Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 27
Федеральное агентство образования
Политехнический университет Электротехнический институт Электроснабжение промышленных предприятий Кафедра ЭСПП Технико-экономическое обоснование выбора
компенсирующих устройств и напряжения питающей линии ГПП
вагоноремонтного завода
Курсовой проект
по дисциплине “Специальные вопросы ЭСПП” Выполнил: студент гр Проверил: профессор I. Технико-экономическое обоснование выбора напряжения питающей линии ГПП вагоноремонтного завода 1. Расчет по суточному графику электрических нагрузок вагоноремонтного завода средней и максимальной нагрузок 2. Построение годового графика по продолжительности и определение времени использования максимума нагрузки 3. Выбор трансформаторов на ГПП 4. Определение экономически целесообразного режима работы трансформаторов 5. Распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами 6. Годовые потери мощности и электроэнергии в трансформаторах 7. Технико-экономическое обоснование выбора напряжения питающей линии ГПП 7.1 Выбор и обоснование схемы внешнего электроснабжения 7.2 Выбор сечения проводников для двух классов напряжений 7.3 Технико-экономические сравнения рассматриваемых вариантов ВЛЭП 8. Технико-экономические расчеты по выбору варианта ГПП 8.1 Капитальные затраты на трансформаторы и стоимость потерь электроэнергии в них 8.2 Полные затраты по вариантам 9. Выбор оптимального варианта схемы внешнего электроснабжения II. Технико-экономическое обоснование выбора компенсирующих устройств в системе электроснабжения вагоноремонтного завода 1. Выбор схемы электроснабжения предприятия для определения реактивной мощности, подлежащей компенсации 2. Составление баланса реактивной мощности и выбор двух вариантов ее компенсации 3. Технико-экономическое сравнение вариантов 4. Распределение мощности батарей конденсаторов по узлам нагрузки кузнечного цеха Заключение Литература I
. Технико-экономическое обоснование выбора напряжения питающей линии ГПП
вагоноремонтного завода
1. Расчет по суточному графику электрических нагрузок вагоноремонтного завода средней и максимальной нагрузок
Выбираем характерный суточный график электрических нагрузок согласно отрасли близкой для нашего предприятия. Принимаем суточный график химического комбината. Мощность каждой ступени: где: Таким образом, для характерного суточного графика, представленного на рис.1 получим: Аналогично для других ступеней. Результаты расчетов активных и реактивных мощностей ступеней приведены в таблице 1. Таблица 1 Таким образом, получаем суточный график:
Рис.1 Характерный суточный график электрических нагрузок
Рис. 2 Годовой график нагрузки по продолжительности использования активной мощности На основании суточного графика построим годовой график по продолжительности (рис. 2). Потребляемая активная и реактивная суточная энергия: Средняя полная мощность предприятия за сутки: Из годового графика нагрузки по продолжительности определяем Учитывая наличие потребителей I и II категории, устанавливаем на ГПП два трансформатора. Из суточного графика нагрузок завода определяем: Определяем коэффициент заполнения графика нагрузки: По Определяем номинальную мощность трансформатора: Намечаем для дальнейшего рассмотрения трансформаторы двух номинальных мощностей: При этом коэффициент загрузки трансформатора: Определяем допустимую систематическую перегрузку трансформаторов в соответствии с суточным графиком: За счет неравномерности годового графика нагрузки (недогрузка в весенне-летний период) может быть допущена дополнительная перегрузка, но не более 15%: Определяем суммарную допустимую перегрузку трансформаторов в нормальном режиме при максимальной нагрузке завода: Проверяем возможность работы трансформатора в послеаварийном режиме при перегрузке 40% и обеспечении потребителей I и II категории: где Если на подстанции установлены трансформаторы, имеющие разные характеристики или различные мощности, то для выбора экономичного режима их работы пользуются кривыми приведенных потерь, которые учитывают потери мощности в цепи трансформатора с учетом потребления трансформаторами реактивной мощности. Потребление реактивной мощности трансформаторами увеличивает потоки мощности в звеньях системы и вызывает в них повышение потерь активной мощности. Это повышение потерь учитывается с помощью экономического эквивалента реактивной мощности. В дальнейших расчетах будем рассматривать два варианта значений напряжения питающей линии ГПП химического комбината: 35 кВ и 110 кВ. Для UНОМ
