Электроснабжение зиф

1. Расчёт электрических нагрузок

Электрические нагрузки систем электроснабжения определяют для выбора числа и мощности силовых трансформаторов, мощности и подключения компенсирующих устройств, выбора и проверки токоведущих элементов, расчёта потерь и выбора защиты.
Расчёт электрических нагрузок производится методом коэффициента спроса по всем потребителям. Поскольку к ГПП подключаются потребители 1-категории, то принимаем схему электроснабжения с неявным резервированием с двумя секциями шин. Схема ГПП приведена на листе 1.
При распределении потребителей по секциям ГПП необходимо учесть, чтобы суммарная мощность электроприёмников 1секции была приблизительно равна суммарной мощности 2 секции.
Расчётная нагрузка для группы однородных по режиму работы приёмников в период получасового максимума определяется из следующих выражений:
P_M=K_c×〖∑P〗_Н, кВт (1)
Q_M=P_M×〖tg φ〗_M, кВАр (2)
S_M=√(P_M^2+Q_M^2 ), кВА (3)
где: Кс – коэффициент спроса данной группы приёмников;
tg φM – соответствующий характерному для данной группы приёмников коэффициенту мощности.
Активная мощность потребителей с учётом разновременности максимумов нагрузок:
P_MP=〖∑P〗_M×K_PM, кВт (4)
где: КРМ = 0.85÷0.91, - коэффициент разновременности максимумов нагрузок.
Для определения необходимости компенсации реактивной мощности по каждой секции определяем коэффициент реактивной мощности.
tgφ_M=〖∑Q〗_M/P_MP , (5)
〖tg φ〗_M1=494.6/2297.7=0.215

〖tg φ〗_M2=642.4/2026.6=0.317
Из условия tgφм ≤ 0.5 при Uн=110 кВ, то компенсация реактивной мощности не нужна.
Расход активной электроэнергии:
W_a=P_MP×T_M, (6)
Расход реактивной электроэнергии:
W_p=Q_MP×T_MP, (7)
Результаты расчётов приведены в таблице 1.





Таблица 1. Формуляр электрических нагрузок
№
п/п Наименование потребителей группы электроприёмников и п/ст Кол-во потреб. в одновр. работе Установоч.мощность
одного ЭП,
кВт; кВА Суммарная мощность ЭП, кВт;
кВА Расчётные коэффициенты Расчётная мощность Число часов использования максимальной нагрузки Ожидаемый расход электроэнергии
Кс – спроса;
Кз - загрузки cos φp активная реактивная полная активная реактивная
tg φh Рм, кВт Qм, кВАр Sм, кВА Тм/Тмр, час/год Wа, МВт ч/год Wр, МВАр ч/год
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 Первая секция шин
1.1 ТП техкомплекс промплощадка 1 630 630 Кз=0.7 0.8/0.75 441 330.7 551.2
1.2 ТП отопительной котельной 1 400 400 Кз=0.7 0.8/0.75 280 210 350
1.3 ТП извлекательной фабрики 1 1000 1000 Кз=0.7 0.8/0.75 700 525 875
1.4 Дробилка конусная 1 440 440 Кс=0.7 0.9оп/0.48 308 -147.8 341.6
1.5 Шаровая мельница 2 630 1260 Кс=0.7 0.9оп/0.48 882 -423.3 978.3
1.6 Итого по первой секции шин 2611 494.6 2657.4
1.7 Итого с учётом разновременности максимумов 2297.7 494.6 2350.3
2 Вторая секция шин
2.1 ТП техкомплекс промплощадка 1 630 630 Кз=0.7 0.8/0.75 441 330.7 551.2
2.2 ТП отопительной котельной 1 400 400 Кз=0.7 0.8/0.75 280 210 350
2.3 ТП извлекательной фабрики 1 1000 1000 Кз=0.7 0.8/0.75 700 525 875
2.4 Шаровая мельница 2 630 1260 Кс=0.7 0.9оп/0.48 882 -423.3 978.3
2.5 Итого по второй секции шин 2303 642.4 2391
2.6 Итого с учётом разновременности максимумов 2026.6 642.4 2126
3 Итого по ГПП с учётом разновременности максимумов 4324.3 1137 4471.3 5100/3750 22053.9 4263.7

















2. Выбор силовых трансформаторов ГПП

В системах электроснабжения промышленных предприятий мощность силовых трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечить питание всех приёмников.
При выборе мощности трансформаторов следует добавиться как экономически целесообразного режима работы, так и соответствующего обеспечения явного или неявного резервирования питания приёмников при отключении одного из трансформаторов.
Расчётная мощность трансформатора:
S_тр=S_мр1/К_з =2350.3/0.7=3357.6 кВА (8)
По справочнику принимаем трансформатор ТМ-6300/110 со следующими параметрами:
Номинальная мощность, кВА…..6300
Сочетание напряжений ВН/НН, кВ………..110/6.6;11
Потери КЗ/ХХ, кВт…………………55.2/27.3
Напряжение КЗ, %........................10.5
Ток холостого хода, %.............3.7
Проверяем выбранный трансформатор по перегрузочной способности:
К_пер=S_гпп/S_н =4471.3/6300=0.71≤1.4 (9)
Условие выполняется.
По первой секции:
К_з1=S_м1/S_тр =2350.3/6300=0.37 (10)
По второй секции:
К_з2=S_м2/S_тр =2126/6300=0.33 (11)
Выбранный трансформатор подходит по условиям загрузки в нормальном и в аварийном режимах работы.
По справочнику принимаем трансформатор ТМ-400/6 для «ТП отопительной котельной» со следующими параметрами:

