Электроснабжение завода стальной арматуры

Напряжение 10 кВ является более  экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ. Напряжение 6 кВ допускается применять  только в тех случаях, если на предприятии  преобладают приемники электроэнергии с номинальным напряжением 6 кВ или  когда значительная часть нагрузки предприятия питается от заводской  ТЭЦ, где установлены генераторы напряжением 6 кВ.

1.4.1 Выбор напряжений  питающей линии.

Напряжение питающих линий  определяем по эмпирическим формулам[1]:

(1.15)

 

                                            (1.16)

       (1.17)

      (1.18)

                        (1.19)

где -  расчетная полная мощность предприятия, МВА; - расчетная активная мощность предприятия, кВ; - расстояние от подстанции энергосистемы до завода, км.

После вычисления по эмпирическим формулам рациональным напряжением  выбираем ближайшее стандартное 110 кВ.

1.5Определение типа приемной подстанции  (ГПП и ГРП).

Схему ГПП выбирают с учётом установленной мощности потребителей электроэнергии и категории их надёжности, характера электрических нагрузок и размещения их на генеральном плане  предприятия, а также производственных , архитектурно-строительных и эксплуатационных требований. В общем случае схема ГПП включает в себя один или несколько понизительных трансформаторов и РУ высшего, среднего и низшего напряжения.

Конструктивное исполнение ГПП определяется принятой схемой и  условиями окружающей среды. При  нормальной окружающей среде РУ 35-220 кВ выполняют открытыми. Однако в ряде случаев, при небольших токах КЗ, наиболее целесообразно может быть установка закрытых РУ 35 кВ за счёт применения более дешевой аппаратуры.

ГПП напряжением 35-220 кВ размещают  рядом с обслуживающими ими производственными  корпусами, а их РУ 6-10 кВ рекомендуется встраивать в эти корпуса. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для главных понизительных и цеховых трансформаторных подстанций промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснованным.

Наиболее часто ГПП  промышленных предприятий выполняют  двухтрансформаторными. Однотрансформаторные ГПП допустимы только при наличие централизованного резерва трансформаторов и при поэтапном строительстве ГПП. Установка более двух трансформаторов возможна в исключительных случаях: когда требуется резкопеременные нагрузки и питать их от отдельного трансформатора, при реконструкции ГПП, если установка третьего трансформатора экономически целесообразна.

Выбор мощности трансформатора ГПП производиться на основании  расчётной нагрузки предприятия  в нормальном режиме работы с учётом режима энергоснабжающей организации по реактивной мощности.

Учитывая наличие потребителей I и II категорий надежности, принимаем к установке два трансформатора. Номинальную мощность трансформаторов определяем по условию:

                         (1.20)

Проверяем перегрузочную  способность трансформаторов в  аварийном режиме:

                                                (1.21)

 

Условие не выполнено. Однако потребителей третьей и второй  категории можно отключить.

Коэффициент загрузки трансформаторов:

                            (1.22)

трансформаторы будут  иметь запас по мощности.

Принимаем к установке  трансформаторы с номинальной мощностью  16000 кВА. S_p∑ - расчётная нагрузка предприятия. S_ном.т – номинальная мощность трансформатора.

 

 

 

2. КАРТОГРАММА  НАГРУЗОК И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА  ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК.

2.1 Картограмма нагрузок.

Для построения рациональной СЭС промышленного предприятия  важное значение имеет правильное размещение трансформаторных подстанций всех мощностей, напряжения, тока должны быть максимально  приближены к центрам подключенных к ним нагрузок (ЦЭН). Это обеспечивает наилучшие технико-экономические показатели СЭС по расходу электроэнергии и дефицитных проводниковых материалов, т.е. минимум приведенных затрат. При проектировании СЭС разрабатывается генеральный план объекта, на который наносятся все производственные цеха, расположенные на территории предприятия. На генеральном плане указываются расчетные мощности цехов и всего предприятия. Для того чтобы найти наиболее выгодный вариант расположения понижающих подстанций и источников питания, составляют картограмму нагрузок.

Картограмма электрических  нагрузок дает возможность наглядно представить распределение нагрузок по территории промышленного предприятия.

Она состоит из окружностей, причём площадь круга, ограниченная каждой из этих окружностей, с учётом принятого масштаба m равна расчётной нагрузке Ppi соотвествующего цеха, что определяет радиус окружности:

                        (2.1)

Каждый круг может быть разделён на секторы, соответствующие силовой нагрузке на технологические процессы и осветительной нагрузке. Иногда на картограмме разделяют нагрузки до и выше 1кВ.

Угол сектора, соответствующий  осветительной нагрузке, определяется по формуле:

                                   (2.2)

Пример расчёта, использованы данные первого цеха:

 

m=0,4

 

Данные по остальным цехам сведем в таблицу № 2.1. Картограмма элек-трических нагрузок показана на генплане предприятия.

