4746

Выбор напряжений питающих линии и расположение трансформаторных подстанций и их модернизация

Дипломная

Энергетика

Введение. Для обеспечения электроэнергией в необходимом количестве и соответствующего качества служат системы электроснабжения промышленных предприятий, состоящие из сетей напряжением до 1000 В и выше и трансформаторных, преобразовательных, и распре...

Русский

2012-11-25

966 KB

52 чел.

Введение.

Для обеспечения электроэнергией в необходимом количестве и соответствующего качества служат системы электроснабжения промышленных предприятий, состоящие из сетей напряжением до 1000 В и выше и трансформаторных, преобразовательных, и распределительных подстанций.

Потребители электроэнергии имеют свои специфические особенности, чем и обусловлены определенные требования к их электроснабжению – надежность питания, качество электроэнергии, резервирование и защита отдельных элементов и др. При проектировании, сооружении и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий, необходимо учитывать технико-экономические аспекты при осуществлении выбора напряжений, определении электрических нагрузок, выборе типажа, числа и мощности трансформаторных подстанций, видов их защиты, систем компенсации реактивной мощности. При выборе напряжений питающих линий, расположения и количества трансформаторных подстанций, систем управления, защиты - должны предусматриваться возможности усовершенствования технологического процесса, роста мощностей.


1. Расчет электрических нагрузок.

1.1. Общие сведения и особенности техпроцесса..

Определение расчетных нагрузок промышленных предприятий базируется на следующих положениях:

а) большинство механизмов работают с переменной нагрузкой и электрические двигатели этих механизмов, выбранные по наиболее тяжелым режимам, значительную часть времени оказываются незагруженными.

б) не все электрические приемники включены одновременно и  постоянно. Время их работы и остановки зависит от технологического режима производства.

в) в отдельные моменты времени нагрузка может превышать среднюю величину мощности за счет изменения технологического процесса. Возникает необходимость определения максимально возможного значения потребляемой мощности в течение какого-то периода времени. Эту мощность называют максимальной.

г) при включении крупных осветительных приемников, так же при запуске асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, происходит увеличение потребления мощности над средним и минимальным значениями.

При расчете электрических установок не всегда есть график нагрузок и поэтому прибегают к расчетным коэффициентам. С их помощью можно определить основные параметры графика нагрузки.

Расчет электрических нагрузок необходим при выборе количества и мощности трансформаторов на подстанциях. Для вычисления расчетных нагрузок в узлах электрической сети до 1000 В необходимо определить следующие величины:

а) суммарные, номинальные, активные и реактивные мощности силовых электроприемников по отдельным группам.

б) групповые коэффициенты использования и суммарные средние силовые нагрузки (активные и реактивные) за наиболее загруженную смену.

в) эффективное число электроприемников, коэффициент максимума, максимальную активную мощность, реактивную и полную мощности по отдельным группам.

г) расчетную мощность осветительных нагрузок.

д) максимальные значения активной, реактивной, полной мощности по всей подстанции.

При определении электрических нагрузок групп электрических приемников расчетной величиной является средняя мощность наиболее нагруженной смены.

Средняя активная или реактивная мощность за наиболее загруженную смену определяется по расходу электрической энергии. Согласно ПУЭ за расчетную активную мощность принята мощность максимума, который является расчетной величиной для выбора всех элементов электроснабжения по нагреву проводников. Расчетная активная мощность соответствует такой длительной неизменной нагрузки, которая эквивалентна ожидаемой изменяюшейся нагрузке по наиболее тяжелому тепловому действию.

В данном дипломном проекте расчет электрических нагрузок будем производить методом упорядоченных диаграмм. Сначала выполним выбор и расстановку оборудования в цехе. Далее производим разбивку оборудования по распределительным шкафам и определяем количество приемников в каждом распределительном шкафу.

1.2. Расчет электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм.

Основной параметр для расчета нагрузок при проектировании новых установок - коэффициент использования, величина которого зависит от режима эксплуатации всей установки. Коэффициентом использования за наиболее загруженную смену одного электроприемника КИ или группы электрических приемников называется отношение средней активной мощности одного электрического приемника (или группы) к номинальной:

где PСМ - средняя мощность подгруппы за наиболее нагруженную смену, в кВт.

Указания по проектированию электроснабжения промышленных предприятий рекомендует определение нагрузок для расчета цеховых цепей и выбора трансформатора методом коэффициента использования и максимума.
Расчетные нагрузки (получасовые максимумы активной нагрузки) на всех ступенях распределительных и питающих сетей, включая трансформаторы и преобразователи, определяются по формуле:

где PСМ - средняя мощность электроприемников за наиболее загруженную смену.

- суммарная номинальная активная мощность рабочих приемников, кВт;

- групповой коэффициент использования активной мощности;

- определяется по таблице, в зависимости от величины группового коэффициента использования и эффективного числа группы электроприемников.

Эффективным числом группы электроприемников называют количество однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которые обуславливают ту же величину расчетного максимума нагрузки, что и рассчитываемая группа различных по мощности и режиму работы электроприемников:

В группе из пяти и более электроприемников эффективное число допускается считать равным фактическому значению m при величине отношения:

где Pmax и Pmin - номинальные активные мощности наибольшего и наименьшего электроприемников в группе.

В группе с >3 и 0,2  рекомендуется определять по формуле:

где  - суммарная номинальная мощность всех электроприемников в группе, кВт;

- наибольший по мощности электроприемник данной группы, кВт.

Максимальные расчетные мощности определяются следующим образом:

Активная мощность рассчитывается по следующей формуле:

где  - средняя мощность электроприемников за наиболее загруженную смену.

Реактивная мощность рассчитывается по следующей формуле:

если

если

Полная мощность рассчитывается по следующей формуле:

Расчетный ток определяем по следующей формуле:

Расчет, выполненный по цеху, приведен в таблице 1, по заводу - в таблице 2.



1.3. Расчет освещения по заводу.

Расчет освещения выполняем методом удельной мощности. Определим расчетную мощность для каждого цеха по следующей формуле:

 

где  - удельная мощность;

- площадь цеха берется из таблицы;

- коэффициент выбирается в зависимости от типа светильника;

для люминесцентных ламп ЛСП, ЖСП =1,15;

для натриевых ламп ЖСК =1,25;

для ламп накаливания НСП =1,25.

1. Выбираем типы светильников для каждого цеха.

2. Определим высоту каждого цеха.

Высота цеха для чистых помещений – 10 метров.

Высота цеха для грязных помещений – 14 метров и выше.

3. Определяем минимальную освещенность в каждом цехе по стандартным значениям освещенности:

4. Определяем удельную мощность в каждом цехе.  

5. Определяем площадь каждого цеха.

6. Рассчитываем расчетную мощность по вышеуказанной формуле.

После того как определили расчетную мощность, считаем итоговую расчетную мощность по всем цехам по следующей формуле:

 

где  - итоговая удельная мощность; .

Все полученные расчетные данные сводим в таблицу 3.



2. Расчет компенсации реактивной мощности.

2.1. Расчет компенсации со стороны низкого напряжения 0,4 кВ.

Расчет компенсации начинаем с выбора силовых трансформаторов, который производится в соответствии со следующими данными:

Распределительное напряжение Uн = 6 кВ;

Первичное и вторичное напряжение U1/U2 = 6/0,4;

Предполагаемая мощность трансформатора Sт = 1000 кВА;

Коэффициент загрузки трансформатора .

Определим количество трансформаторов N по следующей формуле:

Определим количество трансформаторов по заводу через максимальную расчетную мощность:

Определим количество трансформаторов по заводу через среднюю нагрузку за самую загруженную смену:

Разбивку нагрузки по цеховым трансформаторным подстанциям производим с учетом категории электроприемников и планировки цехов выполненных в графической части лист 1.

Рассмотрим два варианта разбивки нагрузки по трансформаторам, приведенные в таблице 4.


Таблица 4. Трансформаторы цеховых ТП.

