Электроснабжение завода горношахтного оборудования

      Одноступенчатые радиальные схемы применяют на небольших по мощностям предприятиях для питания сосредоточенных потребителей (насосные станции, печи, преобразовательные установки, цеховые подстанции), расположенных в различных направлениях от центра питания. Радиальные схемы обеспечивают глубокое секционирование всей системы электроснабжения, начиная от источников питания и кончая сборными шинами до 1 кВ цеховых подстанций.

      Питание крупных подстанций и подстанций или РП с преобладанием потребителей I категории осуществляется не менее чем двумя радиальными линиями, отходящими от разных секций источника питания.

      Отдельно  расположенные одно трансформаторные подстанции мощностью 400-630 кВА получают питание по одиночным радиальным линиям без резервирования, если отсутствуют потребители первой и второй категорий и по условиям прокладки линии возможен её быстрый ремонт.

      Магистральные схемы распределения электроэнергии применяют в том случае, когда  потребителей много и радиальные схемы не целесообразны. Основное преимущество магистральной схемы заключается в сокращении звеньев коммутации. Их целесообразно применять при расположении подстанций на территории предприятия, близко к линейному, что способствует прямому прохождению магистрали от источника питания к потребителю и тем самым сокращают длину магистрали.

      Недостатки  магистральной схемы является более  низкая надёжность т.к. исключается  возможность резервирования на низшем напряжении одно трансформаторных подстанций при питании их по одной магистрали. Рекомендуется питать от одной магистрали не более двух-трёх трансформаторов мощностью 2500-1000 кВА и не более четырёх-пяти мощностью 630-250кВА. 
 
 
 

Расчет  распределительной  сети. 

  Передачу электроэнергии от источника питания до приёмного пункта промышленного предприятия осуществляется воздушными или кабельными линиями. Сечение проводов и жил выбирается по техническим и экономическим условиям.

        Выбор сечения по нагреву осуществляется по расчётному току. Для параллельно работающих линий в качестве расчётного тока принимается ток после аварийного режима, когда одна питающая линия вышла из строя. По справочным данным в зависимости от расчетного тока определяется ближайшее большее стандартное сечение. Это сечение приводится для конкретных условий среды и способа прокладки кабеля и проводов. Если условия применения проводов и кабелей отличается от приведённых, то длительно допустимые токовые нагрузки пересчитывают по формуле: 

I'_доп=I_доп K₁K₂    

,где I_доп – длительно допустимый ток одиночного кабеля (провода); K₁ – коэффициент, учитывающий количество кабелей; К₂ – коэффициент допустимой перегрузки кабельной линии.

   При выборе сечения кабельной линий учитывают допустимые кратковременные перегрузки. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, для таких кабелей допускается перегрузки в течении 5 суток в пределах, указанных в таблицах справочника. Для кабелей с полиэтиленовой изоляцией и с поливинилхлоридной изоляцией перегрузки на время ликвидации аварий допустимы соответственно до 10 и 15%; при этом максимальная перегрузка допускается на время максимумов нагрузки продолжительностью не более 6 часов в сутки в течении 5 суток, если в остальные периоды времени этих суток нагрузка не превышает номинальной. Перегрузка кабельных линий 20-35 кВ не допускается.

      По  длительно допустимому току нагрузки:

          
 

   По потере напряжения:

                

                                                                                                                        

 

   По экономической плотности тока:

                    

    Пример расчёта кабельной линии проведем  на линии Л08 (ГПП-ТП-8), вариант №1. По данным таблицы 8-1 определим номинальный и расчетный токи:

 
 
 
 
 
 

S^'_ТП-8,н= = =1880,5  кВА 

S^'_ТП5,а= 3826,4  кВА 

   По справочнику [4] выбираем кабель ААШв с I_доп=450 сечением 95м². Т.к. в траншее проложено 3 кабелей, то к₁=0,85 к₂=1,05 – коэффициент учитывающий перегрузки:

I_доп≥I^'_доп.ав.

450≥ 433,20А

Проверяем КЛ по экономической плотности: 

S_Э = I_pн/j_э =90,8/1,2= 75,6мм² ,  

где j_э=1,2 – экономическая плотность тока из табл.1.3.36. [5]

S_ном принимаем 70 мм²

Проверяем КЛ по потери напряжения:

 
 
 
 

где, L_факт=0,267 км; =0,36 км (по справочнику [4]); =10%

Условие выполняется    L_доп> L_факт

Из всех условий выбираем большее сечение: кабель ААШв с сечением 95 мм² 

Выбор кабелей  остальных линий сведем в таблицы 6-1 (вариант 1), 6-2 (вариант 2) и 6-3 (вариант 3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

12.Технико-экономический расчет и выбор схемы электроснабжения 

Целью технико-экономических  расчётов является определение оптимального варианта схемы, параметров электросети и её элементов. Для систем электроснабжения промышленных предприятий характерна много вариантность решений задач, которая обусловлена широкой взаимозаменяемостью технических решений. В связи с этим требуется выполнение значительного числа трудоёмких вычислений, для автоматизации которых рекомендуется широко применять электронно-вычислительные машины (ЭВМ).

