3 Выбор числа и мощности трансформаторов гпп и места их установки
Оптимальным вариантом установки ГПП является ее расположение в центре электрических нагрузок, однако, как видно из расчета, ЦЭН расположен на территории цеха №4, поэтому располагаем ГПП в максимальной близости к ЦЭН. Питание от системы подводится по ВЛ 35 кВ.
Согласно [2] выбираем комплектную двухтрансформаторную подстанцию, трансформаторы должны иметь РПН.
Мощность трансформаторов определим как:
;
(3.1)
где n – количество трансформаторов;
Кз – коэффициент загрузки, Кз=0,7;
кВА,
Принимаем к установке трансформаторы с номинальной мощностью 25000 кВА марки ТРДН-25000/35 [2]
Проверяем трансформатор по перегрузочной способности при аварийном отключении второго трансформатора:
1,4 Sном Sр, (3.2)
35000 23318,3
Трансформаторы проходят по перегрузочной способности.
Принимаем к установке трансформаторы с номинальной мощностью 25000 кВА марки ТРДН-25000/35 [2] в составе комплектной трансформаторной подстанции.
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ, ВЫБОР СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Выбор схемы внутреннего электроснабжения завода определяется размещением ГПП и цеховых подстанций на территории предприятия и зависит от числа цеховых подстанций. Схема внутреннего электроснабжения включает в себя распределительную сеть высокого напряжения и распределительную сеть низкого напряжения.
Выбор схемы соединения конкретной группы электроприёмников определяется их взаиморасположением и расположением их по отношению к источнику энергии, требуемой надежностью электроснабжения, мощностью потребителей и т.д.
При проектировании системы внутреннего электроснабжения будем учитывать:
- на предприятии нет собственных источников электроэнергии
- существуют приемники на 10 кВ при низшем напряжении на ГПП 10 кВ
- наличие транспортных коммуникаций
- категорийность приемников
Поэтому при проектировании будем руководствоватся следующими соображениями:
- внутреннее электроснабжение будем выполнять на напряжении 10 кВ
- приемники на 10 кВ (синхронные двигатели копресорной ) будем запитывать от обмотки ВН ЦТП 10/0,4 кВ или от РП 10 кВ
Таблица 5 - Категорийность цехов предприятия
|
Номер цеха |
Наименование |
Категория |
|
1 |
Заводоуправление,столовая |
3 |
|
2 |
Механический цех №1 |
2 |
|
3 |
Литейная цветного литья |
1 |
|
4 |
Литейная черного литья |
1 |
|
5 |
Механический цех №2 |
2 |
|
6 |
Кузнечный цех |
2 |
|
7 |
Термический цех |
2 |
|
8 |
Энергоцех |
2 |
|
9 |
Компрессорная |
1 |
|
10 |
Насосная |
2 |
Рисунок 4 - Схема внутреннего электроснабжения завода
Рисунок
5 - Схема внутреннего электроснабжения
завода
В таблице 6 произведён расчет мощности и стоимости КТП по первому варианту, в таблице 8 произведён расчет мощности и стоимости КТП по второму варианту. В таблицах 7 и 9 произведена оценка стоимости кабельной сети и параметров её использования по первому и по второму вариантам. Кабель и цены на кабель выбираем из источника [3], трансформаторы, КТП и цены выбираем из источника [4].
Номинальную мощность трансформаторов ЦТП определяем по формуле:
(4.1)
где n – количество устанавливаемых трансформаторов;
Kз – коэффициент загрузки.
Полная стоимость подстанции складывается из стоимости трансформатора и стоимости КТП.
Расчетный ток определяется по формуле:
(4.2)
где 1,25 коэффициент допустимой перегрузки.
Определим потери напряжения по формуле 3.18.
Стоимость сети определяется:
(4.3)
где
-
количество кабелей;
-
стоимость одного километра кабеля.
Годовые потери электрической энергии определяются:
(4.4)
где
-
время использования максимума потерь.
Стоимость потерь энергии в линии в год определяется по формуле:
(4.5)
где
-
стоимость 1 кВт*ч потерь электроэнергии,
руб.
