Расчет электрических нагрузок низшего напряжения цехов предприятия

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Электроснабжение промышленных предприятий»

на тему

«_______________________________________________»

 

 

Выполнил:

студент гр.                                                                И.И. Иванов

 

Проверил:                                                                       Н.В. Шайхадарова

 

Екатеринбург

2020

Введение

В системах электроснабжения промышленных предприятий и установок энерго - и ресурсосбережения достигается главным образом уменьшением потерь электроэнергии при ее передаче и преобразовании, а также применение менее материалоемких и более надежных конструкций всех элементов этой системы. Одним из испробованных путей минимизации потерь электроэнергии является компенсация реактивной мощности потребителей при помощи местных источников реактивной мощности, причем большое значение имеет правильный выбор их типа, мощности, местоположения и способа автоматизации.

Главной задачей проектирования предприятий является разработка рационального электроснабжения с учетом новейших достижений науки и техники на основе технико-экономического обоснования и решений, при которых обеспечивается оптимальная надежность снабжения потребителей электроэнергией в необходимых размерах и требуемого качества с наименьшими затратами. Реализация данной задачи связана с рассмотрением ряда вопросов, возникающих на различных этапах проектирования. При технико-экономических сравнениях вариантов электроснабжения основными критериями выбора технического решения является его экономическая целесообразность, т.е. решающими факторами должны быть: стоимостные показатели, а именно приведенные затраты, учитывающие единовременные капитальные вложения и расчетные ежегодные издержки производства. Надежность системы электроснабжения в первую очередь определяется схемными и конструктивными построения системы, разумным объемом заложенных в нее резервов, а также надежностью входящего электрооборудования. При проектировании систем электроснабжения необходимо учитывать, что в настоящее время все более широкое распространение находит ввод, позволяющий по возможности максимально приблизить высшее напряжение (35 - 330 кВ) к электроустройствам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации. Основополагающим принципом при проектировании схем электроснабжения является также отказ от “холодного” резерва. Рациональные схемы решения должны обеспечивать ограничение токов короткого замыкания. В необходимых случаях при проектировании систем электроснабжения должна быть предусмотрена компенсация реактивной мощности. Мероприятия по обеспечению качества электроэнергии должны решаться комплексно и базироваться на рациональной технологии и режиме производства, а также на экономических критериях. При выборе оборудования необходимо стремиться к унификации и ориентироваться на применение комплексных устройств (КРУ, КСО и др.) различных напряжений, мощности и назначения, что повышает качество электроустановки, надежность, удобство и безопасность ее обслуживания.

Содержание проекта

Проект должен быть представлен пояснительной запиской и графической частью.

В пояснительную записку входят следующие разделы с поясняющими схемами, графиками и таблицами:

1. Введение.

2. Краткая характеристика производства.

3. Расчет электрических нагрузок отдельных цехов и предприятий в целом. Определение центра электрических нагрузок.

4. Выбор и обоснование главной электрической схемы ГПП.

5. Выбор уровня напряжения системы внутреннего электроснабжения предприятия.

6. Выбор числа и мощности трансформаторов на цеховых трансформаторных подстанциях (ЦТП) с учетом рационального уровня компенсации реактивной мощности на стороне низкого напряжения.

7. Выбор схем внутреннего электроснабжения предприятия. Выбор кабелей и основного оборудования высокого напряжения ЦТП.

8. Компенсация реактивной мощности на стороне низкого напряжения ГПП.

9. Заключение.

Список использованных источников.

Приложение (если в этом есть надобность).

Графическая часть выполняется на стандартных листах формата А4 и содержит следующие чертежи:

1. Генеральный план предприятия, на котором указаны ГПП, ЦТП, высоковольтные и низковольтные распределительные пункты РП, нанесены трассы кабельных линий распределительной сети и линий, питающих ГПП, расчетные нагрузки цехов, их удельные плотности и даны условные обозначения.

2. Схема электроснабжения предприятия с указанием основных электрических элементов. Схема должна включать в себя электрические соединения ГПП, РП и ЦТП.

 

Таблица 1

Относительные значения эффективного числа электроприемников n _э* = n _э / n в зависимости от n _1* = n ₁ / n и P _1* = P _ном1 /Р_ном.

