Электрические нагрузки промышленных предприятий

 
 
 
 
 
 
 
 

4.Построение  картограммы электрических  нагрузок 

       При определении мест установки ТП, РП, ГПП, ПГВ и компенсирующих устройств реактивной мощности необходимо иметь информацию о величине и распределении  электрических нагрузок по территории промышленного объекта. С этой целью строят картограмму электрических нагрузок для предприятия или его структурного подразделения. На картограмме электрические нагрузки отдельных крупных электроприёмников, групп  электроприёмников или цехов изображают в виде кругов. Площади кругов в определённом масштабе отображают величины электрических нагрузок. Центром круга является условный центр электрической нагрузки приёмника, группы или цеха. При равномерном распределении нагрузок по площади цеха центр электрической нагрузки совпадает с центром геометрической фигуры, изображающей цех на генплане предприятия. Как правило строится картограмма активных нагрузок. При этом для каждого i-го цеха активная расчетная нагрузка может быть представлена как, кВт

                                                                                                    (4.1)

      где Р_р.c.i и Р_р.о.i – расчётные активные силовая и осветительная нагрузки i-го цеха.

       Для каждого цеха (группы электроприёмников) радиус круга r_I  определяется из условия равенства активной мощности нагрузки пощади круга

                                                                                                          (4.2)

       где m – принятый масштаб картограммы, кВт/мм².

       Из (4.2) радиус круга:

                                                                                                       (4.3)

       Каждый  круг разделяется  на секторы, соответствующие  величинам силовой и осветительной нагрузок. В этом случае картограмма отображает структуру нагрузки цеха. Угол сектора осветительной нагрузки в градусах определяется по выражению

                                                                                                 (4.4)

а силовой нагрузки как

                                                                                                          (4.5)

      Условный центр  электрических нагрузок (ЦЭН)  находят с целью  рационального размещения ТП, РП, ГПП и ПГВ. Его обычно вычисляют аналитически, используя известные из теоретической механики правила для определения центра тяжести плоского тела.  

      Искомые координаты X₀ иY₀ условного ЦЭН вычисляются по формулам

                                                                                             (4.6)

                                                                                              (4.7)

       Произведём  построение картограммы  электрических нагрузок и ЦЭН для  завода  согласно вышеизложенной методики.

       Например  для производственного  корпуса радиус круга, мм:

                                                 

      По (4.4) угол сектора  осветительной нагрузки  в градусах

                                                  °;                                      

    а по (4.5) силовой нагрузки как

                                                  °.                                             

    Результаты  расчёта сведём в  таблицу 4.1.

      Таблица 4.1Построение  картограммы электрических  нагрузок и определение  ЦЭН 

 

    Построение  картограммы электрических  нагрузок данного  предприятия произведём на рисунке 4.1.  

   Рисунок 4.1 Генплан  предприятия и  картограмма электрических нагрузок  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    5.Разработка схемы электроснабжения предприятия на напряжение выше 1 кВ 

       Для приёма и распределения  электроэнергии на напряжении 6…35кВ на больших и средних  предприятиях, как правило, предусматриваются РП. Количество РП на предприятиях зависит от суммарной нагрузки. На напряжении 6…10кВ РП комплектуются камерами КСО-385, КСО-285, КСО-293 и т.п.

       В схемах должно обеспечиваться глубокое секционирование  всех звеньев от источника  питания до шин низкого напряжения цеховых ТП, что значительно повышает надёжность электроснабжения. Схемы распределительных сетей 6 – 10кВ системы внутризаводского электроснабжения предназначены для питания электроприёмников и потребителей электроэнергии, расположенных на территории промышленного объекта. Они могут быть радиальными, магистральными и смешанными (комбинированными).

       Для электроснабжения предприятия  применим радиальную схему, которая, как  правило, применяется, когда ТП размещены  в различных направлениях от ИП. Она может быть одно- и двухступенчатой. Двухступенчатые схемы имеют промежуточные РП, что позволяет уменьшить число дорогостоящих ячеек РУ ИП (ГПП) и увеличить их загрузку. Такие схемы могут быть целесообразны на больших и средних промышленных предприятиях.

       Достоинствами радиальных схем являются удобство эксплуатации, высокая надёжность работы, возможность  применения простой  и надёжной защиты и автоматики.

