Выбор схем внутризаводской (межцеховой) сети

Широкое распространение имеют три основные системы распределения электроэнергии: радиальная, магистральная и смешанная. Часто они применяются одновременно, дополняя друг друга.

Схемы радиального питания.

Радиальными являются такие схемы, в которых электрическая энергия от центра питания (электростанция предприятия, подстанция или распределительный пункт) передается прямо к цеховой подстанции, без ответвлений на пути для питания других потребителей. Из сказанного видно, что такие схемы должны обладать большим количеством отключающей аппаратуры и иметь значительное число питающих линий. Исходя из этого основного положения, характеризующего схемы радиального питания, можно сделать вывод, что применять эти схемы следует применять только для питания достаточно мощных потребителей выше 1 кВ или для питания нагрузок, расположенных в различных направлениях от центра питания. Радиальные схемы могут быть одно или двухступенчатыми. Одноступенчатые применяются главным образом на предприятиях средней мощности (Р = 5 ÷ 75 МВт) для питания крупных сосредоточенных нагрузок: насосные, компрессорные, преобразовательные агрегаты, электропечи и т.д. непосредственно от ГПП. Для питания небольших цеховых подстанций и электроприемников высшего напряжения обычно применяются двухступенчатые схемы с промежуточными распределительными подстанциями.

Питание ТП и РП при наличии нагрузок 1 категории предусматривается не менее чем двумя радиальными линиями. Питание двухтрансформаторных ТП следует осуществлять от разных секций ГПП. На стороне вторичного напряжения таких ТП предусматривается автоматический ввод (АВР с помощью секционного автомата).

Рис. 2.9 Двухступенчатая радиальная схема электроснабжения

Схемы магистрального питания.

Магистральные схемы целесообразны при распределенных нагрузках, при близком к линейному расположению подстанций на территории предприятия, благоприятствующем возможно более прямому прохождению магистралей от ГПП до ТП или РП без обратных потоков энергии и длинных обходов.

Для повышения надежности электроснабжения близко расположенные ТП целесообразно питать от разных магистралей. Число трансформаторов, питаемых от одной магистрали, можно ориентировочно принять в пределах четырех -пятипри мощности до630 кВА, трехпри мощности трансформаторов 1000-1600 кВА и двух при 2500 кВА.

Если ТП располагаются вблизи РП, то целесообразно их присоединение к данному РП. При магистральном питании цеховых ТП на вводе к трансформатору устанавливаются аппараты в следующем порядке по направлению тока:

Предохранитель и выключатель нагрузки (при S_ном. 630 кВА)

Разъединитель и предохранитель (при S_ном£ 400 кВА)

Рис. 2.10 Магистральные схемы с односторонним питанием:

а — одиночные; б — двойные с резервированием на низком напряжении

Рис.211 Одиночные магистрали с частичным резервированием по связям вторичного напряжения

Рис. 2.12 Магистрали с двусторонним питанием

Схемы смешанного питания.

В практике проектирования и эксплуатации промышленных предприятий редко встречаются схемы, построенные только по радиальному или только магистральному принципу питания. Обычно крупные и ответственные потребители или приемники питаются по радиальной схеме. Средние и мелкие потребители группируются, их питание проектируется по магистральному принципу. Такой тип схем называется смешанным. Такое решение позволяет создать схему внутреннего электроснабжения с наилучшими технико-экономическими показателями.

Размещение цеховых трансформаторных и распределительных подстанций на генеральном плане предприятия

Размещение на генеральном плане ТП и РП обусловлено величиной и характером электрических нагрузок, их расположением, а также производственными, архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями. Должны учитываться конфигурация производственных зданий, расположение технологического оборудования, условия окружающей среды, условия охлаждения трансформатора, требования пожарной и электрической безопасности и типы используемого оборудования.

ТП следует размещать как можно ближе к центу электрических нагрузок потребителей. Для этого должны применяться встроенные в здания цеха или пристроенные к нему ТП, питающие отдельные цеха или их части. ТП размещаются вне цеха только при невозможности размещения внутри его или при расположении части нагрузок вне цеха.

Выбранная подстанция должна занимать минимум полезной площади цеха, удовлетворять требованиям пожарной и электрической безопасности и не создавать помех производственным процессам. Встроенные и пристроенные подстанции располагаются вдоль одной из длинных сторон цеха или в шахматном порядке вдоль двух его сторон при небольшой ширине цеха. Допускается минимальное расстояние 10 м между соседними камерами разных внутрицеховых подстанций, а также между КТП.

