151527 (Приёмники электрической энергии промышленных предприятий), страница 2

Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы злектроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимнорезервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

3. Расчет нагрузок на ПС 16

Подстанция ПС 16 питает электрооборудование второй серии электролизеров БТ-75. От этой подстанции получают питание: индивидуальные привода электролизеров, краны, освещение и вентиляция участка.

Расчет нагрузок на ПС 16 необходим для: расчетов токов КЗ, трансформаторов 10/0,4кВ, питающих кабелей, аппаратов защиты.

Расчет нагрузок щита кранов, щита освещения производим для выбора, трансформаторов 0,38/0,23кВ, питающих кабелей от ПС 16 до этих щитов и аппаратов защиты.

3.1 ЩИТ КРАНОВ 220В

В данном щите имеется 2 секции шин, от которых запитаны электромостовые краны и индивидуальные привода электролизеров.

Номинальная мощность одного электромостового крана[15]: Р_ном=52кВт, на каждую секцию приходится по 2 крана, значит ∑Р_{ном.кранов}=52 · 4=208кВт

В конструкции электролизера имеется три асинхронных двигателя, а именно:

- двигатель лицевой шторы;

- двигатель задней шторы;

- двигатель подъема и опускания анодного массива.

Как правило двигатели лицевой и задней штор имеют одинаковую мощность по 2,2кВт, а двигатель для подъема и опускания анодного массива – 4кВт.

В цехе имеется 128 электролизеров, для расчета Р_ном индивидуальных приводов, необходимо знать максимальное количество одновременно включенных приводов, в нашем случае эта цифра 16. Итак общая мощность привода одного электролизера равна Р_{ном.1эл-ра}=2,2 + 2,2 + 4 =8,4кВт.

Р_{ном.инд.прив.} = 8,4 · 16 = 134,4кВт. [15]

Находим среднесменную нагрузку Р_см по формуле[2]:

Р_см = Р_{ном.инд.прив.} ∙ К_{инд.прив.} + Р_{ном.кран.} ∙ К_и.кран.:

Где:

Р_{ном.инд.прив.} – номинальная мощность инд.прив(кВт) [15].

Р_{ном.кран.} – номинальная мощность крана(кВт) [15].

К_И – коэффициент использования [16].

Р_см=134,4 · 0,5 + 208 · 0,4 = 150,4кВт.

Находим средневзвешенный коэффициент использования К_и.ср.вз [2]:

;

.

Находим средневзвешенный коэффициент мощности cos_ср.вз.[2]:

;

= 0,56

отсюда tq_СР.ВЗ = 1,47

Находим среднесменную реактивную мощность по формуле [2]:

;

Q_СМ =(83,2 · 1,73 + 67,2 · 1,16) = 221,8кВар

Находим полную максимальную мощность Sмакс [2]

Находим максимальный ток Iмакс [2]

3.2 ЩИТ ОСВЕЩЕНИЯ 220В

В данном щите имеется 2 секции шин, от которых запитаны: рабочее, аварийное освещение цеха, а также освещение самой подстанции.

Находим среднесменную мощность Р_см по формуле[2]:

Р_см = Р_{раб.осв.} ∙ К_и.осв. + Р_{авар.осв.} ∙ К_{и.авар.осв.} +Р_осв.пс.∙ К_{и.осв.пс.}

Где:

Р_{раб.осв.} – номинальная мощность ламп рабочего освещения [15]

Р_{авар.осв.} – номинальная мощность ламп аварийного освещения [15]

Р_осв.пс. – номинальная мощность ламп освещения подстанции [15]

К_и – коэффициент использования [16]

Р_см=50 · 0,9 + 24 · 0,5 + 1 · 1 = 58кВт.

Находим средневзвешенный коэффициент использования К_и.ср.вз [2]:

;

.

Находим средневзвешенный коэффициент мощности cos_ср.вз[2]:

;

= 0,93

отсюда tq_СР.ВЗ = 0,37

Находим среднесменную реактивную мощность по формуле [2]:

;

Q_СМ =(45 · 0,48 + 12 · 0 + 1 · 0) = 21,6кВар

Находим полную максимальную мощность Sмакс [2]

Находим максимальный ток Iмакс [2]

3.3 РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА СЕКЦИЯХ 1 И 2 ПС 16

В данной подстанции имеется 2 секции шин, от которых запитаны: вытяжная и приточная вентиляция, щит кранов, щит освещения.

Находим среднесменную нагрузку Р_см по формуле [2]:

Р_см = Р_{приточ.вент.} ∙ К_и. + Р_{вытяж.вент.} ∙ К_и. +Р_щ.кран.∙ К_и. + +Р_щ.осв.∙ К_и.