№Цеха

Наименование цеха

Коффициент загрузки расчетный

Колличество трансформаторов

Мощность трансформаторов

Первый вариант

I,II

Цех обжига

0,81

2

1000

Сырьевой цех

III,V,VII

Ремонтно-механический цех

0,46

2

1000

Электроцех

Цех пневмотранспорта

IV

Клинкерное отделение

0,84

2

1000

VI,X

Компрессорная

0,57

2

1000

Приготовительный цех

VIII,IX

Цех 643

0,65

2

1600

Склады сырья

XI,XII

Насосная станция

0,54

2

1000

Администр.-бытовой корпус

XIII

Механический цех

0,77

4

1000

Второй вариант

I,II

Цех обжига

0,81

2

1000

Сырьевой цех

III,V,VII, X,XII

Ремонтно-механический цех

0,8

2

1000

Электроцех

Цех пневмотранспорта

Приготовительный цех

Администр.-бытовой корпус

IV

Клинкерное отделение

0,84

2

1000

VI,XI

Компрессорная

0,77

2

1000

Насосная станция

VIII,IX

Цех 643

0,83

4

630

Склады сырья

XIII

Механический цех

0,77

4

1000

Расчетные коэффициенты загрузки трансформаторов определяются по формуле:

,

где  – полная максимальная расчетная мощность цеха;  – количество трансформаторов в цехе;  – мощность трансформатора.

Рассчитаем капитальные затраты по двум вариантам и сравним их.


Таблица 5. Капитальные затраты по вариантам.

Наименование оборудования

Стоимость единицы оборудования тыс. р

Первый вариант

Второй вариант

Количество

Общая стоимость тыс. р

Количество

Общая стоимость тыс. р

ТП с трансформаторами ТМЗ 630

2660

-

-

4

10640

ТП с трансформаторами ТМЗ 1000

2875

14

40250

12

34500

ТП с трансформаторами ТМЗ 1600

6560

2

13120

-

-

Ячейка КРУ-2

218

14

3052

12

2616

Ячейка КРУ до 6 кВ с выключателем

265

2

530

-

-

Ячейка КРУ до 6 кВ с выключателем

78

-

-

4

312

Кабель ААБЛУ 3х95

176

1,66 км

292,2

0,16 км

28,16

Итого

57299,6

48462,4

Длина кабельных линий по генеральному плану графическая часть лист 1.

Для дальнейших расчетов выбираем экономически целесообразный второй вариант (с наименьшими капитальными затратами).

Мощность, передаваемая через трансформаторы со стороны ГПП на распределительном напряжении:

= 5473,06 кВАр

Требуемая мощность компенсации для блока цехов:

;

,

где - требуемый тангенс при

- расчетный тангенс из таблицы

Компенсация реактивной мощности со стороны низкого напряжения не требуется.

2.2. Расчет компенсации со стороны высокого напряжения 6 кВ.

Определим требуемую расчетную мощность компенсации для блока:

Производим выбор компенсирующих устройств:

Для первой секции QКУ = 1  450 и 1  300 кВАр типа УК-6-450 и УК-6-300.

Для второй секции QКУ = 1  450 и 1  300 кВАр типа УК-6-450 и УК-6-300.

В расчетном режиме tgφ = 0,95, что соответствует заданному от системы.

Мощность компенсации учитывается при расчете уточненных нагрузок.



3. Выбор силовых трансформаторов и расчет потерь.

3.1 Выбор силовых трансформаторов ТП

Определяем расчетную мощность трансформатора по формуле:

 

где  – полная расчетная мощность берем из таблицы 6.

Определяем расчетный коэффициент загрузки трансформаторов по формуле:

где  - расчетная мощность трансформатора из таблицы 6;

- количество трансформаторов;

- мощность трансформатора.

Определим расчетные коэффициенты загрузки трансформаторов через сменную мощность по формуле:

;

,

где  – средняя активная нагрузка за самую нагруженную смену;

– средняя реактивная нагрузка за самую нагруженную смену.

Для остальных ТП расчет анологичный. По литературному источнику [5] выписываем исходные данные трансформаторов и заносим в таблицу 7. Данные для расчета электрических потерь в таблице 8.

Таблица 7. Исходные данные трансформаторов.

Тип трансформатора

Sнт

Uвн

Uнн

ΔРхх

ΔРкз

Uкз %

ixx %

ТМЗ 630/6

630

6

0,4

2,3

8,5

5,5

3,2

ТМЗ 1000/6

1000

6

0,4

2,45

12,2

5,5

1,4

Таблица 8. Исходные данные для расчета электрических потерь в трансформаторе.

№ ТП

Наименование цеха

Тип трансформатора

Sp

Sпр

Кз(р)

Кз(пр)

ТП1

I Цех обжига

ТМЗ 2*1000

603,32

656,25

0,81

0,86

II Сырьевой цех

1026,94

1065,78

ТП2

III Цех ремонтно-механич.

ТМЗ 2*1000

264,5

280,61

0,8

0,88

V Электроцех

152,19

151,19

VII Цех пневмотранспорта

519,96

616,93

Х Цех приготовительный

544,94

563,33

XII Администр. комплекс

129,83

150,00

ТП3

IV Клинкерное отделение

ТМЗ 2*1000

1689,30

1837,5

0,84

0,91

ТП4

VI Компрессорная станция

ТМЗ 2*1000

595,48

599,99

0,77

0,77

XI Насосная станция

952,77

959,99

ТП5; ТП6

VIII Цех 643

ТМЗ 4*630

579,83

617,79

0,83

0,84

IX Склады сырья

1513,54

1694,11

3.2. Расчет потерь в трансформаторах.

Определим реактивные потери в трансформаторе в режиме холостого хода по следующей формуле:

.

Определим реактивные потери в трансформаторе в режиме короткого замыкания по следующей формуле:

.

Определим активные промежуточные потери с учетом нагрузки по следующей формуле:

.

Определим реактивные промежуточные потери с учетом нагрузки по следующей формуле:

.

Определим активные расчетные потери с учетом нагрузки по следующей формуле:

Определим реактивные расчетные потери с учетом нагрузки по следующей формуле:

.

Все полученные значения сводим в таблицу 9.

Таблица 9. Потери в трансформаторах.

Рпр

Qпр

Рр

Qр

22,94

109,35

20,91

100,17

23,79

113,18

20,51

98,40

25,10

119,09

22,11

105,61

19,36

93,22

19,36

93,22

33,19

178,43

28,32

158,60


4. Выбор трансформаторов ГПП.

Намечаем два варианта электроснабжения, для этого произведем выбор трансформаторов.

Определим расчетную мощность трансформатора по формуле:

По полученному значению мощности по литературному источнику [7] выбираем два трансформатора, данные заносим в таблицу 10.

Таблица 10. Расчетные данные трансформаторов.

Наименование показателей

I вариант

II вариант

Мощность трансформатора SТР 

ТМН-6300

ТМН-4000

Напряжение UВН (кВ)

110

110

Напряжение UНН (кВ)

6

6

Потери в режиме хх (кВт)

9,4

6,7

Потери в режиме кз (кВт)

46,5

33,5

Ток холостого хода IХХ (%)

0,9

1

Напряжение короткого замыкания UКЗ (%)

7,5

7,5

Масса оборудования (т)

19,6

16,28

Площадь (м2)

200

200

Стоимость оборудования (тыс. р)

1551

1077

Стоимость монтажных работ (тыс. р)

177

171

Стоимость строительной части (тыс. р)

372

372

Полная стоимость (тыс. р)

2100

1620

Определим расчетные коэффициенты загрузки трансформаторов:

       Для первого варианта:                             Для второго варианта:

                                          

Определим расчетные коэффициенты загрузки трансформаторов через сменную мощность:

       Для первого варианта:                              Для второго варианта:

                                           

      

Общее время максимальных потерь для узлов:

 

Расчет потерь электрической энергии в трансформаторах производим по следующей формуле:

где n – количество трансформаторов.

Для первого варианта:

Для второго варианта:

Стоимость потерянной электрической энергии:

 

где β = 3,95 р/кВтч.

Для первого варианта:

Для второго варианта:

Стоимость отчислений на амортизацию, ремонт и обслуживание:

где =15% - отчисления на эксплуатационные мероприятия.

Для первого варианта:

Для второго варианта:

Приведенные затраты:

где  =0,125 – нормативный коэффициент срока эксплуатации.

- полная стоимость трансформатора из таблицы 10.

Для первого варианта:

 

Для второго варианта:

Выбираем вариант I.


5. Расчет токов короткого замыкания.

Рис. 1. Схема электроснабжения завода.

Рис. 2. Схема замещения завода.


5.1 Расчет токов короткого замыкания ГПП.

Для расчета токов короткого замыкания составляем схему электроснабжения (рисунок 1), по которой составим схему замещения (рисунок 2), и по этой схеме будем производить дальнейший расчет в относительных единицах.

