Электроснабжение металлургического завода

2.3 Расчёт нагрузок на стороне 6 кВ ГПП

Этот расчет необходим для выбора мощности трансформатора ГПП и выбора сечения воздушных линий, питающих предприятие.

Активную нагрузку на ГПП предприятия определяют как сумму электроприемников группы А (с учетом коэффициента максимума группы В и высоковольтных ЭП, в кВт:

Рр.пред. = Кmax * ∑Рсм. гр. А + ∑Рсм. гр. Б + Рр. вв. эп

где: Км – коэффициент максимума, определяемый по [5,C48,Т2.6] в зависимости от средневзвешенного Ки для группы ЭП с переменным графиком нагрузки по (2.10):

=

и эффективного числа ЭП по (2.5)

Произведён расчет средневзвешенного коэффициента использования:

Ки =0,3

и эффективного числа ЭП:

nэ =4

Из [5,C48,Т2.6] Км = 2,14

Активная нагрузка высоковольтных электроприёмников определяется с учетом технологического резервирования и коэффициента загрузки для общезаводских ЭП, в кВт:

Рр.вв.эп=Рном*n*Ku*Kзагр = 630*3*1/3*0,8=503,9 кВт,

где Руст – активная номинальная мощность одного ЭП, в кВт;

n – количество высоковольтных ЭП;

Ки – коэффициент использования, принятый с учетом объектов резервирования, так как при определении расчетных нагрузок резервные ЭП не рассматриваются. Технологические высоковольтные установки работают в продолжительном режиме и на них не предусмотрен холодный резерв, то есть Ки=1;

Кзагр – для механизмов общезаводского назначения принимается равным 0,8 – для СД, так как при такой нагрузке возможно использование СД в качестве естественных компенсаторов реактивной мощности.

Если в качестве привода используется АД, а также для высоковольтных ЭП технологического назначения, Кзагр=1.

На данном предприятии высоковольтными электроприёмниками являются синхронные электродвигатели, расположенные в цехе № 2

Рассчитываем активную нагрузку высоковольтных электроприёмников, в кВт:

Рр.вв.эп = 630*3*1/3*0,8=503,9 кВт

Активная расчетная нагрузка всего предприятия:

Рр.пред = Км∑Рсм.гр А+∑Рсм. Гр В+Рр.вв.эп=

=2,14*1112,4+1069,6+503,9 = 3954,1 кВА ,

Реактивная нагрузка предприятия определяют аналогично по формуле, в кВАР:

Qр.пред = 1,1 * ∑Qсм. гр. А + ∑Qсм. гр. Б ± Qр. вв. эп ,

Qр.пред = 1,1 * 1228,55 + 1137,1 – 377,9 = 2110,5 кВАР

Реактивная нагрузка для синхронных электродвигателей рассчитывается со знаком « - », если они используются в качестве компенсаторов реактивной мощности на предприятии.

Рассчитываем реактивную нагрузку высоковольтных электроприёмников по формуле, в кВт:

Qр.вв.эп = Рр.вв.эп *  = 503,9 * 0,75 = 377,9 кВт

Полная расчетная ожидаемая нагрузка на шинах 6 кВ ГПП, в кВА:

3 Выбор напряжения и схемы

3.1 Выбор напряжения и схемы внутрицеховых сетей

Для внутрицеховых электрических сетей самое распространённое напряжение 380/220 В, основным преимуществом которого является возможность совместного питания силовых и осветительных ЭП.

Наибольшая единичная мощность трёхфазных ЭП, получающих питание от системы 380/220 В, как правило, не должна превышать питание 200-250 кВт, допускающих применение коммутирующей аппаратуры на ток 630 А.

С внедрением напряжения на предприятиях напряжения 10 кВ вместо напряжений 6(3) кВ нагрузки потребителей, их число и единичная мощность значительно увеличились, поэтому ввели напряжение 660В.

Напряжение 660 В в первую очередь целесообразно на тех предприятиях, на которых по ряду причин (условий планировки, технологии, окружающей среды и т.д.) трудно приблизить ТП к ЭП.

Напряжение 660 В целесообразно также на предприятиях с высокой удельной плотностью электрических нагрузок на квадратный метр площади, концентрацией мощностей и с большим числом электродвигателей в диапазоне мощностей 220-600 кВт.

В данном курсовом проекте для внутризаводского электроснабжения применяем напряжение 380/220 В и сети с глухозаземленной нейтралью.

Для выполнения электропроводок внутри цехов применяются изолированные провода и кабели, а также шинопроводы. Их марка выбирается в зависимости от условий прокладки с учётом характеристики помещения. Сечение выбирают по расчетному току и по таблицам ПУЭ.

По расчетному току выбирают установки защитных аппаратов (автоматические выключатели и предохранители).

3.2 Выбор напряжения и схемы внутризаводских сетей

Для внутризаводского электроснабжения применяют напряжение 6 или 10 кВ, при наличии энергоемких цехов возможно распределение электроэнергии на напряжение 20 и 35 кВ.

Напряжение 10кВ является наиболее распространенным, т.к. входят в ряд стандартных номинальных напряжений источников и потребителей и для этого напряжения выпускается достаточное количество высоковольтного оборудования и кабелей. Оно является более экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ.

На данном предприятии высоковольтные электроприёмники получают питание 10 кВ, поэтому выбираем напряжение внутризаводского электроснабжения 10 кВ.

Выбор схем электрического снабжения связан с выбором напряжения. Для внутризаводских сетей применяют радиальные, магистральные и смешанные. Схемы должны обеспечивать требующую напряженность электрического снабжения, эксплуатационную гибкость, ремонтопригодность, безопасность обслуживания.

При выборе варианта схем на ряду с перечисленными техническими требованиями рассматривается их экономичность.

Для питания внутризаводских сетей выбираем смешанную схему электроснабжения. Питание цеховых подстанций осуществляется по отдельным магистралям, которые резервируются по стороне 0,4 кВ.

Для питания высоковольтных двигателей предусмотрена отдельная распределительная подстанция.

3.3 Выбор напряжения и схемы внешнего электроснабжения

Выбор напряжения для линий, питающих предприятие, производится с учетом мощности и дальности электропередачи.

Для оценки величины рационального напряжения применяется формула «Стилла», в кВ:

где l – расстояние от питающей ПС до предприятия, в км;

Рр’– активная максимальная нагрузка предприятия, с учетом потерь в линии и трансформаторах и коэффициента одновременности максимальных нагрузок отдельных цехов, в МВт:

где Ко – коэффициент одновременности всегда  1: 0,92 – 0,95, так как максимум нагрузок цехов никогда не совпадают;

Кn – коэффициент потерь, равен 1,03 (3% потерь) при ориентировочных расчетах, когда неизвестны марки питающих кабелей.

Рр’ = 0,94*1,03*3,9=3,8 МВт

Рассчитываем рациональное напряжение электроснабжения, в кВ:

Uрац =4,34* = 34,12 кВ

Выбираем ближайшее из задания напряжение электроснабжения: 35 кВ

ГПП предприятия получает питание от районной ПС энергосистемы по двум ВЛ с разных секций шин. В большинстве случаев ГПП является тупиковыми, без транзита мощности по стороне высшего напряжения. В этом случае РУ ВН имеет четыре присоединения и выполняется без системы сборных шин (бесшинной). Схема на стороне ВН выполняется блочной, с упрощенными коммутационными аппаратами и является сравнительно дешевой, экономичной, но достаточно надежной.

Для двухтрансформаторной ГПП применяется схема «два блока линия - трансформатор с отделителями и короткозамыкателями и неавтоматической перемычкой».

В этой схеме высоковольтные выключатели устанавливают только со стороны НН. Из коммутационных аппаратов только высоковольтные выключатели позволяют автоматическое управление и отключение элементов СЭС в аварийных режимах.

Кратковременное отключение силового трансформатора при внутренних повреждениях со стороны высшего напряжения осуществляется высоковольтным выключателем с помощью релейной защиты в районной ПС в режиме АПВ.

Для увеличения чувствительности РЗ короткозамыкатель создаёт в одной или двух фазах КЗ на землю.

В безтоковую паузу отделитель автоматически отключает линию.

4 Выбор трансформаторов

4.1 Выбор числа и мощности трансформаторов ЦТП

В соответствии с требованиями по обеспечению надежности ЭСН ЭП I категории должно быть два источника питания, для II категории рекомендуется два, но разрешается один. ЭП III категории могут получать питание от одного источника питания. ЦТП для ЭП I и II категорий выполняются двух трансформаторными, одно трансформаторные ЦТП устанавливаются для потребителей III категории и для небольшой мощности II категории.

Для сокращения номенклатуры складского резерва, мощность трансформаторов следует выбирать из стандартного ряда мощностей, так чтобы на одном предприятии было не более одной - двух мощностей.

