4. Расчет электрических нагрузок завода.

Таблица 7. Нагрузка завода.

Цех		cosφ/tgφ
1	2300	0.9/0.484	1113,95	2555,56	5000	147,55
2	1820	0.91/0.455	829,22	2000	5500	115,47
3	6976,5	-	-7687,9	10381,5	6000	599,38
4	2100	0.93/0.395	829,96	2258,06	7000	130,37
5	810	0.9/0.484	392,3	900	3800	46,77

Итого:

5. Проверка сети 10 кВ на установку компенсирующих устройств.

В установке КУ, на РУ-10кВ, нет необходимости, т.к. к РУ подключены 4-е Турбокомпрессоры, синхронные двигатели, которые являются источником реактивной мощности.

6. Выбор трансформаторов ГПП.

По вычисленным ранее мощностям выбираем двух обмоточные трансформаторы напряжением 110/10 кВ:

Находим расчетную мощность с учетом потерь трансформатора:

Выбираем два двух обмоточных трансформатора, т.к. у нас среди потребителей есть I категория надежности, т.к. у нас нефтехимическое предприятие, то принимаем равным 0,72.

Предварительно выбираем трансформатор серии ТД на 10000кВА.

Проверяем трансформаторы на коэффициент загрузки в нормальном режиме:

Проверяем трансформаторы на коэффициент загрузки в аварийном режиме:

Загрузка трансформатора в нормальном и аварийном режимах находиться в допустимых пределах.

Из полученных расчетов выбираем трансформаторы ТДН-10000.

Таблица технических данных трансформатора:

Тип	S, кВА	, кВ		△U, кВт		, %	, %	Размеры, м			Масса, т
		ВН	НН					l	b	h	Пол.	Тр.	Акт. части	Бак + Арм.	Масла
															Пол.	Тр.
ТДН-10000/110	10103	115	11	18	60	10,5	0,9	6,3	3,7	5,6	43,4	37	16,1	6,2	14,9	11,9

7. Построение картограммы электрических нагрузок и определение цэн.

Для построения рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия, важное значение имеет правильное размещение трансформаторных подстанций.

Подстанции всех мощностей, напряжения и тока должны быть максимально приближены к центрам подключения к ним нагрузок. Это обеспечивает наилучший технико-экономический показатель ЭС по расходу электрической энергии и дефицит проводниковых материалов, то есть минимум приведённых затрат.

При проектировании системы электрического снабжения предприятия разр генеральный план, на который наносят все производственные объекты цеха и электрические приёмники расположенные на территории предприятия. На генеральном плане указываем мощность всех объектов и мощность предприятий.

Для того чтобы найти выгодный вариант расположения понижающей подстанции и источник питания составляют картограмму нагрузок.

Картограмма нагрузок представляет собой размещение на генеральном плане предприятия площади ограниченную кругами, которые в выбранном масштабе соответствуют нагрузкам каждого цеха. Центр каждого куга должен совпадать с центром нагрузки этого цеха.

Центр электрических нагрузок является символом центрального потребления электрической энергии.

На генеральном плане произвольно проводятся оси координат и определяем местоположение ГПП.

Расчет нагрузок любого цеха определяется:

Для круга:

Где: m – масштаб для определения площади круга , примем .

Результат сводим в таблицу:

Цех		x, мм	y, мм	r, мм
1	2300	38	169	27,06
2	1820	38	104	24,08
3	6976,5	38	37	47,14
4	2100	193	169	25,86
5	810	275	93	16,06

Нахождение центра электрических нагрузок необходимо для определения места расположения главной понизительной подстанции предприятия, координат центра электрических нагрузок.

В соответствии с полученными данными и размещенными на генеральном плане получим точку α (смотри лист 2).

Погрешность расчета центра электрических нагрузок по этому методу составит .

На практике часто выбор места расположения подстанции зависит от местных условий, возможны неблагоприятные условия среды, наличие производственных загрязнений вредно воздействующих на изоляцию электрического оборудования или когда масштабы предприятия стеснены различными коммуникациями, сооружениями. Поэтому при выборе места, типа, схемы подстанции определяющими могут оказаться зависимости от технологического процесса, к каким производствам относятся.

4. Режимы нейтрали электрических сетей.

Нейтраль – это общая точка соединения обмоток генератора или трансформатора в звезду.

