Кабельные линии

Вариант схемы	Номер линии	Назначение линии	Марка, количество и сечение кабелей	Длина линии, км	Стоимость 1 км линии /1 кабель/ тыс.руб	Капиталь-ные затра-ты, тыс.руб
1	2	3	4	5	6	7

Продолжение таблицы 2.16

 л, %	Сал , тыс.руб год			Rл, Ом				Pл , кВт			Спл, тыс.руб. год		Примечание
8	9			10				11			12		13
Высоковольтные аппараты
Вариант схемы	Номер линии		Тип аппарата			Кол-во шт			Стоимость 1 аппарата, тыс.руб			Кампитальные затраты, тыс.руб			 в, %	Сав , тыс.руб год
1	2		3			4			5			6			7	8
Трансформаторы
Вариант схемы		Наименование ТП			Тип		Кол-во, шт.			Стоимость 1 трансформатора, тыс.руб				Капитальные затраты, тыс.руб			 в, %
1		2			3		4			5				6			7

На основе данных таблицы 2.16 определяют обобщающие технико-экономические показатели по каждому варианту схем внутреннего электроснабжения:

К = К_л + К_в + К_т , (69)

С = (С_ал+С_пл) +С_ав + (С_ат +С_пт), (70)

2.4.3 Экономическая оценка надежности вариантов схем электроснабжения

При проектировании и эксплуатации электроустановок важным вопросом является экономическая оценка сопоставляемых вариантов систем электроснабжения предприятия.

Вопрос об экономической оценке надежности связан с народнохозяйственным ущербом (У), вызываемым аварийным нарушением электроснабжения. С увеличением надежности электроснабжения этот ущерб снижается, но при этом возрастают капитальные затраты.

Величина ущерба от перерывов электроснабжения может быть определена по выражению:

У = Р’_р ^. Т_макс ^. _с ^. Т_Q.c ^. У₀ / 8760 +_с ^.У₁ , (71)

где _с - параметр отказов схемы, количество в год;

Т_макс - время максимальной нагрузки, ч. /3, т.2, с.66-71/;

Т_Q.c - время восстановления схемы, ч.;

У₀ - удельный ущерб от недоотпуска 1 кВт-ч эл.энергии, руб/кВт-ч /6, с.89; 11, с.224; 14, с.264-265/;

У₁ - ущерб от самого факта перерыва электроснабжения, т.р /3, т.1, с.154/.

Для определения _с и Т_Q.c нужно составить расчетную схему по надежности для рассматриваемого варианта /3, т.1, с.148-150/, учитывая, что при последовательном соединении элементов (рисунке Б.5) имеют место соотношения:

_ц = _i ; Т_Q.ц = (_i Т_Q.i)/ _ц , (72)

при параллельном соединении одинаковых цепей рисунке Б.6

_пар = 2 _ц^{2 .} Т_Q.ц /8760; Т_Q.пар = Т_Q.ц /2, (73)

Здесь _i и Т_Q.i - параметр потока отказов и время восстановления i-го элемента схемы /3, т.1, с.149; 6, с.88; 11, с.224-226/;

_ц и Т_Q.ц - параметр потока отказов и время восстановления цепи при последовательном соединении элементов;

_пар и Т_Q.пар - параметр потока отказов и время восстановления при параллельном соединении двух одинаковых цепей.

Следует отметить, что технико-экономическое обоснование степени надежности должно применяться для тех вариантов, у которых перерывы электроснабжения потребителей приводят только к материальным потерям. Оно не может быть применено к вариантам с потребителями, перерыв электроснабжения которых недопустим из-за их особой роли в жизни государства или возможных катастрофических последствий, гибели людей и т.п. Для этих потребителей электроснабжение должно осуществляться, исходя из определенного гарантированного уровня надежности (степени безотказности работы) и обеспечения минимальных годовых затрат при этом уровне /3, т.1, с.155/.

При параллельном соединении цепей следует иметь в виду, что сис-темы электроснабжения имеют малое значение вероятности отказа и поэто-му уже две параллельные линии от разных источников или с разными трассами являются высоконадежными (У0). Поэтому в электроснабжении промышленных предприятий в подавляющем большинстве случаев ограничиваются двумя параллельными линиями, состоящими каждая из общепринятых элементов (масляные выключатели, ЛЭП, трансформаторы и т.п.).

