Экономия электроэнергии на предприятии

• Введение
• 1. Способы экономии электроэнергии на предприятии
• 2. План мероприятий для уменьшения объема используемых энергетических ресурсов
• 3. Расчет годового потребления электроэнергии
• 4. Расчет потерь мощности в трансформаторах и определение расчетной нагрузки на стороне высшего напряжения
• 5. Выбор сечения кабели и расчет потери напряжения в кабеле
• 5.1 Линия 10 кВ
• 5.2 Линия 6 кВ
• 6. Годовые потери электроэнергии в трансформаторах и кабелях и суммарное годовое потребление с учетом потерь
• 7. Выбор конденсаторных батарей для установки на стороне низшего напряжения 0,4 кВ
• 8. Расчет потерь мощности в трансформаторах и определение расчетной нагрузки на стороне высшего напряжения с учетом установки КБ
• 9. Выбор сечения кабеля и расчет потери напряжения в кабеле с учетом установки КБ
• 9.1 Линия 10 кВ
• 9.2 Линия 6 кВ
• 10. Годовые потери электроэнергии в трансформаторах и кабелях и суммарное годовое потребление с учетом потерь
• 11. Схемы электроснабжения
• Выводы
• Библиографический список

Задание

Разработать перечень энергосберегающих мероприятий для объекта (АТП), кратко описать эти мероприятия, их эффективность.

Выполнить расчеты эффекта снижения потерь электроэнергии за счет перевода сети с напряжения 6 кВ на 10 кВ и установки конденсаторных батарей.

2.1 Рассчитать годовое потребление электроэнергии электроприемниками ТП.

2.2 Для двух вариантов — одно — и двухтрансформаторной ТП 10/0,4 кВ:

­ рассчитать потери мощности в трансформаторах и определить расчетную нагрузку на стороне высшего напряжения;

­ для двух вариантов напряжения (6 и 10 кВ) выбрать сечение кабелей, прокладываемых от ГПП к ТП и рассчитать потери напряжения в кабелях;

­ рассчитать годовые потери электроэнергии в трансформаторах и кабелях (для вариантов 6 и 10 кВ) и суммарное годовое потребление с учетом потерь;

­ выбрать конденсаторные батареи (КБ) для установки на стороне вторичного напряжения ТП;

­ с учетом установки КБ 0,4 кВ рассчитать потери напряжения в кабелях (для вариантов 6 и 10 кВ) и потери электроэнергии в кабелях и трансформаторах;

­ свести результаты расчетов потерь напряжения и электроэнергии до и после установки КБ в таблицу, сделать выводы.

2.3 Построить схему электроснабжения и указать на ней выбранное оборудование (типы и мощность трансформаторов, конденсаторных батарей, марку и сечения кабелей)

Исходные данные:

1. Вариант № 21;

2. Объект для разработки мероприятий по энергосбережению: автотранспортное предприятие

3. Тепловой импульс B_к,= 13 кА²с

4. Расчетные (максимальные) нагрузки: Pм = 800 кВт, Qм= 750 кВАр

5. Среднесменные нагрузки: Pc= 740 кВт, Qc= 730 кВАр

6. Расстояние от ТП до источника питания — главной понизительной подстанции (ГПП) — 1,2 км.

7. Число часов использования максимума T_М = 4000 ч.

В современных условиях функционирования промышленного производства выбор подхода к управлению использованием энергетических ресурсов предприятий является одним из ключевых моментов. Если ранее в условиях увеличения объемов выпуска продукции основной целью для обеспечения потребности в энергии являлось наращивание ее производства, то в настоящее время и на ближайшую перспективу первоочередной задачей является экономное расходование энергетических ресурсов и повышение эффективности их использования на всех стадиях их производства и потребления.

На предприятиях автомобильного транспорта энергия расходуется на технологические цели, для отопления, освещения, вентиляции и обслуживания бытовых нужд работников предприятия. Основными видами потребляемой энергии являются электроэнергия, энергия сжигаемого твердого, жидкого, газообразного топлива и энергия сжатого воздуха. В состав энергетического хозяйства автотранспортных (и авторемонтных) предприятий входят следующие подразделения: электросиловой участок (подстанции, генераторные и трансформаторные установки, сети, аккумуляторные мастерские и все виды приемников электроэнергии); теплосиловой участок (котельная, компрессорная, сети, водоснабжение и канализация); газовый участок (газогенераторная станция, кислородная станция, газовые сети); электромеханический участок, обеспечивающий ремонт электрооборудования и электроаппаратуры; слаботочный участок, который поддерживает телефонную и радиосвязь.