=35 кВ КЭК
= 0,12 UНОМ
=110 кВ КЭК
= 0,1 Вариант 1:
·ТМН - 4000/35 Приведенные потери: Суммарные приведенные потери для первого трансформатора: Суммарные приведенные потери для второго трансформатора: Суммарные приведенные потери для двух трансформаторов: Кривые приведенных потерь для одного работающего трансформатора и для двух трансформаторов строятся на основе полученных уравнений. Для построения кривых приведенных потерь составим таблицу изменения Таблица 2
Рис. 3 Графики приведенных потерь для варианта 1 ( 1 – работают два трансформатора; 2 – работает первый трансформатор; 3- работает второй трансформатор; Определим аналитически мощность ( Погрешность между графическим и аналитическим способами составляет: Для остальных вариантов расчет аналогичен, результаты расчетов сводим в таблицы. Вариант 2:
·ТМН - 6300/35 Таблица 3 Погрешность между графическим и аналитическим способами составляет: 1 – работает два трансформатора; 2 – работает первый трансформатор; 3- работает второй трансформатор; Вариант 3:
·ТМН - 4000/110 Таблица 4
Рис. 5 Графики приведенных потерь для варианта 3 ( 1 – работают два трансформатора; 2 – работает первый трансформатор; 3- работает второй трансформатор; Вариант 4:
·ТМН - 6300/110 Таблица 5
Рис. 6 Графики приведенных потерь для варианта 4 ( 1 – работают два трансформатора; 2 – работает первый трансформатор; 3- работает второй трансформатор; Потери мощности в трансформаторах складываются из потерь активной и реактивной мощностей. Потери активной мощности складываются из потерь на нагрев обмоток трансформатора, зависящих от тока нагрузки, и из потерь на нагрев стали сердечника магнитопровода (перемагничивание и вихревые токи), не зависящих от нагрузки. Потери мощности в трансформаторе могут быть определены по справочным данным следующим образом: Потери электроэнергии: Рассмотрим два случая: 1) Когда работает один трансформатор. В этом случае: 2) Когда работают оба трансформатора, но раздельно, то есть секционный выключатель разомкнут. Коэффициент загрузки для раздельно работающих трансформаторов: Так как минимальная мощность ступени суточного графика нагрузки равна 8174 кВА и больше мощности, при которой целесообразно переходить от одного трансформатора к двум ( Вариант 1:
·ТМН - 4000/35 Приведем пример расчета годовых потерь мощности и электроэнергии в трансформаторах для данного варианта: Коэффициент загрузки для раздельно работающих трансформаторов: Потери мощности для раздельно работающих трансформаторов: Потери электроэнергии для раздельно работающих трансформаторов: Для остальных вариантов расчет аналогичен. Расчеты сводим в таблицы. Таблица 6 Нагрузка кВА Прод-ть одной ступени нагрузки ч/год Кзагр. двух отдельно работающих тр-ов Потери мощн. в тр-ах кВт Потери эл.эн. в тр-ах кВт*ч/год Вариант 2:
·ТМН - 6300/35 Таблица 7 Нагрузка кВА Прод-ть одной ступени нагрузки ч/год Кзагр. двух отдельно работающих тр-ов Потери мощн. в тр-ах кВт Потери эл.эн. в тр-ах кВт*ч/год Вариант 3:
·ТМН - 4000/110 Таблица 8 Нагрузка кВА Прод-ть одной ступени нагрузки ч/год Кзагр. двух отдельно работающих тр-ов Потери мощн. в тр-ах кВт Потери эл.эн. в тр-ах кВт*ч/год Вариант 4:
·ТМН - 6300/110 Таблица 9 Нагрузка кВА Прод-ть одной ступени нагрузки ч/год Кзагр. двух отдельно работающих тр-ов Потери мощн. в тр-ах кВт Потери эл.эн. в тр-ах кВт*ч/год Задачей технико-экономических расчетов является выбор оптимального варианта передачи, преобразования и распределения электроэнергии от источника питания до потребителей. Критерием оптимального варианта служит минимум приведенных годовых затрат: В качестве схемы внешнего электроснабжения принимаем схему: два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой со стороны линий [2].
