Выбор схемы внутреннего электроснабжения

Для питания низковольтных потребителей можно применять несколько вариантов схемы электроснабжения. Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей ЭЭ, их территориальным размещением, особенностями режимов работы.

Варианты схемы внутреннего электроснабжения ремонтно-механического завода: радиальная и смешанная представлены на рисунке 3.4 и рисунке 3.5

Радиальными схемами являются такие схемы, в которых электрическая энергия от центра питания передается прямо к цеховой подстанции, без ответвлений на пути для питания других потребителей. Применяются для питания мощных потребителей, так как обладают большим количеством отключающей аппаратуры и имеют значительное количество питающих линий.

Трансформаторные подстанции ТП-2 и ТП-5 предназначены для питания потребителей II-III категории электроснабжения - это сварочный цех и склад, компрессорная для нужд ремонтно-механических цехов, где допустим перерыв в электроснабжении до 1-2 суток.. От ТП-1, ТП-3, ТП-4, ТП-6 питаются также потребители II-III категории, перерыв питания у которых может быть допущен в пределах не более 1-2 ч. Потребители I категории электроснабжения на заводе не имеются.

Магистральная схема электроснабжения – это когда потребителей много и радиальная схема питания явно нецелесообразна. Обычно магистральные схемы обеспечивают присоединение пяти-шести подстанций с общей мощностью не более 5000 – 6000 кВА. Эти схемы считаются менее надежными.

Схему внутреннего электроснабжения с наилучшими технико-экономическими показателями можно создать построив смешанную схему: радиальная плюс магистральная.

Конкретный вариант схемы получим на основании сравнительного технико–экономического расчета.

Выбираем сечение кабельных линий, идущих от ГРП к каждой трансформаторной подстанции завода, для этого определим расчетный ток () по формуле

 

, (3.15)

 

где номинальная мощность трансформатора;

- номинальное напряжение трансформатора.

Итак, для линии питающей КЛ1 на рисунке 7.4, используя формулу (3.15) получим рабочий ток в утяжеленном режиме

 

(3.16)

 

,

 

где - 1000 кВА - из таблицы 6.1

По длительно допустимому току =75А принимаем кабель с алюминиевыми жилами сечением F = 16 мм², таблица 7.10 /4/, с активными сопротивлениями на 1 км длины при 20°С г_уд = 1,94 Ом/км, х_уд =0,113 Ом/км. Выбираем марку провода ААШвУ- 3х16, таблица 3.3.

Результаты выбора остальных кабельных линий получаем аналогично и сводим в таблицу 3.3.

Проверим намеченное к установке сечение F = 16мм² по нагреву током утяжелённого режима по формуле

 

, (3.17)

 

где = 0,93, с. 34 /14/ - коэффициент, учитывающий количество прокладываемых кабелей;

- температурный коэффициент, определяемый по формуле (3.17);

К_пер = 0,12, таблица 7.19/4/- коэффициент допустимой перегрузки.

 

(3.18)

 

где - длительно допустимая температура, = 60° С для кабелей 10 кВ, таблица 1.12/4/;

- температура окружающей среды, = 20° С;

- номинальная температура окружающей среды, =15ºC для проводников проложенных в земле, таблица 1.13 /4/.

Тогда по формуле (3.17) получим

 

 

Условие нагрева током рабочего утяжеленного режима для проверки кабеля по формуле (3.16) выглядит следующим образом:

 

75,0 ·0,93·0,94·1,2 = 78,678 57,735

 

Условие выполняется, таким образом по расчетному режиму проходит кабель сечением 16 мм², например типа ААШвУ -3х16 мм².

