45
Секционные ворота
ВС6
0,15
0,45
220
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
В
Щит вентиляции ЩВ-
01
0,8
55,5
380
0,85
0,62
44,4
27,5
52,2
99,3
-
Щит рабочего
освещения ЩО-01
1
-
380
0,95
0,33
8,3
2,5
8,7
13,3
-
Розетка для
переносного
дымососа
0,15
2,2
220
1,00
0,00
0,3
0,0
0,3
10,0
С
АВР
Шкаф дымоудаления
ШД КЕРАПЛАСТ
0,8
0,12
380
0,33
2,86
0,1
0,3
0,3
0,6
-
Шкаф сигнализации
ЩАС
0,8
2
220
1,00
0,00
1,6
0,0
1,6
9,1
А
Резервный источник
питания РИП1
1
0,1
220
1,00
0,00
0,1
0,0
0,1
0,5
В
Резервный источник
питания РИП2
1
0,5
220
1,00
0,00
0,5
0,0
0,5
2,3
В
Резервный источник
питания РИП3
1
0,6
220
1,00
0,00
0,6
0,0
0,6
2,7
В
Электронагреватель
накопительного типа
"Термекс" ЭН1
1
3,5
220
1,00
0,00
3,5
0,0
3,5
15,9
С
Насос на
теплоносителе П1
1
0,55
220
1,00
0,00
0,6
0,0
0,6
2,5
В
Насос на
теплоносителе П2
1
0,12
220
1,00
0,00
0,1
0,0
0,1
0,5
В
Аварийное освещение
ЩОА-1
-
-
380
0,95
0,33
0,9
0,3
0,9
4,2
-
ИТОГО по АВР
-
-
-
0,99
0,13
4,5
0,6
4,5
6,9
-
Как было определено ранее электрические нагрузки промышленного
предприятия АО «ОХК «УРАЛХИМ» состоят из нагрузок производственного
корпуса, модульной котельной, гаража СЗМ и склада АС. Расчет нагрузок
сведен в таблицу 13. Мощность АВР учитываем на обоих секциях, так как в
случае отключения одной из них все потребители первой категории должны
оставаться в работе.
Таблица 13
Расчет силовых электрических нагрузок промышленного
предприятия АО «ОХК «УРАЛХИМ»
Наименование потребителя
cosφ
tgφ
P
p
, кВт
Q
p
,
кВар
S
p
, кВА
I
p
, А
Фаза
ГРЩ 1 секция
Гараж СЗМ
0,85
0,62
37,0
22,9
43,5
66,2
-
Котельная
0,93
0,40
70,0
27,7
75,3
114,5
-
Щит технологического
оборудования
0,90
0,48
90,0
43,6
100,0
190,1
-
46
Розеточная сеть лаборатории РЛ1
1,00
0,00
1,5
0,0
1,5
13,6
А
Розеточная сеть операторной
РО1
1,00
0,00
1,5
0,0
1,5
13,6
В
Насос (пом. 106) Н1
0,80
0,75
1,0
0,7
1,2
2,9
-
Насос (пом. 106) Н2
0,80
0,75
1,0
0,7
1,2
2,9
-
Секционные ворота ВС1
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
В
Секционные ворота ВС3
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
В
Кран мостовой двухбалочный г.п.
3,2 т
0,66
1,14
2,1
2,4
3,2
13,8
-
Обогрев водостоков ОВ1
1,00
0,00
2,0
0,0
2,0
17,7
А
Обогрев водостоков ОВ2
1,00
0,00
2,0
0,0
2,0
17,7
С
Наружное освещение
0,80
0,75
0,7
0,5
0,9
6,7
-
АВР
0,99
0,13
4,5
0,6
4,5
6,9
-
ИТОГО по ГРЩ 1 секция
0,91
0,46
205,6
95,3
226,6
344,8
-
ГРЩ 2 секция
Склад аммиачной селитры
1,00
0,00
25,0
0,00
25,0
38,0
-
Гараж СЗМ
0,85
0,62
37,0
22,9
43,5
66,2
-
Котельная
0,93
0,40
70,0
27,7
75,3
114,5
-
Щит технологического
оборудования
0,90
0,48
90,0
43,6
100,0
190,1
-
Секционные ворота ВС2
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
А
Секционные ворота ВС4
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
В
Секционные ворота ВС5
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
А
Секционные ворота ВС6
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
В
Щит вентиляции ЩВ-01
0,85
0,62
44,4
27,5
52,2
99,3
-
Щит рабочего освещения ЩО-01
0,95
0,33
8,3
2,5
8,7
13,3
-
Розетка для переносного
дымососа
1,00
0,00
0,3
0,0
0,3
10,0
С
АВР
0,99
0,13
4,5
0,6
4,5
6,9
-
ИТОГО по ГРЩ 1 секция
0,91
0,45
279,5
124,8
306,1
465,6
-
Максимальная мощность вводов рассчитывается из условия питания
всех потребителей предприятия по одному вводу.
