Дипломный проект - Электроснабжение блока вспомогательных цехов электротехнического завода г. Минска

Объектом разработки является схема электроснабжения блока вспомогательных цехов электротехнического завода.
Цель проекта – создание надежной и экономичной системы снабжения электроприемников завода электроэнергией требуемого качества.
В ходе выполнения дипломного проекта был изучен технологический процесс проектируемого предприятия; выбраны и рассчитаны электродвигатели заготовительного цеха данного предприятия, а также их защитные и коммутационные аппараты; рассчитана электрическая сеть освещения для этого цеха; выбраны трансформаторы и произведен расчет компенсации реактивной мощности для всего предприятия; рассчитаны токи короткого замыкания; проведены технико-экономические расчеты.
При проектировании был применен системный подход, при котором се-ти промышленного предприятия рассматривались как часть электроэнергетической системы. Также в процессе разработки конструктивного исполнения схем электроснабжения использовалось типовое оборудование, такое как камеры КСО-298 с вакуумными выключателями типа ВВ/ТЕL.
Все заимствованные из литературных и других источников теоретиче-ские и методологические положения и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.



Содержание

Введение  
1 Краткое описание технологического процесса 
2 Характеристика проектируемого цеха и потребителей электроэнергии
предприятия 
3 Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных
аппаратов 
4 Определение электрических нагрузок 
5 Выбор схемы и расчет внутрицеховой электрической сети 
6 Светотехнический расчет цеха 
7 Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной
мощности 
8 Построение картограммы и определение условного центра
электрических нагрузок 
9 Разработка схемы электроснабжения предприятия и расчет
распределительной сети напряжением выше 1 кВ 
10 Расчет токов короткого замыкания 
11 Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов
РП и ТП 
12 Расчет электрической сети освещения 
13 Релейная защита и автоматика 
14 Электрические измерения, учет и экономия электрической энергии 
15 Технико-экономические расчеты 
16 Охрана труда 
17 Литература





9 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ И РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1 кВ

9.1 Разработка вариантов электроснабжения завода

Для приёма и распределения электроэнергии на напряжении 635 кВ на больших и средних предприятиях, как правило, предусматриваются РП. Количество РП на предприятиях зависит от суммарной нагрузки. На напряжении 610 кВ РП комплектуются камерами КСО-385, КСО-298, КСО-293, КМ-IФ, КЭ-10 и т.п. Выкатные комплектные распределительные устройства (типа КМ-IФ, КЭ-10 и т.п.) следует применять для электроснабжения потребителей первой категории, а также в РП, при числе отходящих линий 20 и более.
В схемах должно обеспечиваться глубокое секционирование всех звеньев от источника питания до шин низкого напряжения цеховых ТП, что значительно повышает надёжность электроснабжения.
Схемы распределительных сетей 610 кВ системы внутризаводского электроснабжения предназначены для питания электроприёмников и потребителей электроэнергии, расположенных на территории промышленного объекта. Они могут быть радиальными, магистральными и смешанными (комбинированными).
Для электроснабжения предприятия применим смешанную схему, которая, как правило, применяется, когда ТП размещены в различных направлениях от ИП. Она может быть одно- и двухступенчатой. Двухступенчатые схемы имеют промежуточные РП, что позволяет уменьшить число дорогостоящих ячеек РУ ИП (ГПП) и увеличить их загрузку. Такие схемы могут быть целесообразны на больших и средних промышленных предприятиях.
Цеховые трансформаторы могут присоединяться через выключатель нагрузки или разъединитель. Двухтрансформаторные ТП питаются по схемам блока линия-трансформатор. На вторичном напряжении таких ТП применяется автоматический ввод резерва. Взаимное резервирование однотрансформаторных ТП осуществляется при помощи кабельных или шинных перемычек на вторичном напряжении.
Распределительная сеть напряжением 610 кВ обычно выполняется кабелями марки ААШвУ, ААШв, ААБ, АПвПу и др.
Трассы кабельных линий намечаются вдоль зданий и проездов с учётом наименьшего расхода кабельной линии. Наиболее экономичной и простой является прокладка кабеля в траншеях. В одной траншее рекомендуется размещать не более 6 кабелей напряжением 610 кВ. Глубина заложения кабельных линий от планировочной отметки должна быть не менее 0.7 м.
Внешнее электроснабжение проектируемого предприятия осуществляется на напряжении 110 кВ с помощью главной понизительной подстанции (ГПП). Для приема и распределения электроэнергии на напряжении 10 кВ предусматриваем РП. Ячейки сборных шин РП набираем из камер КСО-298. Кабели напряжением 10 кВ проложены в земле.
Намечаем к рассмотрению два варианта схем внутреннего электроснабжения.
Электрические схемы электроснабжения первого и второго варианта показаны на рисунках 9.1 и 9.2 соответственно.