Энергетическое хозяйство предприятия выполняет следующие функции: производство энергии; преобразование электроэнергии, обеспечение цехов, участков и рабочих мест энергией на потребительском напряжении; передача и распространение энергии (независимо от источника ее поступления) по сетям, организация потребления энергии; организация связи между подразделениями предприятия (радио, телефон и т. д.); надзор за электроустановками, а также их ремонт и модернизация; организация хранения топлива.

Сокращение удельного расхода электроэнергии в настоящее время является одним из основных необходимых условий развития производства и в первую очередь — промышленности и ее отраслей. Данная тенденция обеспечивает снижение себестоимости продукции, а также приводит к существенному сокращению инвестиционных затрат в масштабах народного хозяйства, связанных с производством дополнительного количества энергоресурсов. Кроме того, повышение уровня использования энергетических ресурсов приведет к росту производительности труда и, следовательно, объема выпуска продукции. Данное изменение способствует, в свою очередь, улучшению структуры энергетических затрат на производство в результате сокращения их постоянной части.

Снижению общего потребления энергии в большей степени способствует использование энергоэффективного оборудования. Но иногда его стоимость значительно выше стоимости сэкономленных ресурсов. Необходимым мероприятием является проведение экономического анализа эффективности внедрения такого оборудования и только на основании его результатов следует принимать решение об инсталляции оборудования.

В системе управления энергетическим хозяйством для достижения этих целей следует использовать как практические методы экономии энергии, основанные на использовании современных технологий, так и экономические методы, предусматривающие реализацию действенных подходов к управлению энергетическими ресурсами.

1. Способы экономии электроэнергии на предприятии

На сегодняшний день существуют самые разнообразные пути экономии электроэнергии, которые могут оказаться либо эффективными, либо не очень. Рассмотрим способы экономии электроэнергии, которые наиболее часто встречаются в работе предприятий и организаций и позволяют существенно сокращать объем используемого электричества, при этом сохраняя, а порой и увеличивая полезный эффект от его применения.

В системы экономии электроэнергии на предприятии должны входить и контроль за режимом горения осветительных приборов, и установка в схемах электроснабжения устройств защитного отключения, и использование реле времени, датчиков присутствия и движения, и комплексная замена устаревшего электрооборудования на более совершенное, а значит, и более экономичное. В офисах рационально использовать компьютерную и оргтехнику, что позволит реально сэкономить ни один десяток кВт•ч в месяц

Экономические потрясения последних лет заставляют современный бизнес и производство приспосабливаться к новым условиям — условиям жесткой экономии. Производство вынужденно искать новые пути сокращения затрат, для выживания в условиях конкурентной борьбы. Одной из главных статей затрат на производстве всегда составляет электроэнергия. Существует несколько способов прямой экономии электроэнергии — это сокращение затрат за счет использования менее энергоемкого оборудования, использование альтернативных источников энергии и т. д. Однако, для того чтобы сделать шаги в сторону снижения энергозатрат, необходимо иметь четкую картину существующих потребляемых мощностей. Для этих целей на предприятии внедряется автоматизированная информационно-измерительная система (АИИС). Наличие действующей АИИС на предприятии открывает целый ряд возможностей для сокращения затрат на электроэнергию. Рассмотрим некоторые из них.

Автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета энергоресурсов (АИИС КУЭ) должна иметь сертификат соответствия требованиям оптового рынка электроэнергии (ОРЭ), что позволяет использовать систему в качестве расчетной и участвовать в торгах на оптовом рынке как от лица предприятия, так и через брокера. Такой способ прямой покупки электроэнергии у поставщика ведет к сокращению затрат за счет использования более низкой цены, избавляя предприятие от комиссионных вознаграждений, включенных в тариф от энергосбыта. Стоит отметить, что наличие АИИС КУЭ также дает возможность выбирать поставщика электроэнергии, что порождает конкуренцию среди сбытов. Высока вероятность получения от альтернативной сбытовой организации более низких фиксированных тарифов, чем от гарантирующего поставщика. Особенно эффективным способом снижения затрат может стать перераспределение потребления мощностей в течение рабочих суток. Специалистам известно, что графики суточного профиля мощности большинства предприятий имеет схожую картину, это заставляет реагировать рынок изменением цены на мощности в течение суток.