2.4.4 Выбор оптимального варианта схемы электроснабжения предприятия

Получив технико-экономические показатели разных вариантов двух частей системы электроснабжения (внешнее электроснабжение, внутреннее электроснабжение), необходимо далее выбрать ту их комбинацию, при которой приведенные затраты на всю систему электроснабжения предприятия в целом получаются наименьшими. В таблице 2.17 показан пример составления сводной таблицы сравнения вариантов схем электроснабжения промышленного предприятия.

Таблица 2.17 - Сводная таблица сравнения вариантов

Варианты схем электроснабжения Промышленного предприятия	Суммарные технико-экономи-ческие показатели, тыс.руб
	К	Сэ	У	З
Сеть с ГРП при напряжении 6 кВ
Сеть с ГРП при напряжении 10 кВ
Сеть с ГРП при напряжении 35 кВ
Сеть с ГРП при напряжениях 35/6 кВ
Сеть с ГРП при напряжениях 35/10 кВ
Сеть с ГРП при напряжениях 110/6 кВ
Сеть с ГРП при напряжениях 110/10 кВ
Сеть с глубоким вводом 110/10 кВ

Если разница приведенных затрат наиболее экономичных вариантов не превышает 10-15%, то эти варианты считаются равноценными, и принимается схема с более высокими номинальными напряжениями, как более перспективная для дальнейшего развития предприятия.

После выбора рациональной схемы необходимо привести краткое описание принятой системы электроснабжения, которое должно содержать следующие сведения: конструктивное исполнение схемы внешнего электроснабжения; расположение на генплане завода ГПП (ГРП); конструктивное исполнение ГПП (ГРП), РУ-620 кВ; расположение цеховых ТП; схемы питания РУ и ТП, отдельных цехов.

2.5 Расчет токов короткого замыкания

Для выбора и проверки электрических аппаратов, изоляторов и токоведущих частей по условиям КЗ в проекте производится расчет токов КЗ.

В качестве примера рассмотрим порядок расчета токов КЗ для схемы рисунке Б.7.

Намечаются две расчетные точки: 1) К-1 на шинах РУ-6 кВ ГПП; 2) К-2 на шинах РУ-1.

На рисунке Б.8 приведена схема замещения.

Принимаются базисные условия: S_б и U_б. Тогда базисный ток определится как

I_б = S_б / (U_б), (74)

Расчет сопротивлений схемы замещения в относительных единицах при базисных условиях производится по формулам:

, (75)

- сопротивление воздушной линии 110 кВ

, (76)

, (77)

- сопротивление трансформатора ГПП

, (78)

- сопротивление кабельной линии ГПП-РУ-1

, (79)

, (80)

Определение токов КЗ в расчетных точках производится в следующем порядке:

- сопротивление от источника питания до точки КЗ К-1

X_1 = X₁ + X₂ + X₃ ; r_1 = r₂ , (81)

если r_1 < X_1, то активным сопротивлением линии пренебрегают; начальное значение периодической слагающей тока КЗ

I” = I_б / X_1 ; или I” = I_б / Z_1 , (82)

- ударный ток КЗ

i_y = K_y ^. I”, (83)

где K_y - ударный коэффициент, принимаемый по справочным данным или рассчитанный по выражению:

(84)

- наибольшее действующее значение тока КЗ за первый период от начала процесса КЗ

, (85)

- мощность трехфазного к.з. для времени

S_к.з.t = U_ном.ср ^. I_t (86)

где I_t - периодическая слагающая тока КЗ для момента времени t, определяемая по расчетным кривым с учетом следующих соотношений:

X_{1 расч.} =X_1 ^. S_с / S_б ; ,(87)

- сопротивление от источника питания до точки КЗ К-2

X_2 = X₁ + X₂ + X₃ + X₄; r_2 = r₂ + r₄ , (88)

далее определяются I”, i_y, I_y и S_к.з.t по вышеприведенным выражениям.

2.6 Выбор аппаратуры высокого напряжения

Материал данного раздела изучается в курсе “Электрическая часть станций и подстанций”. Поэтому студент должен применить полученные знания при выполнении данного раздела курсового проекта.

В объем работы по данному разделу входит выбор: выключатели /3, т.1, с.126-127; 6, с.176-179; 11, с.76-81/, выключатели нагрузки /3, т.1, с.128; 6, с.181/, предохранители /3, т.1, с.128; 6, с.181-182; 11, с.78 и 83-84/, шины ГПП (ГРП) /3, т.1, с.129-134; 6, с.201-210/, шинные изоляторы /3, т.1, с.128-129; 6, с.208/, проверка сечений кабельных линий на термическую устойчивость по формуле (46).

