- •Содержание
- •Технический паспорт проекта
- •Введение
- •1. Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия
- •1.1 Расчет электрических нагрузок электроцеха
- •1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию
- •1.3 Расчет картограммы электрических нагрузок
- •2. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия
- •3. Выбор напряжения, схемы внешнего электроснабжения, трансформаторов гпп предприятия
- •3.1 Расчет нагрузок на стороне низкого напряжения гпп
- •3.2 Выбор напряжения внешнего электроснабжения
- •4. Технико-экономическое обоснование схем
- •4.1 Определение потерь в трансформаторах
- •4.2 Расчет линии электропередач от районной подстанции энергосистемы до гпп предприятия
- •4.3 Расчет токов короткого замыкания в начале отходящих линии от подстанции энергосистемы и на вводах в главную понизительную подстанцию
- •4.4 Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих линий от подстанции энергосистемы и на вводе гпп
- •4.5 Выбор коммутационной аппаратуры - 35 кВ
- •4.6 Выбор коммутационной аппаратуры - 110 кВ
- •4.7 Технико-экономические показатели сравниваемых схем внешнего электроснабжения
- •5. Выбор величины напряжения и схемы внутреннего электроснабжения, расчет питающих линий
- •5.1 Выбор напряжения
- •5.2 Построение схемы электроснабжения
- •5.3 Конструктивное выполнение электрической сети
- •5.4 Расчет питающих линий
- •6. Расчет токов короткого замыкания
- •7. Выбор электрооборудования сэс предприятия
- •7.1 Выбор трансформаторов собственных нужд гпп
- •7.2 Выбор типа ру на стороне нн гпп, выключателей, тт и тн
- •7.3 Выбор трансформаторов тока на отходящих линиях
- •7.4 Выбор трансформатора напряжения
- •7.5 Выбор токопровода, соединяющего силовые трансформаторы гпп и распределительное устройство напряжением 10 кВ
- •7.6 Выбор выключателей напряжением 10 кВ схемы внутреннего электроснабжения и соответствующих трансформаторов тока
- •7.7 Выбор коммутационной аппаратуры на стороне высшего и низшего напряжения трансформаторных подстанций
- •8. Компенсация реактивной мощности
- •9. Расчет показателей качества
- •10. Выбор аппаратуры намоточного отделения 1
- •11. Расчет освещения электроцеха (специальный вопрос)
- •12. Релейная защита силовых трансформаторов на гпп
- •12.1 Дифференциальная защита трансформатора
- •12.2 Максимальная токовая защита
- •12.3 Максимальная токовая защита от перегруза
- •12.4 Газовая защита
- •13. Безопасность жизнедеятельности на гпп
- •13.1 Конструктивное исполнение гпп
- •13.2 Основные габариты и разрывы, обеспечивающие безопасность работ ору 110 кВ
- •13.3 Основные требования к установке трансформаторов
- •13.4 Закрытое распределительное устройство
- •13.5 Правила окраски токоведущих частей
- •13.6 Перечень защитных средств, применяемых на гпп
- •13.7 Электробезопасность
- •13.7.1 Установка заземляющих ножей, выбор системы блокировки
- •13.7.2 Расчет защитного заземления ору гпп
- •13.8 Молниезащита
- •13.9 Определение величины тока однофазного замыкания на землю
- •13.10 Устройства сигнализации и контроля изоляции
- •13.11 Освещение ору
- •13.12 Пожарная безопасность и взрывобезопасность
- •14. Производственный менеджмент в энергетике предприятия
- •14.1 Система целей энергетического хозяйства предприятия
- •14.1.1 Построение дерева целей
- •14.2 Анализ поля сил
- •14.3 Объемы продукции и услуг по обеспечению основного производства
- •14.4 Определение типов организационной культуры и структуры предприятия и его энергохозяйства
- •14.4.1 Организационная культура
- •14.4.2 Организационная структура
- •14.5 Функциональная матрица и должностная инструкция
- •14.6 План-график Ганта по реализации целей
- •14.7 Планирование труда и заработной платы
- •14.7.1 Планирование использования рабочего времени
- •14.7.2 Планирование численности рабочих
- •14.7.3 Планирование численности эксплуатационного персонала
- •14.7.4 Планирование численности ремонтного персонала
- •14.7.5 Планирование численности персонала управления
- •14.7.6 Планирование фонда заработной платы рабочих
- •14.7.7 Планирование фонда заработной платы персонала управления
- •14.8 Планирование производительности труда
- •14.9 Калькуляция текущих затрат на энергетическое обслуживание
- •14.10 Планирование сметы текущих затрат на энергетическое обслуживание
- •14.11 Основные показатели энергохозяйства
- •Заключение
- •Список литературы
7.7 Выбор коммутационной аппаратуры на стороне высшего и низшего напряжения трансформаторных подстанций
В цеховых ТП применяем комплектные трансформаторные подстанции. КТП-400, КТП-800 и КТП-1000 комплектуются выключателями нагрузки типа ВНПу-10/100-16 с пружинным приводом со встроенными предохранителями ПКТ.
