Курсовая Иванов

Для остальных кабельных линий расчет аналогичен (табл. 4.3).

Таблица 4.3 Выбор кабелей ВН

		Sр, кВА		Iр.	Минимальное		Iдоп,	kпрокл	kпрокл
	L,			авар,	сечение s,	Тип кабеля и	А	Iдоп, А	kперегр Iдоп,
№ ТП	м		Iр, А	А	мм2 по jэк	принятое сечение			А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
					1 вариант
1	170	1605,45	154,67	309,34	110	ААШвУ 3 х 150 мм2	300	270	324
2	180	1605,45	154,67	309,34	110	ААШвУ 3 х 150 мм2	300	270	324
3	200	1498,52	144,37	288,74	103	ААШвУ 3 х 150 мм2	300	270	324
4	170	1498,52	144,37	288,74	103	ААШвУ 3 х 150 мм2	300	270	324
5	190	1471,96	141,81	283,62	101	ААШвУ 3 х 150 мм2	300	270	324
6	200	1471,96	141,81	283,62	101	ААШвУ 3 х 150 мм2	300	270	324
					2 вариант
0, 1	200	3103,97	299,03	598,06	214	2ААШвУ 3 х 150 мм2	600	540	648
1, 2	20	2301,245	221,7	443,4	158	2ААШвУ 3 х 150 мм2	600	540	648
2, 3	200	1498,52	144,37	288,74	103	ААШвУ 3 х 150 мм2	300	270	324
0, 3	170	3103,97	299,03	598,06	214	2ААШвУ 3 х 150 мм2	600	540	648
0, 4	170	2221,22	213,99	427,98	153	2ААШвУ 3 х 150 мм2	600	540	648
4, 5	115	1471,96	141,81	283,62	101	ААШвУ 3 х 150 мм2	300	270	324
5, 6	130	1471,96	141,81	283,62	101	ААШвУ 3 х 150 мм2	300	270	324
6, 0	200	2221,22	213,99	427,98	153	2ААШвУ 3 х 150 мм2	600	540	648

Примечание. Для варианта №2 полные максимальные нагрузки определяются при наиболее тяжелых режимах работы при обрывах КЛ. В графе №1 (№ ТП) для варианта №2 запись, например, "0, 1", означает, что кабель соединяет источник питания (ГПП) (0) с соответствующей подстанцией (1).

4.4. Технико-экономическое сравнение вариантов канализации электроэнергии на предприятии

Для технико-экономического сравнения вариантов необходимо рассчитать капитальные затраты на сооружение внутренней электрической сети предприятия и затраты на ее эксплуатацию.

Экономическим критерием эффективности варианта является минимум приведенных затрат:

З = ЕН∙К+И,

(4.8)

где ЕН = 1/ТОК – нормативный коэффициент; зависит от срока возврата инвестиций; К – единовременные капитальные затраты; И – ежегодные эксплуатационные издержки; ущерб от перерывов электроснабжения не считаем, так как неизвестна зависимость ущерба от качества электроэнергии.

Эксплуатационные издержки определяются:
И = ИЦ + И∆А;	(4.9)
Стоимость потерь электроэнергии определяется по формуле:
И∆А = ∙∆А,	(4.10)
		Лист
140211.65 ПЗ
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	32

где – стоимость потерь 1 кВт∙ч электроэнергии.

При расчетах используем укрупненные показатели (табл. 4.5).

Определение издержек:

	И	И%	К		А В	(4.11)
		100
	где И%- процентное отчисление на амортизацию, ремонт и обслуживание;
	В - стоимость потерь одного киловатт в час электроэнергии;
	∆А = ∆Р ∙τ					(4.12)
	где τ - время максимальных потерь, ч/год
	τ = (0,124 + Тм /10000)² ∙8760,					(4.13)

где Тм - время использования max нагрузки, ч/год.

Потери энергии в цеховой распределительной сети определяются исходя из следующих условий: цеха работают в две смены: Тм = 3600 ч/год (см. п.3.7).

τ ≈ 1800 ч/год (по номограмме). Для первого варианта потери мощности и энергии:

РОБЩ1 РЛ 137, 28 кВт .

АОБЩ1 τ РОБЩ1 1800 137, 28 247104 кВт ч.

Для второго варианта аналогично:

РОБЩ1 РЛ 160,91 кВт .