Таблица 14
Расчет силовых электрических нагрузок промышленного
предприятия АО «ОХК «УРАЛХИМ»
Наименование потребителя
cosφ
tgφ
P
p
, кВт
Q
p
,
кВар
S
p
, кВА
I
p
, А
Фаза
Склад аммиачной селитры
1,00
0,00
25,0
0,00
25,0
38,0
-
Гараж СЗМ
0,85
0,62
37,0
22,9
43,5
66,2
-
Котельная
0,93
0,40
70,0
27,7
75,3
114,5
-
Щит технологического
оборудования
0,90
0,48
90,0
43,6
100,0
190,1
-
Розеточная сеть лаборатории РЛ1
1,00
0,00
1,5
0,0
1,5
13,6
А
Розеточная сеть операторной
РО1
1,00
0,00
1,5
0,0
1,5
13,6
В
Насос (пом. 106) Н1
0,80
0,75
1,0
0,7
1,2
2,9
-
Насос (пом. 106) Н2
0,80
0,75
1,0
0,7
1,2
2,9
-
Секционные ворота ВС1
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
В
47
Секционные ворота ВС3
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
В
Кран мостовой двухбалочный г.п.
3,2 т
0,66
1,14
2,1
2,4
3,2
13,8
-
Обогрев водостоков ОВ1
1,00
0,00
2,0
0,0
2,0
17,7
А
Обогрев водостоков ОВ2
1,00
0,00
2,0
0,0
2,0
17,7
С
Наружное освещение
0,80
0,75
0,7
0,5
0,9
6,7
-
Секционные ворота ВС2
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
А
Секционные ворота ВС4
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
В
Секционные ворота ВС5
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
А
Секционные ворота ВС6
0,62
1,27
0,1
0,1
0,1
3,3
В
Щит вентиляции ЩВ-01
0,85
0,62
44,4
27,5
52,2
99,3
-
Щит рабочего освещения ЩО-01
0,95
0,33
8,3
2,5
8,7
13,3
-
Розетка для переносного
дымососа
1,00
0,00
0,3
0,0
0,3
10,0
С
АВР
0,99
0,13
4,5
0,6
4,5
6,9
-
ИТОГО по ГРЩ
0,95
0,34
377,7
129,3
399,2
607,3
-
На электростанциях электрогенераторы вырабатывают одновременно
как активную, так и реактивную мощности, которые передаются по
электрическим сетям потребителям электроэнергии.
Согласно техническим условиям, выданным электроснабжающей
организацией, коэффициент реактивной мощности, с которым промышленное
предприятие АО «ОХК «УРАЛХИМ» может быть подключено к ТП105
составляет tgφ
рек
= 0,33. Исходя из этого следует, что на сборных шинах ГРЩ
коэффициент реактивной мощности должен быть менее 0,33. Так как в
некоторых послеаварийных режимах работы возможно питание от ТП105, то
необходимо, чтобы данное условие выполнялось. Согласно расчету нагрузок
нормального режима коэффициент реактивной мощности составляет на I
секции шин 0,46, на II 0,45, а значит необходимо установить компенсирующие
устройства в ГРЩ.
Определяем мощность компенсирующего устройства Q
к.у
, квар, по
формуле
Q
к.у
P
р
(tgφ
факт
- tgφ
рек
), (15)
где P
p
- расчетная активная мощность на СШ ГРЩ, кВт;
tgφ
факт
- фактический коэффициент на шинах ВН до установки
компенсирующего устройства;
tgφ
рек
- рекомендуемый энергосистемой коэффициент мощности.
48
на I СШ
Q
к.у1
205,6 · (0,46 - 0,33) 27,4 квар;
на II СШ
Q
к.у2
279,5 · (0,45 - 0,33) 32,5 квар;
Для установки на обеих секциях ГРЩ принимаются к установке
компенсирующие устройства «Varset Comfort», производства фирмы
«Schneider Electric», мощностью Q
к.у.ст.
= 50 квар.