Результаты выбора сводим в таблицу 26.
Таблица 26 - Выключатели нагрузки и предохранители
№ ТП |
Uн, кВ |
Iр, А |
Iу, А |
Iк, кА |
Тип выключателя нагрузки |
Тип предохранителя |
ТП 1, 4 |
10 |
38,28 |
76,55 |
11,31 |
ВНПу-10/100-16зУ3 |
ПКТ10-100-31,5У3 |
ТП 2, 6, 7 |
10 |
43,32 |
86,63 |
11,31 |
ВНПу-10/100-16зУ3 |
ПКТ10-100-31,5У3 |
ТП 3, 8 |
10 |
24,44 |
48,88 |
11,31 |
ВНПу-10/100-16зУ3 |
ПКТ10-50-31,5У3 |
ТП 5 |
10 |
19,06 |
38,12 |
11,31 |
ВНПу-10/100-16зУ3 |
ПКТ10-50-31,5У3 |
ТП 9, 13 |
10 |
18,49 |
36,99 |
11,31 |
ВНПу-10/100-16зУ3 |
ПКТ10-50-31,5У3 |
ТП 10, 11 |
10 |
36,96 |
73,91 |
11,31 |
ВНПу-10/100-16зУ3 |
ПКТ10-100-31,5У3 |
ТП 12, 14, 15 |
10 |
34,23 |
68,47 |
11,31 |
ВНПу-10/100-16зУ3 |
ПКТ10-100-31,5У3 |
Выбор оборудования низковольтных распределительных пунктов (0,4 кВ) осуществляется по токам нагрузки в нормальном и утяжеленном режимах. Результаты выбора сведены в таблицу 27
Таблица 27 - Автоматические выключатели
№ ТП, РПН |
Место установки выключателя |
Iр, А |
Iутяж, А |
Тип выключателя |
РПН1 |
Вводной |
75,39 |
150,78 |
АВМ4С; Iном = 400 А; Iо = 20 кА |
РПН2 |
Вводной |
130,44 |
260,88 |
АВМ4С; Iном = 400 А; Iо = 20 кА |
РПН3 |
Вводной |
74,66 |
149,32 |
АВМ4С; Iном = 400 А; Iо = 20 кА |
РПН4 |
Вводной |
199,34 |
398,67 |
АВМ4С; Iном = 400 А; Iо = 20 кА |
РПН5 |
Вводной |
106,83 |
213,66 |
АВМ4С; Iном = 400 А; Iо = 20 кА |
РПН6 |
Вводной |
97,92 |
195,83 |
АВМ4С; Iном = 400 А; Iо = 20 кА |
РПН7 |
Вводной |
132,24 |
264,48 |
АВМ4С; Iном = 400 А; Iо = 20 кА |
РПН8 |
Вводной |
31,11 |
62,23 |
АВМ4С; Iном = 400 А; Iо = 20 кА |
РПН9 |
Вводной |
60,48 |
120,96 |
АВМ4С; Iном = 400 А; Iо = 20 кА |
8. Компенсация реактивной мощности
Оптимальный выбор средств компенсации реактивной мощности является составной частью построения рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия. РУ 10 кВ ГПП имеет две секции сборных шин. Расчет ведется для одной секций сборных шин. К секциям СШ подключены кабельные линии, питающие трансформаторы цеховых ТП, синхронные двигатели, и дуговые сталеплавильные печи. В таблице 28 приведены исходные данные для схемы электроснабжения. Здесь обозначено: Sнтi- номинальная мощность трансформатораi-ой ТП;Q1iи ΔQтi- реактивная нагрузка на один трансформаторi-ой ТП и потери реактивной мощности в нем;Rтрi- активное сопротивление трансформатораi-ой ТП, приведенное к напряжению 10 кВ;Rлi- активное сопротивлениеi-ой кабельной линии. Схема замещения представлена на рисунке 11.