АОБЩ1 τ РОБЩ1 1800 160,91 289638 кВт ч.

Результирующие издержки:

И1 = 0,03*2664000 + 0,063*960000 + 247104*3,1 = 906422,4 руб/год. И2 = 0,03*2868000 + 0,063*1160000 + 289638*3,1 = 1056997,8 руб/год.

Определяем приведенные затраты:

З1 = 0,12*3624000 + 906422,4 = 1341302,4 руб/год. З2 = 0,12*4028000 + 1056997,8 = 1540357,8 руб/год.

Расхождение по затратам:

З	З2 З1	100%	1540357,8 1341302, 4	100% 12,9% 5%.
	З2		1540357,8

Расхождение между затратами составляет более 5%, следовательно, варианты неравноценны, выбираем вариант 1 (радиальную схему) как наиболее предпочтительный.

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	33

Таблица 4.5 Расчет стоимости высоковольтного оборудования

Наименование	Тип	Цена,	Кол-	ВСЕГО
		тыс.руб/(руб/м)	во,
			шт./м
	1 вариант
КЛ	ААШвУ 3 х 150 мм2	1200	340	408
	ААШвУ 3 х 150 мм2	1200	360	432
	ААШвУ 3 х 150 мм2	1200	400	480
	ААШвУ 3 х 150 мм2	1200	340	408
	ААШвУ 3 х 150 мм2	1200	380	456
	ААШвУ 3 х 150 мм2	1200	400	480
	ИТОГО по линиям			2664
Ячейка КРУ	ВВТЭ-М-10-12,5/630	80	12	960
	ИТОГО			3624
	2 вариант
КЛ	2ААШвУ 3 х 150 мм2	2400	200	480
	2ААШвУ 3 х 150 мм2	2400	40	96
	ААШвУ 3 х 150 мм2	1200	400	480
	2ААШвУ 3 х 150 мм2	2400	340	816
	ААШвУ 3 х 150 мм2	1200	340	408
	ААШвУ 3 х 150 мм2	1200	230	276
	2ААШвУ 3 х 150 мм2	2400	130	312
	ИТОГО по линиям			2868
Предохранители	ПКТ-103-10-400-20 У3	15	12	180
Выключатели нагрузки	ВН-11У3	55	12	660
Ячейка КРУ	ВВТЭ-М-10-12,5/630	80	4	320
	ИТОГО			4028

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	34

5. Выбор оборудования и его проверка по токам к.з. 5.1. Выбор оборудования

На напряжение 6 кВ устанавливаем выключатели ВВТЭ-М-10-12,5/630, выбор которых производится в зависимости от величины тока в послеаварийном режиме (табл. 4.3).

5.2. Расчет токов к.з. в сети напряжением выше 1000 В

Все электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения, должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом величин этих токов.

При расчете токов КЗ в относительных единицах (на стороне 6-10 кВ) все расчетные данные приводятся к базисному напряжению и базисной мощности. За базисную мощность SБ может быть выбрана мощность системы, суммарная номинальная мощность генераторов станции или трансформаторов.

Рассчитаем токи к.з. на стороне 6 кВ с учетом подпитывающего влияния СД, определим сопротивления двигателя.

Схема замещения системы электроснабжения (рис.6.1) выше 1000 В представляет собой совокупность схем замещения ее отдельных элементов (в основном в виде индуктивных сопротивлений), соединенных между собой в той же последовательности, что и на расчетной схеме. Источники питания (синхронные генераторы и электрическая система) во внешней схеме электроснабжения кроме собственных реактивностей, имеют также и ЭДС (рис.6.2).

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	35

			110 кВ	110 кВ
			ВЛ	ВЛ
			L=9км	L=9км
				110 кВ
				2 х ТРДН-25000/110
				6 кВ
				Рис.5.1
				Лист
				140211.65 ПЗ
Изм. Кол.уч. Лист	№ док	Подп.	Дата	36

		E С1				E С2
		Х С1				Х С2

			Х ВЛ1						Х ВЛ2
				К0
			Хт1						Хт2

Рис.5.2

Исходные данные для расчета.