Минимальные габариты КТП даны в табл.2.13

Таблица 2.13

Минимальные габариты КТП

Количество трансформаторов в КТП	Мощность трансформаторов, кВА	Габариты КТП, м
длина	ширина
Однотрансформаторная	До 1000	7-8	4,3
1600 – 2500	8-9
Двухтрансформаторная	До 1000	12-13
1600 -	16,5

Внутрицеховые подстанции могут размещаться только в зданиях со степенью огнестойкости 1 и 11 и с производствами, отнесенными к категориям Г и Д согласно противопожарным нормам. Следует учитывать, что при установке в одном помещении нескольких трансформаторов, их предельная суммарная мощность не должна превышать 6500 кВА,а число КТП не более трех.

В сетях напряжением 10 кВ с трансформацией на напряжение до 1 кВ при наличии складского резерва преимущественно рекомендуется использование однотрансформаторных подстанций при преобладании нагрузок III и II категории и при нагрузках I категории, если их величина составляет не более 15-20% нагрузки подстанции и возможно резервирование по вторичному напряжению.

Двухтрансформаторные ТП с установкой секционного выключателя с АВР на напряжение до 1 кВ рекомендуется применять при преобладании нагрузок 1 категории.

Отдельно стоящие ТП применяются, например, при питании от одной подстанции нескольких цехов, невозможности размещения подстанции внутри цехов или у их наружных стен по соображениям производственного и архитектурного характера при наличии в цехах пожароопасных или взрывоопасных производств.

Распределительные подстанции также рекомендуется пристраивать или встраивать в производственные здания и совмещать с ближайшими ТП во всех случаях, когда это не вызывает значительного смещения последних от центра их нагрузок.

Конденсаторные батареи могут размещаться в распределительном пункте до 1 кВ и выше.

Выбор трасс линий межцеховой сети

На предприятиях небольшой и средней мощностей применяется прокладка кабельных линий 6 -10 кВ. Трасса кабельных линий выбирается наикратчайшая, они прокладываются параллельно фундаментам зданий, пересечения кабелей друг с другом и коммуникациями должны быть сведены к минимуму.

Способ и конструктивное выполнение прокладки выбираются в зависимости от количества кабелей, условий трассы, наличия или отсутствия взрывоопасных газов тяжелее воздуха, степени загрязнения почвы, требований эксплуатации, экономических факторов и т.д. прокладка кабельных линий для потребителей 1 категории предусматривается по отдельным трассам.

Наиболее простой является прокладка кабелей в траншее. Не следует прокладывать в одной траншее более шести кабелей 10 кВ. При большем числе кабелей предусматривается две рядом расположенные траншеи с расстоянием 1.2 м, если позволяют условия прокладки трассы.

При больших потоках кабелей для прокладки целесообразно применять эстакады, галереи, а также стены зданий, в которых отсутствуют взрыво- и пожароопасные производства.

1.5 Выбор двух вариантов схемы внутреннего электроснабжения

На предприятиях применяются радиальные магистральные и смешанные схемы электроснабжения. Радиальной называется такая схема, в которой к одной линии подключена одна подстанция или один высоковольтный ЭП. Радиальные схемы применяются на предприятиях малой мощности, предприятиях, где нагрузка территориально разбросана и неупорядочена по своему расположению, на предприятиях на которых предъявляются высокие требования к надежности электроснабжения. В радиальных схемах на предприятиях используется глухое присоединение трансформаторов к кабельным линиям. Преимущество радиальных схем – высокая надежность, недостаток – большое количество коммутаций.

Магистральная схема – когда к одной линии подключено несколько понизительных подстанций. Магистральные схемы применяются в тех случаях, когда радиальные схемы являются не целесообразными или на предприятиях средней и крупной мощностей, или при упорядочном расположении электрических нагрузок.

В нашем случае целесообразно применить смешанную схему электроснабжения. В одну магистраль будем подключать не больше трех подстанций. Мартеновский цех и насосную станцию подключаем радиально. Высоковольтная нагрузка запитывается через распределительный пункт.

