Электроснабжение металлургического завода (стр. 4 из 9)
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 кВВыбираем 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 =
кВАОпределяем 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.
| № | Наименование цеха, участка | Рсм, кВт | Qсм, кВ*А | Sсм, кВ*А | Категория надёжности ЭСН | N кол-во тр-торов | Sтр-ра | Кзагр, 1 тр. | Кзагр, 2 тр. |
| 1. | Гараж и зарядная станция | 2 | 2,4 | 3,12 | III | 2 | |||
| 2. | Компрессорная станция | 323,4 | 340,62 | 469,7 | II | 2 | 400 | 0,6 | 1,2 |
| 3. | Заготовительный участок | 16,5 | 19,305 | 25,4 | III | 2 | 400 | 0,52 | 1,08 |
| 4. | Электроремонтный цех | 72,8 | 75,56 | 104,9 | III | 1 | |||
| 5. | Прессово-сварочный цех | 273,5 | 279,072 | 390,7 | II | 2 | |||
| 6. | Сантехнический участок | 41 | 36,08 | 54,6 | III | 1 | 400 | 0,75 | - |
| 7. | Наполнительная | 108 | 95,04 | 143,9 | III | 1 | |||
| 8. | Механический цех | 325 | 423 | 534 | II | 2 | 400 | 0,67 | 1,34 |
| 9. | Насосная станция | 224 | 291,2 | 367,4 | II | 1 | 400 | 0,6 | 1,2 |
| 10. | Ремонтно-механический цех | 132,8 | 172,64 | 217,8 | III | 1 | 400 | 0,5 | 1,0 |
| 11. | Столярный цех | 74,4 | 87,05 | 114,5 | III | 1 | |||
| 12. | Гальва-кий цех | 209 | 156,75 | 261,25 | II | 1 | 400 | 0,65 | 1,3 |
| 13. | Литейный цех | 100,6 | 62,4 | 118,4 | II | 1 | 400 | 0,48 | 0,96 |
| 14. | Администр. цех | 78 | 68,64 | 103,9 | II | 1 | |||
| 15. | Столовая | 148,5 | 111,4 | 185,6 | III | 1 | 400 | 0,72 | 1,44 |
| 16. | Склад готовой продукции | 52 | 52,8 | 74,1 | III | 1 | |||
| Итого: |
4.2 Выбор трансформаторов ГПП