ТР1,ТР2(ТРДН 25000 / 110)			ВЛ1, ВЛ2(АС-95)
SH 25 МВА;			rуд 0,38 Ом/км
UK 10,5%;			худ 0, 42 Ом/км
KТР 110 / 6			9 км
К одной секции подключены следующие СД, кВт:
4х320; 2х1000, 1х11250, 2х1500, 4х630.
СД1 4(СДИ )	СД 5 6(СДН )	СД 7(СДН )		СД 8 9(СДН )
РН 0,32МВт;	РН 1, 0МВт;	РН 11, 25МВт;		РН 1,5МВт;
х/ / 0,16о.е.;	х/ / 0,124о.е.;	х/ /	0,1о.е.;	х/ / 0,118о.е.;
d	d	d		d
cos 0,9о.е.	cos 0,9о.е.	cos 0,9о.е.		cos 0,9о.е.

СД10 13(СДИ ) РН 0, 63МВт; хd/ / 0,12о.е.; cos 0,9о.е.

В качестве базисных величин произвольно выбираем базисную мощность S Б : SБ 1000МВА и базисное напряжение, приравниваемое к среднему номинальному (по шкале средних напряжений) той ступени напряжения, на которой рассматривается к.з.: UБ Uср 115кВ ; 10,5 кВ.

Базисный ток будем определять по формуле:

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	37

	Iб			Sб			.
						Uб
				3

Для приведенных ступеней напряжения базисные токи будут соответственно равны:

Iб1	1000								5,5кА. (для ступени 110 кВ).
			3 110
Iб 2	1000								91, 65кА. (для ступени 6 кВ).
				3 6,3

На данном этапе расчета необходимо определить токи к.з. в точках К1 и

К2.

Определим параметры схемы замещения.

ВЛ: х

r

S

Б

/ U 2

0,38 9 1000 /1152 0, 21о.е.

ВЛ1

уд

ср

Трансформаторы ТР1 и ТР2:

хТР1 хТР2

UK1,2

SБ

10,5 1000

4, 2о.е .

100

SН1,2

100

25

Сопротивление и ЭДС системы:

х

Sб

1000

0,33 о.е.; ЕС = 1,0 о.е.

С

SКЗ

3000

Перейдем непосредственно к преобразованиям.

На данном этапе целесообразно рассмотреть только одну секцию, поскольку для другой секции расчет будет идентичен.

Рассчитаем ток к.з. в точке К0, расположенной на шинах ВН ГПП. При этом учитываются сопротивления воздушных линий и системы:

Х2Σ = Х1Σ = хВЛ1 хС1 0,21 0,33 0,54о.е.

Ток к.з. при EВН = EG = 1,0 о.е.

IК/ /0 ЕВН/ / IБ / Х2 1,0 5,5 / 0,54 10,19 кА.

При расчете сопротивления нулевой последовательности при к.з. в т. К0 сопротивление нулевой последовательности воздушной линии в среднем 3 раза превышает сопротивление прямой последовательности, поэтому сопротивления всех линий вводим в схему замещения в виде утроенной величины:

Х0Σ = 3хВЛ1 хС1 3 0, 21 0,33 0,96о.е.

Дополнительное сопротивление, для однофазного к.з.:

х(1) х2 х0 0,54 0,96 1,5о.е.

Рассчитываем ток прямой последовательности в фазе А для однофазного к.з.:

I A1	EЭКВ1			1, 0	0, 49о.е.
	x	х(1)		0,54 1,5
	1

Коэффициент взаимосвязи токов, для однофазного к.з.:

m(1) 3.

Ток прямой последовательности в кА:

Iк(1)А1 I*(1)кА1Iб 0,49 5,5 2,7 кА.

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	38

Рассчитываем модуль тока поврежденной фазы при заданном несимметричном однофазном КЗ:

Iк(1)0 m(1) I А(1)1 3 2,7 8,1 кА.

iУД К0 2 kУД IК 0 2 1,8 8,1 20,6 кА ,

где kу – ударный коэффициент, который при расчете токов к.з. в сетях напряжением выше 1000 В можно принять равным 1,8 [14].

Сопротивления трансформаторов повышающей подстанции, воздушных линий и сопротивления системы соединены последовательно, поэтому сопротивление эквивалентное им будет равно

Хэ1 = хт1 хВЛ1 хС1 4, 2 0, 26 0,33 4,79о.е.

Схема примет вид, показанный на рис.5.3.