2.7 Решения по конструктивному выполнению, компоновке ГПП (ГРП)

При выполнении данного раздела необходимо указать: 1) перечень основных конструктивных узлов ГПП (ГРП); 2) перечислить основное оборудование каждого узла с указанием типа, характера установки (открыто, закрыто), способа прокладки проводов, шин, конструктивного исполнения, характера обслуживания и т.п.

Для выполнения данного раздела рекомендуется литература /3, т.1, с.484-519; 6, с.467-498/.

2.8 Электроснабжение ремонтно-механического цеха

При выполнении этого раздела курсового проекта необходимо решить вопросы:

1) планировка цеха и размещение технологического оборудования;

2) краткая характеристика производственной среды цеха по отдельным помещениям;

3) краткая характеристика электроприемников цеха, требования к надежности их электроснабжения, выбор рода тока и напряжения;

4) определение мест установки пунктов питания для групп приемников цеха (шинопроводы, силовые шкафы);

5) выбор схемы, способа выполнения питающей сети цеха; выбор сечений питающих магистралей;

6) для одного из отделений цеха (указывается в задании или консультантом) выбрать схему, способ прокладки проводов и кабелей распределительной сети;

7) для одного из отделений цеха (указывается в задании или консультантом) выполнить светотехнический и электрический расчет освещения;

8) выбрать режим работы нейтрали подстанции цеха и рассчитать заземление цеха.

Ниже даны методические указания по выполнению отдельных вопросов этого раздела.

2.8.1 Планировка цеха и размещение технологического оборудования

Для рациональной планировки цеха и размещения технологического оборудования рекомендуется учебник Егорова М.Е. Основы проектирования машиностроительных заводов. - М.: Высшая школа, 1969, с.318-331. В качестве примера на рисунке Б.9 показано размещение технологического оборудования и отделений цеха.

2.8.2 Краткая характеристика производственной среды цеха по отдельным помещениям.

Сведения о среде производственных помещений следует представить в таблице 2.18.

Таблица 2.18 - Сведения о производственной среде помещений

№ отделения на плане цеха	Наименование отделения	Характеристика производственной среды

2.8.3 Краткая характеристика электроприемников цеха, требования к надежности их электроснабжения, выбор рода тока и напряжения

Сведения о степени бесперебойности электроснабжения электроприемников цеха следует представить в таблице 2.19.

Таблица 2.19 - Сведения о степени бесперебойности электроснабжения

№ отделения на плане цеха	Наименование отделения	Категория приемников по степени бесперебойности электроснабжения

К вопросам 2.8.2, 2.8.3 рекомендуется использовать литературу /2, с.51,53, 55-56, 66-67, 71-72, 73-75, 84-88, 98-99, 100-104, 107-11/.

4. Определение мест установки пунктов питания для групп приемников цеха; выбор схемы, способа выполнения

питающей сети цеха

Рассмотрим в качестве примера решение этого вопроса для цеха, план которого приведен на рисунке Б.10.

Внутрицеховые питающие сети (от ввода до распределительных шкафов) выполняются по магистральным схемам. Приемники электроэнергии распределяются по силовым распределительным пунктам (СП) и магистралям следующим образом:

а) магистраль № 1 - шинопровод, от которого питаются приемники механического отделения и силовые распределительные шкафы СП-1 и СП-2 соответственно слесарно-сборочного и гальванического отделений;

б) магистраль № 2 - шинопровод, от которого питаются силовые распределительные шкафы СП-3 (трубопроводное отделение), СП-4 (жестяницко-медницкое отделение), СП-5 (сварочное отделение), СП-6 (кузнечное отделение). Принятая магистральная схема соответствует требуемой степени надежности и является экономически целесообразней радиальной (большое число приемников малой мощности). Учитывая характер окружающей Среды (таблица 2.18), в трубопроводном, сварочном и кузнечном отделениях устанавливаются распределительные пункты в пыленепроницаемом, закрытом исполнении (СПУ). В помещениях с нормальной средой устанавливаются СП защищенного исполнения. Шкафы серии СП и СПУ устанавливаются около стен на полу на металлических цоколях. Шинопровод серии ШРА-64 комплектуется из отдельных секций, прокладывается по стенам и крепится на кронштейнах. Ответвления от шинопроводов к СП-1, СП-2, СП-3, СП-4, СП-5, СП-6 и к отдельным приемникам выполняются проводом АПРТО с прокладкой вдоль стен в тонкостенных стальных трубах. Ответвления от СП к приемникам выполняются проводом марки АПВ или кабелем марки АНРГ с прокладкой в лотках вдоль стен и в тонкостенных стальных трубах в полу. Питание приемников перемещающихся подъемно-транспортных устройств (кран-балки) выполняется гибким кабелем ГРШС.

