учетом компенсирующего устройства

∑ Р_р∑ =2261,4 кВт

∑ Q_р∑ =1744,5 кВар

∑ S_р∑ =2858,65 кВА

Потери в трансформаторах КТП:

∆Р_тц =0,02* S_р∑ (1.7)

∆Q_тц =0,1* S_р∑ (1.8)

∆Р_тц =0,02*2858,65=58,2 (кВт)

∆Q_тц =0,1*2858,65=285,865 (кВар)

Расчет нагрузки данной ступени:

_. (1.9)

(1.10)

где Р_{р осв.тер.} - осветительная нагрузка открытой территории.

Р_р =2261,4+58,2+349,7=2669,3 (кВт)

Q_p =1744,5+285,865=2030,4 (кВар)

Расчет нагрузки компенсирующего устройства:

(1.11)

где tgφ_ном - номинальный коэффициент реактивной мощности.

Среднегодовая мощность работы предприятия:

(1.12)

где Т_ма =6000 ч.- число часов использования максимума активной нагрузки[3]

Т_г =6400 ч.-годовое число работы предприятия[3]

Р_сг =2669,3*6000/6400=2502,5 (кВт)

(1.13)

Q_ky =2502,5(0,76-0,33)=1076,1 (кВар)

Выбираем стандартные КУ:

2*УКЛ-10,5-450 93[1]

Потери мощности КУ:

∆Р_ку =0,002*Q_куст. (1.14)

∆Р_ку =0,002*900=1,2 (кВт)

Расчет нагрузки на шинах ЦРП:

(1.15)

(1.16)

Р_рцрп =2669,3+1,8=2671,1 (кВт)

Q_рцрп =2030,4-900=1130,4 (кВар)

Расчетная нагрузка предприятия на этой ступени (питающие линии) с учетом разновременности максимума:

(1.17)

где К_р.м - коэффициент разновременности максимумов нагрузки по активной мощности (К_р.м <1) [3]

(кВА)

1.3 Определение рационального напряжения

Расчетная нагрузка СН S_p =2.76 МВА. В распределительных сетях промышленных предприятиях для питания используют напряжение 6,10 кВ. Напряжение 10 кВ целесообразнее, так как источник питания работает на этом напряжении.

В сложившейся ситуации будет нецелесообразно и неэкономично использовать схему электроснабжения с главной понизительной подстанцией (ГПП). Целесообразно использовать схему с одним приемным пунктом электроэнергии - главный распределительный пункт. (ГРП или ЦРП).

1.4 Картограмма электрических нагрузок и определение центра электрических нагрузок, выбор места расположения ЦРП и ЦТП

С целью определения места расположения ЦРП, а также цеховых ТП при проектировании строят картограмму электрических нагрузок. Картограмма представляет собой размещение на генеральном плане предприятия (или цеха) окружности, площадь которых соответствует в выбранном масштабе расчетным нагрузкам.

Радиусы окружностей картограммы:

(1.18)

где Р_{р i} -расчетная активная нагрузка i-го цеха

m- принятый масштаб для определения площади круга [1].

Расчет составляющих картограммы электрических нагрузок на примере расчета по ТМХ (здание №2).Вводим систему координат XOY. Делим площадь здания на два прямоугольника, находим центры этих фигур.

F₁ =274,95 м² F₂ =392,9 м²

х₁ =194 м х₂ =214 м

у₁ =190 м у₂ =189 м

Определим центр здания [1]:

(1.19)

(1.20)

(м)

(м)

ЦЭМ здания ТМХ имеет координаты (204,8;189,5) м. Расчет по всем потребителям СН сводится в таблице №1.4.1.

Выделим сектор осветительной нагрузки (радиус окружностей и угол нагрузки) на примере ТМХ:

(о.е.)

(1.21)

Определим ЦЭН по предприятию в целом:

ЦЭН предприятия → (208;172,8) м.

Таблица №1.4.1.

∑P_i =2261,4 кВт

∑P_i *x_i =470385,605 кВт

∑Pi*yi=390792,345 кВт

1.5 Выбор количества и мощности ЦТП по удельной плотности нагрузок

Удельная плотность нагрузок σ утверждает экономическую целесообразность выбранного трансформатора ЦТП:

(1.22)

а) σ< 0,2 кВА/м² – принимаются трансформаторы до 1000 кВА включительно;

б) 0,2<σ<0.3 кВА/м² – трансформаторы 1600 кВА;

в) σ≥0,3 кВА/м² – трансформаторы 1600 или 2500 кВА.

Трансформаторы, применяемые на цеховых трансформаторных подстанциях (ЦТП): 100;160;250;400;630;1000;1600 и 2500 кВА.

Цех №1:

σ=441,4/897=0,49 (кВА/м² ) – 1600 или 2500 кВт.

Расчеты по другим потребителям производятся аналогично, полученные значения сводятся в таблицу №1.5.1.

Таблица №1.5.1

Далее составляем три варианта распределительных сетей (таблица №1.5.2)

1.6 Потери мощности в трансформаторах ЦТП

(1.24)

(1.25)

где ∆Р_хх , ∆Р_кз - потери мощности холостого хода и короткого замыкания одного трансформатора [2].

К_з - коэффициент загрузки (фактическое значение).

Так как все ЦТП двухтрансформаторные, то

∆Р_2т =2*∆Р_т (1.28)

∆Q_2т =2*∆Q_т (1.27)

Расчетная активная нагрузка:

(1.28)

Расчетная реактивная нагрузка:

Q^/ _р =Q_р +∆Q_2т (1.29)

где Q_р = Q_р -Q_ку.ст.

Полная мощность:

Расчеты сводятся в таблицу №1.6.1.

1.7 Расчет распределительной сети

Рабочий ток в линии:

(1.30)

Напряжение в сети 10 кВ и 0,4 кВ.

Расчеты сводятся в таблицу №1.7.1.

Таблица №1.7.1

1.8 Выбор марки и сечения кабеля

Пример расчета: вариант 1, 10 кВ, линия 1 ГРП-ТП1.

(1.31)

(1.32)

а) выбор кабеля по нагреву[1]:

(1.33)

где К₁ -поправочный коэффициент, который зависит от прокладки кабеля (определяет допустимую перегрузку кабеля), К₁ =1-1,5[3];

К₂ -учитывает количество рядом лежащих кабелей (снижает допустимую перегрузку) К₂ ≤1 [3].

(А)

выбираем кабель типа ААШВ 3*16 мм² , I_доп =75 А

б) выбор кабеля по экономической плотности тока [1]:

(1.34)

где I_д.н.р. - допустимая нагрузка на кабель в нормальном режиме

j_эк - экономическая плотность тока.

S=4,67/1,2=3,89 (мм² )

выбираем кабель типа ААШВ.

Расчеты по всем вариантам сводим в таблицу №1.8.1