Два варианта смешанной схемы внутреннего электроснабжения завода представлены на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2 – Первый вариант схемы электроснабжения

Рисунок 3 – Второй вариант схемы электроснабжения

2.Технико-экономическое сравнение вариантов

Для выполнения экономического расчета принимаем следующие значения: (значения задаются преподавателям в индивидуальном задании)

Р_Н = 0,12 – нормативный коэффициент окупаемости;

α_АМ = 0,063 – отчисления на амортизацию;

α_РЕМ = 0,01 – отчисления на текущий ремонт;

К_ТР – стоимость трансформаторов или КТП;

К_КУ – стоимость компенсирующих устройств;

С_ПОТ.ТР – стоимость потерь в трансформаторах;

С_ПОТ.КУ – стоимость потерь в компенсирующих устройствах.

Для технико-экономического расчёта принимается:

К_ИНФ = 36 – коэффициент инфляции;

Т_Г = 8000 час. – годовое число часов работы трансформаторов;

Т_m = 5500 час. – годовое число использования максимума нагрузки;

τ = 3500 час – время максимальных потерь

Тип трансформатора	Sн кВА	Напряжение обмоток, кВ	ΔРхх кВт	ΔРкз кВт	Iхх %	Uкз %	Стоимость тыс. руб.
ВН	НН
ТМ – 160/10			0,4	0,54	2,27	2,4	4,5	0,74
ТМ – 250/10			0,4	1,05	3,7	2,3	4,5	1,0
ТМ – 400/10			0,4	1,08	5,5	2,1	4,5	1,41
ТМ – 630/10			0,4	1,68	7,6	2,0	5,5	2,035
ТМ – 1000/10			0,4	2,1	12,2	1,4	5,5	2,965
ТМ – 1600/10			0,4
ТМ-2500/10
ТМ – 1600/10			6,3	3,3	18,0	1,3	5,5	4,15

С_О = 1,3 руб/кВт ч. – стоимость потерь электроэнергии.

Таблица 4-4 Технические данные цеховых трансформаторов

Таблица 4-5

Технические данные конденсаторных установок

Тип компенсирующего устройства	QКУн кВАр	Количество ступеней	Уд. потери кВт/кВАр	Стоимость тыс руб
УКБН – 0,38 – 200 – 50У3			0,0045	1,785
УКМ – 10,5 – 400 У3			0,003	1,64

Вариант 1

Определяем стоимость потерь в компенсирующем устройстве

Определяем потери энергии в трансформаторах:

Определяем стоимость потерь в трансформаторах:

Определяем приведённые затраты на обслуживание и ремонт трансформаторов и компенсирующих устройств в год:

Вариант 2

Определяем стоимость потерь в компенсирующем устройстве:

Определяем потери энергии в трансформаторах:

Определяеем стоимость потерь в трансформаторах:

Определяем приведённые затраты на обслуживание и ремонт трансформаторов и компенсирующих устройств в год:

Вариант 3

Определяем стоимость потерь в компенсирующем устройстве:

Определяем потери энергии в трансформаторах:

Определяем стоимость потерь в трансформаторах:

Определяем приведённые затраты на обслуживание и ремонт трансформаторов и компенсирующих устройств в год:

По приведенным затратам оптимальным будет второй вариант.

Для остальных цехов расчет производится аналогично и сводится в таблицу 8.4.

На основании технических требований и экономических расчетов по наименьшим общим приведённым затратам на обслуживание и ремонт трансформаторов и компенсирующих устройств в год, делается окончательный выбор силовых трансформаторов и компенсирующих устройств в каждом цехе. Принятый вариант выделен в таблице 4.6.

№ варианта	Наименование цеха	Sр КВА	Sт.н КВА	Nт	kз	Ктр т. р.	Кку т. р	ΔРкз кВт	ΔРхх кВт	τ ч	Тг ч	ΔWтр кВт/ч	Спот. т тыс. р	Спот. ку тыс. р	З тыс. р
Нагрузка 380 В
	Сборочный цех №1				0,83	12,21	7,14	7,6	1,68				293,2	16,38	440,3
				0,82	11,86	5,36	12,2	2,1				267,4	10,24	393,96
				0,82	12,69	10,71	5,5	1,08				326,6	23,55	508,22
	Компрессорная				0,41	2,82		5,5	1,08				30,98		50,03
				0,26	4,07		12,2	2,1				51,29		78,78
				0,66	2,0		3,7	2,3				62,51		76,02
	Литейный цех
Нагрузка 6 кВ
	Компрессорная				0,32	8,3		18,0	1,3				44,08		100,1
				0,52	5,93		12,2	1,4				57,76		97,82