При проектировании системы внутреннего электроснабжения завода продольно-строгальных станков, будем учитывать:
- существуют приемники 10 кВ.
- категорийность приемников.
- наличием цехов с малой потребляемой мощностью.
Категорийность надежности электроснабжения цехов завода продольно-строгальных станков указана в таблице.6.
Таблица 6- Категории цехов завода продольно-строгальных станков по надежности электроснабжения.
№ | Цех | Категория |
1 | Механический цех мелких станков | 2 |
2 | Механический цех крупных станков | 2 |
3 | Механический цех уникальных станков | 2 |
4 | Цех обработки цветных металлов | 2 |
5 | Сборочный цех | 2 |
6 | Чугунолитейный цех | 1 |
7 | Цех цветного литья | 1 |
8 | Заготовительно-сварочный цех | 2 |
9 | Термический цех | 1 |
10 | Компрессорная а) 0,4 кВ б) Синхронные двигатели 10 кВ | 2 1 |
11 | Модельный цех | 3 |
12 | Заводоуправление, столовая | 3 |
13 | Главный магазин | 3 |
14 | Электроцех | 2 |
При проектировании электроснабжения рассмотрим несколько вариантов и выберем наиболее экономичный по приведенным затратам.
|
|
Варианты схем внутреннего электроснабжения смотрены на рисунках 6,7.
В зависимости от общей схемы электроснабжения, величины потребляемой мощности, территориального размещения нагрузок,, выбираем радиальную или магистральную схему. Наилучший вариант схемы электроснабжения промышленного предприятия выбирают по условию минимальных приведённых затрат:
, тыс. руб/год
где рн – нормативный коэффициент экономической эффективности, рн = 0,12 литературы [].
К – капиталовложения, тыс. руб.
И – годовые эксплуатационные расходы, руб/год.
Капиталовложения будут равны сумме стоимостей кабельных линий и трансформаторных подстанций:
, тыс.руб.
где Клин – капиталовложения в сооружения кабельных линий, тыс. руб,
Ктр – капиталовложения на строительство цеховых трансформаторных подстанций, тыс. руб.
Годовые эксплуатационные расходы:
, тыс.руб.
где Иэ – расходы на потери электроэнергии в данной установке, руб/год,
Иа – амортизационные отчисления, руб/год,
Ио – расходы на обслуживание электроустановки, руб/год., этот вид расходов изменяются незначительно, поэтому им можно пренебречь.
Рисунок 6 – Первый вариант внутренней схемы электроснабжения завода продольно-строгальных станков
Рисунок 7 – Второй вариант внутренней схемы электроснабжения завода продольно-строгальных станков
Произведем технико-экономический расчет по выбору наиболее оптимального варианта схемы внутреннего электроснабжения. Капитальные вложения на строительство складываются из суммы вложений в устройство ЦТП и стоимости кабельной сети. Результаты расчетов мощности и стоимости ЦТП для каждого варианта сведем в таблицу 7. Используем укрупненные данные 1989 года [5] увеличенные в сто раз.
|
|
Таблица 7 – Расчет мощности и стоимости ЦТП (вариант №1).
