Технико-экономическое обоснование проектных решений
Экономическое сравнение рассматриваемых вариантов схем электроснабжения проводится по критерию минимума приведенных затрат.
Приведенные затраты по варианту определяются формулой:
где Ен- нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, принимается равным 0,25 1/год, что соответствует сроку окупаемости 4 года;
- суммарные капиталовложения;
- суммарные издержки.
Суммарные капиталовложения состоят из капиталовложений в оборудование Коб, линию Кл и капиталовложений в дополнительное оборудование для покрытия потерь мощности в сети Кэс,
.
Стоимость дополнительного оборудования для покрытия потерь мощности в сети:
,
Суммарные издержки состоят из амортизационных отчислений на эксплуатацию электрооборудования и линии Иа и издержек, связанных с потерями электроэнергии И∆А.
Амортизационные отчисления на оборудование и линию:
,
гдеaоб, αл - норма амортизационных отчислений на оборудование и на линию, 1/год [3].
Годовые расходы, какие вызванные потерями электроэнергии:
,
где 
- стоимость активной и реактивной электроэнергии, руб/кВт∙ч, руб/квар∙ч, принимается согласно действующим тарифам.
Величина З рассчитывается для двух вариантов внешнего электроснабжения. При разнице в затратах более 15% принимается вариантам с минимальными приведенными затратами. Если разница в приведенных затратах менее 15%, то отдается предпочтение варианту с более высоким напряжением.
3 ВЫБОР СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
В первую очередь проводится обоснование напряжения и способа канализации электроэнергии по территории предприятия. Учитываются многие факторы: мощности высоковольтных двигателей и их количество, взаимное расположение цехов. Как правило, выбирают напряжение распределительной сети 10 кВ.
При наличии сосредоточенной высоковольтной нагрузки на предприятии решается вопрос о сооружении распределительных подстанций (РП). Стоит учесть, что при сравнительно небольших расстояниях (100-120 м) от распределительного устройства ГПП к месту сосредоточения высоковольтной нагрузки и небольшом количестве присоединений сооружение РП может быть нецелесообразно [7].
На основании картограммы нагрузок решается вопрос о размещении цеховых ТП по территории предприятия (одна ТП может обеспечивать питание потребителей нескольких цехов небольшой мощности), выбираются число и мощность трансформаторов на каждой ТП по аналогии с выбором трансформаторов на ГПП.
Одну ЦТП целесообразно применять для одноэтажных зданий цеха и небольшой вытянутости здания. Если длина здания существенно превышает его ширину (примерно в 2 и более раз), то следует применять две ЦТП.
Количество трансформаторов на ЦТП определяется требованиями надежности питания потребителей [15, п.6.4.3].
Для электроприемников I категории всегда предусматривается двухтрансформаторная ЦТП с АВР на низком напряжении [15, п.6.4.3.1].
Двухтрансформаторные ЦТП без АВР на низком напряжении рекомендуется также применять и для электроприемников II категории [15, п.6.4.3.2].
Для электроприемников II категории можно применять однотрансформаторные ЦТП, если требуемая степень резервирования обеспечивается кабельными линиями низкого напряжения от трансформатора соседней подстанции или если время замены вышедшего из строя трансформатора не превышает 1 суток [15, п.6.4.3.6] (например, при наличии складского резерва трансформаторов). Следует стремиться к применению внутрицеховых ЦТП.
Определяются потери мощности в цеховых трансформаторах, и нагрузка низковольтных потребителей приводится к стороне высшего напряжения ТП.
Потом намечаются два варианта схем распределения электроэнергии по территории предприятия (магистральная, радиальная, смешанная), как правило, кабельными линиями.
Производится расчет первого варианта. Приводится электрическая схема рассмотренного варианта и ее описание. При выполнении схем распределения электроэнергии обращается внимание на рациональные трассы прокладки линий, которые имеют кратчайшие расстояния между ТП и не допускают встречных перетоков электроэнергии на отдельных участках сети.
Выбор сечений линий ведется по экономической плотности тока. Затем выполняется проверка принятых сечений по допустимому току и потери напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.
Экономическое сечение линии:
,
где 
=1,2-1,4 А/мм2 - экономическая плотность тока в кабельных линиях, которая принимается согласно ПУЭ в зависимости от величины ТМ [1].
Дальнейшая проверка выбранных сечений ведется аналогично раздела 2. Проверка по допустимому току должна выполняться с учетом условий прокладки линий.
Технико-экономическое обоснование проектных решений следует выполнять по приведенным годовым затратам аналогично методике, которая приведена в предыдущем разделе.
Стоимость оборудования, включает в себя стоимость ячеек КРУ с выключателями и стоимость кабельных линий.