Таким образом, со стороны одного повышающего трансформатора эквивалентная ЭДС и сопротивление внешней цепи будут равны (рис.5.4):

EВН = EG = 1,0 о.е. xВН = x∑0 = 4,79 о.е.

E 1

E 2

			Хэ1					Хэ2

Рис. 6.3

ЕВН ХВН

Рис.5.4

Сверхпереходное значение тока трехфазного КЗ определим как суммарное значение сверхпереходных токов со стороны сети внешнего электроснабжения I BH// и подпитывающего влияния двигателей I ДВ// :

I K//		I BH//	I ДВ// ,
I	//	Е //		I	Б	/ z		,
	ВН	ВН

где ЕВН// - результирующее значение сверхпереходной ЭДС (см. выше).;

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	39

I Б - базисный ток, соответствующий той ступени напряжения, где произошло КЗ:

IБ Iб 2 91,65 кА.

z хВН хдоп результирующее сопротивление короткозамкнутой цепи; хдоп

дополнительная реактивность, включающая в себя сопротивления участка короткозамкнутой цепи – от точки КЗ до шин высокого напряжения понижающего трансформатора ТР1 (рис.5.6).

z 4,79 о.е.

	IВН/ /	1, 0 91, 65	19,13кА.
		4, 79

Ток от двигателей:

I ДВ// Е ДВ// I Б / zC ,

где Е ДВ// результирующее значение сверхпереходной ЭДС двигателей «внут-

ренней» части схемы СЭС; «внутренней» части схемы.

zC полное результирующее сопротивление

E

ВН

ХВН

К0

ХТР1

К1

КЛЭП

Х СД

к

К2

ЦТП

E СД

Рис.5.6

СД1 4(СДИ )

СД 5 6(СДН )

СД 7(СДН )

СД 8 9(СДН )

РН 0,32МВт;

РН 1, 0МВт;

РН 11, 25МВт;

РН 1,5МВт;

х/ / 0,16о.е.;

х/ / 0,124о.е.;

х/ / 0,1о.е.;

х/ / 0,118о.е.;

d

d

d

d

cos 0,9о.е.

cos 0,9о.е.

cos 0,9о.е.

cos 0,9о.е.

СД10 13(СДИ )

РН 0, 63МВт;

х/ / 0,12о.е.;

d

cos 0,9о.е.

Параметры двигателя СД1:

х

х/ / 0,16о.е.;

S

PHi

0,32

0,36МВА;

H

d*СД

d

cos СД

0,9

Лист

Изм. Кол.уч. Лист № док Подп.

Дата

140211.65 ПЗ

40

xСД хd*СД SБ 0,16 1000 450о.е.

SH 0,36 ЕСД 1,1о.е.

Аналогично вычисляем параметры остальных двигателей (табл. 5.1). Преобразуем схему к виду (рис.5.7).

Параметры эквивалентного двигателя СД:

xСД 0						1						5, 22о.е.
		1		1			1		1		1
		112,5		55,8		8			35, 4		85, 7
					ЕСД 0				1,1о.е.

Таблица 5.1 – Параметры двигателей

№	х	х/ / , о.е.		PHi	, МВА;		SБ		, о.е.
	d*СД	d	SH n cos			xСД хd*СД S
				СД				H
СД1-4	0,16		4*0,32/0,9=1,42			112,5
СД5-6	0,124		2*1,0/0,9=2,22			55,8
СД7	0,1		11,25/0,9=12,5			8
СД8-9	0,118		2*1,5/0,9=3,33			35,4
СД10-13	0,12		2*0,63/0,9=1,4			85,7

ЕВН			ZΣ	К1 ZС			ЕДВ
					I //
		I //
		ВН			ДВ

Рис. 5.7

По ранее приведенной формуле находим ток от двигателей:

I ДВ/ / 1,1 91,65 / 5, 22 19,31кА.

Таким образом, сверхпереходной ток к.з. равен:

IК/ /1 19,13 19,31 38, 44кА.

Наибольшее мгновенное значение полного тока КЗ (ударный ток) определим по выражению [15]:

iу К у 2I BH// К у.дв. 2I ДВ// ,

где К у и К у.дв. ударные коэффициенты внешней сети и двигателей. Величина К у зависит от отношения хрез / rрез 5, 22 / 0 , то К у 1,0 . Величина К у.дв. зави-

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	41