Стандартный ряд мощностей, в кВА: 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500.

ЦТП размещают внутри цехов равномерно, с максимальным приближением к потребителю (не менее 200м). ЦТП по конструктивному исполнению делятся на: встроенные; пристроенные; внутрицеховые и отдельно стоящие.

Выбор мощности трансформаторов осуществляется по расчетным среднесменным нагрузкам: Pсм; и Qсм

Для трансформаторов общего назначения масляных и сухих по ПУЭ допустимы длительные систематические перегрузки в нормальном режиме и длительные перегрузки в послеаварийном режиме.

Полная расчетная среднесменная мощность рассчитывается по формуле, в кВА:

где  - средняя нагрузка цеха за наиболее загруженную смену, кВА;

N - число трансформаторов;

Kзагр. - коэффициент загрузки трансформатора

В среднем для расчета мощности трансформаторов для двух трансформаторной подстанции для расч Кзагр=0,7. Это удовлетворяет условиям ПУЭ по перегрузки для масляных трансформаторов.

Для примера рассчитаем мощность трансформатора цеха №8 (Механический цех).

Активная мощность, потребляемая цехом, в кВт:

Рсм.цеха = Рсм.гр.А + Рсм.гр.Б

Рассчитываем: Рсм.цеха = 274 + 51,4 = 325кВт

Реактивная мощность, потребляемая цехом, в кВАР:

Qсм.цеха = Qсм.гр.А + Q см гр.Б

Рассчитываем: Qсм.цеха = 356,2 + 66,82 = 423 кВАР

Полная мощность, потребляемая цехом, в кВА:

Sсм.цеха =  

Рассчитываем: Sсм.цеха =  кВА

Определяем мощность трансформатора по (4.1):

Проверяем коэффициент загрузки:

Кзагр =  

Проверяем коэффициент загрузки.

Кзагр =

Согласно ПУЭ:

Для электроприемников I категории Кзагр от 0,6 до 0,7;

Для электроприемников II категории Кзагр от 0,7 до 0,85.

Для однотрансформаторных ПС Кзагр от 0,85 до 0,9

Рассчитанный коэффициент загрузки меньше допустимого, что дает возможность в дальнейшем для увеличения нагрузки в результате расширения сетей 0.4 кВ или замены электрооборудования на более мощное.

Результаты расчетов заносим в таблицу.

4.2 Выбор трансформаторов ГПП

Трансформаторы ГПП являются важнейшим звеном систем ЭСН, так как рассматриваются в качестве основных источников питания потребителей всего предприятия.

Для выбора трансформаторов необходимо знать уровни напряжения внешнего ЭСН и внутризаводских сетей.

Мощность трансформаторов выбирается из максимальной расчетной мощности предприятия, в кВА:

где Sр.пред – максимальная расчетная нагрузка предприятия, кВА;

N - число трансформаторов (как правило на ГПП устанавливается 2 трансформатора)

Kзагр - коэффициент загрузки трансформатора (0,7)

Рассчитаем мощность трансформатора ГПП:

Из таблицы литературы [5, C.214 - 219] выбираем трансформатор напряжением 35 кВ типа ТМН – 4000/35, Uном= 4000 кВА, UВН= 35 кВ, UНН= 11кВ, Pх.х.= 5600 Вт, Pк.з.=33,500 Вт, UКЗ= 7,5%

Произведем расчет компенсации реактивной мощности.

Определим количество требуемой для предприятия реактивной мощности:

Для поддержания нормальной работы генераторов электрических станции в СЭС должно поддерживаться потребление определенного количества реактивной мощности, которое рассчитывается по формуле, в кВАР:

Qэн.сист = Рр.пред · tgφэн.сист (4.8)

где tgэн.сист при проектировании принимается равным 0,4 кВАр/кВт

Qэн.сист = =1581,6 кВар

Если Qр предпр ≤ Q эн.сист, то искусственной компенсации не требуется.

Если Qр предпр ≥ Q эн.сист,

Qтреб = 2110,5-1581,6=528,9 кВА

Делим на 2 системы шин;

кВАР

Компенсацию реактивной мощности лучше выполнять со стороны 10 кВ.

5. Расчёт токов короткого замыкания

КЗ является наиболее тяжелым видом повреждения сетей электроснабжения. Причинами их возникновения могут быть повреждение изоляции, неисправность электрооборудования, попадание посторонних предметов на токоведущие части и на выводы силовых трансформаторов, ошибки оперативного персонала.

Страницы: 1, 2, 3, 4