N | Наименование цеха | , кВт | , кВ∙А | Категория надежности | Pрасч без КРМ, кВт | Pрасч с КРМ по 0.4, кВт | Sном без КРМ кВ∙А | Sном с КРМ кВ∙А | n1 | n2 | n | Q пропус через трансф | Qp-Qпропус | Марка КТП | Стоимость КТП с учетом оборудования и монтажа, тыс.руб | Потери электроэнергии в КТП, кВА/год | Стоимость потерь электроэнергии в КТП, тыс.руб/год | ||||
| ЦТП-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
1 | Механический цех мелких станков | 257.6 | 340.7 | 2 |
| 200.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
2 | Механический цех крупных станков | 1033.9 | 1460.3 | 2 |
| 1000.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
| Итого ЦТП-2 | 1291.4 | 1800.3 | 2 | 1260.2 | 904.8 | 1600 | 1000 | 1.15 | 1.84 | 2 | 1830.2 | -575.9 | 2КТП-1000/10 У3 | 2875 | 105757.45 | 19.04 | ||||
| ЦТП-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
3 | Механический цех уникальных станков | 1137.8 | 1616.7 | 2 |
| 1000.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
14 | Электроцех | 91.4 | 121.3 | 2 |
| 50.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
| Итого ЦТП-3 | 1229.2 | 1737.7 | 2 | 1216.4 | 869.4 | 1600 | 1000 | 1.10 | 1.76 | 2 | 1872.6 | -644.3 | 2КТП-1000/10 У3 | 2875 | 104517.57 | 18.81 | ||||
| ЦТП-5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
4 | Цех обработки цветных металлов | 354.6 | 394.5 | 2 |
| 250.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
5 | Сборочный цех | 348.4 | 483.9 | 2 |
| 0.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
| Итого ЦТП-5 | 703.0 | 920.0 | 2 | 644.0 | 547.7 | 1000 | 630 | 1.00 | 1.59 | 2 | 1210.9 | -617.2 | 2КТП-630/10 У3 | 2666 | 59187.03 | 10.65 | ||||
| ЦТП-6.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
6 | Чугунолитейный цех | 1842.1 | 2445.6 | 1 |
| 1100.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
| Итого ЦТП-6.2 | 1842.1 | 2445.6 | 1 | 1589.6 | 1242.2 | 1600 | 1250 | 1.77 | 2.27 | 2 | 966 | 642.6 | 2КТП-1600/10 У3 | 6560 | 77056.14 | 13.87 | ||||
| ЦТП-6.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
6 | Чугунолитейный цех | 921.0 | 1222.8 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
10 | Компрессорная а) 0.4 кВ | 210.9 | 298.7 | 2 |
| 200.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
11 | Модельный цех | 69.7 | 87.4 | 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
| Итого ЦТП-6.1 | 1201.6 | 1608.0 | 1 | 1045.2 | 963.7 | 1600 | 1000 | 1.16 | 1.85 | 2 | 1698 | -629.2 | 2КТП-1000/10 У3 | 2875 | 74014.92 | 13.32 | ||||
| ЦТП-7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
7 | Цех цветного литья | 1079.3 | 1265.3 | 1 |
| 660.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
12 | Заводоуправление, столовая | 204.9 | 268.7 | 3 |
| 175.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
| Итого ЦТП-7 | 1284.2 | 1531.4 | 1 | 995.4 | 834.7 | 1000 | 1000 | 1.98 | 1.98 | 2 | 202 | 632.2 | 2КТП-1000/10 У3 | 2875 | 70412.61 | 12.67 | ||||
| ЦТП-9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
8 | Заготовительно-сварочный цех | 253.0 | 411.3 | 2 |
| 300.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
9 | Термический цех | 669.8 | 889.4 | 1 |
| 500.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
13 | Главный магазин | 34.1 | 39.8 | 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
| Итого ЦТП-9 | 956.9 | 1334.4 | 1 | 867.3 | 627.7 | 1000 | 630 | 1.47 | 2.34 | 2 | 880 | 50.0 | 2КТП-630/10 У3 | 2666 | 62529.62 | 11.26 | ||||
| Итого стоимость |
|
| 23392 |
| 99.63 | |||||||||||||||
Таблица 7 – Расчет мощности и стоимости ЦТП (вариант №2).