 

 

 

 

 

 

№	Название цеха	Xi	Yi			Ppi		Ppoi		ri	α
		Нагрузка до 1 кВ
1	Сталелитейный цех	318,15	98,77			3122		565,16		85,66	65,16
2	Обрубочный цех	502,76	141,6			561		137,7		37,3	88,36
3	Механосборочный цех	660,23	106,7			3562		317,9		87,87	32,13
4	Блок вспомогательных цехов	706,52	216,14			756		84,15		40,89	40,07
5	Компрессорная	588,42	217,86			312		14,025		25,47	16,18
6	Скрапоразделочный цех	43,88	93,95			234		37,4		23,24	57,53
7	Главный магазин	54,9	229,8			27		6,27		8,13	83,6
8	Насосная	21,49	7,87			184		3,82		19,33	7,47
9	Мазутохранилище	76,28	10,72				18	2,09		6,32	41,8
10	Столовая	19,52	157,2				153	19,9		18,55	46,8
11	Проходная	157,09	263,3				9	1,33		4,53	53,2
12	Инженерный корпус	76,45	157,21				54	5,32		10,86	35,46
13	Ремонтно механический цех	647,6	216,1				160	34		19,65	76,5
		Нагрузка свыше 1 кВ
1	Сталелитейный цех (6 кв, печи – 5×2800 ква)	318,15		98,77	9800				-	139,6		-
5	Компрессорная (6 кв – синхронные двигатели -4×2500квт)	588,42		217,86	7500				-	122,18		-

Таблица 2.1 - Данные для построения картограммы нагрузки. 

2. Определение условного центра электрических нагрузок.

Имеется ряд математических методов, позволяющих аналитически определить условный центр электрических  нагрузок промышленного предприятия  или отдельных его цехов. При  отыскании центра электрических  нагрузок предприятия средней мощности используется генеральный план, а  в качестве отдельных потребителей рассматриваются цеха предприятия.

Наибольшее распространение  получил метод, согласно которому если считать нагрузки цеха равномерно распределенными  по его площади, то центр нагрузок (ЦЭН) можно принять совпадающим  с центром тяжести фигуры, изображающей цех в плане. В действительности же нагрузки цеха распределены по его  площади неравномерно, поэтому центр  нагрузок не совпадает с центром  тяжести цеха в плане.

При разработке схему электроснабжения промышленных предприятий рекомендуется  размещать источники питания  с наибольшим приближением к центру питаемой нагрузки, под которым понимается условный центр. Координаты условного  центра определяются по следующим формулам:

                                 (2.3)

                           (2.4)

 

где , - координаты расположения цехов на генплане.

 

 

 

 

 

 

 

№	Наименование цеха	Хi м	Yi м	Pp.i	Pp.ixi	Pp.iyi
		Нагрузка до 1 кВ
1	Сталелитейный цех	318,15	98,77	3122	993264,3	308359,94
2	Обрубочный цех	502,76	141,6	561	282048,36	79437,6
3	Механосборочный цех	660,23	106,7	3562	2351739,26	380065,4
4	Блок вспомогательных  цехов	706,52	216,14	756	534129,12	163401,84
5	Компрессорная	588,42	217,86	312	183587,04	67972,32
6	Скрапоразделочный цех	43,88	93,95	234	10267,92	21984,3
7	Главный магазин	54,9	229,8	27	1482,3	6204,6
8	Насосная	21,49	7,87	184	3954,16	1448,08
9	Мазутохранилище	76,28	10,72	18	1373,04	192,96
10	Столовая	19,52	157,2	153	2986,56	24051,6
11	Проходная	157,09	263,3	9	1413,81	2369,7
12	Инженерный корпус	76,45	157,21	54	4128,3	8489,34
13	Ремонтно механический цех	647,6	216,1	160	103616	34576
		Нагрузка свыше 1 кВ
1	Сталелитейный цех	318,15	98,77	9800	4454100	1382780
5	компрессорная	588,42	217,86	7500	584200	2178600
Итого		-	-	26452	9512290,17	4659933,68

Таблица 2.2 - Данные для определения условного центра электрических нагрузок.

 

2.3 Определение типа, количество и мощности цеховых трансформаторных подстанций с учётом компенсирующих устройств.

Правильное определение  числа и мощности цеховых трансформаторов  возможно только путем технико-экономических  расчетов с учетом следующих факторов: категории надежности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1 кВ; перегрузочной  способности трансформаторов в  нормальном и аварийных режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.

Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять при наличии в цехе приемников электроэнергии, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки “складского” резерва, или при резервировании, осуществляемом по линиям низшего напряжения от соседних ТП, т.е. они допустимы для потребителей III и II категории, а также при наличии в сети 380-660 В небольшого количества потребителей I категории.

Двухтрансформаторные подстанции рекомендуется принимать в следующих случаях: при преобладании потребителей I категории и наличии потребителей особой группы; для сосредоточения цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезаводского назначения; для цехов с высокой удельной плотностью нагрузок.

Иногда оказывается целесообразным применение двухтрансформаторных подстанции при неравномерном суточном или годовом графике нагрузок. В этом случае можно изменять присоединенную мощность трансформаторов, используя их в более рациональных режимах работы.

Цеховые ТП с количеством трансформаторов более двух используется только при надлежащем обосновании. Цеховые трансформаторы имеют следующие номинальные мощности: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА. 

Ориентировочный выбор числа  и мощности цеховых трансформаторов  производиться по удельной плотности  σ_н нагрузки:

                                                           (2.5)

Где S_p – расчётная нагрузка цеха, F – площадь цеха.

При плотности нагрузки напряжением 380 В до 0,2 кВА/м² целесообразно применять трансформаторы мощностью 1600 кВА включительно, при плотности 0,2-0,3 кВА/м² – мощностью 1600 кВА. При плотности более 0,3 кВА/м² целесообразность применения трансформаторов мощностью 1600 кВА или 2500 кВА должна определяться технико-экономическим расчётом.

Номинальная мощность трансформаторов  S_ном.т определяется по S_p: