Технико-экономический расчет проектирования и эксплуатации систем электроснабжения промышленного предприятия

2 Технико-экономический расчет. Сравнение вариантов

При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленного предприятия основными являются три вида нагрузок: активная, реактивная мощность и ток.

Таблица 2.1 Мощности ступеней суточного графика активной нагрузки

Таблица 2.2 Мощности ступеней суточного графика активной нагрузки

Необходимо построить суточный график для наглядного представления:

Рисунок 2.1 Суточный график электрических нагрузок завода

Определяем из графика S_max=S_P=25748 кВА.

Необходимо построить график по продолжительности для нахождения числа часов использования максимума нагрузки и времени максимальных потерь.

Рисунок 2.2 Годовой график нагрузок по продолжительности

использования активной мощности.

2.1 Расчет потребляемой электроэнергии заводом

Потребляемую активную и реактивную энергию за сутки вычисляют по формулам:

,                                                                                                             (2.1)

.                                                                                                             (2.2)

Среднесменную активную мощность предприятия за сутки вычисляют по формуле:

 кВт,                                                                                                       (2.3)

Среднесменную реактивную мощность предприятия за сутки вычисляют по формуле:

 кВАр.                                                                                                    (2.4)

Средняя полная мощность предприятия за сутки вычисляют по формуле:

 кВАр.                                                                                                    (2.5)

Время использования максимальной нагрузки в течение года вычисляют по формуле:

 ч.                                                                                                           (2.6)

Характеризует время, в течение которого через электрическую сеть, работающую с максимальной нагрузкой, передавалось бы такое же количество электроэнергии (ЭЭ), которое передается через нее в течение года по действительному графику нагрузки.

Время максимальных потерь вычисляют по формуле:

ч.                                                                                                           (2.7)

Характеризует время, в течение которого электрическая сеть, работая с неизменной максимальной нагрузкой, имеет потери ЭЭ, равные действительным годовым потерям.

2.2 Составление схемы внешнего электроснабжения завода

Для выбора оборудования необходимо произвести технико-экономическое сравнение нескольких вариантов. Критерием оптимальности варианта служит минимум затрат на сооружение и эксплуатацию подстанции и оборудования:

, где  - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

- единовременные капитальные вложения на сооружение;

- суммарные годовые эксплуатационные расходы.

ГПП завода является ответвительной. Учитывая наличие потребителей второй категории, по условию надежности электроснабжения число трансформаторов на подстанции должно быть не менее двух. Для уменьшения токов короткого замыкания работа трансформаторов предусматривается раздельной. Выбираем схему - два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой со стороны линии, как показано на чертеже ФЮРА.3710000.213.Э2 [7].

Рисунок 2.3 Принципиальная схема внешнего электроснабжения завода

2.2.1 Выбор трансформаторов ГПП по суточному графику нагрузки

Совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок определяет нагрузочную способность трансформаторов, в основу расчета которой положен тепловой износ изоляции трансформатора. Выбор трансформаторов без учета нагрузочной способности может привести к необоснованному завышению их установленной мощности, что экономически нецелесообразно.

Коэффициент заполнения графика нагрузки вычисляют по формуле:

.                                                                                                             (2.8)

Выбор трансформаторов по перегрузочной способности производится по продолжительности максимума нагрузки  равен 5 часам согласно рисунку 2.1, и коэффициенту заполнения графика нагрузки .

По рисунку 2.4 определяем кратность допустимых нагрузок трансформатора  равна 1,11.

Рисунок 2.4 Кратность допустимых нагрузок трансформатора

Номинальная мощность трансформатора

 кВА.                                                                                                      (2.9)

Намечаем для дальнейшего рассмотрения трансформаторы двух номинальных мощностей:

, и .

При этом их коэффициенты загрузки будут равны:

,                                                                                                                                 (2.10)

.

2.2.1.1 Проверка для послеаварийного режима

Проверяем установленную мощность трансформатора в послеаварийном режиме нагрузок при отключении одного из трансформаторов и необходимость обеспечить электроснабжение потребителей 2-й категорий в период максимума нагрузок с допустимой нагрузкой 140 %:

,                                                                                                           (2.11)

где  - коэффициент, характеризующий процент потребителей второй категорий в общей нагрузке завода.

Учитывая, что к таковым отнесены потребители компрессорного цеха, канализационно-насосной и насосной станции, с общей расчетной мощностью  кВА, получим:

.                                                                                                           (2.12)

Необходимо проверить условие (2.11):

 МВА

 МВА

Следовательно, выбранные мощности трансформаторов обеспечивают электроснабжение потребителей второй категории завода как в нормальном, так и в послеаварийном режимах нагрузок.

2.3 Выбор сечения линии питающей ГПП

2.3.1 Выбор напряжения питающей линии

Для выбора напряжения питающей линии, подходящей к ГПП завода, расположенной на расстоянии 8 км от подстанции энергосистемы, рассчитаем два варианта: 35 и 110 кВ.

Сечение провода выбирается по экономической плотности тока и проверяется:

- по 30%-ой перегрузке;

- по допустимой потере напряжения (5% - в нормальном, 10% - в послеаварийном режимах);

- по механической прочности;

- на корону (для напряжения 110 кВ и выше) [8].

Экономическое сечение вычисляют по формуле:

,                                                                                                           (2.13)

где - нормированное значение экономической плотности тока ( при > 5000