Рисунок 12. Компенсирующее устройство «Varset Comfort»
Схема подключения компенсирующего устройства представлена на
рисунке 13.
Рисунок 13. Схема подключения компенсирующего устройства
49
С учетом установки компенсирующих устройств необходимо
скорректировать расчетные мощности ГРЩ. Реактивная мощность на сборных
шинах ГРЩ определяется по формуле
30
Q
Р.сКУ
= Q
Р
- Q
к.у.ст.
, (16)
для I СШ в нормальном режиме
Q
РIСШ.сКУ
= 95,3 – 50 = 43,5 квар,
для II СШ в нормальном режиме
Q
РIIСШ.сКУ
= 124,8 – 50 = 74,8 квар,
для аварийного режима
Q
Рав.сКУ
= 129,3 – 2 · 50 = 29,3 квар.
Тогда полные мощности секций шин равны
для I СШ в нормальном режиме
для II СШ в нормальном режиме
для аварийного режима
Расчетные токи определяются по формуле
31
, (17)
для I СШ в нормальном режиме
для II СШ в нормальном режиме
для аварийного режима
30
Герасименко, А.А. Передача и распределение электрической энергии: Уч. пособие [Текст] / А.А.
Герасименко, В.Т. Федин. – Ростов-н/Д.: Феникс; Красноярск: Издательские проекты, 2016. – 720 с.
31
Браун, Марк Электрические цепи и электротехнические устройства. Диагностика неисправностей / Марк
Браун , Джавахар Раутани , Дайниш Петил. - М.: Додэка XXI, 2012. - 328 c.
50
Так как рассматриваемое предприятие АО «ОХК «УРАЛХИМ» в
отношении обеспечения надежности электроснабжения относятся к первой
категории по надежности электроснабжения, то для электроснабжения
данного предприятия необходимо установить две газопоршневый
электростанции, мощность каждой из которых рассчитана на полную нагрузку
предприятия. Резервным третьим источником электроснабжения выступает
централизованная энергосистема, а именно ТП 105. Мощность каждой
газопоршневой электростанции определяется по формуле:
(18)
где Р
р
– расчетная мощность предприятия, кВт;
По расчетной мощности выбирается газопоршневая электростанция
GazEcos MITSUBISHI 500 кВт (рисунок 14).
Рисунок 14. Газопоршневая электростанция GazEcos MITSUBISHI
500 кВт
51
Технические характеристики газопоршневой электростанции GazEcos
MITSUBISHI 500 кВт представлены в таблице 15.
Таблица 15
Технические характеристики газопоршневой электростанции
GazEcos MITSUBISHI 500 кВт
Технические характеристики
Величина
Максимальная мощность
625 кВа / 500 кВт
Напряжение
230 / 400 В
Частота / скорость вращения
50 Гц / 1500 об/мин
Фазы / полюса
3 фазы / 4 полюса
Габариты электростанции открытой на раме
4060x1720x2152 мм
Вес электростанции открытой на раме
6700 кг
Щит управления с контроллером
TELYS с ЖК дисплеем
Расход топлива при 100% нагрузке
125м3/ч
Удельный расход топлива
0,25 м3/кВт*ч
Давление газа на входе, мбар
50
Удельный расход масла
<0,2 г/кВт*ч
Двигатель
MITSUBISHI S12A2-PTA
Объем двигателя
34 л.
Число и расположение цилиндров
V, 12 цилиндров
Система смазки
комбинированная смазка
под давлением и
разбразгиванием
Управление двигателем
электронное
Диаметр поршня
150 мм
Ход поршня
160 мм
Компрессия
14,5;1
Режим пуска
электрический стартер 24
В
Температура выхлопных газов
<540 оС
Генератор
LEROY SOMER LSA 49.1
L9A или MITSUBISI MG-
H6G
Постоянная номинальная мощность
625 кВА
Тип
бесщеточный с
самовозбуждением
Количество опорных подшипников
одноопорный
Фактор мощности (cos <)
0,8
КПД
95.6%
Класс защиты обмоток
IP 23
Класс изоляции
Н
Максимальная скорость
2250 об/мин
Регулятор напряжения
автоматический R449
Нестабильность выходного напряжения в
установившемся режиме:
+/- 0,5%
Нестабильность выходного напряжения в
переходном режиме:
<+20% , -15% (60%In,
cos фи = 0,4 сдвиг фазы)
Регулируемый диапазон напряжения
+/- 5%
52
Искажение формы сигнала без нагрузки
<2% (линейного
напряжения).