Задача предприятия перераспределить нагрузку с часов пик, когда цена за единицу мощности велика, на полупиковые или ночные зоны, когда цена значительно падает. Помочь в этом может автоматизированная информационно-измерительная система технического учета энергоресурсов (АИИС ТУЭ). Система должна охватывать энергоемкие производства, и отдельные мощные потребители предприятия. Возможно, работа некоторых из них могла бы быть перенесена на другие часы, где стоимость энергии меньше. Наличие АИИС ТУЭ на предприятии также дает возможность выбрать правильный тариф. Сочетание этих мероприятий может значительно сократить общие затраты на электроэнергию. Эффективным решением может стать объединение системы коммерческого учета и технического учета в одну систему. Современная элементная база и программное обеспечение позволяют строить двухуровневые системы АИИС, что упрощает процедуру внедрения, техническое обслуживание, и т. д.

2. План мероприятий для уменьшения объема используемых энергетических ресурсов

Для организаций и предприятий, а так же на производстве рекомендуется проведение следующих мероприятий для уменьшения объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования:

1. Установить преобразователи частоты, благодаря которым за счет частотного регулирования появляется возможность управлять производительностью технологического оборудования, что положительно сказывается на его функциональности и показателях энергоэффективности.

2. Установить приборы учета электрической энергии. Современные приборы позволяют получать поле точные показания расхода электроэнергии на предприятии.

3. На каждом предприятии приказом или распоряжением назначить лицо, ответственное за энергохозяйство, в обязанности которого должно входить:

обеспечение выполнения своевременного и качественного технического обслуживания, планово-предупредительных ремонтов и профилактических испытаний электрооборудования, измерение сопротивления изоляции и заземления;

организация проведения расчетов потребления электроэнергии и осуществление контроля за ее расходованием;

непосредственная разработка и внедрение мероприятий по рациональному потреблению электроэнергии.

4. Не допускать увеличение максимальной мощности без разрешения на технологическое присоединение.

5. Осуществлять контроль за режимом горения светильников на предприятии.

6. Заменить светильники с лампами накаливания на светильники с лампами дневного света или светодиодами.

Затраты на освещение в среднем составляют 30% всех трат на электроэнергию. Современные энергоэффективные системы освещения позволяют снизить затраты на освещение и улучшить световые характеристики помещения. Это комплекс инженерных и световых решений, включающий предварительный анализ помещения для наиболее рационального размещения светильников, подбор энергосберегающих ламп и светильников, современную оптику, датчики присутствия, «умную» систему управления светом. Подобные системы потребляют в среднем в 2 раза меньше электроэнергии, повышают работоспособность на 10−15%. Окупаются в среднем за 3−5 лет при нынешнем уровне тарифов на электроэнергию.

Наиболее актуальны для объектов, где свет должен гореть постоянно в качестве дежурного освещения (подъезды, подвалы, коридоры жилых и административных зданий, промышленных предприятий и складов), а также для объектов, где качество света имеет большое значение (учебные заведения, магазины).

Энергосберегающие лампы Энергосберегающие лампы были изобретены в конце XX века. Это компактные дуговые люминесцентные лампы со встроенной в цоколь пускорегулирующей аппаратурой, позволяющие экономить до 80% энергии по сравнению с классическими лампами накаливания.

Основные достоинства энергосберегающих ламп:

высокий КПД (энергосберегающие лампы расходуют в 5 раз меньше электроэнергии, чем лампа накаливания с таким же световым потоком);

мгновенное включение без мерцаний;

равномерное распространение света по колбе, благодаря чему отсутствует ослепляющее действие света;

практически неощутимое влияние перепадов напряжения в рабочем диапазоне напряжений, составляющем 180 — 260 В;

низкая температура нагрева во время работы (до 40 оС);

большой срок службы (до 15 000 часов);

гарантия до 1 года с момента продажи;

" гарантированное оповещение о выходе из строя" (потемнение основания баллона или уменьшение светового потока лампы).

Светодиодные лампы Светодиодные лампы — инновационный продукт. Замена обычных ламп на светодиодные — ключ к энергосбережению и повышению энергоэффективности. Наиболее актуальны такие мероприятия для муниципалитетов, общественных организаций, промышленных предприятий, складов, гостиниц, больниц, строительных рынков.

Основные преимущества светодиодных ламп по сравнению с электрическими:

бoльший, чем у электроламп, коэффициент светоотдачи;

больший срок службы;

исключительно высокий уровень надежности;

малая аварийность, которая достигаются за счет отсутствия стеклянных деталей и колб;

высокая устойчивость к ударам и вибрациям;

возможность организации освещения с изменяемой яркостью и цветностью;

более сочные, насыщенные и яркие цвета в освещении;

компактность, малые размеры и масса светодиодов;

отсутствие ультрафиолетового и инфракрасного излучения в спектре;

моментальное включение после подачи напряжения;

низкое напряжение питания;

отсутствие ртути, вредной для окружающей среды;

низкая стоимость обслуживания в отличие обычных осветительных систем, требующих частой замены ламп.