Для определения сопротивлений схемы замещения необходимы следующие данные:

Sб = 1000 МВА - базисная мощность;

Sкз = 3800 МВА - мощность короткого замыкания;

L = 40 км - длина воздушной линии.

Расчет производим для двух точек короткого замыкания К1 и К2.

Определим сопротивление системы по следующей формуле:

Определим сопротивление линии по следующей формуле:

где l - длина линии в км.

Определим сопротивление трансформаторов по следующей формуле:

 

Определим результирующие сопротивления для точек короткого замыкания К1 и К2:

Определив сопротивления и выполнив преобразования схемы замещения определим токи.

Определим базисный ток ступеней короткого замыкания по следующей формуле:

Для точки К1:                                                      Для точки К2:

                                     

Определим начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания по следующей формуле:

      

       Для точки К1:                                               Для точки К2:

                                         

Определим значение мгновенного амплитудного значения ударного тока по следующей формуле:

    

       Для точки К1:                                                Для точки К2:

                      

Определим значение действующего амплитудного значения ударного тока по следующей формуле:

Для точки К1:

   

Для точки К2:

   


5.2. Расчет токов короткого замыкания со стороны высокого
напряжения ТП-6 кВ.

Расчет токов короткого замыкания выполним для трансформаторной подстанции ТП-6 со стороны высокого напряжения для точки К-3.

Определим сопротивления кабельной линии по следующей формуле:

где - длина кабельной линии в км (кабель выбирается по генплану графическая часть лист 1).

Определим результирующие сопротивления для точки короткого замыкания:

Определив сопротивления и выполнив преобразования схемы замещения, определим токи.

Определим базисный ток ступеней короткого замыкания по следующей формуле:

Определим начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания по следующей формуле:

  

Определим значение мгновенного амплитудного значения ударного тока по следующей формуле:

Определим значение действующего амплитудного значения ударного тока по следующей формуле:

 

5.3. Расчет токов короткого замыкания со стороны низкого напряжения ТП-6 0,4 кВ.

Расчет токов короткого замыкания выполним для трансформаторной подстанции ТП-6 со стороны низкого напряжения для точки К-4. Расчет выполняем в именованных единицах.

Определим сопротивления кабельной линии по следующей формуле:

  

 

Определим сопротивление трансформаторов в относительных единицах:

   

   

Определим сопротивление трансформаторов в именованных

единицах:

   

   

Определим результирующие сопротивления для точки короткого замыкания:

  

  

Определим начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания по следующей формуле:

   

         

Определим значение мгновенного амплитудного значения ударного тока по следующей формуле:

Определим значение действующего амплитудного значения ударного тока по следующей формуле:


6. Выбор месторасположения ГПП.

Для выбора месторасположения ГПП выполняется картограмма электрических нагрузок. По генеральному плану блока цехов, выполненному в графической части на листе 1, для всех цехов определяем координаты нагрузки X и  Y. Принимаем за оси координат границы территории блока.

Таблица 12. Координаты нагрузки X, Y.

Наименование цеха

Координата X (мм)

Координата Y (мм)

Цех обжига

243

264

Сырьевой цех

76

264

Ремонтно-механический цех

485

487

Клинкерное отделение

426

264

Электроцех

372

481

Компрессорные

221

382

Цех пневмотранспорта

227

488

Цех 643

76

147

Склады сырья

186

100

Цех приготовительный

76

382

Насосные станции

372

394

Административно бытовой корпус

557

344

Механический цех

339

109

Определяем радиусы окружности нагрузки для активной и реактивной мощности по следующим формулам:

где  - активная мощность расчетная

- реактивная мощность расчетная

- масштаб.


Таблица 13. Радиусы окружности нагрузки активной и реактивной мощности.

Наименование цеха

Rip (мм)

Riq (мм)

Цех обжига

10

11

Сырьевой цех

17

19

Ремонтно-механический цех

3

6

Клинкерное отделение

29

31

Электроцех

2

4

Компрессорные

10

11

Цех пневмотранспорта

10

9

Цех 643

8

5

Склады сырья

29

24

Цех приготовительный

9

10

Насосные станции

16

18

Административно бытовой корпус

2

3

Механический цех

57

52

По найденным координатам х и у определяем центр электрических нагрузок ГПП по следующим формулам:

После определения центра электрических нагрузок с учетом розы ветров выбираем окончательное место расположения ГПП. Так как координаты ГПП получились в зоне, где находятся загрязненные цеха с агрессивной средой, то ГПП переносим в чистое место.

Уточненные координаты ГПП принимаем:

, .


7. Выбор силового электрооборудования.

7.1 Выбор кабеля от ГПП к ТП.

Выбор кабеля будем производить по генеральному плану (графическая часть, лист 1) от главной понизительной подстанции к цеховым трансформаторным подстанциям. Кабель выбирается по следующим условиям:

По длительно допустимому току.

По экономической плотности тока.

По термической устойчивости.

Проверка по потере напряжения.

Выполним расчет выбора высоковольтного кабеля от ГПП к первой трансформаторной подстанции ТП-1.

7.1.1 Выбор кабеля по длительно допустимому току.

Определяем максимальный ток послеаварийного режима:

Максимальный расчетный ток нормального режима:

Условия выбора кабеля по допустимому току:

где  - температурный коэффициент, учитывает условия окружающей среды по отношению к расчетной;

- поправочный кабель на количество кабелей прокладываемых в одной траншее одновременно;

- коэффициент продолжительности включения, при продолжительном нагрузочном режиме работы, который характерен для всего высоковольтного оборудования.

Выбираем кабель марки

7.1.2. Выбор кабеля по экономической плотности тока.

Расчетное сечение:

где =1,4  – экономическая плотность тока, зависящая от числа часов работы в году

Выбираем кабель марки

7.1.3. Выбор кабеля по термической устойчивости.

Действительное время отключения кабельной линии:

где =0,115 с – собственное время отключения выключателя;

=1,2 с – время релейной защиты.

Определяется тепловой импульс тока КЗ:

где Та – время затухания апериодической составляющей тока.

Минимальное сечение:

Выбираем кабель марки

7.1.4 Проверка кабеля по потере напряжения.

Определяем сопротивление кабеля:

где  – длина кабельной линии, км.

Потеря напряжения на кабеле составит:

Если потеря напряжения в процентах не более 5%, то кабель проходит по потере напряжения:

Выбор кабеля для остальных трансформаторных подстанций выполняется аналогично, и все полученные расчетные значения заносим в таблицу 14.



7.2. Выбор высоковольтного выключателя.

Таблица 15. Исходные данные высоковольтного выключателя.

Условие выбора

Расчетные исходные данные

Исходные данные выключателя

6 кВ

6 кВ

93,41 А

630 А

6,85 кА

25 кА

13,56 кА

25 кА

Выбираем ячейку КРУ-2 с выключателем ВВТЭ-6/630У2.

Аналогично выполняем выбор высоковольтного выключателя и ячеек к трансформаторам остальных трансформаторных подстанций. Выбор производили по литературному источнику [7].

Таблица 16. Технические данные выключателя.

Тип

Номинальное напряжение кВ

Номинальное рабочее напряжение кВ

Номинальный ток, А

Номинальный ток отключения, А

Нормированное содержание апериодической составляющей

Предельный сквозной ток, кА

Номинальный ток включения, кА

Ток термической стойкости, кА/допустимое время его действия, с

Полное время отключения, с

Наибольший пик

Начальное действующее значение

Наибольший пик

Начальное действующее значение

ВВТЭ-6/630У2

6

12

630

10

60

25

10

25

10

10/3

0,05

Таблица 17. Выбор высоковольтных выключателей и ячеек к ТП.

№ ТП

Тип выключателя

Марка ячейки

ТП-1

ВВТЭ-6/630У2

КРУ-2

ТП-2

ВВТЭ-6/630У2

КРУ-2

ТП-3

ВВТЭ-6/630У2

КРУ-2

ТП-4

ВВТЭ-6/630У2

КРУ-2

ТП-5

ВВТЭ-6/630У2

КРУ-2

ТП-6

ВВТЭ-6/630У2

КРУ-2


7.3. Расчет шин напряжением 6 кВ и 0,4 кВ.

7.3.1. Расчет шин 6 кВ к ГПП.