Сети напряжением 10 кВ выполняются с изолированной нейтралью. Они обладают малыми токами замыкания на землю. Такой выбор режима нейтрали для сетей с номинальным напряжением 10 кВ объясняется следующими факторами:

1. В нормальном режиме работы напряжение фаз на зажимах установок относительно земли симметричны и численно равны фазному напряжению, а геометрическая сумма емкостных токов трех фаз равна нулю. При однофазном замыкании на землю, одной из фаз, междуфазное напряжение остается неизменным, по значению и сдвинутыми на угол , а напряжение других фаз по отношению к земле увеличиваются в раза, вследствие чего изменяются и емкостные токи. Благодаря этому питание потребителей включенных в междуфазное напряжение, не нарушается, и они продолжают работать нормально. Это обеспечивает возможность сохранять в работе линию с замыканием на землю в течение некоторого времени, достаточного для отыскания места повреждения и включения резерва;

2. Снижается стоимость заземляющих устройств, что очень важно по экономическим соображениям из-за большого числа установок 3-35 кВ;

3. Уменьшается на число трансформаторов тока и сокращается количество защитных реле, по сравнению с сетями с глухозаземленной нейтралью.

При выборе режима роботы нейтрали в установках до 1000 В руководствуются соображениями экономии, надежности и электробезопасности.

Для рассматриваемого предприятия выбираем в электроустановках до 1000 В систему с глухозаземленной нейтралью. Она более целесообразна при сильно разветвленной сети.

К недостаткам системы с глухозаземленной нейтралью относится дороговизна исполнения, по сравнению с системой с изолированной нейтралью, а так же установки с изолированной нейтралью более надежны, так как при коротком замыкании они не требуют немедленного отключения.

5. Выбор электрических аппаратов до 1000 В.

   1. Выбор автоматов.

Условия выбора:

1. По номинальному напряжению:

2. По номинальному току:

Проверяются:

1. По номинальному току

2. По току отключения

Выбираем автомат для насоса водяного охлаждения.

Исходные величины:

Находим рабочий ток:

Ищем пусковой ток:

Где:

Предварительно выбираем автомат:

Технические данные:

Номинальный ток автоматического выключателя: 100А

Номинальный ток расцепителя: 63А

Установка тока мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя:

Проверка:

1. По номинальному току

2. По току отключения

Выбор остальных автоматов аналогичен.

Сводим результаты в таблицу 8 и в графическую часть лист 1.

2. Выбор магнитных пускателей.

Магнитные пускатели предназначены для дистанционного пуска и останова асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, а также для защиты от токов перегрузки, от понижения напряжения и для выполнения реверса.

Условие выбора пускателей:

Произведем выбор пускателя для насоса водяного охлаждения.

Находим рабочий ток:

Выбираем пускатель ПМЛ-410004

Технические данные:

Номинальный ток пускателя: 63А

Величина пускателя: 4

Число и исполнение контактов вспомогательной цепи:

Проверка:

Выбор остальных магнитных пускателей аналогичен.

Сводим результаты в таблицу 8 и в графическую часть лист 1.

3. Выбор тепловых реле.

Условие выбора теплового реле:

- за время равное 20 минутам.

Производим выбор теплового реле для насоса водяного охлаждения.

Находим рабочий ток:

Выбираем тепловое реле РТЛ-205704

Технические данные:

Номинальный ток пускателя: 80А

Пределы регулирования тока несрабатывания: 38-50А

Среднее значение теплового элемента: 44,0А

Мощность, потребляемая одним полюсом реле: 5.8Вт

Выбор остальных пускателей и реле аналогичен, своди выбранное оборудование в таблицу 8.

5. Выбор распределительной и магистральной сети.

Выбор сечение проводников по условию нагрева сводится к определению допустимого тока при протекании, которого температура нагрева проводника не превышает допустимого.

Допустимыми температурами для данного проводника является такая температура, при которой проводник не теряет механических и электрических свойств.

Выбор сечения проводников по расчетной токовой нагрузке заключается в соблюдении условия:

После выбора сечения проводится его проверка на согласование с защищающим аппаратом:

Где: – коэффициент защиты (для нормальной среды принимается равным 1).

Произведем выбор кабеля на насоса водяного охлаждения.

Находим ток установки:

Выбираем кабель

Где: А – алюминиевый кабель

В – виниловая изоляция жил

В – виниловая оболочка

Г – без джутового покрова

Технические данные:

Ток допустимый: 60А

Проверка:

Условие выбора соблюдаются – кабель подходит.

Выбор кабелей остальных электроприемников аналогичен, сводим выбранное оборудование в таблицу 8.