	P*=åPнорм1/åРнорм.
n1*=n1/n	1,0	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6	0,55	0,5	0,45	0,4	0,35	0,3	0,25	0,2	0,15	0,1
0,005	0,005	0,005	0,006	0,007	0,007	0,009	0,010	0,011	0,013	0,016	0,019	0,024	0,030	0,039	0,051	0,073	0,11	0,18	0,34
0,01	0,009	0,011	0,012	0,015	0,017	0,017	0,019	0,023	0,026	0,031	0,037	0,047	0,59	0,760	0,1	0,14	0,2	0,32	0,52
0,02	0,02	0,02	0,02	0,03	0,03	0,03	0,04	0,04	0,05	0,06	0,07	0,09	0,011	0,14	0,019	0,026	0,36	0,51	0,71
0,03	0,03	0,03	0,04	0,04	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,11	0,13	0,16	0,21	0,27	0,36	0,48	0,64	0,81
0,04	0,04	0,04	0,05	0,05	0,07	0,08	0,09	0,09	0,10	0,12	0,15	0,18	0,22	0,27	0,34	0,44	0,57	0,72	0,86
0,05	0,05	0,05	0,06	0,07	0,07	0,08	0,10	0,11	0,13	0,15	0,18	0,22	0,26	0,33	0,41	0,51	0,64	0,79	0,9
0,06	0,06	0,06	0,07	0,08	0,09	0,10	0,12	0,13	0,15	0,18	0,21	0,26	0,31	0,38	0,47	0,58	0,70	0,83	0,92
0,08	0,08	0,08	0,08	0,11	0,12	0,13	0,15	0,17	0,20	0,24	0,28	0,33	0,40	0,48	0,57	0,68	0,79	0,89	0,94
0,10	0,09	0,10	0,11	0,13	0,15	0,17	0,19	0,22	0,25	0,29	0,34	0,40	0,47	0,56	0,66	0,76	0,85	0,92	0,95
0,15	0,14	0,16	0,13	0,20	0,23	0,25	0,28	0,32	0,37	0,42	0,48	0,56	0,67	0,72	0,80	0,88	0,93	0,95
0,20	0,19	0,21	0,23	0,26	0,29	0,33	0,37	0,42	0,47	0,54	0,64	0,69	0,76	0,83	0,89	0,93	0,95
0,25	0,24	0,26	0,29	0,32	0,41	0,45	0,51	0,57	0,64	0,71	0,78	0,85	0,85	0,90	0,93	0,95
0,30	0,29	0,32	0,35	0,39	0,43	0,48	0,53	0,60	0,66	0,73	0,80	0,86	0,90	0,94	0,95
0,35	0,33	0,37	0,41	0,45	0,50	0,56	0,62	0,68	0,74	0,81	0,86	0,91	0,94	0,95
0,40	0,38	0,42	0,47	0,52	0,57	0,63	0,69	0,75	0,81	0,86	0,91	0,93	0,95
0,45	0,43	0,47	0,52	0,58	0,64	0,70	0,76	0,81	0,87	0,91	0,93	0,95
0,50	0,48	0,53	0,58	0,64	0,70	0,76	0,82	0,89	0,91	0,94	0,95
0,55	0,52	0,57	0,63	0,69	0,75	0,82	0,87	0,91	0,94	0,95
0,60	0,57	0,63	0,69	0,75	0,81	0,87	0,91	0,94	0,95
0,65	0,62	0,68	0,75	0,81	0,86	0,91	0,94	0,95
0,70	0,66	0,73	0,80	0,86	0,90	0,94	0,95
0,75	0,71	0,78	0,85	0,90	0,93	0,95
0,80	0,76	0,83	0,89	0,94	0,95
0,85	0,80	0,88	0,94	0,95
0,90	0,85	0,92	0,95
1,0	0,95

 

РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ СЕТЕЙ

 

    Сечение кабелей напряжением 10 кВ определяется по экономической плотности тока и проверяется по допустимому току кабеля в нормальном режиме работы с учетом условий его прокладки, по току перегрузки, потере напряжения в послеаварийном режиме и термической стойкости к токам короткого замыкания. Весь расчет сводится в таблицу 6.

    Расчетный ток в кабельной линии в нормальном режиме.

 ,                                      (25)

где  - мощность, которая должна передаваться по кабельной линии в нормальном режиме.

    Например, при питании однотрансформаторной цеховой подстанции это расчетная нагрузка трансформатора подстанции, при питании двухтрансформаторной подстанции это расчетная нагрузка, приходящаяся на один трансформатор, а при питании распределительного устройства 6-10 кВ это нагрузка, потребляемая одной секцией сборных шин. Для магистральной линии мощность  должна определяться для каждого участка путем суммирования нагрузок соответствующих трансформаторов, питающих по данному участку магистральной линии.

    Сечение кабельной линии определяется по экономической плотности тока как

                                           (26)

где - экономическая плотность тока, зависящая от типа кабеля и продолжительности  использования максимума нагрузки.

    По результату расчета выбирается кабель, имеющий ближайшее меньшее стандартное сечение по отношению . При выборе типа исполнения кабеля должны учитываться условия окружающей среды. Для выбранного кабеля по таблицам из справочников находят длительно допустимый ток.

    Допустимый ток кабеля с учетом условий его прокладки рассчитывается по формуле

                    (27)

где = 0,9 - поправочный коэффициент на число параллельно прокладываемых кабелей:

    =1,14 - поправочный коэффициент на температуру среды, в которой прокладывается кабель;

     - число запараллеленных кабелей в кабельной линии;

    К_пер=1,25 - коэффициент перегрузки.

