Проектирование системы электроснабжения завода (стр. 3 из 8)
Рисунок 2 - Первый вариант схемы электроснабжения
Рисунок 3 - Второй вариант схемы электроснабжения
1.6 Выбор номинального напряжения
Для выбора рационального напряжения используем метод планирования эксперимента. Факторами, наиболее влияющими на рациональное напряжение, являются следующие: суммарная нагрузка предприятия (SΣ); средняя длина линии распределительной сети (lср); стоимость 1 кВт·года потерь электроэнергии (Δс0); отношение нагрузки потребителей (6 кВ) ко всей нагрузке предприятия (β),%; отношение числа часов работы предприятия в году Тг к числу часов использования максимума нагрузки Тм.
Все влияющие факторы в математических моделях используют в кодированном виде, переход к которому осуществляют по форме:
, (15)где xi - кодированное значение фактора;
Xi - действительное значение фактора;
Xi, б - базовый уровень фактора;
ΔXi - шаг варьирования фактора.
Кроме факторов, указанных выше, на выбор рационального напряжения решающее влияние оказывает схема распределения электроэнергии по территории промышленного объекта.
Для магистральной схемы:
(16)Для определения рационального стандартного напряжения необходимо определить приведенные затраты для ближайшего большего и ближайшего меньшего к расчетному значению нестандартного.
Определение приведенных затрат для стандартных напряжений осуществляется также с помощью математических моделей, полученных с применение теории планирования эксперимента с учетом факторов, перечисленных выше.
Для магистральной схемы:
, (17) 
. (18)Расчет для первого варианта схемы электроснабжения завода.
Таблица 4 - Исходные данные
| Суммарная мощность SΣ, кВ·А | Средняя длина линии lср, м | Тг, ч | Тм, ч | Δс0, руб/ (кВт·год) |
| 18903 | 0,482 | 4500 | 3770 | 54 |
Таблица 5 - Расчет факторов
| Факторы | Базовый уровень Xi, б | Шаг варьирования ΔXi | x1 |
| x1 - SΣ, кВ·А | 30000 | 20000 | 0,445 |
| x2 - lср, км | 0,6 | 0,4 | -0,295 |
| x3 - γ, руб/ (кВт·год) | 70 | 30 | -0,533 |
| x4 -β,% | 6 | 4 | -1,5 |
| x5 -a | 1,3 | 0,1 | -1,06 |
Uрац=10,028 кВ,
ЗΣ6=98,998 тыс. руб/год,
ЗΣ10=98,735 тыс. руб/год.
Рациональным стандартным напряжением для данной системы электроснабжения является напряжение 10 кВ.
Расчет для второго варианта схемы электроснабжения завода.
Таблица 6 - Исходные данные
| Суммарная мощность SΣ, кВ·А | Средняя длина линии lср, м | Тг, ч | Тм, ч | Δс0, руб/ (кВт·год) |
| 18903 | 0,452 | 4500 | 3770 | 54 |
Таблица 7 - Расчет факторов
| Факторы | Базовый уровень Xi, б | Шаг варьирования ΔXi | x1 |
| x1 - SΣ, кВ·А | 30000 | 20000 | 0,445 |
| x2 - lср, км | 0,6 | 0,4 | -0,37 |
| x3 - γ, руб/ (кВт·год) | 70 | 30 | -0,533 |
| x4 -β,% | 6 | 4 | -1,5 |
| x5 -a | 1,3 | 0,1 | -1,06 |
Uрац=9,94 кВ,
ЗΣ6=100,89 тыс. руб/год,
ЗΣ10=100,6 тыс. руб/год.
Рациональным стандартным напряжением для данной системы электроснабжения является напряжение 10 кВ.
1.7 Выбор сечений линий 10 кВ
Для выбора сечений кабелей определяется расчетный ток, по таблице выбирается стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему току.
Расчетный ток определяется по формуле:
. (19)Далее определяется длительно допустимый ток для КЛ по выражению:
Iдоп = Iдоп. табл. × К1 × К2, (20)
где К1 - коэффициент, учитывающий число работающих кабелей проложенных в земле, К1=0,9;
К2 - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды и допустимую температуру кабеля, К2=1,11.
Условие допустимости по нагреву для КЛ-10 кВ:
Iдоп 
Iнаиб. (21)
Выбор сечений кабелей
Проведем расчет на примере магистрали ГПП-ТП2-ТП1.
кА,Iдоп=263·0,9·1,11=262,737 А.