Таблица 6 – Расчет мощности и стоимости КТП по первому варианту
|
номер ТП |
Наименование цеха |
Сумма Pр кВт |
Сумма Qр кВАр |
цеховая Sр кВA |
Расчетная мощность трансформатора кВА |
Выбранная КТП |
Стоимость выбранной КТП, тыс.руб |
|
ТП-1 |
1 Заводоуправление, столовая |
791,1 |
396,9 |
885,1 |
1264,4 |
КТП 10/0,4 - 1600 |
1290 |
|
ТП-2 |
2 Механический цех |
740,3 |
747,2 |
1051,9 |
751,3 |
2КТП 10/0,4-1000 |
800 |
|
ТП-4 |
4 Литейная черного литья |
975,0 |
604,3 |
1147,1 |
819,4 |
2КТП 10/0,4-1000 |
800 |
|
ТП-5 |
5 Механический цех №2 |
1437,7 |
1451,67 |
2043,1 |
|
|
|
|
|
3 Литейная цветного литья |
91,0 |
80,3 |
121,9 |
|
|
|
|
Всего по ТП-5 |
1528,7 |
1531,9 |
2164 |
1540 |
2КТП 10/0,4-1600 |
1290 |
|
|
ТП-6 |
6 Кузнечный цех |
946,9 |
830,9 |
1259,8 |
|
|
|
|
|
8 Энергоцех |
260,9 |
235,6 |
351,2 |
|
|
|
|
Всего по ТП-6 |
1207,8 |
1066,5 |
1611,3 |
1150,9 |
2КТП 10/0,4-1600 |
1290 |
|
|
ТП-7 |
7 Термический цех |
1711,6 |
1989,2 |
2624,3 |
|
|
|
|
|
10 Насосная |
304,3 |
402,6 |
504,7 |
360,4 |
КТП 10/0,4 - 400 |
580 |
|
Всего по ТП-7 |
2015,9 |
2391,8 |
3129 |
2235 |
2КТП 10/0,4-2500 |
1340 |
|
|
ТП-9 |
9 Компрессорная |
2235,4 |
1674,4 |
2793 |
1995 |
2КТП 10/0,4-2500 |
1340 |
|
Полная стоимость всех КТП |
|
|
|
|
|
8240 |
|
Таблица 7 - Оценка стоимости кабельной сети и параметров её использования по первому варианту
|
Участок сети |
Длина участка сети, м |
Способ прокладки |
S,кВА |
Расчётный ток, А |
Допустимый ток , А |
Марка |
Сечение , мм2 |
R ом/км |
X ом/км |
Падение напряжения, В |
Потери напряжения, % |
Цена кабеля, руб/м |
Капитальные затраты, тыс. руб. |
Годовые потери эл. энергии, кВт*ч |
Стоимость потерь , тыс. руб. |
|
Кабельи на 10 кВ |
|||||||||||||||
|
ГПП -ТП 1 |
255,0 |
в траншее |
2240 |
64,7 |
156 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
18,1 |
0,18 |
585,0 |
298,4 |
11069,2 |
17,7 |
|
ГПП - ТП 2 |
172,5 |
в траншее |
1400 |
64,7 |
156 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
10,7 |
0,11 |
585,0 |
201,8 |
7488,0 |
12,0 |
|
ГПП - ТП 4 |
49,0 |
в траншее |
1400 |
64,7 |
156 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
3,9 |
0,04 |
585,0 |
57,1 |
2118,3 |
3,4 |
|
ГПП - ТП 5 |
157,5 |
в траншее |
2240 |
103,5 |
156 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
18,9 |
0,19 |
585,0 |
184,3 |
17502,3 |
28,0 |
|
ГПП - ТП 6 |
60,0 |
в траншее |
2240 |
103,5 |
156 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
6,0 |
0,06 |
585,0 |
70,2 |
6667,5 |
10,7 |
|
ГПП - ТП 7 |
165,0 |
в траншее |
3500 |
161,7 |
193 |
АПвП |
3Х70 |
0,549 |
0,059 |
20,9 |
0,21 |
637,7 |
210,4 |
31958,4 |
51,1 |
|
ГПП - ТП 9 |
180,0 |
в траншее |
3500 |
161,7 |
193 |
АПвП |
3Х70 |
0,549 |
0,059 |
23,8 |
0,24 |
637,7 |
229,6 |
34863,7 |
55,8 |
|
РУ ВН ТП 7 – ТП 10 |
22,5 |
в траншее |
560 |
23,3 |
156 |
АПвП |
3х50 |
0,769 |
0,066 |
0,6 |
0,01 |
585,0 |
26,3 |
126,9 |
0,2 |
|
ГПП – ЭП цеха №4 |
30,0 |
в траншее |
5000 |
230,9 |
233 |
АПвП |
3Х95 |
0,405 |
0,057 |
6,1 |
0,06 |
830,0 |
49,8 |
8088,0 |
