Разработка схемы электроснабжения предприятия на напряжении выше 1 кВ

 

Внешнее электроснабжение предприятия осуществляется на напряжении 110 кВ. Для приёма и распределения электроэнергии на напряжении 10 кВ на предприятии предусматриваются РП. Количество РП на предприятии зависит от суммарной нагрузки. На напряжении 10 кВ распределительные устройства комплектуются камерами КСО - 292.

В системе электроснабжения необходимо предусматривать раздельную работу линий и трансформаторов, т.к. при этом снижаются токи короткого замыкания, упрощаются схемы коммутации и релейной защиты. В схеме должно обеспечиваться глубокое секционирование всех звеньев от источника питания до шин низшего напряжения цеховых ТП, что значительно повышает надёжность электроснабжения.

Распределение электрической энергии на территории промышленного предприятия на напряжении 10 кВ может выполняться по радиальным, магистральным и смешанным схемам в зависимости от расположения потребителей, их мощности и требуемой степени бесперебойности питания.

Радиальные схемы применяются в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направлениях от источника питания. Они используются для питания крупных сосредоточенных нагрузок, а также для питания цеховых ТП, расположенных вблизи от РП. При этом предусматривается глухое присоединение трансформаторов. Двухтрансформаторные ТП питаются по схеме 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.

Магистральные схемы следует применять при упорядоченном расположении ТП, когда линии могут быть проложены без значительных обратных перетоков мощности. Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали, не должно превышать 2…3 при мощности трансформаторов 1000…2500 кВА. При двойных сквозных магистралях допускается глухое присоединение трансформаторов.

В данном дипломном проекте применяем смешанную схему, при которой крупные и ответственные потребители питаются по радиальным схемам, а мелкие и средние - по магистральным. Такое построение схем распределения электроэнергии позволяет получить лучшие технико-экономические показатели системы электроснабжения.

Трассы кабельных линий намечаем вдоль зданий и проездов с учётом наименьшего расхода кабеля. Распределительная сеть напряжением 10 кВ выполняется кабелями марки ААШвУ. Наиболее экономичной и простой является прокладка кабелей в траншеях. В одной траншее рекомендуется прокладывать не более 6 кабелей напряжением 10 кВ. Внутри зданий кабельные линии можно прокладывать непосредственно по конструкциям зданий (открыто, в коробах или в трубах), в каналах, блоках, тоннелях, шахтах, кабельных этажах и двойных полах.

Для выбора схемы электроснабжения намечаем 2 возможных варианта схемы, из которых на основе технико-экономических расчётов выбираем один, имеющий наименьшие приведенные затраты З_i

 

З_i = Е_н×К_i+И_i = min, (9.1)

 

где Е_н - нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности, принимаемый равным 0,12;

К_i - капитальные вложения, тыс. руб.;

И_i - эксплуатационные расходы (издержки), тыс. руб./год;

i - номер варианта.

Варианты схем электроснабжения на напряжении выше 1 кВ приведены на рисунке 9.1 и рисунке 9.2.

Важнейшими условиями при проведении технико-экономических расчётов являются обеспечение экономической и технической сопоставимости рассматриваемых вариантов:

1) в рассматриваемых вариантах должно быть предусмотрено применение нового современного оборудования, аппаратов, материалов, последние разработки схем соединений, прогрессивные методы проведения строительных и монтажных работ, оптимальные режимы работы оборудования, т.е. варианты должны быть поставлены в условия наибольшей экономичности;

2) одинаковость энергетического эффекта по полезному отпуску энергии, по мощности, расходу на собственные нужды, величине потерь энергии и т.д.;

)   определение капитальных вложений должны проводиться в единых действующих ценах;

)   обеспечение потребителей электроэнергией надлежащего качества.

Капитальные вложения в электрооборудование напряжением выше 1 кВ определяем по формуле, тыс. руб.

 

К = К_тп + К_ку + К_рп + К_л, (9.2)

 

где К_тп - капитальные вложения в трансформаторные подстанции, тыс. руб.;

К_ку - капитальные вложения в конденсаторные установки, тыс. руб.;

К_рп - капитальные вложения в ячейки РП, тыс. руб.;

К_л - капитальные вложения в кабельные линии, тыс. руб.