Рисунок 11 Схема замещения СЭС для расчета компенсации реактивной мощности
Таблица 28
Трансформаторная подстанция |
Sтн, кВА |
Q1i, квар |
ΔQтi, квар |
Rтi, Ом |
Rлi, Ом |
ТП1 |
800 |
391,94 |
34,53 |
1, 19 |
0,124 |
ТП2 |
1000 |
380,87 |
49,20 |
1,10 |
0,144 |
ТП3 |
400 |
90,375 |
23,84 |
3,44 |
0,124 |
ТП4 |
1000 |
239,79 |
37,24 |
1,10 |
0,211 |
ТП5 |
800 |
247,51 |
34,53 |
1, 19 |
0,158 |
ТП6 |
400 |
127,15 |
23,84 |
3,44 |
0,084 |
ТП7 |
400 |
127,15 |
23,84 |
3,44 |
0,052 |
ТП8 |
800 |
463,63 |
27,96 |
1, 19 |
0,065 |
ТП9 |
400 |
187,3 |
27,96 |
3,44 |
0, 206 |
ТП10 |
800 |
204,08 |
33,30 |
1, 19 |
0,068 |
ТП11 |
800 |
204,08 |
33,30 |
1, 19 |
0,126 |
ТП12 |
800 |
428,46 |
30,52 |
1, 19 |
0,037 |
ТП13 |
400 |
253,83 |
21,26 |
3,44 |
0,107 |
ТП14 |
400 |
159,22 |
21,28 |
3,44 |
0,069 |
ТП15 |
400 |
114,54 |
14,14 |
3,44 |
0,146 |
ИТОГО |
|
3619,9 |
436,75 |
|
|
Данные о синхронных двигателях представлены в таблице 29, где Д1, Д2- параметры, характеризующие потери активной мощности в синхронных двигателях.
Таблица 29
Обозначение в схеме |
Тип двигателя |
Uном, кВ |
Рсд. нi, кВт |
Qсд. нi, квар |
Ni, шт |
ni, об/мин |
Д1i, кВт |
Д2i, кВт |
СД 1,2 |
СТД |
10 |
1600 |
-705 |
2 |
3000 |
4,25 |
6,27 |
Располагаемая реактивная мощность синхронных двигателей определяется:
, (101)
где - коэффициент допустимой перегрузки синхронного двигателя по реактивной мощности, зависящий от загрузкипо активной мощности и номинальной. Примем, что все СД имеют, тогда
Удельная стоимость потерь активной мощности от протекания реактивной (значения всех входящих коэффициентов известны из технико-экономического сравнения):
; (102)
(руб/кВт).
Затраты на генерацию реактивной мощности отдельными источниками:
а) для низковольтных батарей конденсаторов 0,4 кВ:
; (103)
(руб/Мвар).
б) для высоковольтных батарей конденсаторов 10 кВ:
; (104)
(руб/Мвар).
в) для синхронных двигателей:
. (105)
, (106)
где - коэффициент отчислений;
,- капитальные затраты батарей конденсаторов;
,- удельные потери активной мощности в конденсаторах комплектных компенсирующих устройств.
Определим эквивалентные активные сопротивления СД:
. (107)
Реактивная мощность, генерируемая синхронными двигателями:
. (108)
, (109)
(кВ-2).
Результаты расчета по синхронным двигателям сведены в таблицу 30.
Таблица 30
Обозначение СД на схеме |
Qсд. мi, Мвар |
З1г. сдi, руб/Мвар |
З2г. сдi, руб/Мвар2 |
Rэ. сдi, Ом |
Qсдi, Мвар |
СД 1,2 |
1,92 |
27291,82 |
28555,65 |
0,68 |
0,90 |
Для определения оптимальной реактивной мощности, генерируемой низковольтными конденсаторными батареями, находим эквивалентные сопротивления трансформаторных подстанций.
1. Для ТП5, питающейся по радиальной линии:
; (110)
2. Для ТП4-ТП1, ТП8-ТП3, ТП9-ТП13, ТП111-ТП10, ТП7-ТП6-ТП2, ТП12-ТП15-ТП14, питающихся по магистральной линии определяется следующим образом: покажем на примере ТП 4 и ТП1.
Рисунок 12. Схема замещения линий ТП4 и ТП1.
Введем обозначения:
(Ом),
(Ом),
(Ом),
(Ом).