N | Наименование цеха | , кВт | , кВ∙А | Категория надежности | Pрасч без КРМ, кВт | Pрасч с КРМ по 0.4, кВт | Sном без КРМ кВ∙А | Sном с КРМ кВ∙А | n1 | n2 | n | Q пропус через трансф | Qp-Qпропус | Марка КТП | Стоимость КТП с учетом оборудования и монтажа, тыс.руб | Потери электроэнергии в КТП, кВА/год | Стоимость потерь электроэнергии в КТП, тыс.руб/год | |||||||||||||||
| ЦТП-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
1 | Механический цех мелких станков | 257.6 | 340.7 | 2 |
| 200.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
14 | Электроцех | 91.4 | 121.3 | 2 |
| 50.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
| Итого ЦТП-1 | 349.0 | 462.0 | 2 | 323.4 | 247.1 | 400 | 250 | 1.25 | 1.99 | 2 | 438 | -135.2 | 2КТП-250/10 У3 | 850 | 28280.13 | 5.09 | |||||||||||||||
| ЦТП-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
2 | Механический цех крупных станков | 1033.9 | 1460.3 | 2 |
| 1000.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
| Итого ЦТП-2 | 1033.9 | 1460.3 | 2 | 1022.2 | 724.0 | 1600 | 1000 | 0.92 | 1.48 | 2 | 1987 | -955.8 | 2КТП-1000/10 У3 | 2875 | 92867.63 | 16.72 | |||||||||||||||
| ЦТП-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
3 | Механический цех уникальных станков | 1137.8 | 1616.7 | 2 |
| 1000.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
| Итого ЦТП-3 | 1137.8 | 1616.7 | 2 | 1131.7 | 799.4 | 1600 | 1000 | 1.02 | 1.63 | 2 | 1929 | -781.0 | 2КТП-1000/10 У3 | 2875 | 100049.10 | 18.01 | |||||||||||||||
| ЦТП-5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
4 | Цех обработки цветных металлов | 354.6 | 394.5 | 2 |
| 250.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
5 | Сборочный цех | 348.4 | 483.9 | 2 |
| 0.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
| Итого ЦТП-5 | 703.0 | 920.0 | 2 | 644.0 | 547.7 | 1000 | 630 | 1.00 | 1.59 | 2 | 1211 | -617.2 | 2КТП-630/10 У3 | 2666 | 59187.03 | 10.65 | |||||||||||||||
| ЦТП-6.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
6 | Чугунолитейный цех | 1842.1 | 2445.6 | 1 |
| 2200.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
11 | Модельный цех | 1079.3 | 1265.3 | 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
| Итого ЦТП-6.2 | 2921.4 | 3699.1 | 1 | 2404.4 | 1899.4 | 2500 | 2500 | 1.80 | 1.80 | 2 | 1424 | 845.0 | 2КТП-2500/10 У3 | 8521 | 103957.74 | 18.71 | |||||||||||||||
| ЦТП-6.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
6 | Чугунолитейный цех | 921.0 | 1222.8 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
10 | Компрессорная а) 0.4 кВ | 210.9 | 298.7 | 1 |
| 1000.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
| Итого ЦТП-6.1 | 1131.9 | 1520.9 | 1 | 988.6 | 735.8 | 1000 | 1000 | 1.74 | 1.74 | 2 | 639 | 376.5 | 2КТП-1000/10 У3 | 2875 | 69993.30 | 12.60 | |||||||||||||||
| ЦТП-7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
7 | Цех цветного литья | 1079.3 | 1265.3 | 1 |
| 600.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
| Итого ЦТП-7 | 1079.3 | 1265.3 | 1 | 822.5 | 702.7 | 1000 | 1000 | 1.66 | 1.66 | 2 | 724 | -64.2 | 2КТП-1000/10 У3 | 2875 | 62592.78 | 11.27 | |||||||||||||||
| ЦТП-9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
8 | Заготовительно-сварочный цех | 253.0 | 411.3 | 2 |
| 300.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
9 | Термический цех | 669.8 | 889.4 | 1 |
| 500.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
13 | Главный магазин | 34.1 | 39.8 | 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
| Итого ЦТП-9 | 956.9 | 1334.4 | 1 | 867.3 | 627.7 | 1000 | 630 | 1.47 | 2.34 | 2 | 880 | 50.0 | 2КТП-630/10 У3 | 2666 | 62529.62 | 11.26 | |||||||||||||||
| ЦТП-12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
12 | Заводоуправление, столовая | 204.9 | 268.7 | 3 |
| 175.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
| Итого ЦТП-12 | 204.9 | 268.7 | 3 | 241.8 | 184.4 | 250 | 250 | 0.82 | 0.82 | 1 | 143 | 30.6 | КТП-250/10 У3 | 451 | 22787.99 | 4.10 | |||||||||||||||
| Итого стоимость |
|
| 26654 |
| 108.40 | ||||||||||||||||||||||||||
где - расчетная активная нагрузка цеха, кВт.