Форма волны NEMA = TIF
< 50
Форма волны I.E.C = THF
2
Ток короткого напряжения
300%
Электроснабжение предприятия выполняется от двух секций шин 0,4 кВ
цеховой ТП. Для обеспечения бесперебойного электроснабжения
потребителей предприятия при выходе из строя обоих газопоршневых
электростанциях, ремонтных работ на газопоршневых электростанциях в
схеме предусматривается питание электроприемников от централизованной
сети. Для переключения источников питания между собой применяются
устройства АВР.
При максимальном токе линий на каждую газопоршневую
электростанцию равном
(19)
выбирается трехфазный автоматический выключатель ВА53-41 с
номинальным током расцепителя 1000 А.
Защита от токов короткого замыкания и перегрузок:
I
ном.в.
I
р
, (20)
I
ном.в.
= 1000 А
> I
р
= 903 А;
I
н.р.
k
р
· I
р
, (21)
где k
р
– коэффициент отстройки от расчетного тока, k
р
= 1,1
I
н.р.
= 1000 А > 1,1 · 903 = 993 А;
I
ср.р.
k
н
· I
пик
, (22)
Кабельные линии 0,4 кВ от газопоршневых электростанций до сборных
шин 0,4 кВ цеховой ТП выбираются по длительному допустимому току
I
доп.
I
р
, (23)
53
Принимается кабель 2х(3хАПвБбШв-1х400) длительно допустимый ток
которого при прокладке в земле равен I
доп
= 2 х 527 = 1054 А.
I
доп.
= 1054 А I
р
= 903 А.
Согласование выбранных сечений кабелей с уставками автоматов:
I
доп
k
з
· I
з
, (24)
где k
з
– коэффициент отстройки от тока аппарата защиты, k
з
= 1,0
для линий от ветрогенераторов до распределительного устройства
I
доп
= 1054 > 1 · 1000 = 1000 А.
условие выполняется, а значит сечение кабеля увеличивать не требуется.
Выбор кабелей питающих линий цехов предприятия производится по
следующим условиям:
1. по нагреву рабочим током;
2. по допустимому отклонению напряжения.
Сечения питающих линий напряжением до 1 кВ должны выбираться по
нагреву рабочим током, но необходимо учитывать условие соответствия
выбранному аппарату защиты.
Например, для питания ГРЩ с максимальным рабочим током I
p.max
=
576,3 А можно принять две сдвоенные кабельные линии, выполненные
кабелем 2хВБбШвнг-1-4х95, длительно допустимы ток которых составляет
620 А. Однако тогда аппарат защиты, установленный в ТП-105 –
автоматический выключатель ВА55-41 с номинальным током теплового
расцепителя 1000 А не будет защищать кабельную линию. Поэтому
принимаем две кабельные линии, каждая из которых выполнена тремя
кабелями ВБбШвнг-1-4х150. Длительно допустимый ток данной линии
составляет I
д.д.
= 3 х 395 = 1185 А.
При прокладке кабельной линии, состоящей из нескольких кабелей
необходимо проверить выбранные кабели по условиям
32
:
????
(25)
32
Арзамасцев, Д. А. Модели оптимизации и развития энергосистем / Д. А. Арзамасцев, А. В. Липес, А. Л.
Мызин. – М.: Высш. шк., 2018. – 272 с.
54
и
????
(26)
где I
д.д.
– допустимый длительный ток кабеля, А;
К
П1
– поправочный температурный коэффициент, К
П1
= 1,0;
К
П2
– поправочный коэффициент на число кабелей, лежащих в одной
траншее, для трех кабелей при расстоянии в свету 100 мм К
П2
= 0,85.
????
????
а значит, выбранный кабель можно использовать.
Выбранное сечение проверяется по потере напряжения.
Потерю напряжения в линиях напряжением до 35 кВ определяют по
формуле
33
:
????
???? (27)
где I
p
–расчетный ток линии, А;
r
уд
– активное удельное сопротивление линии, r
уд
= 0,041 Ом/км;
х
уд
– индуктивное удельное сопротивление линии, х
уд
= 0,025 Ом/км;
cosφ, sinφ - коэффициенты мощности соответствуют tgφ в конце линии,
cosφ = 0,997, sinφ = 0,077.
????
????
Потеря напряжения в процентах определяется по выражению
(28)
а значит, для питания ГРЩ можно применить выбранный кабель.
33
Веников В.А., Глазунов А.А., Жуков Л.А. и др. Электрические системы. Электрические сети. – М.: 2017. –
511 с.