При технико-экономических  расчётах систем промышленного электроснабжения соблюдают следующие условия  сопоставимости вариантов:

технические, при которых сравнивают только взаимозаменяемые варианты при оптимальных режимах  работы и оптимальных параметров, характеризующих каждый рассматриваемый  вариант;

экономические, при которых расчёт сравниваемых вариантов ведут применительно к одинаковому уровню цен и одинаковой достижимости принятых уровней развития техники с учётом одних и тех же экономических показателей, характеризующий каждый рассматриваемый вариант.

Каждый  рассматриваемый вариант должен соответствовать требованиям, предъявляемым  к системе промышленного электроснабжения соответствующими директивными материалами, отраслевыми инструкциями и ПУЭ.

В технико-экономических  расчётах используют укрупненные показатели стоимости (УПС) элементов системы  электроснабжения, а так же УПС сооружения подстанций в целом. В УПС не включены некоторые статьи расхода, поэтому их не применяют для определения реальной стоимости сооружения объекта, а используют при сравнительных расчётов вариантов. УПС основных элементов системы электроснабжения приведены в приложении к данному пособию.

В соответствии с существующей методикой технико-экономических  расчётов в качестве основного метода оценки рекомендуется метод срока  окупаемости. В этом случае показателями являются капитальные вложения (затраты) и ежегодные (текущие) эксплуатационные расходы. Экономические (стоимостные) показатели в большинстве случаев являются решающими при  технико-экономических расчётах. Однако, если рассматриваемые варианты  равноценны в отношении

стоимостных показателей, предпочтение  отдают варианту с лучшими техническими показателями.

При экономических  расчётах для сравнения двух вариантов  используют метод срока окупаемости, лет,

Т_ок=(К₂-К₁)/(С_Э1-С_Э2)    (58)

,где К₁ К₂ - капитальные вложения в вариантах 1 и 2, тыс. руб.;

С_э1, С_э2 – ежегодные эксплуатационные расходы, тыс. руб/год, в тех же вариантах.

Вычисленный  срок окупаемости сравнивают с нормативным.

При Т_ок=Т_н сравниваемые варианты считают равно экономичными, при Т_ок<Т_н экономичным будет вариант с большими капитальными вложениями и большими годовыми эксплуатационными расходами.

При сравнении  двух вариантов не всегда возникает  необходимость в использовании  срока окупаемости. Так, например, если один вариант имеет меньшие ежегодные  эксплуатационные расходы и требует меньших капиталовложений (С_э1<С_э2, К₁<К₂), то он является экономически более выгодным. В варианте с равными капиталовложениями и разными эксплуатационными расходами наиболее экономичным будет вариант с меньшими эксплуатационными расходами. Если же капитальные вложения различны, а эксплуатационные расходы одинаковы, то предпочтение следует отдавать варианту с меньшими капитальными затратами.

      При рассмотрении трёх и более вариантов  критерием экономичности является минимум приведённых затрат, тыс. руб/год:

З=р_н(К_л+К_тп+К_эа)+С_пл+С_птп+С_ал+С_атп+С_аэа  (59)

,где р_н - нормативный коэффициент экономической эффективности, равный 0,15;

К_л - капитальные затраты на сооружение питающих линий; К_эа - капитальные затраты на электрические аппараты; К_т- капитальные затраты на трансформаторную подстанцию; С_пл – стоимость линий; С_пл – стоимость трансформаторной подстанции; С_ал – амортизационные отчисления линии; С_атп - амортизационные отчисления трансформаторной подстанции;  С_аэа - амортизационные отчисления электрических аппаратов.

   При выборе схемы внешнего электроснабжения промышленного предприятия на основе технико-экономических расчётов определяют сечения проводов и жил кабелей питающих линий и рациональное напряжение.

  Экономически целесообразное сечение определяют в результате сопоставления приведённых затрат для линий, имеющих различное сечение.

За основу принимают стандартное сечение, выбранное по техническим условиям. Дополнительно рассматривают стандартные  ближайшее большее и ближайшее  меньшее сечение. Определяют  приведённые затраты, а затем строят зависимость З=f(s). 

Технико-экономическое  сравнение. 

ТЭ  показатели кабельных  линий разберем на линии (ГПП-РУ1):

К=n·l·K₁=6·0,132·529,1=419,04 тыс.руб.

где К - КВ на рассматриваемом участке; n – количество кабелей; l – длинна линии;

K₁ – стоимость одного км линии (тыс/км).

G=n·l·g=6·0,132·1,9=1,5 т

,где G – расход цветного металла; g – удельный расход цветного металла (т/км).

K_зн=I’_рн/I_доп=321,4/1170=0,27 

∆P=n·l·∆P_н·K²_зн=6·0,132·70·0,07=4,2 кВт

,где ∆Р – потери активной мощности; ∆Р_н – нормированная величина потерь активной мощности; К²_зн – коэффициент загрузки в нормальном режиме.