Условие выбора шин по длительно допустимому току:

Принимаем шины однополосные, алюминиевые прямоугольного сечения

Определим усилие под воздействием токов короткого замыкания:

Определим динамическое усилие шин:

Определим момент сопротивления на шинах:

Определим механическое напряжение в материале шин:

Определим начальный тепловой импульс:

Определим тепловой импульс короткого замыкания:

Определим номинальную температуру нагрева шин:

Сравним предельно допустимую температуру нагрева шин с номинальной температурой нагрева шин:

По условию видно, что номинальная температура не превышает предельно допустимую температуру. Значит, шины проходят.

7.3.2. Расчет шин 0,4 кВ.

Условие выбора шин по длительно допустимому току:

Принимаем шины медные прямоугольного сечения

 

Определим усилие под воздействием токов короткого замыкания:

Определим динамическое усилие шин:

Определим момент сопротивления на шинах:

Определим механическое напряжение в материале шин:

Определим начальный тепловой импульс:

Определим тепловой импульс короткого замыкания:

Определим номинальную температуру нагрева шин:

Сравним предельно допустимую температуру нагрева шин с номинальной температурой нагрева шин:

По условию видно, что номинальная температура не превышает предельно допустимую температуру. Значит, шины проходят.


8. Выбор защитной коммутационной аппаратуры на 0,4 кВ.

8.1 Выбор автомата ввода.

Определяем полную расчетную мощность:

Определим ток послеаварийного режима:

Определим пусковой ток:

Пиковый ток автомата ввода:

Условие выбора автомата:

Выбираем автоматический выключатель серии Macterpact с номинальным током , и током электромагнитного расцепителя .

8.2. Выбор секционного выключателя.

Определим ток нормального режима:

Пусковой ток для данного потребителя:

Пиковый ток секционногоавтомата:

Условие выбора автомата:

Выбираем автомат серии Macterpact NW 08-25 с номинальным током , током электромагнитного раасцепителя  и током теплового расцепителя  

8.3. Выбор проводниковой продукции и защитной аппаратуры.

Выбор проводниковой продукции и защитной аппаратуры выполним для одного электроприемника, для других электроприемников расчеты выполняются аналогично этому. Все полученные результаты сводим в таблицу 19.

Выбор автоматического выключателя, магнитного пускателя и теплового реле.

Определим номинальный ток двигателя:

Пусковой ток для данного потребителя:

где К – пусковая кратность двигателя.

Условие выбора автомата:

Пиковый ток автомата:

Выбираем автомат серии ВА53-37 с номинальным током , током электромагнитного расцепителя  и током теплового расцепителя . Выбор автоматического выключателя производим по литературному источнику [2].

Магнитный пускатель марки ПМЛ 4500-02 с тепловым реле типа РТЛ 101404.

Выбор провода.

Провод будем прокладывать в трубах, а его выбор будем выполнять по двум условиям длительно допустимого тока:

где  - коэффициент загрузки;

- поправочный коэффициент.

Выбираем провод марки  с допустимым током  .

8.4. Выбор кабеля от ТП6-0,4 кВ  к распределительному шкафу ШР1.

Выбор проводниковой продукции выполним для одного распределительного шкафа ШР-1, для других распределительных шкафов расчеты выполняются аналогично этому. Все полученные результаты сводим в таблицу 20.

Выбор автоматического выключателя.

Автоматический выключатель выбираем по току рабочему нормального режима, который берем из таблицы для ШР-1.

Определим ток нормального рабочего режима:

Пусковой ток для данного потребителя:

Пиковый ток автомата:

Условие выбора автомата:

Выбираем автоматический выключатель серии ВА53-37 с номинальным током , током электромагнитного расцепителя  и током теплового расцепителя . Выбор автоматического выключателя производим по литературному источнику [2].

Выбор кабеля к ШР-1.

Выбираем кабель марки  с допустимым током  

Выбор проводниковой продукции производили по литературному источнику [8]. Тип силовой сборки ПР-85.




9. Специальная глава. Электрический расчет плавильной установки с индукционной тигельной печью.

В состав плавильной установки помимо собственно тигельной печи с механизмом наклона входят источник питания (преобразователь частоты или трансформатор) со своим вспомогательным оборудованием и аппаратурой, компенсирующая конденсаторная батарея (коэффициент мощности печи до компенсации составляет 0,1 - 0,2), токоподвод, аппаратура автоматики, защиты и сигнализации, измерительная и коммутационная аппаратура. Для печей с гидравлическим приводом механизмов и вакуумных печей добавляются соответственно маслонапорная установка и вакуумные насосы и приборы.

Компоновка оборудования плавильных установок с индукционными тигельными печами должна отвечать требованиям удобства ведения металлургического процесса, уменьшения потерь электроэнергии и безопасности обслуживания и эксплуатации.

Первое требование удовлетворяется организацией удобной транспортировки шихтовых материалов, жидкого металла и шлаков. Печь располагается на такой отметке, чтобы под ее сливной носок мог быть свободно подведен разливочный ковш.

Электрическими потерями, зависящими от компоновки оборудования, являются потери в токоподводе. Для их уменьшения источник питания, и особенно конденсаторная батарея, должен располагаться как можно ближе к печи.

Для обеспечения безопасности эксплуатации электротехническое оборудование плавильной установки размещается в изолированном помещении преобразовательной подстанции, установка снабжается блокировками безопасности на случай ошибочных действий персонала или технических неисправностей (прекращение подачи охлаждающей воды, разрушение футеровки тигля и т. п.). В качестве примера на рис. 3 показана планировка установки индукционной тигельной печи средней емкости (1 т). Электромашинный преобразователь 1 и конденсаторная батарея 4 установлены в помещении подстанции 5 рядом с рабочей площадкой 8, на которой смонтированы две печи 9, входящие в комплект установки. Конденсаторная батарея 4, панель с контакторами 3 и щиты с аппаратурой 6, доступ к которым разрешен лишь при снятом напряжении, отделены сетчатым ограждением 12 с дверью 2, оборудованной электрической блокировкой. Лицевые стороны щитов 6 с измерительными приборами и рукоятками органов управления выходят на площадку обслуживания печи 8. Пульт управления наклоном 10 расположен рядом с печью в месте, удобном для наблюдения за сливом металла. Маслона-порная установка 11 гидравлического механизма наклона установлена в изолированном помещении рядом с печью под рабочей площадкой.

Рис. 3. Расположение оборудования тигельной печи средней емкости

Токоподвод, соединяющий вводы печи с конденсаторной батареей, выполняется в виде пакетов плоских алюминиевых шин чередующейся полярности с естественным воздушным охлаждением или трубчатых шин с водяным охлаждением. Системы водяного охлаждения индуктора и других элементов установки оборудуются струйными реле и реле давления, отключающими питание печи при снижении расхода или прекращении подачи воды. Сливные воронки 7 систем водяного охлаждения смонтированы на рабочей площадке 8 для удобства визуального контроля.

9.1. Электрический расчет индукционной тигельной печи.

В данной главе приводятся последовательность инженерного электрического расчета по [2, 3, 6, 7] индукционной тигельной печи.

Для проведения электрического расчета в качестве исходных данных необходимо знать:

- наименование расплавляемого металла или марку сплава и его состав;

- конфигурацию и характерные размеры кусков шихты;

- исходную температуру загружаемой шихты, для ферромагнитных материалов - температуру точки Кюри, температуру плавления и температуру разливки;

- удельные электросопротивления шихты для вышеуказанных температур;

- теплосодержание или энтальпию, теплоемкость и скрытую теплоту плавления металла или сплава для вышеуказанных температур;

- емкость тигля;

- производительность печи;

- длительность процесса плавки;

- длительность вспомогательных операций;

- параметры питающей сети.

9.1.1. Расчет мощности индукционной тигельной печи.

Полезная мощность ИТП определяется по выражению [3, 7]

где q - теплосодержание расплавляемого металла или сплава при температуре разливки, Дж/кг;

G - емкость печи, т; t - время плавки, ч.

Если известна энтальпия ср металла или сплава при температуре разливки, то полезная мощность ИТП определяется по выражению [2, 6]

Суммарные тепловые потери ΔРт составляют 5 - 35 % полезной мощности печи, причем меньшая цифра относится к печам большей емкости. Термический КПД индукционной тигельной печи обычно составляет 75 - 95 % и определяется по выражению

Активная мощность, передаваемая в загрузку (садку) ИТП определяется по выражению

Активная мощность ИТП ориентировочно определяется по выражению

Мощность источника питания должна быть несколько больше (на 5 + 10%) активной мощности. Это связано с тем, что источник питания должен покрывать потери в токоподводе и в конденсаторах.