Капитальные вложения в трансформаторные подстанции, тыс. руб., определяем по формуле

 

К_тп= ×к_инф, (9.3)

где к_{ТП i} - капитальные вложения в i-ую ТП, млн. руб. определяемые по [9];

n - количество ТП;

к_инф - коэффициент инфляции, принимаемый равным 2000.

Капитальные вложения в конденсаторные установки, тыс. руб., определяем по формуле

 

К_ку= ×к_инф, (9.4)

 

где к_{КУ i} - капитальные вложения в i-ую КУ, тыс. руб. определяемые по [9];

n - количество КУ.

Капитальные вложения в ячейки РП, тыс. руб., определяем по формуле

 

К_рп= ×к_инф, (9.5)

 

где к_{я i} - капитальные вложения в i-ую ячейку РП, тыс. руб. определяемые по [9];

n - количество ячеек.

Капитальные вложения в кабельные линии, тыс. руб., определяем по формуле

 

К_л= ×к_инф, (9.6)

 

где к_{0 i} - удельная стоимость 1 км i-го кабеля, тыс. руб.;

l_i - длина i-го кабеля, км;

n - количество кабельных линий.

Ежегодные издержки И, тыс. руб., связанные с эксплуатацией электрооборудования и сетей определяем по выражению, тыс. руб.

 

И = И_ам + И_экс + И_пот, (9.7)

 

где И_ам - амортизационные отчисления, тыс. руб.;

И_экс - эксплуатационные расходы, тыс. руб.;

И_пот - стоимость потерь электроэнергии, тыс. руб.

Амортизационные отчисления, тыс. руб., определяем по выражению

 

, (9.8)

 

где a_{ам. i} - норма амортизационных отчислений для i-го оборудования, %.

Эксплуатационные расходы, тыс. руб., определяем по выражению

 

, (9.9)

 

где a_{экс. i} - норма эксплуатационных расходов для i-го оборудования, %.

Стоимость потерь электроэнергии, тыс. руб., определяем по выражению

 

И_пот = DW_год×b_ср, (9.10)

 

где DW_год - годовая величина потерь электроэнергии, кВт×ч;

Потери электрической энергии в общезаводских электрических сетях, включая трансформаторы заводских ТП, были рассчитаны ранее в 7 разделе записки. Данные для расчётов берём из таблицы 7.6 и 7.7.

Рассчитаем капитальные вложения в кабельные линии и результаты вычислений сведём в таблицу 9.1.

 

Таблица 9.1 - Капитальные вложения в КЛ по двум вариантам

№ линии	Марка кабеля и сечение жил	l, км	Число линий	К0, тыс. руб./км	Кл,*2000, тыс. руб.
1	2	3	4	5	6
Вариант 1.
ГПП-РП	ААШвУ 3*240-10	2,70	2	8,60	92880
РП-ТП1	ААШвУ 3*70-10	0,09	1	4,03	725,4
ТП1-ТП2	ААШвУ 3*70-10	0,26	1	4,03	2095,6
РП-ТП3	ААШвУ 3*70-10	0,11	2	4,03	1773,2
РП-ТП4	ААШвУ 3*70-10	0,26	1	4,03	2095,6
РП-ТП5	ААШвУ 3*70-10	0,20	1	4,03	1612
РП-ТП6	ААШвУ 3*70-10	0,15	2	4,03	2418
Σ	-	-	-	-	103599,8
Вариант 2.
ГПП-РП	ААШвУ 3*240-10	2,70	2	8,5	92880
РП-ТП1	ААШвУ 3*70-10	0,09	1	4,03	725,4
ТП1-ТП2	ААШвУ 3*70-10	0,26	1	4,03	2095,6
РП-ТП3	ААШвУ 3*70-10	0,11	1	4,03	866,6
РП-ТП4	ААШвУ 3*70-10	0,26	1	4,03	2095,6
РП-ТП5	ААШвУ 3*70-10	0,20	1	4,03	1612
РП-ТП6	ААШвУ 3*70-10	0,15	2	4,03	2418
РП-ТП7	ААШвУ 3*70-10	0,25	1	4,03	2015
Σ	-	-	-	-	104708,2

 

Рассчитаем капитальные вложения в трансформаторы и результаты вычислений сведём в таблицу 9.2.