- расчетная полная нагрузка цеха, кВА.
Sном без КРМ – номинальная мощность цехового трансформатора без учета компенсации реактивной мощности в цехе на стороне 0,4кВ, кВА.
Sном с КРМноминальная мощность цехового трансформатора с учетом компенсации реактивной мощности в цехе на стороне 0,4кВ, кВА.
n1 – минимальное возможное число трансформаторов без компенсации реактивной мощности в цехе на стороне 0,4кВ.
n2 – минимальное возможное число трансформаторов с учетом полной компенсации реактивной мощности в цехе на стороне 0,4кВ.
n – принятое число трансформаторов.
-наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана в сеть напряжением до 1000 В из сети 10 кВ без увеличения числа трансформаторов.
- расчетная реактивная нагрузка цеха, кВАр.
Оценим стоимость кабельных сетей на территории предприятия для двух вариантов, результаты расчетов сведем в таблицу 8,9.
Таблица 8 - Оценка стоимости вариантов кабельной сети и её параметров (вариант №1)
Участок сети | Длина участка сети, м | Способ прокладки | Расчетная нагрузка, кВА | Iрасч,А | Iдоп,А | Sэк,мм2 | Число кабелей | Марка | Сечение, мм2 | rуд, Ом/км | xуд, Ом/км | Потери напряжения, % | Стоимость сети, тыс. руб. | Годовые потери электроэнергии, кВА/год | Годовые потери электроэнергии, тыс.руб/год | |
Вариант №1 | ||||||||||||||||
Кабеля 10 кВ |
|
| ||||||||||||||
ГПП−ЦТП2 | 52.63 | в траншее | 1 800.99 | 104.10 | 124.2 | 30.6 | 2 | АПвЭБП | 3x35 | 0.868 | 0.42 | 0.05 | 29.16 | 2177.14 | 0.39189 | |
ГПП−ЦТП9 | 250.00 | в траншее | 1 340.50 | 77.49 | 105.3 | 22.8 | 2 | АПвЭБП | 3x25 | 1.2 | 0.445 | 0.25 | 127.00 | 7604.16 | 1.36875 | |
ГПП−ЦТП5 | 263.16 | в траншее | 2 616.42 | 151.24 | 179.1 | 44.5 | 2 | АПвЭБП | 3x70 | 0.443 | 0.366 | 0.23 | 183.68 | 13691.09 | 2.46440 | |
ГПП−ЦТП6.1 | 105.26 | в траншее | 4 054.50 | 234.36 | 243.9 | 68.9 | 2 | АПвЭБП | 3x120 | 0.253 | 0.318 | 0.10 | 96.00 | 9300.02 | 1.67400 | |
ГПП−ЦТП7 | 236.84 | в траншее | 1 534.02 | 88.67 | 105.3 | 26.1 | 2 | АПвЭБП | 3x25 | 1.2 | 0.445 | 0.27 | 120.32 | 9433.97 | 1.69812 | |
ГПП−ВД1 | 65.79 | в траншее | 1 470.59 | 85.01 | 132 | 50.0 | 1 | АПвЭБП | 3x50 | 0.641 | 0.394 | 0.04 | 20.20 | 2831.64 | 0.50969 | |
ГПП−ВД2 | 65.79 | в траншее | 1 470.59 | 85.01 | 132 | 50.0 | 1 | АПвЭБП | 3x50 | 0.641 | 0.394 | 0.04 | 20.20 | 2831.64 | 0.50969 | |
ГПП−ВД3 | 65.79 | в траншее | 1 470.59 | 85.01 | 132 | 50.0 | 1 | АПвЭБП | 3x50 | 0.641 | 0.394 | 0.04 | 20.20 | 2831.64 | 0.50969 | |