Эквивалентная проводимость точки 4:
; (111)
(Ом-1).
С учетом полученного эквивалентного сопротивления присоединений ТП4 и ТП 1:
; (112)
(Ом).
; (113)
(Ом).
Полученные значения эквивалентных сопротивлений сведены в таблицу 31.
Оптимальное значение реактивной мощности низковольтных конденсаторных батарей, подключенных к шинам трансформаторных подстанций, определим в предположении, что к этим шинам главной понизительной подстанции подключены высоковольтные конденсаторные батареи (Примем коэффициент Лагранжа ).
, (114)
; (115)
(Мвар∙Ом).
Результаты расчета мощностей источников Qсiнизковольтных БК сводим в таблицу 31, при этом принимаем только положительные значения.
Таблица 31
Место установки БК |
Rэi, Ом |
Qсi, Мвар |
Qкi, квар |
Qкi+ Qсi, квар |
Тип принятой стандартной БК |
Qстi, квар | |
Расчет ное |
Приня тое | ||||||
ТП1 |
1,780 |
-0,060 |
0 |
23,45 |
23,45 |
- |
- |
ТП2 |
1,450 |
-0,167 |
0 |
154,03 |
154,03 |
УКЛН-0,38-150-50-У3 |
150 |
ТП3 |
3,824 |
-0,112 |
0 |
291,44 |
291,44 |
УКЛН-0,38-300-150 У3 |
300 |
ТП4 |
1,490 |
-0,304 |
0 |
243, 20 |
243, 20 |
УКБН-0,38-200-50У3 УК2-0,38-50 У3 |
250 |
ТП5 |
1,346 |
-0,361 |
0 |
151,71 |
151,71 |
УКЛН-0,38-150-50-У3 |
150 |
ТП6 |
4,010 |
-0,065 |
0 |
99,90 |
99,90 |
УК4-0,38-100 У3 |
100 |
ТП7 |
3,670 |
-0,085 |
0 |
99,90 |
99,90 |
УК4-0,38-100 У3 |
100 |
ТП8 |
1,227 |
-0,214 |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
ТП9 |
3,846 |
-0,010 |
0 |
15,16 |
15,16 |
- |
- |
ТП10 |
1,517 |
-0,333 |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
ТП11 |
1,435 |
-0,366 |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
ТП12 |
1,250 |
-0,233 |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
ТП13 |
3,965 |
0,057 |
0,057 |
0 |
56,79 |
УК2-0,38-50 У3 |
50 |
ТП14 |
3,997 |
-0,036 |
0 |
200,73 |
200,73 |
УКБН-0,38-200-50У3 |
200 |
ТП15 |
3,918 |
-0,092 |
0 |
0,00 |
0,00 |
- |
- |
ГПП |
0 |
1,742 |
1,742 |
- |
- |
УКЛ-10,5-1800 У1 |
1800 |
ИТОГО |
- |
- |
- |
1279,526 |
1336,315 |
- |
3100 |
Определение мощности высоковольтной БК, подключаемой к СШ 10 кВ ГПП, производим из условия баланса реактивных мощностей на СШ 10 кВ ГПП. Определим всю расчетную реактивную мощность, потребляемую предприятием:
; (116)
(Мвар).
Определим экономически целесообразную реактивную мощность как минимальную из двух:
; (117)
(Мвар).
; (118)
(Мвар).
Таким образом, экономически целесообразная реактивная мощность, потребляемая предприятием Мвар, а мощность, приходящаяся на 1 секцию с. ш. ГПП -Мвар.
Определим значение коэффициента реактивной мощности tgφэ, задаваемого предприятию энергосистемой:
; (119),.
Определяем мощность высоковольтной БК: подключенной к секции шин:
; (120)
(Мвар).
Соответственно устанавливаем на секцию шин высоковольтную конденсаторную установку УКЛ-10,5-1800 У1. Проверим баланс реактивных мощностей. Баланс реактивных мощностей на сборных шинах 10 кВ ГПП проверяется как равенство генерируемых Qг и потребленных Qр реактивных мощностей.
. (121)
. (122)
(Мвар).
(Мвар).
Погрешность:
; (123),(%).
Зная величины мощностей конденсаторных компенсирующих устройств, определяем расчетный коэффициент реактивной мощности на вводе главной понизительной подстанции:
; (124)
.
Запас реактивной мощности на шинах главной понизительной подстанции:
; (125)
(%).