Выбор других кабелей произведем аналогично, а результаты выбора сведем в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 Результаты выбора кабельных линий

Номер линии, км	Длина линии, км	Марка кабеля (кол-во жил х сечение, мм²)	, А	, А	Ом/км	уд. Кi, т.р./км.
Вариант I
КЛ1	0,315	ААШвУ-1(3 ´35)	92,30		0,890	0,095
КЛ2	0,100	ААШвУ-1(3х50)	115,46		0,620	0,086
КЛ3	0,320	ААШвУ-1(3х95)	184,80		0,326	0,083
КЛ4	0,400	ААШвУ-1(3х95)	184,80		0,326	0,083
КЛ5	0,320	ААШвУ-1(3х50)	115,40		0,620	0,086
КЛ6	0,400	ААШвУ-1(3х50)	115,40		0,620	0,086
КЛ7	0,300	ААШвУ-1(3х95)	184,80		0,326	0,083
КЛ8	0,400	ААШвУ-1(3х95)	184,80		0,326	0,083
КЛ9	0,400	ААШвУ-1(3х50)	115,40		0,620	0,086
КЛ10	0,315	ААШвУ-1(3х16)	57,73		1,940	0,113

 

Продолжение таблицы 3.3

Вариант II
КЛ1	0,315	ААШвУ- 2(3х35)	92,30		0,890	0,095
КЛ2	0,100	ААШвУ- 3х50	115,40		0,620	0,086
КЛ3	0,320	ААШвУ- 3х50	15,40		0,620	0,086
КЛ4	0,320	ААШвУ- 2(3х50)	184,80		0,326	0,083
КЛ5	0,300	ААШвУ- 3х185	184,80		0,326	0,083
КЛ6	0,500	ААШвУ- 3х50	15,40		0,620	0,086
КЛ7	0,090	ААШвУ- 3х50	115,40		0,620	0,086
КЛ8	0,320	ААШвУ-1(3 ´35)	92,30		0,890	0,095
КЛ9	0,090	ААШвУ-1(3 ´35)	92,30		0,890	0,095
КЛ10	0,315	ААШвУ-1(3х16)	57,73		1,940	0,113

 

Определим капитальные затраты на содержание кабельных линий () по формуле

= , (3.18)

 

где =11280руб./км. – стоимость монтажа и материала 1 км кабеля с учетом коэффициента индексации, таблица 3.4

= 0,315 км – длина линии, таблица 3.3.

Итак, для кабельной линии КЛ1 по формуле (3.18) получим

 

Кл=11280·0,315=3553,200 руб.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.4

Номер линии, км	Длина линии, км	, руб./км	, руб./км	, кВтч/год	, руб./год	, руб./год
Вариант I
КЛ1	0,315		3553,2	6893,4	7375,89	199,0
КЛ2	0,100		1196,0	2385,5	3552,5	67,0
КЛ3	0,320		4048,0	10282,5	11002,3	226,7
КЛ4	0,400		5060,0	12853,1	13752,8	283,4
КЛ5	0,320		3837,2	7625,7	8159,5	214,9
КЛ6	0,400		4784,0	9832,1	10199,3	267,9
КЛ7	0,300		3795,0	9639,8	10314,6	212,5

 

Продолжение таблицы 3.4

КЛ8	0,400		5060,0	12853,1	13752,8	283,4
КЛ9	0,400		4784,0	9532,1	10199,3	267,9
КЛ10	0,315		3430,4	5878,2	6289,7	192,1
Итого КЛ1		39547,8	87475,5	93598,7	2214,8
КЛ1	0,315		3553,2	6893,4	7375,9	199,00
КЛ2	0,100		1196,0	2385,5	2552,5	67,0
КЛ3	0,320		3827,2	7625,7	8159,5	214,9
КЛ4	0,320		4048,0	9639,8	11002,3	226,7
КЛ5	0,300		3795,0	10282,5	10314,6	212,5
КЛ6	0,500		5980,0	11915,2	12749,3	334,9
КЛ7	0,090		1076,4	2144,7	2294,8	60,3
КЛ8	0,320		3609,6	7002,8	7492,0	202,1
КЛ9	0,090		1015,2	1969,5	2107,4	56,9
КЛ10	0,315		3430,4	5878,2	6289,7	192,1
Итого КЛ II		31531,0	65737,3		1766,4

 

Определим капитальные затраты на внутризаводское электроснабжение по первому варианту () по формуле

, (3.19)

где n =13 – количество выключателей на отходящих от ГРП кабельных линиях, рисунок 7.4;

Kв = 15540 руб. – стоимость выключателя типа ВМПЭ-10 с учетом коэффициента индексации, таблица 10.26 /4/;

= 39547,8 руб. – общая стоимость на монтаж и материалы всех отходящих от ГРП линий, таблица 3.4.