Мощность источника питания определяется по выражению

После определения ориентировочной мощности печной установки и выбора частоты тока производится подбор источника питания.

9.1.2. Расчет частоты источника питания индукционной тигельной печи.

Расчет частоты индукционных тигельных печей производится исходя из выражения для определения глубины проникновения тока в загрузку

где ρ - удельное сопротивление загрузки,

μr - относительная магнитная проницаемость загрузки,

μ0 = 4π · 10-7 Гн/м - магнитная проницаемость вакуума, f - частота питающей сети, Гц.

Частота ИТП в общем виде равна

 

Выражение для fmin зависит от значения некоторого характерного размера (аргумента)

где dш - средний диаметр кусков шихты, м;

Δш - глубина проникновения тока в шихту, м.

При нагреве стали изменяются ее удельное сопротивление и магнитная проницаемость.

Магнитная проницаемость слабо зависит от температуры примерно до 650° - 700° С, после чего быстро уменьшается и достигает значения, примерно равного проницаемости вакуума. В приближенных расчетах обычно считается, что она падает скачком до 1 в точке магнитных превращений (точке Кюри), примерно соответствующей температуре 750 - 770° С.

В среднем можно принять, что в интервале температур 800-900°С удельное сопротивление равно 10-6 Ом-м. В результате падения магнитной проницаемости и роста удельного сопротивления в процессе нагрева глубина проникновения тока возрастает в 8 -10 раз.

Для определения глубины проникновения тока в сталь, нагретую выше точки магнитных превращений, можно записать формулу

Индекс «к» указывает, что значения соответствующих величин относятся к температуре, превышающей точку магнитных превращений. Глубину проникновения тока в этом случае будем называть горячей глубиной проникновения тока.

9.1.3. Определение основных геометрических размеров индукционной тигельной печи.

Емкость тигля связана с производительностью печи, временем плавки и временем загрузки, разгрузки и вспомогательных операций следующими выражениями:

где G - емкость тигля, т;

Мсут - суточная производительность, т/сут.;

Мсм - сменная производительность, т/см;

tпл - время плавки;

tвсп -- время разливки, загрузки и вспомогательных операций;

n - число смен работы печи в сутки, обычно n = 3,

G0 - относительное значение остаточной емкости

где Gном - номинальная емкость тигля, т.

9.1.4. Расчет параметров системы индуктор – загрузка.

Глубина проникновения тока в материал загрузки определяется по выражению

Глубина проникновения тока в материал индуктора определяется по выражению

Активное сопротивление загрузки определяется по выражению

Внутреннее реактивное сопротивление загрузки определяется по выражению

В табл. 21 приведены приближенные формулы для расчета коэффициентов А и В по [7].

При расчете в "горячем режиме" активное и внутреннее реактивное сопротивления загрузки будут определяться по выражению

Таблица 21. Приближенные формулы для расчета коэффициентов А и В.

Активное и внутреннее реактивное сопротивления условного одновиткового индуктирующего провода определяются по выражению

где DI =D + ΔI - расчетный диаметр индуктора, м;

kз.и = 0,75 - 0,9 - коэффициент заполнения индуктора, равный отношению высоты индуктирующего витка без изоляции к шагу навивки. Значение зависит от конструкции индуктора и вида изоляции.

Реактивное сопротивление рассеяния условного одновиткового индуктора рассчитывается по выражению

где Sh - расчетная площадь поперечного сечения воздушного зазора

Реактивное сопротивление обратного замыкания определяется по выражению

где X10 - реактивное сопротивление отрезка а1 пустого индуктора бесконечной длины

Приведенные активные и реактивные сопротивления загрузки определяются по выражениям,

Эквивалентные сопротивления нагруженного индуктора определяются по выражениям

где Rш, Хш - активное и реактивное сопротивления подводящих шин. Коэффициент мощности индуктора определяется по выражению

9.1.5. Расчет числа витков индуктора.

Определив электрические параметры системы индуктор -загрузка, можно более точно рассчитать электрический КПД индуктора по выражению

где ΔРи - электрические потери в индукторе.

Ток условного одновиткового индуктора определяется по выражению

Напряжение на условном одновитковом индукторе определяется по выражению

Число витков индуктора определяется по выражению

где Uu - напряжение источника питания, подводимое к индуктору.

Ток индуктора рассчитывается по выражению

Ориентировочная высота индуктирующего витка определяется по выражению

Используя справочные данные, выбирается медный профиль для изготовления индуктора с учетом того, что толщина стенки водоохлаждаемой трубки d должна соответствовать частоте тока

а плотность тока в индукторе не должна превышать 20 А/мм2.

Напряженность магнитного поля на внутренней поверхности индуктора (настил тока в индукторе) определяется по выражению

Для тигельных печей напряженность магнитного поля в зазоре обычно составляет Н = 104 - 105 А/м.

9.1.6. Расчет конденсаторной батареи.

Реактивная мощность конденсаторной батареи (с учетом недоиспользования банок по напряжению), определяется по выражению

где Рп - мощность, подводимая к индуктору, Вт; kб - общий коэффициент запаса (1,1 -- 1,3); Uб.н. - номинальное напряжение конденсаторных банок, В; Uu - напряжение на индукторе, В.

Емкость конденсаторной батареи определяется по выражению

Используя справочный материал, по значению мощности и емкости конденсаторной батареи выбираются конденсаторы.

Число банок конденсаторной батареи определяется по выражению

где С10 - номинальная емкость одной банки из справочника.

Электрические потери в конденсаторной батарее определяются по выражению

где tgδ - тангенс угла электрических потерь.

9.1.7. Энергетический баланс установки.

Электрические потери в индукторе определяются по выражению

Потери в токоподводе определяются по выражению

Ориентировочно можно принять равным порядка 5 % от мощности источника.

Мощность, потребляемая от источника питания

Электрические потери в источнике питания определяются по выражению

Активная мощность, потребляемая от сети,

Общий КПД плавильной установки определяется по выражению

Удельный расход электроэнергии определяется по выражению

где Ср - энтальпия, кВт-ч/т;

qk - теплосодержание, Дж/кг.

Длительность плавки определяется по выражению

Производительность установки по расплавлению и перегреву определяется по выражению

Фактически производительность с учетом вспомогательного времени определяется по выражению


9.2. Расчет индукционной тигельной печи.

Исходные данные:

а) материал – углеродистая сталь,

средний размер кусков шихты ;

удельное электрическое сопротивление шихты ,

удельное сопротивление расплава ,

плотность расплава ;

конечная температура металла ;

б) емкость печи , остаточная емкость тигля ; длительность процесса плавки и перегрева металла до конечной температуры ,

длительность вспомогательных операций .

9.2.1.Определение геометрических соотношений и выбор частоты источника питания.

Находим полезный объем тигля:

По рис. 70, [9], определяем:

;

Рассчитываем внутренний диаметр тигля:

Определяем высоту расплава в тигле:

Находим высоту внутренней плоскости тигля:

Определяем толщину футеровки:

С учетом тепловой и электрической изоляции находим внутренний диаметр индуктора:

Приняв , определим высоту индуктора:

Находим минимальную частоту источника питания:

Принимаем в качестве рабочей частоты .

9.2. Тепловой расчет печи.

9.2.1. Тепловые потери через подину.

Толщина слоя набивки подины ;

асбестового слоя ;

слоя бетона подины ;

асбестоцементной плиты .

Температурами на границах слоев задаемся: , ,

, , .

Средняя по толщине температура соответствующего слоя, :

; ;

; .

Средняя расчетная поверхность на границах соответствующих слоев, :

; ; ; ; .

Средние значения коэффициентов теплопроводности слоев, соответствующие температурам , :

; ; ; .

Определяем тепловые сопротивления слоев, :

; ; ; .

Тепловое сопротивление слоя воздуха на внешней поверхности подины при :

Определяем тепловые потери через подину:

Проверяем температуры на границах слоев по уравнению:

;

; .

Поскольку расхождение расчетных значений со значениями, которыми мы задавались ранее, не превышает 6%, дальнейших уточнений можно не проводить.

9.2.2. Тепловые потери через боковые стенки тигля.