12,9 |
|
ГПП - ЭП цеха №3 |
250 |
в траншее |
1500 |
69,3 |
156 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
28,8 |
0,29 |
585,0 |
292,5 |
12457,8 |
19,9 |
|
Кабели на 0,4 кВ |
|||||||||||||||
|
РУ НН ТП 1 - РП 3 |
60 |
в траншее |
121,5 |
140,3 |
143 |
АВВГ |
3х50+1х25 |
0,75 |
0,06 |
11,2 |
2,8 |
117,8 |
14,1 |
12260,3 |
19,6 |
|
РУ НН ТП 6 - РП 8 |
22,5 |
в траншее |
294,1 |
339,6 |
355 |
АВВГ |
3х240+1х185 |
0,16 |
0,055 |
2,8 |
0,69 |
380,0 |
17,1 |
5604,9 |
9,0 |
|
Итого по схеме №1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1651,6 |
|
240,3 |
Таблица 8 – Расчет мощности и стоимости КТП по второму варианту
|
номер ТП |
Наименование цеха |
Сумма Pр кВт |
Сумма Qр кВАр |
цеховая Sр кВA |
Расчетная мощность трансформатора кВА |
Выбранная КТП |
Стоимость выбранной КТП, тыс.руб |
|
ТП-1 |
1 Заводоуправление, столовая |
791,1 |
396,9 |
885,1 |
|
КТП 10/0,4 - 1600 |
1290 |
|
ТП-2 |
2 Механический цех |
740,3 |
747,2 |
1051,9 |
751,3 |
2КТП 10/0,4-1000 |
800 |
|
ТП-4 |
4 Литейная черного литья |
975,0 |
604,3 |
1147,1 |
819,4 |
2КТП 10/0,4-1000 |
800 |
|
ТП-5 |
5 Механический цех №2 |
1437,7 |
1451,67 |
2043,1 |
|
|
|
|
|
3 Литейная цветного литья |
91,0 |
80,3 |
121,9 |
|
|
|
|
Всего по ТП-5 |
1528,7 |
1531,9 |
2164 |
1540 |
2КТП 10/0,4-1600 |
1290 |
|
|
ТП-6 |
6 Кузнечный цех |
946,9 |
830,9 |
1259,8 |
|
|
|
|
|
8 Энергоцех |
260,9 |
235,6 |
351,2 |
|
|
|
|
Всего по ТП-6 |
1207,8 |
1066,5 |
1611,3 |
1150,9 |
2КТП 10/0,4-1600 |
1290 |
|
|
ТП-7 |
7 Термический цех |
1711,6 |
1989,2 |
2624,3 |
1874,5 |
2КТП 10/0,4-2500 |
1340 |
|
ТП-10 |
10 Насосная |
304,3 |
402,6 |
504,7 |
|
|
|
|
|
9а Компрессорная 0,4 кВ |
300 |
225 |
375 |
|
|
|
|
Всего по ТП-10 |
604,3 |
627,6 |
879,7 |
627 |
2КТП 10/0,4-630 |
740 |
|
|
Полная стоимость всех КТП |
|
|
|
|
|
6870 |
|
Таблица 9 - Оценка стоимости кабельной сети и параметров её использования по второму варианту
|
Участок сети
|
Длина участка сети, м |
Способ прокладки |
S,кВА |
Расчётный ток, А |
Допустимый ток , А |
Марка |
Сечение , мм2 |
R ом/км |
X ом/км |
Падение напряжения, В |
Потери напряжения, % |
Цена кабеля, руб/м |
Капитальные затраты, тыс. руб. |
Годовые потери эл. энергии, кВт*ч |
Стоимость потерь , тыс. руб. |
|
Кабельи на 10 кВ |
|||||||||||||||
|
ГПП -ТП 1 |
255 |
в траншее |
2240 |
64,7 |
156 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
18,1 |
0,18 |
585,0 |
298,4 |
10331,2 |
16,5 |
|
ГПП - ТП 2 |
172,5 |
в траншее |
1400 |
64,7 |
156 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
10,7 |
0,11 |
585,0 |
201,8 |
6988,8 |
11,2 |
|
ГПП - ТП 4 |
49 |
в траншее |
1400 |
64,7 |
156 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
3,9 |
0,04 |
585,0 |
57,1 |
1977,1 |
3,2 |
|
ГПП - ТП 5 |
157,5 |
в траншее |
2240 |
103,5 |
156 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
18,9 |
0,19 |
585,0 |
184,3 |
16335,5 |
26,1 |
|
ГПП - ТП 7 |
165 |
в траншее |
3500 |
161,7 |
193,0 |
АПвП |
3Х70 |
0,549 |
0,059 |
23,5 |
0,24 |
637,7 |
210,4 |
29827,8 |
47,7 |
|