Стоимость ежегодных потерь электроэнергии в проектируемой электроустановке () рассчитана по формуле (3.5), а амортизационные отчисления на линии () по формуле (3.4) при а=54,6, с.548 /4/ и , таблица 3.4.

Амортизационные отчисления на выключатели () рассчитаем по формуле (3.4) и получим:

= руб./год;

= 22707,4 руб./год.

По формуле (3.19), имеем

руб.

Определим капитальные затраты по второму варианту

 

, (3.20)

 

где n = 9 – количество выключателей на отходящих кабельных линиях, рисунок 3.5;

m =8 – количество ячеек КСО, рисунок 3.5;

Кв = 15540 руб. – стоимость выключателя типа ВМПЭ-10 с учетом коэффициента индексации, таблица 10.26 /4/;

Кя = 7580 руб. – стоимость одной ячейки типа КСО, таблица 10.33 /4/;

Кл = 31531 руб. = общая стоимость на монтаж и материалы всех отходящих от ГРП линий, таблица 3.4.

Отсюда, по формуле (3.20) получаем

9 · 15540 + 8 · 7580 + 31531 = 232031 руб.

Потери ЭЭ в питающих кабельных линиях рассчитываем по формуле (3.12).

Для линии КЛ1 получаем

= 1·92,3² ·0,89 ·0,315 · 2886,2 = 6893,4.кВтч/год,

где n =1, рисунок 3.5;

=92,3 А, таблица 3.3;

= 0,89 Ом/км, таблица 3.3;

L = 0,315 км. – длина линии, таблица 3.3.

Для остальных кабельных линий результаты расчетов сведены в таблицу 3.4.

=9 · 15540 = 139860 руб.

Для второго варианта имеем

= 18847 руб./год,

где а = 9,4, с.548 /4/;

9 ·15540+8·7580 = 232,031 тыс.руб.

 

Приведенные затраты для каждого варианта схем внутреннего электроснабжения рассчитаем по формуле (3.1) при К=К для первого варианта и К= для второго варианта.

Окончательно результаты расчетов сведем в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 Результаты расчетов расходов на внутреннее электроснабжение

Статьи расходов	Номер варианта
I	II
Капитальные затраты на выключатели , тыс.руб.	202,0	139,9
Капитальные затраты на линии , тыс.руб.	31531,0	39547,8
Суммарные капитальные затраты (), т.руб.	241,6	232,031
Потери электроэнергии ( т.кВтч./год	65737,3	87475,5
Стоимость потерь электроэнергии (), руб./год	2214,8	1765,7
Амортизационные отчисления на линии (), т.руб./год	93598,7	70338,0
Амортизационные отчисления на выключатели (), руб./год	22707,4	18847,0
Ежегодные эксплуатационные расходы, (), т.руб./год	118520,8	90950,7
Приведенные затраты (), тыс.руб./кВт	91027,8	118600,5

 

В качестве схемы внутреннего электроснабжения принимаем радиальную схему (первый вариант), так как она имеет наилучшие технико-экономические показатели.

 

3.3 Расчет планово-предупредительного ремонта оборудования и сетей цехов

Численность ремонтного персонала определяется на основе годовой трудоемкости текущих и капитальных ремонтов электрооборудования (ЭО). Для расчета годовой трудоемкости определяется структура ремонтного цикла каждой единицы оборудования.

Между двумя капитальными ремонтами для однотипного ЭО ()

, (3.21)

 

где - продолжительность ремонтного цикла, по таблицам 5.2, 7.1, 10.2 /11 /;

- коэффициент, определяемый согласно работы ЭО /11/;

- коэффициент для коллекторных машин, постоянного и переменного тока;

- коэффициент использования /11/;

- коэффициент для машин, отнесенных к категории основного ЭО;

- коэффициент для передвижных установок.

Время между двумя текущими ремонтами однотипного ЭО ( , мес)

(3.22)

где - продолжительность ремонтного цикла по таблицам 3.6, 7.1, 10.2 /11/ для однотипного электрооборудования.