Номинальная мощность, кВА…………………..400
Сочетание напряжений ВН/НН, кВ……………..6/0.4
Потери КЗ/ХХ, кВт…………………………………5.5/1.05
Напряжение КЗ, %...............................................4.5
Ток холостого хода, %.................................2.1
3. Расчёт питающих ЛЭП напряжением выше 1000В

3.1 Выбор линии 110кВ
Определяем расчётный ток нагрузки в линии:
I_рас1=S_мр1/(√3×U_н )=2350.3/(√3×110)=12.3 А (12)
I_рас2=S_мр2/(√3×U_н )=2126/(√3×110)=11.1 А
I_расГПП=S_гпп/(√3×U_н )=4471.3/(√3×110)=23.5 А
По расчётному току нагрузки Iрас=23.5 А, принимаю провод марки: АС-16; Iдл.доп=105 А, и делаем проверку:
К_зн1=I_рас1/I_(дл.доп) =12.3/105=0.18≤0.7 (13)
Условие выполняется.
К_зн2=I_рас2/I_(дл.доп) =11.1/105=0.1≤0.7
Условие выполняется.
К_знГПП=I_расГПП/I_(дл.доп) =23.5/105=0.2≤1.3
Условие выполняется.
Определяем, для нормального режима, сечение провода по экономической плотности тока:
jэк=1 А/мм2, по ПУЭ- экономическая плотность тока, зависящая от числа часов использования «max» нагрузки в год и климатических условий.
S_эк=I_расГПП/j_эк =23.5/1=23.5 мм2 (14)
Выбранный провод АС-16, по экономической плотности тока не проходит, т.е. принимаем провод марки АС-25, Iдоп=130 А, S=25 мм2.

Определяем сечение провода по допустимой потере напряжения:
U_доп=(〖δU〗_доп%×U_н)/100=(4×110000)/100=4400 В (15)
γ_Al=32 м/〖Ом×мм〗^2 , -удельная проводимость алюминия.
L- длина линии от РПС до ГПП, м.
S=(√3×I_расГПП×L×〖cosφ〗_ф)/(γ_Al×U_доп )=(√3×23.5×20000×0.89)/(32×4400)=5.1 мм2 ≤ 25 мм2 (16)
Условие выполняется.
4. Сечение многопроволочных проводов различных марок для ВЛ напряжением до 35 кВ определяют по условиям механической прочности, а для ВЛ напряжением 110 кВ и выше – на основании потерь на корону.
В данной курсовой работе напряжение ЛЭП 110 кВ, расчёт на механическую прочность не ведётся, а расчёт производим – на основании потерь на корону.
5. Определяем сечение провода по коронированию.
Е_фак≤0.9×Е_кор, (17)
dАС-25 = 6.9мм = 0.69см. – диаметр провода;
Dср = 200см. – среднее расстояние между проводами фаз;
m = 0.82 – для многопроволочных проводов.
Е_кор=30.3×m×(1+0.424/√(d_пр ))=30.3×0.82×(1+0.424/√0.69)=37.5 кВ/см (18)
Е_фак=(U_ВЛ×0.705)/(d_пр×lg (2×D_ср)/d_пр )=(110×0.705)/(0.69×lg (2×200)/0.69)=40.7 кВ/см (19)
40.7≤0.9×37.5
40.7≰33.7 кВ/см
Условие не выполняется, следовательно увеличиваем сечение провода.
Выбираем марку провода: АС-50; Iдоп=210 А; S=50мм2; dпр=9.6 мм=0.96 см.
Е_кор=30.3×0.82×(1+0.424/√0.96)=35.6 кВ/см
Е_фак=(110×0.705)/(0.96×lg (2×200)/0.96)=30.8 кВ/см
30.8≤0.9×35.6
30.8<32 кВ/см
Условие выполняется и окончательно принимаем провод марки АС-50, длительно допустимый ток Iдоп=210 А, активное электрическое сопротивление R0=0.592 Ом/км, индуктивное сопротивление Х0=0.403 Ом/км.
3.2 Выбор линии напряжением 6 кВ
Расчёт воздушной линии, напряжением 6 кВ, ТП отопительной котельной.
Определяем расчётный ток нагрузки в линии:
I_(рас1с.ТП от.кот)=S_м1/(√3×U_н )=350/(√3×6)=33.6 А
I_(рас.ТП)=S_тп/(√3×U_н )=700/(√3×6)=67.3 А
По расчётному току нагрузки Iрас=67.3 А, принимаю провод марки: АС-16; Iдл.доп=105 А, и делаем проверку:
К_зн1=I_рас1/I_(дл.доп) =33.6/105=0.32≤0.7
Условие выполняется.
К_знТП=I_расТП/I_(дл.доп) =67.3/105=0.64≤1.3
Условие выполняется.
Определяем, для нормального режима, сечение провода по экономической плотности тока:
jэк=1 А/мм2, по ПУЭ- экономическая плотность тока, зависящая от числа часов использования «max» нагрузки в год и климатических условий.
S_эк=I_расТП/j_эк =67.3/1=67.3 мм2
Выбранный провод АС-16, по экономической плотности тока не проходит, т.е. принимаем провод марки АС-70, Iдоп=265 А, S=70 мм2.
Определяем сечение провода по допустимой потере напряжения:
U_доп=(〖δU〗_доп%×U_н)/100=(4×6000)/100=240 В
γ_Al=32 м/〖Ом×мм〗^2 , -удельная проводимость алюминия.
L- длина линии от ГПП до ТП, м.
S=(√3×I_расГПП×L×〖cosφ〗_ф)/(γ_Al×U_доп )=(√3×67.3×1000×0.89)/(32×240)=13.5, мм2 ≤ 70 мм2
Условие выполняется.
4. Определяем сечение провода по механической прочности.