 

Таблица 9.2 - Капитальные вложения в трансформаторы

№ТП	Число трансформаторов	Кт, тыс. руб./шт.	Ктп, *2000
1	2	3	4
Вариант 1.
ТП1	1*1000	15,7	31400
ТП2	1*1000	15,7	31400
ТП3	2*1000	30,65	61300
ТП4	1*1000	15,7	31400
ТП5	1*1000	15,7	31400
ТП6	2*1000	30,65	61300
Σ	-	-	248200
Вариант 2.
ТП1	1*1000	15,7	31400
ТП2	1*1000	15,7	31400
ТП3	1*1000	15,7	31400
ТП4	1*1000	15,7	31400
ТП5	1*1000	15,7	31400
ТП6	2*1000	30,65	61300
ТП7	1*1000-	15,7	31400
Σ	-	-	249700

 

Нормы амортизационных отчислений согласно [10] составляют для кабельных линий в земле - 4%, для трансформаторных подстанций - 4,4%. Нормы эксплуатационных расчетов для кабельных линий - 2,0%, для подстанций - 3,0%.

 

Таблица 9.4 - Амортизационные и эксплуатационные отчисления

Иам ТП, тыс. руб.	17228,904	17293,584
Иам КЛ, тыс. руб.	4143,992	4188,328
Иэксп ТП, тыс. руб.	11746,98	11791,08
Иэксп КЛ, тыс. руб.	2071,996	2094,164
И, тыс. руб.	35191,872	35367,156

 

Рисунок 9.1 - Вариант №1 схемы электроснабжения завода

 

Рисунок 9.2 - Вариант №2 схемы электроснабжения завода

 

Таблица 9.3 - Капитальные вложения

Показатель	Вариант I	Вариант II
1	2	3
Ккл, тыс. руб.	103599,8	104708,2
Ктп, тыс. руб. Крп, тыс. руб. Кку, тыс. руб.	248200 76000 67336	249700 76000 67336
Кподст, тыс. руб.	391566	393036
Кв, тыс. руб.	495165,8	497744,2

 

Стоимость потерь энергии складывается из потерь в линиях и двух составляющих потерь энергии в трансформаторах

для первого варианта И_1пот=153,52×(282,742+133,152+141,376)= 85552,02 тыс. руб.

для второго варианта И_2пот=153,52×(283,586+133,152+141,376)=85681,66 тыс. руб.

З₁=495165,8×0,12 + 35191,872 + 85552,02 = 180163,788 тыс. руб.

З₂=497744,2×0,12 + 35367,156+ 85681,66= 180778,12 тыс. руб.

 

.

 

Разница между приведенными затратами обоих вариантов составляет 0,34%, т.е. варианты практически равнозначны.

Для дальнейшего рассмотрения и расчёта принимаем схему 1-го варианта, т.к. она является более надёжной с точки зрения электроснабжения.

 

 

Заключение

 

В результате проделанной работы была спроектирована схема электроснабжения завода. Процесс проектирования производился в следующей последовательности:

1) выбраны электродвигатели для станочного оборудования участка арматурного цеха, их защитная и коммутационная аппаратура;

2) рассчитаны нагрузки завода и определено количество цеховых ТП;

)   выбрана схема внутрицеховой электрической сети и рассчитаны сечения проводников;

)   произведен светотехнический расчет цеха и выбраны лампы освещения производственных и бытовых площадей;

)   выбраны цеховые трансформаторы, их количество и марки. Произведен расчет компенсации реактивной мощности, выбраны батареи конденсаторов, произведено экономическое обоснование установки батарей конденсаторов и определен срок окупаемости БНК.