    Согласно ПУЭ для кабельных линий, прокладываемых по трассам в различных условиях охлаждения, сечения кабелей должны выбираться по участку трассы с худшими условиями охлаждения, если длина его составляет более 10 м. Например, при прокладке кабеля в траншее и кабельном канале цеха коэффициент  берется по температуре цеха не ниже +20…- 25^о С.

    Под послеаварийным режимом кабельной линии будем понимать режим, когда выходит из строя одна из двух кабельных линий, питающих потребителей 1-ой и 2-ой категории. При этом нагрузка на линию удваивается, т.е. I_ав = 2I_рк.

    Допустимая перегрузка в указанном режиме

                                 (28)

где  - коэффициент перегрузки.

    Потери напряжения в кабельной линии

         (29)

где  - расчетные активная и реактивная нагрузки;

,  - удельные активное и индуктивное сопротивления кабеля.

    На этом предварительный расчет кабельных линий для нормального и аварийного режимов заканчивается. Полученные сечения кабелей используются при расчете токов короткого замыкания, после которого определяется сечение кабелей  по термической стойкости к токам короткого замыкания, и если выбранное в данном разделе сечение кабеля оказывается меньше  то производится его соответствующее уточнение по данным таблицы.

    Для проверки кабеля по термической стойкости определяется тепловой импульс тока короткого замыкания,

                                    (30)

где  - время отключения, с, вычисляется по формуле:

                                      (31)

     - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ;

        - полное время отключения выключателя;

              - время действия релейной защиты;

    - начальное значение периодической составляющей тока КЗ.

Таблица 6

Расчет кабельных линий

№ п/п	Конеч-ные пункты кабель-ной линии		кВт	кВар		кВА		А			мм		мм		Тип и ко- личество кабелей			Способ прокладки
1	2		3	4		5		6			7		8		9			10
Нагрузка на кабель					А		о.е		о.е	А		о.е		А		км	Ом/км		ОМ/км	%
в нор- мальном режиме		в после- аварий- ном режиме
11		12			13		14		15	16		17		18		19	20		21	22

 

                                        (32)

где  - стоимость 1 км кабельной линии с принятым сечением, тыс. р.;

       L – длина кабельной линии, км (определяется из генплана предприятия).

    Коэффициент загрузки кабеля в нормальном режиме

                                   (33)

где  - допустимый ток кабелей;

         - расчетный ток кабелей;

         - коэффициент снижения токовой нагрузки; принимается равным 0,9.

    Потери активной мощности в линии при действительной нагрузке, кВт^.ч

                 (34)

где  - удельное активное сопротивление кабелей.

    Потери энергии в линии составляют, кВт ^. ч

                                         (35)

где  - число часов максимальных потерь в целом по предприятию.

 

Приложение 1

Приложение 2

Эффективное число электроприемников, n	Коэффициент максимума Км при Ки
	0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
4	3,43	3,11	2,64	2,14	1,87	1,65	1,46	1,29	1,14	1,0
5	3,23	2,87	2,42	2,0	1,76	1,57	1,41	1,26	1,12	1,0
6	3,04	2,64	2,24	1,88	1,66	1,51	1,37	1,23	1,1	1,0
7	2,88	2,48	2,1	1,8	1,58	1,45	1,33	1,21	1,09	1,0
8	2,72	2,31	1,99	1,72	1,52	1,4	1,3	1,2	1,08	1,0
9	2,56	2,2	1,9	1,65	1,47	1,37	1,28	1,18	1,08	1,0
10	2,42	2,1	1,84	1,6	1,43	1,34	1,26	1,16	1,07	1,0
12	2,24	1,96	1,75	1,52	1,36	1,28	1,23	1,15	1,07	1,0
16	1,99	1,77	1,61	1,41	1,28	1,23	1,18	1,12	1,07	1,0
20	1,84	1,65	1,5	1,34	1,24	1,2	1,15	1,11	1,06	1,0
25	1,71	1,55	1,4	1,28	1,21	1,17	1,14	1,1	1,06	1,0
30	1,62	1,46	1,34	1,24	1,19	1,16	1,13	1,1	1,05	1,0
40	1,5	1,37	1,27	1,19	1,15	1,13	1,12	1,09	1,05	1,0
50	1,4	1,3	1,23	1,16	1,14	1,11	1,1	1,08	1,04	1,0
60	1,32	1,25	1,19	1,14	1,12	1,11	1,09	1,07	1,03	1,0
100	1,21	1,17	1,12	1,1	1,08	1,08	1,07	1,05	1,02	1,0
140	1,17	1,15	1,11	1,08	1,06	1,06	1,06	1,05	1,02	1,0
200	1,15	1,12	1,09	1,07	1,05	1,05	1,05	1,04	1,01	1,0
240	1,14	1,11	1,08	1,07	1,05	1,05	1,05	1,03	1,01	1,0
300	1,12	1,1	1,07	1,06	1,04	1,04	1,04	1,03	1,01	1,0

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Марка провода