Рисунок 9.1 – Электрическая схема электроснабжения первого варианта

Рисунок 9.2 – Электрическая схема электроснабжения второго варианта
9.2 Технико-экономическое сравнение двух вариантов
электроснабжения

С целью отыскания наиболее экономичного варианта воспользуемся методом минимума приведенных затрат. Приведенные затраты для каждого варианта определяются по формуле:
, (9.2.1)
где Кi – капитальные вложения, млн. руб.;
Иi – издержки, млн. руб./год;
Ен – нормативный коэффициент сравнительной экономической эф-фективности, равный 0.12 (руб./год)/руб.;
i – номер варианта.
Капитальные вложения в элементы системы электроснабжения опреде-ляем по укрупненным показателям стоимости на 1991 год с учетом изменения оптовых цен на промышленную продукцию коэффициентом Кинф=3000. Кап-вложения определяются как:
; (9.2.2)
; (9.2.3)
, (9.2.4)
где Ктп – стоимость трансформаторной подстанции;
Кку – стоимость конденсаторных установок;
Кя – стоимость ячейки, установленной в РП.
Ежегодные издержки, связанные с эксплуатацией электрооборудования и сетей, определяются по формуле :
, (9.2.5)
где Иам – амортизационные отчисления;
Иэкс – эксплуатационные расходы;
Ипот – стоимость потерь электрической энергии.
Составляющие издержек определяются по формулам:
; (9.2.6)
; (9.2.7)
, (9.2.8)
где АМ – норма амортизационных отчислений, для оборудования 4.4%, для линий 4%;
ЭКС – норма эксплуатационных расходов, для оборудования 3%, для линий 2%;
СР – средняя стоимость электроэнергии, определяемая по (9.2.9).
Средняя стоимость электроэнергии определяется по выражению:
, (9.2.9)
где a – основная ставка тарифа за 1 кВт заявленной максимальной мощности, принимаемая равной, а=242880 руб./(кВтгод);
b – дополнительная ставка тарифа за 1 кВт электроэнергии, учтённой расчётным счётчиком на стороне первичного напряжения, принимае-мый равным b=188.1 руб./кВтч;
Tmax – число часов использования максимальной нагрузки предприятия Tmax= 4500 ч.
Капитальные вложения в электрооборудование определим по выраже-нию:
(9.2.10)
Определим капитальные вложения на сооружение линий, результаты сведем в таблицы 9.8 и 9.9.
Таблица 9.8 – Капитальные вложения на сооружение кабельных линий
 для первого варианта
Наименование участка Соедине-ние Линия Длина,
км. Rо,
Ом/км Куд,
млн.
руб/
км Стои-мость КЛ,
млн.
руб
1 2 3 4 5 6 7
Механический РП-ТП1 Л1 0.144 0.443 31.5 4.536
Гальваниче-ский РП-ТП2 Л4,Л5 0.033 0.641 30.2 1.993
Сборочный ТП1-ТП3 Л2 0.057 0.778 27.1 1.545
Сборочный РП-ТП3 Л3 0.201 0.778 27.1 5.447
Окрасочный РП-ТП4 Л6,Л7 0.085 0.778 27.1 4.607
Питающая линия ГПП-РП Л8,Л9 2.0 0.253 51.3 205.2
Всего : 223.26

Таблица 9.9- Капитальные вложения на сооружение кабельных линий для второго варианта