Итак, для магистрали ГПП-ТП2-ТП1 выбираем кабель марки АПвП (алюминиевая жила изоляция из сшитого полиэтилена, оболочка из полиэтилена) сечением 95 мм2.
Результаты расчета сведены в таблицу.
Таблица 8 - Результаты расчета
| Линия | Рр, МВт | Qр, МВ·Ар | Iр, A | Iдоп, A | Марка и сечение кабеля |
| Первый вариант схемы | |||||
| ГПП-ТП1-ТП4 | 3,03 | 1,646 | 199 | 240 | АПвП (3×70) |
| ГПП-ТП2 | 4,032 | 2,5 | 274 | 329 | АПвП (3×150) |
| ГПП-ТП3-ТП8 | 4,34 | 1,522 | 266 | 329 | АПвП (3×150) |
| ГПП-ТП5 | 4,8 | 2,3 | 307 | 329 | АПвП (3×150) |
| ГПП-ТП6-ТП7-ТП9 | 0,605 | 0,685 | 53 | 195 | АПвП (3×50) |
| Второй вариант схемы | |||||
| ГПП-ТП1 | 0,48 | 0,422 | 37 | 195 | АПвП (3×50) |
| ГПП-ТП2 | 4,032 | 2,5 | 274 | 329 | АПвП (3×150) |
| ГПП-ТП4 | 2,55 | 1,224 | 163 | 195 | АПвП (3×50) |
| ГПП-ТП5 | 4,8 | 2,3 | 307 | 329 | АПвП (3×150) |
| ГПП-ТП8-ТП7 | 4,61 | 1,881 | 287 | 329 | АПвП (3×150) |
| ГПП-ТП6-ТП9 | 301 | 315 | 25 | 195 | АПвП (3×50) |
1.8 Выбор оптимального варианта схемы внутреннего электроснабжения
Для выбора оптимального варианта системы внутреннего электроснабжения сравним капиталовложения на два варианта сети.
К=ΣК0i·li, (22)
где К0i - стоимость кабеля тыс. руб. /км;
li - длина i-ого участка кабеля.
Таблица 9 - Капиталовложения в сеть
| Линия | Длина линии, км | Сечение кабеля | Удельная стоимость, тыс. руб/км | Капиталовложения, тыс. руб. |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Первый вариант схемы | ||||
| ГПП-ТП1-ТП4 | 0,568 | (3×70) | 221,65 | 125,9 |
| ГПП-ТП2 | 0,231 | (3×150) | 339,315 | 78,4 |
| Продолжение таблицы 9 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ГПП-ТП3-ТП8 | 0,494 | (3×150) | 339,315 | 167,6 |
| ГПП-ТП5 | 0,284 | (3×150) | 339,315 | 96,4 |
| ГПП-ТП6-ТП7-ТП9 | 0,829 | (3×50) | 185,56 | 153,8 |
| ИТОГО | 622,13 | |||
| Второй вариант схемы | ||||
| ГПП-ТП1 | 0,263 | (3×50) | 185,56 | 48,8 |
| ГПП-ТП2 | 0,231 | (3×150) | 339,315 | 78,4 |
| ГПП-ТП4 | 0,458 | (3×50) | 339,315 | 155,4 |
| ГПП-ТП5 | 0,284 | (3×150) | 339,315 | 96,37 |
| ГПП-ТП3 - ТП8-ТП7 | 0,736 | (3×150) | 339,315 | 249,73 |
| ГПП-ТП6-ТП9 | 0,736 | (3×50) | 185,56 | 136,6 |
| ИТОГО | 765,3 | |||
По результатам расчета видно, что дешевле первый вариант схемы электроснабжения, его и выбираем для завода.
1.9 Проверка сечений линий
Проверка сечений КЛ 10 кВ на термическую стойкость осуществляется следующим образом.
Определяется термически стойкое к токам КЗ минимально допустимое сечение, мм2:
, (23)где Вкз - тепловой импульс, А2. с;
С - температурный коэффициент, учитывающий ограничение допустимой температуры нагрева жил кабеля, значения которого приведены в табл.3.4 [8] и принимается для алюминиевых жил 95 А∙с1/2/мм2.
Тепловой импульс определяется по формуле:
, (24)где Iк - ток трехфазного короткого замыкания, принимается равным в соответствии с условием 25 кА;
- время отключения тока короткого замыкания, 0,06 с;
Та - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.
Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ находится по формуле:
, (25)где
- суммарные активное и индуктивное сопротивления цепи КЗ, Ом.Таблица 10 - Проверка сечений кабелей