Рис. 7 Схема внешнего электроснабжения Данная схема удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к схемам электрических соединений: · Схема обеспечивает надежное питание присоединенных потребителей в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах. · Схема обеспечивает надежность транзита мощности через подстанцию в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах. · Схема является простой, наглядной и экономичной. Выбор сечения проводов проводим по экономической плотности тока в нормальном и послеаварийном режимах. Правильно выбранное сечение должно удовлетворять следующим требованиям: · По перегрузке · По допустимой потере напряжения ( · По потере на корону (для 110 кВ и выше) Экономическое сечение: Вариант 1:
Принимаем ближайшее стандартное сечение Для принятого сечения проводим все необходимые проверки: 1)
По аварийному току: 2)
По механической прочности: Для сталеалюминевых проводов минимальное сечение по условию механической прочности составляет 3)
По допустимой потере напряжения: Допустимая длина питающей линии: 4)
По короне: Проверка на корону осуществляется для линий напряжением 110 кВ и выше. Следовательно, для данного варианта данную проверку не проводим. Выбранное сечение
Вариант 2:
Принимаем ближайшее стандартное сечение Для принятого сечения проводим все необходимые проверки: 1)
По короне: Условие: Если Таким образом, Выбранное сечение
2)
По аварийному току: 3)
По механической прочности: Для сталеалюминевых проводов минимальное сечение по условию механической прочности составляет 4)
По допустимой потере напряжения: Допустимая длина питающей линии: Выбранное сечение Капитальные затраты
Вариант 1:
ОРУ содержит в себе два блока с отделителем и неавтоматической перемычкой, стоимостью [2]: Вариант 2:
Эксплуатационные затраты
Вариант 1:
Стоимость потерь энергии в линиях: Отчисления на амортизацию и обслуживание элементов: Вариант 2:
Стоимость потерь энергии в линиях: Отчисления на амортизацию и обслуживание элементов: Полные затраты
Вариант 1:
Вариант 2:
Вариант 1:
· где, Вариант 2:
· где, Вариант 3:
· Вариант 4:
· Полные затраты по всем вариантам сведем в таблицу. Таблица 10 Полные затраты по ВЛЭП, тыс.у.е. Полные затраты по трансформаторам Полные затраты по варианту В результате технико-экономического сравнения рассмотренных вариантов была выбрана двухцепная ВЛЭП 110 кВ, выполненная на железобетонных опорах проводом марки АС-70. А также вариант установки на ГПП двух раздельно- работающих трансформаторов мощностью 6300 кВА (ТМН-6300/110). Основной задачей компенсации реактивной мощности является снижение потерь активной мощности и регулирование напряжения. Эту задачу целесообразно рассматривать как с технической, так и с экономической точек зрения. Экономическая сторона этого вопроса заключается в том, что необходимо минимизировать сумму капитальных вложений и эксплуатационных затрат компенсационного оборудования. С технической точки зрения необходимо подобрать необходимое оборудование и выбрать наиболее оптимальное место его размещения. С точки зрения экономии электроэнергии и регулирования напряжения компенсацию реактивной мощности наиболее целесообразно осуществлять в месте возникновения ее дефицита.
