Реконструкция системы электроснабжения вспомогательных цехов АО «Агромашхолдинг»

 

кВт.

 

Определяем коэффициент загрузки для участка (2.25):

,

 

.

 

Определяем действительные потери в кабеле на участке (2.26):

 

кВт.

 

Определяем расход электроэнергии на потери в участке  (2.27):

 

кВт ч/год.

 

Определяем стоимость  потерь (2.28):

 

тыс.тнг/год.

 

Определяем капиталовложения на сооружение (2.29):

 

 тыс.тнг.

 

Определяем ежегодные амортизационные отчисления (2.30):

 

 тыс. тнг/год.

                           

Определяем  годовые эксплуатационные расходы (2.31):

 

тыс. тнг/год.

 

 Определяем общие годовые приведенные затраты (2.32):

З_пр=86,34+0,12·160,83=105,6 тыс.тнг.

 

Аналогично просчитываем все сечения для участка ТП1-РП2 пока затраты достигнут минимума и не станут расти.

Принимаем сечение кабеля с наименьшими приведенными затратами и все данные сводим в таблицу 2.5.

Выбор сечений кабельных  линий 10 кВ в системе внутреннего  электроснабжения предприятия выполняем по тем же условиям, что и для КЛ-0,38 кВ.

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.6.

 

2.3 Выбор схемы внешнего электроснабжения предприятия

В зависимости от установленной  мощности приемников электроэнергии различают объекты большой (75-100 МВт и более), средней (5-75 МВт), и малой (до 5 МВт) мощности.

Проектируемое предприятие  относится к предприятию средней мощности. Вследствие того, что на предприятии имеются объекты 2 категории, следует запитывать ГПП данного предприятия двумя отдельными воздушными линиями, запитанными  с разных шин подстанции, с условием, что шины подстанции соединены перемычкой с АВР, которая обеспечивает необходимую надежность электроснабжения данного предприятия. Вспомогательные цеха предприятия запитаны с ЗРУ-10кВ кабельными линиями, проложенными в траншее.

 

2.3.1 Расчет сечений кабельных линий 10 кВ с учетом

технико-экономического сравнения вариантов

Нахождение экономически целесообразного сечения КЛ 10 кВ осуществляется по тем же формулам, что и для кабельных линии 0,38 п.2.2.7. При расчете учитываем, что каждую секцию КРУ 2-10-20 запитываем двумя кабелями.

Определяем расчетный  ток и проверяем сечение 185 мм² (2.22):

 

 А

 

Определяем потери (2.24):

 

 кВт.

 

Определяем коэффициент  загрузки (2.25):

 

 

Определяем потери с учетом коэффициента загрузки (2.26):

 

 кВт

 

Определяем расход электрической энергии на потери (2.27):

 

 кВт·ч/год

 

Определяем стоимость  годовых потерь (2.28):

 

 тнг/год

 

Определяем капиталовложения на сооружение линии [2] (2.29)

 тыс. тнг.

 

Определяем ежегодные амортизационные отчисления (2.30):

 

 тнг/год.

 

Определяем стоимость  эксплуатационных годовых расходов (2.31):

 

 тнг/год.

 

Определяем общие годовые приведенные затраты (2.32):

 

  тыс.тнг/год.

 

 Аналогично просчитываем все сечения пока затраты достигнут минимума и не станут расти. Принимаем сечение с наименьшими приведенными затратами и все данные сводим в таблицу 2.7.

 

2.4 Определение величины токов короткого замыкания

В нормальном режиме работы по электросети и электрооборудованию протекают токи, допустимые для данной установки. В случае нарушения электрической прочности изоляции проводов в электросети  мгновенно возникает режим короткого замыкания, который вызывает резкое увеличение токов, которые достигают огромных размеров и представляют большую опасность для элементов электрической сети и оборудования. Если оборудование недостаточно прочно, то оно может быть разрушено, а перегрев приведет к нарушению изоляции. Поэтому, для правильной эксплуатации электросетей и оборудования производят расчеты возможных аварийных режимов, а электрическую сеть и оборудование выбирают таким образом, чтобы они выдерживали без повреждения действия наибольших возможных токов короткого замыкания.

Расчет токов к.з. может осуществляться двумя методами: в относительных единицах и в именованных единицах. В данном случае мы ведем расчет в относительных единицах. Поэтому необходимо параметры элементов сети привести к базисным условиям. В качестве базисных условий принимают базисную мощность и базисное напряжение.

Базисную мощность принимает 100 МВА, исходя из условия:

                                                (2.33)

 

Базисное напряжение принимают для каждой ступени напряжения, т.к. у нас имеется две ступени напряжения, то принимаем: Uб1=10,5 кВ, Uб2=0,4 кВ.

 

Рисунок 2.2 – Расчетная схема для определения величины токов КЗ

 

Рисунок 2.3 – Эквивалентная схема замещения

Длина питающей линии 0,62 км. Ток короткого замыкания на шинах напряжением 10 кВ принимаем равным 8 кА. Задавшись исходными данными, составляем схему замещения и согласно ей находим токи и мощность короткого замыкания в расчетных точках.

Определяем базисные токи на всех ступенях напряжения I_б, кА, по формуле:

 

                      ,                                               (2.34)

 кА,

 кА.