Принимаем толщину асбестового слоя  (внутренний диаметр асбестового слоя ).

Принимаем температуру на границе набивки и асбестового слоя , а температуру снаружи асбестового слоя .

Средние значения температур слоев, :

; .

Средние значения коэффициентов теплопроводности слоев, :

; .

Тепловые потери через боковую стенку:

Проверка температур:

;

.

9.2.3. Тепловые потери излучением с зеркала ванны.

Степень черноты расплава принимаем равной .

Коэффициент диафрагмирования принимаем .

Тепловые потери излучением:

.

9.2.4. Суммарные тепловые потери.

.

9.2.5. Полезная мощность, идущая на расплавление и перегрев.

Энтальпия при конечной температуре металла

Определяем полезную мощность:

Находим тепловой к.п.д. печи:

9.3. Электрический расчет индуктора в горячем режиме.

Находим глубину проникновения тока в материал индуктора:

 

Находим активное и реактивное сопротивления индуктора:

Глубина проникновения тока в материал загрузки ():

Определяем относительный радиус расплава:

Определяем активное и реактивное сопротивление загрузки:

Находим реактивное сопротивление воздушного зазора:

По отношению  значение коэффициента Нагаока:

Определяем реактивное сопротивление пустого индуктора:

Находим реактивное сопротивление обратного замыкания:

Определяем коэффициент приведения параметров загрузки к току индуктора:

Находим приведенные активное и реактивное сопротивления загрузки:

Определяем эквивалентные активное и реактивное сопротивления системы индуктор - расплав:

Находим электрический к.п.д. индуктора с загрузкой:

Определяем коэффициент мощности индуктора:

cosφ = rЭ / zЭ = 0,197·10-3 / 2,64·10-3 = 0,075

Активная мощность источника питания

Здесь коэффициент , учитывающий электрические потери в короткой сети, в конденсаторной батарее и в других элементах установки принят равным .

Выбираем тиристорный преобразователь частоты типа ТПЧ-160-2,4 мощностью 160 кВт.

Выходное напряжение источника питания принимаем равным .

Определяем число витков индуктора при этом напряжении:

Находим ориентировочную высоту индуктирующего витка:

По сортаменту выбираем трубку  при числе витков .

Тогда окончательно имеем коэффициент заполнения:

Номинальное напряжение печи:

Определяем активное, реактивное и полное сопротивления индуктора:

Находим силу тока в индукторе:

Определяем настил тока в индукторе:

Находим активную мощность, подведенную к индуктору:

 


9.4. Расчет водоохлаждения индуктора.

Определяем электрические потери в индукторе:

Находим суммарные потери, отводимые охлаждением индуктора:

Приняв  и , определим потребный расход охлаждающей воды:

Диаметр канала охлаждения при толщине стенки трубки 3 мм

, а площадь его сечения

.

Определяем скорость воды в канале охлаждения:

Кинематическая вязкость воды

Число Рейнольдса

Следовательно, движение воды турбулентное, т.к. .

Определяем коэффициент трения:

Коэффициент сопротивления повороту струи при

.

Коэффициент увеличения сопротивления примем .

Определим потери напора по длине трубки индуктора, кПа:

Теплопроводность воды (при ) ; температуропроводность  и число Прандтля .

Критерий Нуссельта:

Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки индуктора к воде:

Находим величину потерь, которые могут быть отведены охлаждающей водой:

Поскольку соблюдается условие , расчет охлаждения можно закончить.

9.5. Расчет конденсаторной батареи.

Принимаем конденсатор типа ЭСВ-1-2,4 с номинальным напряжением 1000 В и емкостью 19,9 мкФ.

Реактивная мощность конденсаторной батареи, необходимая для компенсации cosφ установки до cosφ (напомним, что при питании от ТПЧ cosφ ~ 0,65).

С учетом недоиспользования банок по напряжению:

Определяем емкость конденсаторной батареи:

Находим число банок: .

Принимаем . Определяем потери в конденсаторной батарее:

9.6. Энергетический баланс установки.

Определим электрические потери в индукторе:

Потери в токопроводе можно ориентировочно принять:

Определяем мощность, забираемую от преобразователя:

Находим электрические потери в источнике питания:

Определяем активную мощность, потребляемую установкой от сети:

Находим общий к.п.д. плавильной установки:

Определяем удельный расход электроэнергии:

Находим длительность плавки:

Определяем производительность установки по расплавлению и перегреву: .

Фактическая производительность (с учетом вспомогательного времени, ):


10. Экономическая часть.

В экономической части дипломного проекта проведено сравнение вариантов 2-х трансформаторной подстанции. В одном случае с масляными трансформаторами типа ТМЗ, в другом с сухими трансформаторами типа TRIHAL фирмы Schneider Elektric.

Рис. 4. Схема электроснабжения.


10.1. Выбор элементов схемы электроснабжения.

Выбор линии.

Выбор кабеля до ТП см. таблицу 14.

По условию минимального сечения выбираю кабель от ГПП до ТП:

Выбор трансформаторов ГПП.

Выбираем трансформаторы типа ТМН с номинальной мощностью трансформатора  6,3 МВА. Выбор трансформаторов ГПП смотри п.4.

Выбор трансформаторов ТП.

Намечаем  2 варианта ТП.

1 вариант – с двумя сухими трансформаторами типа TRIHAL

2 вариант – с двумя масляными трансформаторами типа ТМЗ

Экономическое сравнение двух вариантов в Таблице 22.

Таблица 22. Экономическое сравнение двух вариантов.

Наименование

расходов

Стоимость  тр-ров

TRIHAL, тыс.р

Стоимость тр-ров

ТМЗ, тыс. р

Стоимость оборудования

2х1000 = 2000

2х650 = 1300

Стоимость монтажа

40

50

Транспортные расходы

130

100

Строительные расходы

200

370

АПТ и АПС

---

150

Эксплуатационные расходы

20

170

Устройство газовой защиты

---

30

Всего

2390

2170

10.2. Определение суммы капитальных вложений.

10.2.1. Определение общей суммы капиталовложений.

В данном проекте капитальные вложения определяются по укрупненным удельным показателям стоимости элементов сети, приведенным в приложениях к методическим указаниям.

Капитальные вложения на внедрение мероприятий, связанных с капитальным строительством и монтажом нового оборудования, КН включают все затраты производственного назначения:

КН = К0 + КС,М + КТР + Кпр,

где К0 - стоимость основного и вспомогательного оборудования (определяется по стоимости покупки или себестоимости изготовления);

КС,М - стоимость строительных и монтажных работ, р.;

КТР - транспортные расходы, р;

Кпр - прочие затраты, связанные с вводом в эксплуатацию, р.

Стоимость строительных и монтажных работ входит в укрупненные расценки для определения капиталовложений.

Общая длина кабельной линии составляет 0,62456 км.

Стоимость сооружения кабельной линии напряжением 10кВ, с учетом строительно-монтажных работ при грунте III категории составляет:

р.

Расчет капиталовложений сводим в таблицу 23.

Таблица 23. Расчет капитальных вложений по вариантам.

Элементы электрической сети

Стоимость единицы

Капитальные вложения

до приведениятыс. руб

после приведения тыс. р

по первому варианту

по второму варианту

Кол-во

общая стоимость, тыс. р

Кол-во

общая стоимость, тыс. р

Трансформаторы  ГПП

40

8000

2

16000

2

16000

Кабельная линия

2,95

590

1

590

1

590

Трансформаторы ТП

11,95

10,85

2390

2170

12

--

28680

---

--

12

---

26040

Итого

45270

42630


10.3. Составление сметы эксплуатационных расходов.

Ежегодные эксплуатационные расходы определяются затратами на амортизацию сети, текущий ремонт и содержание обслуживающего персонала и на потерю электроэнергии и мощности в сети.

10.3.1. Определение амортизационных отчислений.

Отчисления на амортизацию устанавливаются таким образом, чтобы к концу срока амортизации электрооборудования были полностью восстановлены расходы, затраченные на установку.

Ежегодные амортизационные отчисления АМ на полное восстановление (реновацию) определяются по норме, устанавленной в зависимости от срока службы основного средства:

АМ = Сперв · Нпв / 100,

где Сперв - первоначальная стоимость основного средства (то есть стоимость каждого элемента сети), р.;

Нпв - норма амортизационных отчислений на полное восстановление, % от первоначальной стоимости.

Расчет амортизационных отчислений приведен в таблице 24.