      Цеховые трансформаторы могут  присоединяться через  выключатель нагрузки или разъединитель. Взаимное резервирование однотрансформаторных ТП осуществляется при помощи кабельных или шинных перемычек на вторичном напряжении. Пропускная способность перемычек должна составлять 20…30% мощности трансформатора.

       Распределительная сеть напряжением 6…10кВ обычно выполняется кабелями марки ААШвУ, ААШв, ААБ и др. Трассы кабельных линий намечаются вдоль зданий и проездов с учётом наименьшего расхода кабельной линии. Наиболее экономичной и простой является прокладка кабеля в траншеях. В одной траншее рекомендуется размещать не более 6 кабелей напряжением 6…10кВ. Глубина заложения кабельных линий от планировочной отметки должна быть не менее 0,7м.

         Внутри зданий  кабельные линии  можно прокладывать  непосредственно  по конструкциям  зданий (открыто,  в коробах или трубах, в каналах, блоках, туннелях, шахтах, кабельных этажах и двойных полах).

      Исходя  из вышеизложенного, произведём разработку и начертательное проектирование схемы  электроснабжения напряжением  выше 10кВ. Упрощенная схема электроснабжения напряжением выше 1кВ представлена на рисунке 5.1.

     Схема электроснабжения предприятия является смешанной. В ней используется радиальная схема(РП – ТП1,ТП2) и одиночные магистрали (питающие однотрансформаторные ТП). Резервирование схемы осуществляется по кабельным линиям 0,4 кВ. Цеховые трансформаторы ТП1,2,3,4,5,6 присоединяться через выключатель нагрузки.

       Для данного предприятия  выбираем один распределительный  пункт РП. РП комплектуется  камерами типа КСО  – 293 с масляными  выключателями типа ВМПЭ и разъединителями  типа РВФЗ.

       Распределительная сеть напряжением 10кВ выполняется кабелями марки ААШвУ прокладываемыми в земляных траншеях. 

   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  
 

6.Расчёт  токов коротких  замыканий 

       6.1 Выбор кабеля выше 1кВ

       Для расчета токов  короткого замыкания  необходимо предварительно выбрать кабели питающие  предприятие.

       Сечения жил кабеля выбираются по экономической  плотности тока и  проверяются по нагреву  и термической  стойкости при  КЗ.

       Сечения жил кабеля по экономической  плотности тока определяются по выражению

                                                                                                         (6.1)

       где I_р – расчётный ток кабеля в нормальном режиме работы, А;

              j_э – экономическая плотность тока (А/мм²), принимаемая по [2] табл. П4.9 в зависимости от времени использования максимальной нагрузки и вида изоляции и материалов жил проводника, которая для кабелей с бумажной изоляцией и Тmax = 4500ч принимается j_э=1,4 А/мм².

       Расчётный ток кабеля в нормальном режиме работы, А

                                                                                                  (6.2)

     где S_р – расчётная нагрузка линии с учётом потерь в трансформаторах, кВА, определяемая как

                                                                                                (6.3)

       где Р_р – расчётная активная нагрузка линии с учётом потерь в трансформаторах, кВт, определяемая как

                                              

             Q_р – расчётная реактивная нагрузка линии с учётом потерь в трансформаторах, кВт, определяемая как

                                              

                                                               

       По (6.2) расчётный ток  кабеля в нормальном режиме работы, А

                                                                                                      

             По (6.1) сечения жил  кабеля по экономической  плотности тока определяются по выражению

                                                       

       Принимаем трёхжильный кабель напряжением 10кВ марки  ААШвУ с сечением жил         185мм². Выбранный кабель ААШвУ-10(3x185) при прокладке в земле в нормальных условиях имеет I_доп = 310А ([1]табл.П23, стр.286).

       Сечение жил кабелей, которые  в послеаварийном или ремонтном  режимах могут  работать с перегрузкой, проверяются по условию

                                                                                        (6.4)

           где I_ра – расчётный ток линии в послеаварийном или ремонтном режимах, А, определяемый как                   

           k_п – допустимая кратность перегрузки, принимаемая равной 1,3.

        Согласно условию (6.4)                    условие не выполняется, следовательно принимаем следующее сечение жил кабеля ААШвУ-10(3x240), I_доп = 355 А.