ГПП−ВД4 | 65.79 | в траншее | 1 470.59 | 85.01 | 132 | 50.0 | 1 | АПвЭБП | 3x50 | 0.641 | 0.394 | 0.04 | 20.20 | 2831.64 | 0.50969 | |
ЦТП5−ЦТП3 | 92.11 | в траншее | 2 132.52 | 123.27 | 124.2 | 36.3 | 2 | АПвЭБП | 3x35 | 0.868 | 0.42 | 0.11 | 51.03 | 5341.80 | 0.96152 | |
ЦТП6.1−ЦТП6.2 | 78.95 | в траншее | 2 000.00 | 115.61 | 124.2 | 34.0 | 2 | АПвЭБП | 3x35 | 0.868 | 0.42 | 0.09 | 43.74 | 4027.30 | 0.72491 | |
Кабеля 0,4 кВ |
| |||||||||||||||
ЦТП2−РП1 | 52.63 | в трубе | 340.68 | 518.22 | 531 |
| 4 | АВВГ | 4x185 | 0.164 | 0.0596 | 0.63 | 128.42 | 4881.22 | 0.87862 | |
ЦТП5−РП4 | 65.79 | в трубе | 394.52 | 600.12 | 613.8 | 4 | АВВГ | 4x240 | 0.125 | 0.0596 | 0.72 | 167.11 | 6493.78 | 1.16888 | ||
ЦТП3−РП14 | 52.63 | в трубе | 121.35 | 184.59 | 197.1 | 2 | АВВГ | 4x120 | 0.253 | 0.0602 | 0.66 | 45.58 | 1846.09 | 0.33230 | ||
ЦТП9−РП8 | 26.32 | в трубе | 411.30 | 625.65 | 663.75 | 6 | АВВГ | 4x185 | 0.164 | 0.0596 | 0.25 | 96.32 | 2371.61 | 0.42689 | ||
ЦТП9−РП13 | 52.63 | в трубе | 39.85 | 60.61 | 63 | 1 | АВВГ | 4x16 | 1.91 | 0.0675 | 1.60 | 7.89 | 2925.44 | 0.52658 | ||
ЦТП6−РП10 | 39.47 | в траншее | 298.67 | 454.33 | 459 | 2 | АВБбШв | 4x150 | 0.206 | 0.0596 | 1.01 | 40.58 | 6916.31 | 1.24494 | ||
ЦТП7−ЦТП12 | 144.74 | в траншее | 268.69 | 408.72 | 459 | 2 | АВБбШв | 4x150 | 0.206 | 0.0596 | 3.34 | 148.79 | 20524.26 | 3.69437 | ||
ЦТП6−РП11 | 52.63 | в траншее | 87.41 | 132.97 | 137 | 1 | АВБбШв | 4*50 | 0.641 | 0.0625 | 1.19 | 12.68 | 4744.53 | 0.85402 | ||
Итого | 1379 | 113605. | 20.5 | |||||||||||||
Таблица 9 - Оценка стоимости вариантов кабельной сети и её параметров (вариант №2)
Участок сети | Длина участка сети, м | Способ прокладки | Расчетная нагрузка, кВА | Iрасч,А | Iдоп,А | Sэк,мм2 | Число кабелей | Марка | Сечение, мм2 | rуд, Ом/км | xуд, Ом/км | Потери напряжения, % | Стоимость сети, тыс. руб. | Годовые потери электроэнергии, кВА | Годовые потери электроэнергии, тыс.руб/год | ||
Вариант №2 | |||||||||||||||||
Кабеля 10 кВ |
|
| |||||||||||||||
ГПП−ЦТП2 | 52.63 | в траншее | 1 810.61 | 104.66 | 124.2 | 30.8 | 2 | АПвЭБП | 3x35 | 0.868 | 0.42 | 0.05 | 29.16 | 2200.46 | 0.39608 | ||
ГПП−ЦТП9 | 250.00 | в траншее | 1 344.09 | 77.69 | 105.3 | 22.9 | 2 | АПвЭБП | 3x25 | 1.2 | 0.445 | 0.25 | 127.00 | 7644.96 | 1.37609 | ||
ГПП−ЦТП5 | 263.16 | в траншее | 2 621.59 | 151.54 | 179.1 | 44.6 | 2 | АПвЭБП | 3x70 | 0.443 | 0.366 | 0.23 | 183.68 | 13745.23 | 2.47414 | <
|