Рассчитаем и для цеховых трансформаторов КТП 1/1, по форму­лам (3.21) и (3.22), соответственно

 

= 12·1·0,67·0,85=6,83лет

 

=36 ·1·0,67·0,85=20,5 мес,

где = 12 лет;

= 36 мес;

= 1;

= 0,67;

=0,85;

и - не учитываем, так как трансформатор не коллекторная машина и не передвижная установка.

Расчет циклов для остального электрооборудования аналогичен. Результаты расчета сведены в таблицу 3.6.

 

Таблица 3.6 Ремонтные циклы электрооборудования механического завода

Наименование оборудования и механизмов	лет	мес.	, о.е.	, о.е.	, о.е.	, о.е.	, о.е.	.лет.	, мес.	шт.
1 Силовые трансформаторы			-	1,00	0,67	0,85	-	6,83	20,50
2 Кабельные линии			-	1,00	1,00	0,85	-	17,00	10,20
3 Выключатели			-	0,75	1,00	0,85	-	3,83	7,65
4 Релейная защита и автоматика			-	-	1,00	0,85	-	7,65	10,02

 

Примечание: - количество однотипного ЭО, шт.;

Количество текущих ремонтов (, шт.) в структуре ремонтного цикл; для однотипного ЭО

 

= (12· / )-1. (3.23)

 

На примере цехового трансформатора рассчитаем , по формуле (3.23)

=(12·6,83/20,50)-1=3 шт.

Результаты расчетов по количеству текущих ремонтов для каждого ЭО сведены в таблицу 3.7

 

 

Таблица 3.7 Расходные элементы структуры ремонтного цикла ЭО

Наименование оборудования и механизмов	Структура ремонтного цикла	, лет	, мес.	, шт.
1 Силовые трансформаторы	K1-T1-…-T2-K2	6,83	20,50
2 Кабельные линии	K1-T1-…-T3-K2	17,00	10,20
3 Выключатели	K1-T1-…-T11-K2	3,83	7,65
4 Релейная защита и автоматика	K1-T1-…-T2-K2	7,65	10,02

 

Примечания:

1 - установка нового или ввод ЭО после капитального ремонта (КР);

2 - текущий (средний) ремонт;

3 - конец ремонтного цикла.

На базе структуры ремонтного цикла определяется годовая трудоёмкость капитальных ремонтов каждой единицы электрооборудования {Т_г.кр.i, чел.ч/год) по формуле

_.= , (3.24)

 

где - трудоемкость капремонта для однотипного ЭО, чел.ч /11 /;

- продолжительность ремонтного цикла для однотипного ЭО, лет /11/. Годовая трудоёмкость текущих ремонтов (), чел.ч/год

 

= (, (3.25)

 

где n_mpi - количество текущих ремонтов в структуре однотипных ЭО по таблице 3.7

t_mpi - трудоёмкость текущего ремонта для однотипного ЭО, чел.ч /11/.

Годовая трудоёмкость капитальных ремонтов каждой единицы электрооборудования и годовая трудоёмкость текущих ремонтов для КТП 1/1.

 

чел.ч./год;

 

чел.ч/год,

где

 

Данные по расчету и сведем в таблицу 3.8

 

Таблица 3.8 Годовая трудоемкость ремонтов электрооборудования

Наименование оборудования и механизмов	лет	tmpi, чел.ч	, чел.ч	nmpi, шт.	, чел.ч/год	, чел.ч/год
1 Силовые трансформаторы	6,83		170,0		248,9	329,43
2 Кабельные линии	17,00				70,59	402,35
3 Выключатели	3,83	3,6			37,60	56,40
4 Релейная защита и автоматика	2,55				141,18	376,47
Итого:	-	-	-	-	498,27	1164,65

 

Численность ремонтного персонала по заводу для выполнения капитальных (Н_кр ) и текущих (Н_тр ) ремонтов ЭО

 

Н_{к.р =} (3.26)

 

Н_{т р =} (3.27)

 

где = 1900 ч. - эффективный годовой фонд рабочего времени каждого рабочего /8/;

= 1,1- коэффициент выполнения норм /11/;

_{= 498,27 чел.час/год;}

_{= 1164,65 чел.ч/год;}

Н_{кр = 498,27 / (1900·1,1) = 1 чел.;}

Н_{т р = 1164,65/ (1900·1,1) = 1 чел.}

Численность обслуживающего персонала (Н_та) определяется на базе годовой трудоёмкости технического обслуживания (Т_г.то), которая рассчитывается в процентах от годовой трудоёмкости текущих ремонтов.