2.8.5 Выбор сечений питающих магистралей

Для выбора сечений линий, коммутационной и защитной аппаратуры питающей сети определяются расчетные (получасовые) нагрузки по пунктам питания, участкам магистралей и в целом по магистральным линиям в соответствии с методикой, изложенной в разделе 2.2. При расчете нагрузок силовые приемники подразделяются на приемники с переменным графиком нагрузки (группа А) и приемники с маломеняющимся графиком нагрузки (группа Б). Если установленная мощность приемников группы Б более 25% общей установленной мощности узла (СП, шинопровода, магистрали), то расчетная нагрузка приемников группы Б принимается равной средней нагрузки узла. Установленная мощность электрического освещения распределяется между магистралями таким образом, чтобы обеспечить их равномерную загрузку. Необходимая мощность компенсирующих устройств по каждой из магистралей (Ш-1, Ш-2) определяется из соотношения

О_кн = Р_р (tg  - tg _нн (89)

где _нн определяется из условия cos _нн =0,85.

Расчет нагрузок по пунктам питания, участкам магистралей и в целом по магистральным линиям рекомендуется выполнять в таблице 2.20.

Для совместного питания силовых и осветительных нагрузок питающая сеть принята трехфазной четырехпроводной.

Выбор сечений линий, типа шинопровода по условиям допустимых нагрева и потери напряжений (приняв допустимые потери напряжения и аварийном режиме в размере 5%) выполнен в таблице 2.21.

Принимается защита от токов КЗ питающих сетей ремонтно-механического цеха (РМЦ) плавкими предохранителями. Для защиты линий Л-1 и Л-2 (ТП-РМЦ) и магистралей Ш-1 и Ш-2 плавкие предохранители устанавливаются соответственно на щите 0,4-0,23 кВ ТП и на вводах в РМЦ - СЯ-1 и СЯ-2. Для силовых распределительных пунктов принимается схема ввода 1 соответственно с одним и двумя рубильниками на вводах. Для магистральных и радиальных линий, питающих группы приемников, номинальный ток плавких вставок I_нв предохранителей выбирается:

I_нв  I_р ; I_нв  I_пик / 2,5 (90)

где I_р - расчетный ток линии, А;

I_пик - пиковый (максимальный кратковременный) ток, А.

I_пик = I_р + (К_п - I) I_{ном.макс} , (91)

где К_п - кратность пускового тока, по отношению к номинальному;

I_{ном.макс} - номинальный ток того двигателя, у которого пусковой ток является наибольшим.

Для асинхронных двигателей наибольшей установленной мощности, ввиду отсутствия необходимых исходных данных, можно принять средние значения cos  (0,9), К_п (5,5) и  (0,98).

Таблица 2.20 - Нагрузки по пунктам питания

№ отде-ления	№ приемника	Груп-па прием	Наименование узлов питания и групп приемников электроэнергии	Кол-во рабоч. прием- ников,  шт.	Установленная мощность, приведенная к ПВ=100%, кВт		Ки	cos  tg 	Рсм, кВт	Qp , квар	э	Км	Рр, кВт	Qр , квар	Sр, кВ
	по плану цеха	ников			одного приемника Рн , кВт	общая Рн , кВт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
11	14	A	Магистраль № 1 СП-1 Кран-балка Итого по СП-1 СП-2								-	-	-	-	-
111	15 16	А Б	Преобразоват.агр-гат Вентилятор ИТОГО по СП-2 Ш-1(распределенная нагрузка)								- -	- -	- -	- -	- -
1	1-5, 7-10,11 6	А Б А	Металлобрабат.станки Вентилятор Кран-балка ИТОГО: силовая нагру-зка по магистрали №1 Электрич. освещение Статические кон-торы Всего по магистрали №1	- -	- - -	-	- -	-	-		- - - - - -	- - - - - -	- - - -	- - -	- - - -
			Магистраль №2 ИТОГО: силовая нагру-зка по магистрали №2 Электрич.освещение Стат.конденсаторы Всего по магистрали №2	- -	- - -	-	- -	-	-		- - -	- - -	-		-

Таблица 2.21 - Сечения линий и типы шинопрводов

№ участка

Назна-чение участка (линии)

Sp, кВА

Ip, А

l, км

Способ проклад-ки

К1

К2

Марка кабеля, тип шино-провода

Fк, мм2

Iдоп, А

FU, мм2

Принятое сечение и марка питающих линий

Выбор предохранителей, рубильников, силовых ящиков и распределительных шкафов рекомендуется выполнять по форме, приведенной в таблице 2.22.