Рис. 8 Схема компенсации реактивной мощности Определяем Реактивную мощность, вырабатываемую синхронным двигателем, можно принять равной: Мощность, которую можно передать из сети 6 кВ в сеть 0,4 кВ: Далее рассмотрим два варианта схем компенсации реактивной мощности: 1. Схема, содержащая 9 трансформаторов (которые выбраны ранее) 2. Схема с увеличенным числом трансформаторов Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана через трансформаторы в сеть 0,4 кВ: Вариант 1:
Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана через 9 трансформаторов в сеть 0,4 кВ: Величина реактивной мощности, которую необходимо скомпенсировать: Принимаем конденсаторные батареи марки УКБ-0,38-200У3 в количестве 11 шт., общей мощностью 2200 кВАр. Вариант 2:
Увеличиваем количество трансформаторов до 10 шт. Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана через 10 трансформаторов в сеть 0,4 кВ: Величина реактивной мощности, которую необходимо скомпенсировать: Принимаем конденсаторные батареи марки УКБ-0,38-150У3 в количестве 6 шт., общей мощностью 900 кВАр. Удельные затраты для синхронного двигателя, используемого в качестве ИРМ: · удельные затраты на 1 кВАр реактивной мощности: · удельные затраты на 1 кВАр2
реактивной мощности: Удельные затраты на установку БК в сети 0,4 кВ: Вариант 1:
Вариант 2:
Полные затраты по вариантам: Вариант 1:
Вариант 2:
Так как
Суммарная мощность КБ на стороне 0,4 кВ, приходящаяся на кузнечный цех: · расчетная реактивная нагрузка 0,4 кВ вагоноремонтного завода: · расчетная реактивная нагрузка 0,4 кВ инструментального цеха: · доля потребления реактивной нагрузки 0,4 кВ кузнечного цеха по отношению ко всему заводу: · общая мощность КБ на стороне 0,4 кВ вагоноремонтного завода: · тогда суммарная мощность КБ на стороне 0,4 кВ, приходящаяся на кузнечный цех: Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана через трансформатор цеховой ТП-7 в сеть 0,4 кВ: Мощность, передаваемая со стороны 6 кВ в цех: Эквивалентное сопротивление сети: Тогда: Расчетная мощность батарей конденсаторов, устанавливаемых у ШР: Учитывая шкалу номинальных мощностей принимаем: Суммарная мощность КБ: В данной работе было проведено технико-экономическое обоснование выбора компенсирующих устройств и напряжения питающей линии ГПП вагоноремонтного завода. В результате расчетов был определен наиболее оптимальный вариант схемы внешнего электроснабжения предприятия. Была выбрана двухцепная ВЛЭП 110 кВ, выполненная на железобетонных опорах проводом марки АС-70; на ГПП установлено два параллельно работающих трансформатора мощностью 6300 кВА (ТМН-6300/110). После проведения технико-экономического сравнения вариантов установки компенсирующих устройств было принято решение об установке 9 цеховых трансформаторов мощностью 630 кВАр и 11 конденсаторных батарей марки УКБ-0,38-200У3, общей мощностью 2200 кВАр. Таким образом, технико-экономического сравнение нескольких вариантов позволило выбрать наиболее оптимальный вариант, критерием которого служит минимум приведенных затрат. 1.
Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д., Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учеб. пособие для техникумов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528с. 2.
Справочник по проектированию электроэнергетических систем / В.В. Ершевич, А.Н. Зейлигер, Г.А. Илларионов и др.; Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро, - 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 352 с. 3.
Электроснабжение промышленных предприятий. Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 100400 «Электроснабжение» / Сост. А.И. Гаврилин, С.Г. Обухов, А.И. Озга; ТПУ. – Томск, 2004. – 112 с. 4.
Рожкова Л.Д., Козулин В.С., Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 646 с. 5.
Справочник по электрическим установкам высокого напряжения / Под ред. И. А. Баумштейна. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 768 с. 6.
Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов / В.М. Блок, Г.К. Обушев, Л.Б. Паперко и др.; Под ред. В.М. Блок. – М.: Высш. школа, 1990. – 383 с. 7.
Барченко Т.Н., Закиров Р.И., Электроснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие к курсовому проекту, Томск, ТПИ, 1988. – 96 с. 8.
Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: В 2 т. Т.1. Электроснабжение / Под общ. Ред. А.А. Федорова. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 568 с.
|