Где:

Р_{приточ.вент.} – ном. мощность двигателя приточной вентиляции [15]

Р_{вытяж.вент.} – ном. мощность двигателя вытяжной вентиляции [15]

К_и – коэффициент использования [16]

Р_см=800 · 1 + 800 · 1 + 75 · 0,8 + 342,4 · 0,43 = 1808,4кВт.

Находим средневзвешенный коэффициент использования К_{и.ср.вз.} [2]:

;

.

Находим средневзвешенный коэффициент мощности cos_ср.вз.[2]:

;

= 0,82

отсюда tq_СР.ВЗ = 0,68

Находим среднесменную реактивную мощность по формуле [2]:

;

Q_СМ =(1600 · 0,62 + 58 · 0,37 + 150,4 · 1,47) = 1235,4кВар

Находим полную максимальную мощность Sмакс [2]

Находим максимальный ток Iмакс [2]

4. Выбор силовых трансформаторов

В соответствии с требованиями по обеспечению надежности ЭСН ЭП I категории должно быть два иcточника питания, для II категории рекомендуется два, но разрешается один. ЭП III категории могут получать питание от одного источника питания. ЦТП для ЭП I и II категорий выполняются двух трансформаторными, одно трансформаторные ЦТП устанавливаются для потребителей III категории и для небольшой мощности II категории. Для сокращения номенклатуры складского резерва, мощность трансформаторов следует выбирать из стандартного ряда мощностей, так чтобы на одном предприятии было не более одной-двух мощностей.

Стандартный ряд мощностей, в кВА: 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500.

ЦТП размещают внутри цехов равномерно, с максимальным приближением к потребителю (не более 200м). ЦТП по конструктивному исполнению делятся на: встроенные; пристроенные; внутрицеховые и отдельно стоящие.

Конструктивное исполнение выбирается с учетом условий окружающей среды, распределения нагрузок, удобство обслуживания.

Резервирование потребителей обеспечивается не только перегрузочной способностью трансформатора при наличие двух источников питания, но и схемами внутризаводских сетей, то есть за счет особенностей присоединения ЦТП к сборным шиам ГПП.

Для использования резервирования по сетям 10 кВ со стороны 10 кВ ЦТП устанавливается РУ (распределительное устройство) с ячейками КСО с высоковольтными выключателями или выключателями нагрузки (с предохранителями или без них). Выбор мощности трансформаторов осуществляется по расчетной среднесменной мощности нагрузки P_см; Q_см, так как для трансформаторов общего назначения масляных и сухих по ПУЭ допустимы длительные систематические перегрузки в нормальном режиме и длительные перегрузки в послеаварийном режиме. Полная расчетная среднесменная мощность рассчитывается по формуле[2]:

Виды перегрузок

1 Суточные перегрузки.

2 Недогрузочная летом; перегрузочная зимой (на 1 мин. недогрузки летом – 1 мин. перегрузки зимой, но не больше 15%).

3 Аварийная перегрузка – разрешается до 100% на 1 мин.

4. Послеаварийная перегрузка: для масляных трансформаторов в послеаварийном режиме допускается перегрузка на 4% в течение 6 часов 5 суток подряд.

Требуемая мощность трансформатора определяется из выражения:

[2]

где S_см – средняя нагрузка цеха за наиболее загруженную смену, кВА;

N – число трансформаторов;

K_загр – коэффициент загрузки.

В среднем для двух трансформаторной подстанции для расчетов К_загр=0,7. Это удовлетворяет условиям ПУЭ по перегрузки для масляных трансформаторов.

[2]

Для I категории К_загр≤0,7; Для II категории К_загр≤0,85 [2].

Мощность трансформатора выбирается ближайшая большая или принимается равной 2 (4; 6) и так далее, так чтобы равномерно распределить подстанции по цеху и рассматривают вопрос разукрупнения трансформаторов по цеху. Для цехов с расчетной нагрузкой до 400 кВА как правило отдельные ПС не предусматривают. При небольшой нагрузке такие цеха объединяют по территориальному признаку и запитывают от общей раздельной ЦТП, при этом ПС должны удовлетворять высшей категории надежности ЭСН. Возможно объединение мелких цехов с крупными, ПС в этом случае размещают в крупных цехах.

При проектировании СЭС место расположения ПС выбирают по направлению потока энергии от ГПП к ЦТП, то есть по возможности избегают перетоков. При проектировании производят экономическое сравнение вариантов. Укрупнение ПС приводит к сокращению кабельных линий и количества трансформаторов, но в тоже время у трансформаторов большей мощности больше потери и они более сложны в обслуживании.

При выборе трансформаторов цеховых ПС можно предусмотреть резерв на расширение или замену оборудования на более мощное.

В данной главе будет произведен расчет и выбор силовых трансформаторов ПС 16, щита кранов и щита освещения, расположенных в ПС 16.

4.1 ВЫБОР СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА ПС 16 10/0,4кВ

Выбираем трансформатор ТМ – 1600кВА