Выбор схемы внутризаводского электроснабжения

6. Выбор схемы внутризаводского электроснабжения

Системы электроснабжения разделяют на систему внешнего (воздушные и кабельные линии от подстанции энергосистемы до ГПП) и систему внутреннего электроснабжения (распределительные линии от ГПП до ЦТП).

Схемы внешнего и внутреннего электроснабжения выполняются с учетом особенностей режима работы потребителей, возможностей дальнейшего расширения производства, удобства обслуживания и.т.д.

Схемы с установкой ГПП, получающей питание от двух независимых источников питания по двухцепной линии, применяются для нагрузок любой категории. С помощью трансформаторов ГПП напряжение сетей энергосистемы 35–20 кВ трансформируется в напряжение распределительной сети 10 кВ.

Схемы подачи питания к двум и более приёмным пунктам применяются при наличии на крупном энергоёмком предприятии двух и более мощных и обособленных групп потребителей; при преобладании нагрузок I категории; при развитии предприятия несколькими очередями.

Схемы внутризаводских сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

Под радиальной схемой подразумевается такая, при которой от источника питания линии электрической сети выполняются независимыми друг от друга и без ответвлений по пути следования. Радиальные схемы обладают большой гибкостью, удобством эксплуатации, и как правило, строятся по ступенчатому принципу.

Под ступенью электроснабжения понимают узлы схемы электроснабжения, между которыми энергия, получаемая от источника питания, передаётся определенному числу потребителей.

Многоступенчатыми схемы являются тогда, когда в сеть последовательно включено несколько промежуточных РП одного напряжения, от которых получают питание отдельные крупные ЭП или групп ЭП. Промежуточные РП позволяют освободить шины ГПП с дорогостоящими выключателями от большого количества мелких отходящих линий. Двухступенчатые схемы желательно применять на предприятиях с ударными нагрузками (электропечи, прокатные станы). По возможности следует при выборе схемы стремиться к снижению числа ступеней до двух-трёх, т.к. это упрощает коммутацию, защиту и автоматику сетей, снижает потери электроэнергии. Применение радиальных схем электроснабжения увеличивает количество используемой высоковольтной аппаратуры, но они имеют повышенную надёжность, т.к. каждый потребитель получает питание от ГПП по отдельной линии. При распределении электроэнергии по магистральной схеме делают ответвления от воздушной высоковольтной линии на отдельные подстанции или заводят кабельную линию поочередно на несколько подстанций. Такие схемы дают возможность снизить капитальные затраты за счёт уменьшения длины питающих линий, снижения количества используемых высоковольтных аппаратов, а следовательно упрощения строительной части подстанций. Основным недостатком магистральных схем является меньшая надёжность электроснабжения, т.к. повреждение магистрали ведёт к отключению всех потребителей, питающихся от неё.

Внутризаводские сети выполняются кабелями, проложенными в земле, в траншеях полевого типа на глубине 0,7 м от планировочной отметки земли.

Окончательно схема может быть оформлена после выбора мощности трансформаторов ГПП, т.к. оптимальное число присоединений на сборных шинах 10 кВ (ГПП зависит от мощности трансформаторов).

7. Расчет кабельных линий

Внутризаводские сети промышленных предприятий выполняются, как правило, кабелями, которые могут быть проложены различными способами: в земляных траншеях, в кабельных каналах и туннелях, по эстакадам и галереям.

Марку кабеля выбирают с учетом характеристик грунта на территории предприятия и условий прокладки КЛ. По техническим данным [ 4 ] выбран кабель марки ААШвУ - кабель с алюминиевой токоведущей жилой с бумажной пропитанной улучшенной изоляцией, алюминиевой защитной оболочкой, с защитным шланговым покровом из ПВХ.

Сечение кабеля выбирают исходя из четырех расчетных условий:

1. Длительно допустимый нагрев максимальным расчетным током

Iдл.доп ≥ Iр ,

где Iдл.доп - длительно допустимый ток для выбранного сечения,А Определяется по таблице ПУЭ в зависимости от материала токоведущей жилы, материала изоляции и условий прокладки КЛ.

Iр - максимальный расчетный ток КЛ, А

Iр = Sр/(*U) А ,

где U - напряжение внутризаводских сетей, кВ

Sр - полная расчетная мощность, кВА

Ip=Sp/(*U)=1419,6/*10=82А

По таблице [ 4 ] находим кабель сечением 25 мм² с Iдл.доп = 90А.

90 А > 82А

Соблюдение этого условия обеспечивает нормативный срок службы изоляции кабеля.

2. По экономической плотности тока:

Fэк = Iнорм/jэк ,

где Fэк- экономически обоснованное сечение, соответствующее минимуму затрат на строительство и эксплуатацию КЛ, мм²;

Iнорм - ток в линии в нормальном режиме, А;

jэк - экономическая плотность тока, А/мм². Экономическая плотность тока определяется в зависимости от числа использования максимума активной нагрузки в год. По таблице [3] определяем jэк = 1.4 А/мм².

Iнорм = Iр/2 = 82/2=41 А; Fэк = 41/1.4 = 29,3 мм².

Выбираем ближайшее меньшее 25 мм².

3. По допустимой потере напряжения:

ΔUрасч ≥ ΔUдоп,

где ΔUрасч - расчетная потеря напряжения в КЛ, %

ΔUдоп - допустимая потеря напряжения в КЛ, %; ΔUдоп =5%;

Определим расчетную потерю напряжения:

ΔUрасч = (Pp*R + Qp*X) / Uср.ном, В

где R, X - активное и реактивное сопротивление КЛ, Ом;

Uср.ном-средненоминальное напряжение внутризаводских сетей, кВ.

Определим активное и реактивное сопротивление КЛ:

R = r₀*l, Ом ; X = x₀*l ,Ом

где r₀, x₀ - удельное активное и реактивное сопротивления КЛ, Ом/км. Дано в [ 4 ].

l - длина КЛ, км.

R= 0,394Ом/км*0,161км =0,144 Ом; X= 0,095Ом/км*0,161км =0,0153 Ом;

ΔUрасч = (1113,8*0,144+880,2*0,0153)/10.5 = 16,6 В;

ΔUрасч% = (ΔUрасч/Uср.ном)*100%

ΔUрасч% = (16,6/10500)*100 =0,16 %

0,16% < 5%

4. Проверка выбранного сечения на термическую стойкость при сквозных КЗ:

Проверку на термическую стойкость сечения кабеля можно выполнить после расчета токов КЗ.

F > Fmin Fmin =/Cт= (Iп⁽³⁾ *tрасч) /Ст ,мм²

tрасч=tр.з+tо.в.=1,005

Fmin=(Iп⁽³⁾ *)/Ст=(2,8*)/85