5. Проверка кабеля на потерю напряжения до 1000 В.

Согласно «Нормам качества электроэнергии ГОСТ 13109-87»:

1. Для сетей освещения промышленных предприятий и общественных зданий допускается отклонение напряжения от номинального от -2.5% до 5%.

2. На зажимах электродвигателей допускается отклонение напряжения от номинального на ±5%.

3. На зажимах остальных электроприемников допускается отклонение напряжения от номинального на ±5%.

Потери напряжения в кабеле считаем для самого мощного удалённого электроприемника.

В нашем случае самым удалённым и мощным электроприемником является – вытяжная вентиляция.

Определяем потерю напряжения на участке от РУ-0,4кВ до ЩСУ-1.

Где:

, - полные реактивное и активное сопротивления на участке от КТП до ЩСУ-1.

, - активное и реактивное сопротивления, зависит от сечения кабеля.

Определяем удельные активные и реактивные сопротивления для КЛ марки :

(В.А. Гольстрем «Справочник энергетика промышленных предприятий»)

(В.А. Гольстрем «Справочник энергетика промышленных предприятий»)

Определяем потерю напряжения От ЩСУ-1 до вытяжной вентиляции.

Где:

, - полные реактивное и активное сопротивления на участке от ЩСУ-1 до вытяжной вентиляции.

Определяем удельные активные и реактивные сопротивления для КЛ марки :

(В.А. Гольстрем «Справочник энергетика промышленных предприятий»)

(В.А. Гольстрем «Справочник энергетика промышленных предприятий»)

Находим потерю напряжения по всему участку цепи от КТП до вытяжной вентиляции:

Требование ПУЭ выполняется.

5. Выбор проводников более 1000 В.

Проводники напряжением выше 1000 В выбираются по экономической плотности тока. Проверяются по:

1. Условию нагрузки.

2. Потере напряжения.

3. Термическому действию токов КЗ.

1. Выбор воздушной линии 110кВ.

Воздушные линии выбираются по:

1. Экономической плотности тока.

2. Учету потерь и компенсаций.

Рассчитываем рабочий ток линии:

Считаем ток в линии при аварийном режиме:

Находим экономическое сечение кабеля:

Где: - экономическая плотность тока для проводов серии АС.

Где: АС – провод, состоящий из стального сердечника и алюминиевых проволок.

Предварительно выбираем кабель: АС-35

Номинальное сечение: 35/6,2

Сечение: Алюминий 36,9 , сталь 6,15

Длительно допустимый ток: 135А

Масса: Алюминиевой части , стального сердечника

Диаметр: провода 8,4мм, стального сердечника: 2,8мм

Разрывное усилие: 13524Н

Электрическое сопротивление 1 км кабеля постоянному току не более: 0,7774Ом

Проверка:

2. Выбор кабеля для питания трансформатора КТП.

Кабель выбирается по рабочему режиму.

Проверяется по аварийному режиму (по условию нагрева).

Итого на ВН:

Находим экономическое сечение:

Где: - для алюминиевого кабеля с жилами с бумажной изоляцией, проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией.

Предварительно выбираем кабель:

ААшВУ-10кВ(3*16) 46А

Проверка:

Рабочий режим:

Аварийный режим:

Требования ПУЭ выполняется.

3. Выбор кабеля для питания электродвигателей.

Выбор кабелей для питания высоковольтных электродвигателей.

Выбор кабелей для питания турбокомпрессора.

Исходные данные:

Размещение кабеля в воздушном пространстве.

Среда цеха нормальная.

Находим рабочий ток линии:

Предварительно выбираем кабель марки ААшВУ.

Где: А – алюминиевая жила

А – алюминиевая изоляция, бумажная изоляция

А – алюминиевая оболочка

шВ – покров виниловый под которым слой битума

У – усиленная изоляция

Условия выбора кабеля:

Где: - для алюминиевого кабеля с жилами с бумажной изоляцией, проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией.

Предварительно выбираем

Технические данные кабеля:

Толщина изоляции: 2,75мм

Толщина оболочки: 1,45мм

Диаметр внешний: 38,8мм

Расчетная масса: 2037

Минимальный радиус изгиба: 0,7м

Длительно допустимый ток в земле: 210А Длительно допустимый ток в воздухе: 140А

Проверяем выбранный кабель по условию нагрева:

Кабель по условию нагрева проходит Требования ПУЭ выполняются, данные кабеля заносим в графической части.