Наименование участка Соедине-ние Линия Длина,
км. Rо,
Ом/км Куд,
млн.
руб/
км Стои-мость КЛ,
млн.
руб
1 2 3 4 5 6 7
Механический РП-ТП1 Л1 0.144 0.641 30.2 4.349
Гальваниче-ский РП-ТП2 Л4,Л5 0.033 0.641 30.2 1.993
Сборочный РП-ТП3 Л2,Л3 0.201 0.778 27.1 10.89
Окрасочный РП-ТП4 Л6,Л7 0.085 0.778 27.1 4.607
Питающая линия ГПП-РП Л8,Л9 2.0 0.253 51.3 205.2
Всего : 227.04
Укрупнённые показатели стоимости ячеек КСО 10 кВ берём из таблицы 10.33 [12] равна 14.8 тыс.руб., определим общую стоимость РП:
млн.руб.;
млн.руб.
Определим капиталовложения в КУ по следующему выражению:
; (9.2.11)
млн.руб.
Суммарные капиталовложения по вариантам равны:
млн.руб.;
млн.руб.
Время максимальных потерь определяется как:
. (9.2.12)
Тогда по (9.2.12) :

Годовые потери электроэнергии в рассматриваемом варианте, кВтч:
, (9.2.13)
где ΔWтi – потери активной энергии в i-м трансформаторе, кВтч;
ΔWкj – потери активной энергии в j-й конденсаторной установке,
 кВтч;
ΔWлk – потери активной энергии в k-й кабельной линии, кВтч.
Потери активной энергии в трансформаторе определяются как, кВтч:
. (9.2.14)
Потери активной энергии в конденсаторной установке, кВтч:
, (9.2.15)
где Qк – фактическая мощность КУ, квар;
Ру – удельные потери активной мощности в батареях кон-денсаторов, принимаемые для БНК до 1 кВ Ру =0.004 кВт/квар;
Тгод – число часов работы (включения) КУ за год, ч.
Потери активной энергии в линии, кВтч:
,
где ro – удельное активное сопротивление кабельной линии Ом/км.
По (9.2.14) потери активной энергии в конденсаторной установке рав-ны:
кВтч.
Результаты потерь мощности в линиях заносим в таблицы 9.10-9.11.
Таблица 9.10 – Потери мощности в кабельных линиях первого варианта
Линия Соединение Iрл,
А Марка кабеля Длина,
км. Rо,
Ом/км ΔWл,
кВтч
Л1 РП-ТП1 94.1 ААШв (3х70) 0.144 0.443 3868.6
Л4,Л5 РП-ТП2 57.74 ААШв (3х50) 0.033 0.641 858.2
Л3 РП-ТП3 36.37 ААШв (3х35) 0.201 0.778 4102.6
Л2 ТП1-ТП3 36.37 ААШв (3х35) 0.057 0.778 1025.8
Л6,Л7 РП-ТП4 36.37 ААШв (3х35) 0.085 0.778 1553.7
Л8,Л9 ГПП-РП 159.4 ААШв (3х120) 2.0 0.253 6812.4
Всего 27445.6

Таблица 9.11 – Потери мощности в кабельных линиях второго варианта
Линия Соединение Iрл,
А Марка кабеля Длина,
км. Rо,
Ом/км ΔWл,
кВтч
Л1 РП-ТП1 57.74 ААШв (3х50) 0.144 0.641 4251.2
Л4,Л5 РП-ТП2 57.74 ААШв (3х50) 0.033 0.641 858.2
Л2,Л3 РП-ТП3 36.37 ААШв (3х35) 0.201 0.778 4102.6
Л6,Л7 РП-ТП4 36.37 ААШв (3х35) 0.085 0.778 1553.7
Л8,Л9 ГПП-РП 159.4 ААШв (3х120) 2.0 0.253 6812.4
Всего 30905.0

Суммарные годовые потери энергии для двух вариантов равны:
ΔWгод1=120100+15000+27445.6=171045.6 кВтч;
ΔWгод2=120100+15000+30905.0=176005.0 кВтч.
Определим амортизационные, эксплуатационные и издержки на потери по следующим выражениям:
руб./кВтгод;
млн.руб.;
млн.руб.;
млн.руб.;
млн.руб.;
млн.руб.;
млн.руб.
Определим суммарные издержки для двух вариантов:
млн.руб.;
млн.руб.
Посчитаем приведенные затраты для двух вариантов:
млн.руб.;
млн.руб.
Так как разница составляет менее 5 %, то варианты считаются равноценными. Предпочтение отдаем первому варианту и в дальнейшем будет рассматриваться именно он, т.к. в нем на РП необходимо меньшее число ячеек КСО.