Таблица 2.22 - Типы предохранителей, рубильников, силовых ящиков и распределительных шкафов

Обооз-начение на плане	Тип ящика, шкафа,	Ip, А	Номинальный ток рубильника (ящика)	Тип предохра-нителя	Номинальный ток предохранителя	Число групп и номинальные токи предо-
и схеме (рисунок Б.10)	панели		Iном.р, А		Номинальный ток плавкой вставки	хранителя

Пример схемы питающей сети РМЦ приведен на рисунке Б.10.

2.8.6 Выбор схемы, способа прокладки проводов и кабелей распределительной сети

Выбор распределительной сети, аппаратуры защиты и управления выполняется для отделения, указанного в задании. Пример расчета распределительной сети приведен в таблице 2.23. Пример плана силовой распределительной сети отделения показан на рисунке Б.11. Аппараты защиты и управления устанавливаются на стенах или на стойках на полу рядом c приемниками.

С целью самостоятельного выбора студентом аппаратов защиты и управления приемников электроэнергии делается допущение: полагают, что комплекты этих аппаратов на производственных механизмах отсутствуют.

Таблица 2.23 - Распределительные сети, аппаратура защиты и управления

Ли-нии,

Автомат

Подводка к пускателю

Пускатель

Подводка к приемнику

Приемник

Наиме-нование

отхо-дящие от СП

Тип

Ус-тав-ка, А

Марка, сече-ние, мм2

Спо-соб прокладки

Длина, м

Тип

Ката-ложный номер нагрев. элем.

Мар-ка, сече-ние, мм

Спо-соб прок-ладки

Длина, м

№ по пла-ну цеха

Тип

Рном, кВт

произ-водст-венного механиз-ма

2.8.7 Cветотехнический и электрический расчет освещения

Светотехнический и электрический расчет освещения выполняется для отделения, указанного в задании. расчет освещенности следует производить по методу коэффициента использования светового потока, зависящего от характеристики принятого светильника, размеров помещения, окраски его стен и потолка /7, с.108-111; 9, с.98-103/. Наименьшая освещенность принимается по данным /1/. Индекс помещения определяется:

, (92)

где S’ - площадь помещения (АхВ), м²;

А, В - длина и ширина помещения, определяемые по плану цеха, м;

Н - расчетная высота расположения светильников над рабочей поверхностью, м.

Выбирается тип ламп, тип светильников и их число. По справочным данным /7, с.116/ определяются приближенные значения коэффициентов отражения стен (_c) и потолка (_п). По справочным таблицам для выбранного типа светильников определяют коэффициент использования светового потока  /7, с.117-128; 8, с.128-145; 9, с.102/.

Определяем поток каждой лампы (лм):

Ф = Е ^. К ^. S’ ^. Z / (N ^. ‘), (93)

где Е - наименьшая освещенность, рекомендуемая ПУЭ, Лк;

К - коэффициент запаса, принимаемый по справочным данным /7, 8, 9/;

Z - отношение средней освещенности к минимальной (при расчете на среднюю освещенность не вводится), принимаемое по справочным данным /7, 8, 9/;

N - число светильников, шт.

По величине светового потока лампы определяем по справочным данным /7, 8, 9/ мощность лампы. На рисунке Б.12 приведен в качестве примера план размещения светильников и осветительных сетей отделения.

Установленная мощность ламп освещения равна:

P_уо = N ^. P_ном..л, (94)

где P_ном..л - номинальная мощность лампы, Вт.

Расчетная нагрузка электрического освещения отделения:

Р_ро = К_со Р_уо , (95)

где К_со - коэффициент спроса групповой осветительной сети, принимаемый равным 1.

Выбирается сечение, схема, способ прокладки распределительных сетей освещения [7, с.352-360; 8, с.189-211].

2.8.8 Выбор режима работы нейтрали подстанции цеха и расчет сети заземления цеха

Материал данного вопроса изучается в курсе “Охрана труда”. Поэтому студент должен применить полученные знания при выполнении данного вопроса курсового проекта. По данному вопросу рекомендуется литература [3, т.1, с.220-232].