Экономическое обоснование необходимости замены обычных ламп на светодиодные:

7. Окрасить стены помещений в светлые тона для увеличения освещенности. Окраска стен в светлые тона позволяет экономить 5−15% электроэнергии, вследствие увеличения уровня освещенности от естественного и искусственного освещения.

8. Повысить эффективность использования электроэнергии при автоматизации управления освещением (датчики движения, присутствия, реле времени). Одним из мероприятий будет установка датчиков движения или присутствия для автоматического включения светильников на лестницах, в лифтовых холлах и других проходных зонах, где люди появляются на относительно небольшое время и поэтому держать светильники постоянно включенными нецелесообразно и затратно.

Автоматизация управления освещением позволит снизить расход электроэнергии до 75%

9. Заменить электрооборудование, силовую, аудио — и видеоаппаратуру на современную, более экономичную. Например, к концу срока службы лампы падает КПД лампы, светильника. Светильники, выпущенные 20 лет назад, имели КПД максимум 65%, а современные светильники имеют КПД до 95%.

10. Правильно пользоваться компьютерной техникой. При активной работе за компьютером в течение дня, выключать и включать его не стоит, но стоит выключать монитор или запрограммировать переход в «спящий режим» через 4−5 минут. Компьютер потребляет до 400−500 Вт мощности, выключение монитора позволяет экономить до 100−200 Вт. Не стоит оставлять его включенным на длительное время, если вы за ним не работаете. Неиспользуемый 2 часа компьютер даже в «спящем режиме» потребляет 200−300 Вт, за месяц это порядка 12 кВт· ч. Принтеры и сканеры рекомендуется всегда выключать, если они не используются. Это позволит сэкономить еще порядка 2−3 кВт· ч за месяц.

11. Исключить в помещениях не предусмотренные проектом электронагревательные приборы для отопления.

12. Вести ежемесячный учет расхода электроэнергии с оформлением «Ведомости снятия показаний приборов учета электроэнергии», согласно договору электроснабжения.

13. Содержать в чистоте окна, стены, потолки, пол помещений, а также осветительную арматуру.

14. Установить УПП (Устройства плавного пуска). Применение устройств плавного пуска позволяет уменьшить пусковые токи, снизить вероятность перегрева двигателя, повысить срок службы двигателя, устранить рывки в механической части привода или гидравлические удары в трубопроводах и задвижках в момент пуска и остановки электродвигателей

3. Расчет годового потребления электроэнергии

Рассчитаем ориентировочно годовое потребление электроэнергии электроприемниками ТП:

где - максимальная (расчетная) нагрузка, — годовое число часов использования максимума.

4. Расчет потерь мощности в трансформаторах и определение расчетной нагрузки на стороне высшего напряжения

Мощность трансформаторов выбирается по среднесменной нагрузке исходя из рекомендуемых коэффициентов загрузки ():

а) для двухтрансформаторных ТП = 0,65 — 0,7;

б) при преобладании нагрузок второй категории при однотрансформаторных ТП и взаимном резервировании трансформаторов по связям вторичного напряжения = 0,7 — 0,8;

в) при преобладании нагрузок второй категории при однотрансформаторных ТП и наличии складского резерва, а также при нагрузках третьей категории = 0,9 — 0,95.

При среднесменных нагрузках P_c=700 кВт и Q_с= 730 кВАр получаем

В зависимости от категорий электроприемников по надежности выбираем однотрансформаторную ТП без взаимного резервирования по связям вторичного напряжения с трансформатором номинальной мощностью S_нт =1600 кВА (коэффициент загрузки) либо двухтрансформаторную ТП с трансформаторами S_нт =630 кВА (коэффициент загрузки

.

Для определения расчетной нагрузки на стороне высшего напряжения ТП (, ,) вычислим коэффициент загрузки не по среднесменным нагрузкам, а по расчетным. По исходным данным =800кВт и = 750 кВАр. Тогда

(кВт)

Для однотрансформаторной ТП с трансформатором ТМ-1600 (=4,50 кВт, =16,5 кВт, =1,3%, =5,5% по табл.1):

Потери мощности в трансформаторе

= 0,685²16,5 + 4,50 = 12,24 (кВт),

= 0,685²5,51 600/100 + 1,31 600/100 = 62,1 (кВАр).