При выборе мощности цеховых трансформаторов необходимо стремиться к тому, чтобы число типоразмеров трансформаторов не превышало двух-трех. При наличии обоснования возможное применение на ТП трансформаторов мощностью 1600 и 2500 кВА.
Если на предприятии есть высоковольтные двигатели мощностью до 600 кВт, то предусматривается их питание на напряжение 6 кВ через понижающие трансформаторы при принятом варианте напряжения распределительной сети 10 кВ.
4 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Определение токов короткого замыкания (КЗ) необходимо для проверки выбранного оборудования на термическую и динамическую стойкость. Расчетным током КЗ для проверки оборудования является трехфазное короткое замыкание. Расчетная схема и схема замещения выполняется для режима, когда один трансформатор на ГПП или одна питающая линия (ЛЭП) отключены. При этом если нет данных о мощности энергосистемы, ее можно принять бесконечной мощности. Трансформаторы ГПП и питающая линия вводятся в схему замещения расчетными сопротивлениями [2,4].
Число и место расположения точек короткого замыкания должны быть достаточными для выбора коммутационной аппаратуры на открытом распределительном устройстве ГПП (разъединителей, выключателей, а также ошиновки трансформатора); оборудования на стороне низшего напряжения ГПП (жестких шин, выключателей ввода, секционного и линейных).
Исходя из этого, расчетные точки короткого замыкания должны быть на выводах высшего напряжения трансформатора ГПП, а также на шинах низшего напряжения ГПП.
При наличии на предприятии высоковольтных синхронных или асинхронных двигателей, подключенных непосредственно к шинам ГПП (или отдаленных на небольшое расстояние), необходимо учитывать их подпитку места короткого замыкания. При этом подпитка от синхронных двигателей учитывается для полного времени отключения КЗ, а от асинхронных двигателей - при ударном токе КЗ. Расчет тока КЗ ведется в относительных единицах.
5 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ
Нужно выбрать коммутационные аппараты открытого распределительного устройства (ОРУ) высшего напряжения и закрытого распределительного устройства ЗРУ- 6(10) кВ ГПП, шины, трансформаторы тока, напряжения и трансформаторы собственных нужд.
Расчеты выполняются в соответствии с методикой, изложенной в [3] и оформляются в виде таблиц.
Выбор трансформатора тока выполняется для одного из присоединений (указать, которого именно).
Для проверки ранее выбранных кабелей на термическую стойкость необходимо определить минимально допустимое сечение по формуле:
,
где С - термическая функция, А.с1/2/мм2 (для алюминиевых кабелей С=94, для алюминиевых проводов С =88 [7]);
Вк - тепловой импульс, кА2 . с.
Тепловой импульс
,
где 
- начальное значение периодической составляющей тока КЗ, кА;
tоткл = ( tрз +tоткл.в) – время отключение (время действия тока КЗ) - складывается из времени действия основной релейной защиты цепи tрз и полного времени отключение выключателя tоткл.в, с;
Та = 0,05 с - время затухания апериодической составляющей тока КЗ от энергосистемы.
Если полученное расчетное значение сечения кабеля по термической стойкости оказалось больше принятого ранее, то его необходимо заменить кабелем большего сечения, которое удовлетворяет условию термической стойкости действия токов КЗ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В заключении даются краткие выводы о принятых в курсовом проекте решениях с точки зрения обеспечения надежного электроснабжения промышленного предприятия и его экономичности.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 2006. - 646 с.
2. Федоров А.А., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий.-М.: Энергатомиздат, 1984.-472с.
3. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сеты/ Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. - М.: Энергия, 1980. - 576 с.
4. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под общ. ред. В.И. Круповича, - М.: Энергоатомиздат, 1981.- 408с.
5. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация / Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 624 с.
6. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: проектирование и расчет /Под ред. А.С.Овчаренко.-К.:Техника, 1985.-279с.
7. Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий -М.: Энергоатомиздат, 1983.- 208 с.
8. Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий. СИ .174-75.-М.: Стройиздат, 1976.-55с.
9. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1986.-640 с
10. Электротехнический справочник: В 3 т. / Под общ. ред. В.Г. Герасимова и др. - М,: Энергоатомиздат, 1985.
11. Коропов Ф.Ф., Солдаткина Л.А. Регулирование напряжения в электросетях промышленных предприятий.-М.: Энергия,,1970. - 222 с.
12. Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита а автоматика систем электроснабжения. -М.: Энергоиздат. 1981.-328 с.
13. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промпредприятий - М.: Энергоатомиздат, 1987.-368 с.
14. Винославский В.Н., Пивняк Г.Г., Несен Л.И. и др. Переходные процессы в системах электроснабжения. - К.: Высшая школа, 1989. - 422 с.