ГПП - ТП 6 |
60 |
в траншее |
2240 |
103,5 |
156,0 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
6,0 |
0,06 |
585,0 |
70,2 |
6223,0 |
10,0 |
|
ГПП – ТП 10 |
187,5 |
в траншее |
882 |
43,3 |
156,0 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
4,9 |
0,05 |
585,0 |
219,4 |
19447,0 |
31,1 |
|
ГПП – ЭП цеха №4 |
30 |
в траншее |
5000 |
222,1 |
233,0 |
АПвП |
3Х95 |
0,405 |
0,057 |
6,1 |
0,06 |
830,0 |
49,8 |
7548,8 |
12,1 |
|
ГПП - ЭП цеха №3 |
250 |
в траншее |
1500 |
69,3 |
156,0 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
28,8 |
0,29 |
585,0 |
292,5 |
11627,3 |
18,6 |
|
ГПП – СД цеха №9 |
130 |
в траншее |
600 |
27,7 |
156,0 |
АПвП |
3Х50 |
0,769 |
0,066 |
5,1 |
0,05 |
585,0 |
152,1 |
967,4 |
1,5 |
|
Кабели на 0,4 кВ |
|||||||||||||||
|
РУ НН ТП 5 - РП 3 |
60 |
в траншее |
121,5 |
140,3 |
147 |
AВВГ |
3х50+1х25 |
0,769 |
0,06 |
11,2 |
2,80 |
117,8 |
14,1 |
12260,3 |
19,6 |
|
РУ НН ТП 6 - РП 8 |
22,5 |
в траншее |
294,1 |
339,6 |
355 |
АВВГ |
3х240+1х185 |
0,16 |
0,055 |
2,8 |
0,69 |
380 |
17,1 |
5604,9 |
9,0 |
|
РУ НН ТП 10 - РП 9 |
20 |
в траншее |
375 |
433,0 |
468 |
ВВГ |
3х240+1х185 |
0,09 |
0,055 |
2,5 |
0,62 |
4174,7 |
167,0 |
4556,3 |
7,3 |
|
Итого по схеме №2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1934,2 |
|
213,9 |
Наилучший вариант схемы электроснабжения промышленного предприятия выбирают по условию минимальных приведённых затрат:
;
(4.6)
где рн – нормативный коэффициент капитальных вложений, рн=0,12;
К – капитальные вложения;
И – годовые эксплутационные издержки.
Капитальные вложения складываются из суммы капитальных вложений в устройство цеховых подстанций и стоимости кабельной сети.
Годовые эксплуатационные издержки состоят из отчислений от капитальных затрат на амортизацию, ремонт и обслуживание линий и подстанций и стоимости годовых потерь электроэнергии в кабельной сети, рассчитываются по формуле:
(4.7)
где Кл, Кп – капитальные вложения на строительство кабельных линий и трансформаторных подстанций соответственно;
аа.л, ар.л, ао.л
- отчисления соответственно на амортизацию,
ремонт и обслуживание кабельных линий,
%,
,
[6];
аа.п, ар.п, ао.п
– для подстанций, %,
,
[2].
Рассчитанные технико-экономические показатели для всех вариантов схем внутреннего электроснабжения сведены в таблицу 10.
Таблица 10 – Технико-экономическое сравнение схем внутреннего электроснабжения
|
Номер варианта |
Оборудование |
Капитальные вложения, тыс. руб |
Годовые издержки, тыс. руб. |
|
|||
|
Амортизация |
обслуживание и ремонт |
Потери электроэнергии |
Приведенные затраты, тыс. руб. |
||||
|
1 |
ЦТП |
8240,0 |
972,3 |
461,4 |
240,3 |
3148,5 |
|
|
Кабельная сеть |
1651,6 |
194,9 |
92,5 |
||||
|
Итого |
9891,6 |
1167,2 |
553,9 |
||||
|
2 |
ЦТП |
6870,0 |
810,0 |
384,7 |
213,9 |
2744,3 |
|
|
Кабельная сеть |
1934,2 |
228,2 |
50,3 |
||||
|
Итого |
8804,2 |
1038,2 |
435,0 |
||||
Как видно из таблицы, минимуму приведенных затрат соответствует второй вариант схемы внутреннего электроснабжения. Его и принимаем в качестве основного.