При работе в две смены

 

=0,2· _{= чел.ч./год} (3.28)

 

Численность обслуживающего персонала по заводу ()

 

= 1чел. (3.29)

 

где =1 - коэффициент выполнения норм, для обслуживающего персонала/11/.

Суммарная численность (H) ремонтного персонала для текущего капитального ремонтов, а также обслуживающего персонала

 

чел. (3.30)

 

Результаты расчетов сведём в таблицу 3.9

 

Таблица 3.9 Численность ремонтного персонала

Название профессии	Суммарная трудоемкость, чел.ч/год	Fэф., ч	Kвнi, о.е.	H, чел
1 Ремонтный персонал (капитальный ремонт)	498,27		1,1
2 Ремонтный персонал (текущий ремонт)	1164,65		1,1
3 Обслуживающий персонал	232,93		1,0
Итого

 

Расчет заработной платы.

Фонд основной (З_осн) и дополнительной (З_доп) заработной платы для ремонтного персонала

 

; (3.31)

 

руб.

 

(3.32)

 

руб.

 

где =150 руб.ч, часовая тарифная ставка.

 

руб.; (3.33)

 

руб., (3.34)

 

где 0,3 - соответственно, коэффициенты отчис­ления в пенсионный фонд, на социальное страхование, медицинское страхование, несчастные случаи и территориальные отчисления.

Общий фонд заработной платы на проведение капитальных ремонтов (З_кр) за год составляет

(3.35)

 

руб./год.

Общий фонд заработной платы на проведение текущих ремонтов (Зтр) за год составляет:

(3.36)

 

= руб./год.

Найдем среднюю зарплату одного рабочего ремонтного персонала за год

 

=

руб./год

Средняя зарплата одного рабочего ремонтного персонала за месяц (З_срм)

 

= /12 = 100646,05/12 = 8387,17руб.

Зарплата обслуживающего персонала

 

; (3.37)

 

150·232,93=34939,5 руб./год.

;

0,3·34939,5=10481,85;

;

34939,5+10481,85=45421,35руб./год;

руб.;

руб./1=45421,35 руб.;

руб.

Затраты на материалы:

Для капитального ремонта

; (3.38)

 

1,25·74831,4= 93539,25 руб./год;

Для текущего ремонта

; (3.39)

 

0,25·227106,75= 56776,69 руб./год;

 

Затраты на техническое обслуживание:

(3.40)

 

0,15·45421,35= 6813,20 руб./год;

где З_кр, З_тр, З_то - затраты на текущий и капитальный ремонты и на техническое обслуживание.

Суммарная стоимость материалов (С) при проведении работ составляет

; (3.41)

 

93539,25+56776,69+6813,20 = 157129,14 руб./год

Результаты сведем в таблицу 3.10

Таблица 3.10 Фонд зарплаты и затрат на материалы

, руб.	, руб.	, руб.	, руб./год	, руб./год	, руб./год	, руб./год
74831,4	227106,75	45421,35	93539,25	56776,69	6813,20	157129,14
Итого: 504488,64 руб.

 

Основные технико - экономические показатели сведем в таблицу 3.11

Таблица 3.11. Основные технико - экономические показатели

Показатели за год	Численное значение, руб.	Соотношение, %
Зарплата ремонтного персонала (Зрп)	100646,05	27,2
Зарплата обслуживающего персонала (Зто)	45421,35	12,3
Стоимость материалов (С)	157129,14	42,5
Амортизация	93598,7	6,1
Прочие затраты	43820,22	11,9
Годовые суммарные издержки эксплуатации	369724,16	100,00