Таблица 24. Расчет амортизационных отчислений.

Элемент электрической сети

Первоначальная стоимость,

     тыс. р.

Норма амортизации, %

                   Годовые

 амортизационные отчисления,

                  тыс. р.

  1 Вариант

  2 Вариант

Трансфор-маторы ГПП

16000

6,4

1024

1024

КЛ

590

4,3

25,37

25,37

Трансфор-

маторы ТП

28680

26040

6,4

6,4

1835,52

---

---

1666,56

Итого

2884,89

2715,93


10.3.2. Определение затрат на эксплуатационное обслуживание.

Затраты на эксплуатационное обслуживание включают в себя расходы по заработной плате эксплуатационного персонала сетевых участков и служб, затраты на текущий ремонт сети, затраты на вспомогательные материалы, расходы по оплате услуг, выполняемыми вспомогательными службами, а также общесетевые и прочие расходы.

Затраты на текущий ремонт.

Затраты на текущий ремонт элементов электроснабжения предприятия определяются по укрупненным нормативным отчислениям от их стоимости. Расчет приведен в таблице 25.

Таблица 25. Расчет затрат на текущий ремонт.

Элемент электрической сети

Первоначальная стоимость,

     тыс. р

Удельная

величина

затрат на

текущий ремонт, %

          Годовые затраты

        на текущий ремонт,

               тыс. р

  1 Вариант

  2 Вариант

Трансфор-маторы ГПП

16000

1

160

160

КЛ

590

1,5

8,85

8,85

Трансфор-

маторы ТП

28680

26040

0,05

1

14,34

---

---

260,40

Итого

183,19

429,25

Затраты на вспомогательные материалы.

Затраты на вспомогательные материалы учитывают стоимость материальных ресурсов, необходимых для обслуживания подстанции и сетей трансформаторное масло, смазочные материалы, масло для выключателей и т.д.

Для упрощения расчетов эти годовые затраты принимаем в размере 2% от стоимости элементов электроснабжения.

Расчеты на вспомогательные материалы сведены в таблицу 26.


Таблица 26. Затраты на вспомогательные материалы.

Элемент электрической сети

Первоначальная стоимость,

     тыс. р

Удельная

величина

затрат на

всп. материалы, %

          Годовые затраты

        на  всп. материалы,

               тыс. р

  1 Вариант

  2 Вариант

Трансфор-маторы ГПП

16000

2

320

320

КЛ

590

2

11,8

11,8

Трансфор-

маторы ТП

28680

26040

0,1

2

28,68

---

---

520,8

Итого

360,48

852,6

10.3.3. Расчет потерь электроэнергии.

Стоимость потерь электроэнергии в сети рассчитывается по формуле:

Спот = ΔW · С0,

где ΔW – годовые потери электроэнергии в сети, кВтч,

С0 - стоимость 1 кВтч электроэнергии, принимаем равной 3,09 р/кВтч для промышленных потребителей.

Суммарные потери активной электроэнергии по вариантам складываются из потерь активной энергии в трансформаторах ()и в линиях (и ) определяются суммой:

Потери активной энергии в трансформаторах определяются:

где  – потери трансформатора при холостом ходе, кВт (определяются по справочнику в зависимости от выбранного трансформатора);

– количество часов работы трансформатора за год;

– максимальная мощность нагрузки трансформатора, кВА;

– номинальная мощность трансформатора, кВА (определяется по справочнику в зависимости от выбранного трансформатора);

– потери трансформатора в режиме короткого замыкания, кВт (определяется по справочнику в зависимости от выбранного трансформатора);

– время использования максимальных потерь, час.

Время максимальных потерь энергии рассчитывается следующим образом:

час.

где ТМ – время использования максимума нагрузки, час.

Потери активной энергии в линиях определяются:

где Кл – количество линий;

Rл – сопротивление в линии, Ом;

U – номинальное напряжение в линии, кВ.

Сопротивление в линии определяется следующим образом:

Rл = Lл ·R0,

где Lл – длина линии, км;

R0 – удельное сопротивление в линии в расчете на 1 км протяженности линии, Ом/км ( определяется по справочнику).

Потери активной энергии в трансформаторах ГПП:

Потери активной энергии в кабельных линиях:

Сопротивление линии определим:

Потери активной энергии в трансформаторах ТП:

Суммарные потери активной электроэнергии:

ΔW = 265214,98+480889,87+490356,26 = 1236461,1 кВтчас.

Стоимость потерь электроэнергии:

Спот = ΔW С0 = 4451,259 тыс.р.

10.4. Составление сметы расходов.

На основе выполненных расчетов составляем смету годовых эксплуатационных расходов, таблица 28.


Таблица 28. Смета эксплуатационных расходов.

                          Элементы

I вариант

II вариант

Сумма, тыс. р

Сумма, тыс. р

Амортизационные отчисления

2884,89

2715,93

Затраты на обслуживание

9225,18

10037,188

в т.ч. затраты на текущий ремонт

183,19

429,25

        Затраты на вспомогательные материалы

360,48

852,6

        затраты на оплату труда

6887,71

6887,71

        в т.ч. фонд оплаты труда

5837,04

5837,04

        социальный налог

1050,668

1050,668

       расходы по оплате сторонних услуг

371,57

408,48

       прочие расходы

371,57

408,48

Потери электроэнергии

4451,259

4451,259

Всего:

31623,56

33078,61

10.4. Выбор рационального варианта электроснабжения предприятия.

Сопоставление вариантов производится на основе определения экономической эффективности капитальных вложений, критерием которой являются минимальные приведенные годовые затраты. Для каждого сравниваемого варианта определяются приведенные к одному году затраты введением нормативного коэффициента эффективности капитальных вложений ЕН = 0,12. Из двух рассматриваемых вариантов наиболее экономичным считается тот вариант, для которого приведенные затраты оказались наименьшими.

При проведении технико-экономических расчетов электроэнергетических объектов промышленных предприятий сравнивают варианты с одинаковой степенью надежности и сроком строительства объекта не более 1 года. В этом случае приведенные затраты определяем по формуле:

Сприв = ЕН ·К + Сэкспл,

где К – общая сумма капитальных вложений на реконструкцию

(или строительство) электрических сетей или их элементов, тыс. р

Сэкспл - годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб.

I вариант

Сприв = 0,12 · 45270 + 31623 = 37055,96 т.р.

II вариант

Сприв = 0,12 · 42630 + 33078,61 = 38194,21 т.р.

Предпочтение отдаем I варианту, так как приведенные затраты получились меньше.

Все расчетные показатели технико-экономического сравнения двух вариантов схем электроснабжения, а также качественные технические показатели сводим в таблицу 29.

Таблица 29. Сравнительная характеристика двух вариантов схем.

Показатель

Вариант 1

Вариант 2

Капитальные вложения, тыс. р

Эксплуатационные расходы (без учета потерь), тыс. р

Стоимость потерь, тыс. р

Приведенные затраты, тыс. р

45270

27172,301

4451,259

37055,96

42630

28627,351

4451,259

38194,21


12. Гражданская оборона. Повышение устойчивости работы объекта в условиях возможных чрезвычайных ситуаций.

Под устойчивостью работы объекта понимают способность противостоять разрушительному воздействию поражающих факторов ЧС, обеспечивать безопасность жизнедеятельности работающих, а также способность к восстановлению в случае повреждения. Чрезвычайная ситуация может быть вызвана влиянием внешних факторов, таких как стихийное бедствие (пожар, наводнение, ураган и т.д.) аварии на других предприятиях, вооруженный конфликт, террористический акт или же авария на самом объекте.

К факторам, влияющим на устойчивость объекта, относятся: район расположения объекта, планировка и застройка территории объекта, системы электроснабжения, технологические связи объекта, система управления, подготовленность объекта к восстановлению.

Анализируя район расположения объекта можно выявить отсутствие на данной территории других объектов, которые могут служить источником возникновения вторичных факторов поражения. Опасным фактором является расположенный поблизости лесной массив - источник пожаров.

Внутренними очагами возгорания могут служить замыкание электропроводки, несоблюдение пожарной безопасности персоналом. Для предотвращения этого необходимо своевременное обслуживание электроустановок, расположенных внутри помещения, а также соблюдение персоналом подстанций правил пожарной безопасности. Рядом с объектом находится пожарная станция.