 

Определяем реактивное сопротивление системы:

 

                       ,                                                  (2.35)

.

где  - ток трехфазного короткого замыкания на шинах напряжением 10 кВ;

Определяем активное сопротивление питающей линии 10 кВ:

 

,                                             (2.36)

 

.

 

где r_o - активное сопротивление на 1 км кабельной линии ААШв-185, Ом/км, определяем по справочнику [2];

     l - длина линии 10 кВ, км;

Определяем реактивное сопротивление питающей линии 10 кВ:

 

,                                          (2.37)

 

.

 

где х_o – реактивное сопротивление на 1 км кабельной линии ААШв-185, Ом/км, определяем по справочнику [2].

Далее найдем сопротивления кабельной линии 10 кВ, питающую ТП1.

Активное сопротивление кабельной линии РУ-ТП1 (2.36):

 

 

Реактивное сопротивление  линии (2.37):

 

Определим активное сопротивление  трансформатора ТП1 мощностью 2500 кВА, r_т1*, по формуле:

 

,                                              (2.38)

 

.

где ΔР_к – мощность потерь к.з. в трансформаторе, кВт.

Определим полное сопротивление трансформатора ТП1, z_т1*, по формуле:

 

,                                              (2.39)

 

.

 

где U_к – напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Найдем реактивное сопротивление трансформатора ТП1, х_т1*, по формуле:

 

,                                        (2.40)

 

.

 

Аналогично приведенному расчету определяются оставшиеся относительные сопротивления на схеме замещения.

Определим результирующие сопротивления до точек короткого замыкания на схеме замещения по формуле:

 

                                 (2.41)

 

Найдем результирующие сопротивления до первой точки к.з. К1:

 

,

 

,

 

.

 

Найдем результирующие сопротивления до второй точки К2:

 

,

 

,

 

.

 

Определяем установившееся значение трехфазного тока короткого  замыкания в расчетной точке К1, I_к⁽³⁾, по формуле:

 

,                                                   (2.42)

 

 кА,

 

 кА.

 

Определяем установившееся значение двухфазного тока короткого  замыкания в расчетной схеме (металлическое замыкание), I_к⁽²⁾, по формуле

 

,                                               (2.43)

              

 кА,

 

 кА.

 

Определим мгновенные значения ударного тока в точках к.з. в расчетной схеме i_у, кА, по формуле:

 

                                             (2.44)

 

где К_у – ударный коэффициент, находится по справочным данным в зависимости от отношения r/х [4].

 

 кА,

 

 кА.

 

Аналогично определяем мгновенные значения ударного тока в  оставшихся точках к.з.

Находим действующие значения ударного тока I_у, кА, по формуле:

 

                                                                            (2.45)                                    

 

где I_к⁽³⁾ - периодическая составляющая тока к.з., кА.

 

  

кА,

 

    

кА.

 

Согласно эквивалентной  схеме замещения производим расчет в остальных точках короткого замыкания, и результаты сводим в таблицу 2.8.

 

 

2.5 Выбор и проверка выбранного электрооборудования по условиям

нормального режима и  токов короткого замыкания

Все РУ предприятия должны надёжно работать в условиях нормальных длительных режимов, а также обладать термической и динамической стойкостью при возникновении самых тяжелых коротких замыканий. Поэтому при выборе аппаратов, шин, кабелей и других элементов очень важна проверка соответствия их параметров длительным рабочим и аварийным кратковременным режимам, возникающих при эксплуатации. Кроме этого, следует учитывать внешние условия работы РУ (влажность, загрязнённость воздуха, окружающую температуру и т.д.), так как эти условия могут потребовать оборудования специального исполнения повышенной надёжности [3].

Основными параметрами  оборудования, которые должны соответствовать условиям рабочего (длительного) режима, являются номинальные ток и напряжения.

Проверяют выбранное  оборудование, аппараты по токам короткого  замыкания:

1 Проверка на электродинамическую стойкость.

2 Проверка на термическую  стойкость.

3 Проверка на коммутационную (отключающую) способность.

Термическая стойкость  электрических проводников и  аппаратов ограничивается предельно допустимой кратковременной температурой частей проводников и аппаратов при коротком замыкании. При проверке аппаратов и токоведущих частей РУ на термическую и динамическую стойкость за расчётный вид короткого замыкания принимают трёхфазное короткое замыкание. На коммутационную способность проверяют коммутационные аппараты.

 

2.5.1 Выбор вакуумных выключателей

Высоковольтные выключатели  служат для включения и отключения элек-

трических цепей высокого напряжения под нагрузкой и при  аварийных режимах.

Выбор высоковольтных выключателей производится по условиям работы (для наружной или внутренней установки) и по следующим параметрам:

по номинальному напряжению:

 

U_ном.в  ≥ U_н.уст ,                                              (2.46)

 

где U_ном.в  – номинальное напряжение выключателя, кВ;

      U_н.уст – номинальное напряжение электроустановки в месте расположения выключателя, кВ.

по номинальному току:

 

I_ном.в ≥I_р.макс ,                                              (2.47)

 

где I_ном.в – номинальный ток выключателя, А;

      I_р.макс – максимальный рабочий ток цепи, в которой установлен выключатель, А.  

по току отключения:

 

I_н.откл ≥I_к⁽³⁾,                                                       (2.48)