Необходимо отметить, что большое влияние на устойчивую работу всего комплекса оказывают качество и соответствующие указаниям монтажные работы и своевременное проведение профилактических мероприятий.

Возможно восстановление объекта после поражения отдельных его узлов. При этом необходимо иметь запас соответствующих элементов, а также необходимо наличие проектной документации для проведения работ.

В целом объект достаточно хорошо защищен от чрезвычайных ситуаций и при возникновении последних способен функционировать (хотя и с меньшей производительностью) в большинстве случаев, даже при наличии повреждений.

В соответствии с категорией производства к помещениям предъявляются специальные противопожарные требования, выполнение которых обеспечивает  предотвращение распространения пожара за пределы очага и возможность быстрой эвакуации людей в случае пожара.

В числе требований: применение конструкций зданий с регламентированными пределами огнестойкости, применение огнезащитных материалов (красок, обмазок), оборудование установок автоматического водяного пожаротушения и автоматической пожарной безопасности и др.

Согласно СНиП II-90-81 «Производственные здания промышленных предприятий» помещения производства категорий А и Б (взрывопожароопасные) должны быть сооружены из строительных конструкций I и II степеней огнестойкости.

Пожаро и взрывоопасные цехи и участки производства категорий А, Б и В (окраска, пропитка изоляции и т.п.) при размещении их в общих производственных корпусах изолируют от других помещений противопожарными стенами. Общие преграды, разделяющие здания по вертикали или горизонтали на отдельные отсеки, сооружаются в виде стен из несгораемых материалов (кирпич, бетон) с пределом огнестойкости не менее 2,5 ч.

Дверные проемы в противопожарных стенах перекрывают специальными дверьми из несгораемых или трудно сгораемых материалов. Двери могут быть навесные или раздвижные с пределом огнестойкости не менее 1,2 ч.

В качестве противопожарных преград помимо противопожарных стен применяют также перегородки, перекрытия, двери и ворота, люки и окна. Эти преграды также сооружаются из материалов с определенным пределом огнестойкости согласно требованиям СНиП.

При пересечении противопожарных преград различными производственными коммуникациями зазоры между коммуникациями и преградами заделывают наглухо строительным раствором или мастикой из несгораемых материалов на всю толщину преграды.

Большое значение имеет вопрос эвакуации людей из помещений при пожаре. При вынужденной эвакуации людей не каждая дверь, лестница, проем, могут обеспечить быструю и безопасную эвакуацию людей. Согласно СНиП эвакуационными выходами считаются дверные проемы, которые ведут из помещений первого этажа непосредственно наружу. В качестве эвакуационных могут служить выходы, ведущие в соседнее помещение того же этажа, обеспеченное вышеуказанными выходами.

Количество эвакуационных выходов определяется расчетом, но оно должно быть не менее двух.

Наиболее частыми причинами возникновения пожаров и взрывов являются электрические дуги и искры, недопустимый перегрев проводников токами коротких замыканий и вследствие перегрузок, неудовлетворительное состояние контактов в местах соединения проводов или присоединения к выводам электрооборудования. Возможны загорания изоляции проводов и обмоток электрических машин и трансформаторов вследствие повреждения изоляции и перегрузки их токами.

Чтобы избежать недопустимого нагрева проводников, искрения и образования электрических дуг в машинах и аппаратах, электрооборудование для пожароопасных и взрывоопасных электроустановок необходимо выбирать в строгом соответствии с требованиями ПУЭ.

Сооружение распределительных устройств напряжением выше 1000 В в пожароопасных зонах не рекомендуется, но при необходимости допускается при условии применения щитов и шкафов в закрытом исполнении, например комплектных распределительных устройств (КРУ).

Все производственные помещения должны иметь первичные средства пожаротушения для локализации огня и тушения пожара до прибытия вызванной на пожар ведомственной или городской пожарной команды.

Производства категорий А и В оборудуются системами автоматического пожаротушения, а также автоматической пожарной сигнализацией.

Проектируемые цеха относится к пожароопасным помещениям.

В цехе установлены противопожарные щиты и пожарные насосы. В связи с тем что в цехе много электроустановок, цех оборудуется углекислотными огнетушителями, так как углекислота не проводит электрический ток. Все деревянные двери в цехе, а так - же ворота обиты железом (для увеличения огнеупорности). Двери  навесные или раздвижные с пределом огнестойкости не менее 1,2 ч.

Ширина проходов в цехе между станками равна около двух с половиной метров. В коридорах и на лестницах повешены планы и плакаты, на которых показаны пути эвакуации при пожаре.

При пересечении противопожарных преград различными производственными коммуникациями зазоры между коммуникациями и преградами заделываем наглухо строительным раствором или мастикой из несгораемых материалов на всю толщину преграды.

Легко возгораемые материалы, такие как техническое масло хранятся в металлических емкостях, и отгорожены металлическими щитами.

Все производственные помещения снабжаем первичными средствами пожаротушения для локализации огня и тушения пожара до прибытия вызванной на пожар ведомственной или городской пожарной команды.


Библиографический список.

1. Липкин Б. Ю. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок». Высшая школа . 1981 г.

2. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под общей редакцией А. А. Федорова и Г. В. Сербинского. Книга вторая. Энергия. 1973 г.

3. Дорошев К. И. Комплектные распределительные устройства напряжением 6 – 10 кВ. Энергоиздательство. 1982 г.

4. Правила устройств электроустановок. Издание 6-е. Энергоатомоиздат.1986 г.

5. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под общей редакцией А. А. Федорова и Г. В. Сербинского. Книга первая. Энергия. 1973 г.

6. Коновалов Л. Л., Рожкова Л. Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Энергоатомоиздат, 1989 г.

7. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Под общей редакцией А. А. Федорова. Том первый. Электроснабжение. Энергоатомоиздат, 1986 г.

8. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Под общей редакцией А. А. Федорова. Том второй. Электрооборудование. Энергоатомоиздат, 1987 г.

9. Грейсух М.В., Лазарев С.С. Расчеты по электроснабжению промышленных предприятий. М.: Энергия, 1977 г.

10. Справочник по проектированию электроснабжения. Под редакцией В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера. - М.: Энергия, 1980 г.

11. Волков О.И. Экономика предприятия. М.; ИНФРА – М.: 2000 г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45979. PR-служба в российской консалтинговой компании 37 KB
  Вследствие этого создание PRотдела в компании не вызывает сомнений почти ни у одного российского собственника. PRотдел российской консалтинговой компании подчиняется в основном ее руководителю или его заместителю реже директору по маркетингу если такая должность существует в компании. В действительности бренд и имидж абсолютно любой компании занимающейся консалтингом зависит напрямую от каждого ее консультанта.
45981. Саморегулирование электродвигателей 137.57 KB
  Под искусственным понимают изменение скорости электродвигателя, возникшее в результате изменения параметров питающей сети или самого электродвигателя при помощи схемы управления электродвигателя.
45982. СИСТЕМА СРЕДСТВ МАССОВОЙ КОММУНИКАЦИИ (СМК): СТРУКТУРА, СПЕЦИФИКА ИНФОРМАЦИОННЫХ КАНАЛОВ 13.04 KB
  К средствам массовой коммуникации СМК относятся особые каналы и передатчики при помощи которых распространяются информационные сообщения на большие территории. Массовая коммуникация имеет следующие особенности как то: 1 использование технических средств которые устанавливают постоянность и тиражированность; 2 общественная значимость информации содействующая повышению мотивации массовой коммуникации; 3 массовость аудитории которая вследствие распространения на большие расстояния и анонимности требует скрупулезно обдуманной ценностной...
45983. Расчет мощности и выбор электродвигателя для различных режимов работы 67.6 KB
  Определение номинальной мощности электродвигателя (ЭД) для работы в длительном режиме с постоянной нагрузкой сводится к расчету мощности – исполнительного механизма, приведенной к валу двигателя (с учетом К.П.Д. передач, редукторов и т.д.).
45984. Галузі застосування сертифікації 122 KB
  Процедура оцінювання відповідності та стандартизація тісно пов’язані між собою. Вона може проводитись лише за наявності нормативних документів, на відповідність якому оцінюється продукція, процес чи послуга.
45987. Молекулярная физика и термодинамика. Основные положения молекулярно-кинетической теории 234 KB
  Давление Р – силовая характеристика, оно численно равно отношению силы нормального давления, действующей на поверхность со стороны частиц системы в результате столкновения их с поверхностью, к площади этой поверхност