Расчетные нагрузки на стороне высшего напряжения:

=, + P_Т =800 + 12,24 = 812,24 кВт,

=, + Q_Т =750 + 62,1 = 812,1 кВАр,

(кВт)

Расчетный ток при напряжении 6 кВ:

(А)

Расчетный ток при напряжении 10 кВ:

(А)

Для двухтрансформаторной ТП с трансформаторами ТМ-630 (=2,27 кВт, =7,6 кВт, =2,0%, =5,5% по табл.1), считая, что нагрузка распределена поровну между трансформаторами:

Потери мощности в трансформаторе

= 20,870²7,6 + 2,27) = 16 (кВт),

= 2 (0,870²5,5630/100 + 2630/100) = 65,05 (кВАр).

Расчетные нагрузки на стороне высшего напряжения:

=, + P_Т =800 + 16 = 816 кВт,

=, + Q_Т =750 + 60,05 = 810,05 кВАр,

(кВт)

Расчетный ток в одном кабеле 6 кВ:

(А)

Расчетный ток в одном кабеле 10 кВ:

(А)

Для выбора сечения кабелей к трансформаторам двухтрансформаторной ТП, необходимо определить расчетную нагрузку для форсированного (аварийного) режима, когда в работе остается один трансформатор, и он питает всю нагрузку ТП. Расчетный форсированный ток на стороне высшего напряжения ТП (При отказе одного из трансформаторов двухтрансформаторной ТП) приблизительно равен удвоенному току нормального режима: для кабеля 6 Кв

Для кабеля 10 кВ

5. Выбор сечения кабели и расчет потери напряжения в кабеле

Выбор сечения кабеля производят по расчетной нагрузке, экономичной плотности тока. Проверяют выбранный кабель на термическую стойкость по заданному значению теплового импульса B_к.

Сечение кабеля выбирается по расчетному току:

I_расч. k_срk_снI _{дл. доп,}

где I _{дл. доп} — длительно-допустимый ток одиночного кабеля; k_ср — коэффициент, учитывающий отличие температуры среды от расчетной; k_{сн -} коэффициент снижения токовой нагрузки при групповой однослойной или многослойной прокладке кабелей, а также при прокладке кабелей и проводов в трубах. Минимальное термически стойкое к ТКЗ сечение определяется по формуле

1000,

B_к — тепловой импульс (кА²с), K_T — температурный коэффициент (А· С^Ѕ/мм²), учитывающий ограничение допустимой температуры нагрева жил кабеля, определяется по табл.5. Потеря напряжения в кабеле (U, В) определяется по формуле

или ,

где R= r_удl, X= x_удl, r_уд и x_уд — удельные сопротивления (Ом/км, табл.6), l — длина кабельной линии (км).

5.1 Линия 10 кВ

Выберем сечение жил кабеля 10 кВ для вариантов одно — и двухтрансформаторных ТП, рассмотренных выше. B_к = 13 кА²с, расстояние от ГПП до ТП l = 1,2 км.

Примем к прокладке кабель марки ААБ в траншее. Температура почвы на глубине прокладки кабеля соответствует данным табл.2 (+15?С), поэтому k_ср=1. Для однотрансформаторной ТП считаем, что в траншее проложен один силовой кабель. Тогда k_сн=1 и k_пов=1.

I_расчВН = 66 А. Выбираем кабель с алюминиевыми жилами сечением 16 мм², для которого I_{дл. доп.} = 75 А:

I_расчВН = 66 А < k_срk_снk_пов I_{дл. доп.} = 75 А.

Cечение жил по экономической плотности тока:

Sэк = 66 /1,2 = 55 мм²

Минимальное сечение по термической стойкости

мм².

Выбираем ближайшее сечение 70 мм^2.

Для кабеля сечением жил 70 мм² по табл.6 r_уд = 0,443 Ом/км, x_уд = 0,086 Ом/км,

т.е. потеря напряжения составляет 0,51%.

Для двухтрансформаторной ТП считаем, что в траншее проложены два силовых кабеля, расстояние между которыми 100 мм. Тогда по табл.4 k_сн=0,9.

По условию I _{дл. доп.} I ^ав_расчВН / (k_срk_сн) = 66/ (10,9) = 75 (А) выберем кабель с алюминиевыми жилами сечением 16 мм², для которого I_{дл. доп.} = 75 А.

Cечение жил по экономической плотности тока выбираем по расчетному току I_расчВН = 33 А нормального режима: S_эк = 33/1,2 = 27,5 мм²

Минимальное сечение по термической стойкости

мм².

Окончательно выбираем ближайшее сечение 35 мм^2.

Для кабеля сечением жил 35 мм² по табл.6 r_уд = 0,89 Ом/км, x_уд = 0,095 Ом/км,

т.е. потеря напряжения составляет 0,963%.

5.2 Линия 6 кВ

Выберем сечение жил кабеля 6 кВ для вариантов одно — и двухтрансформаторных ТП.

Примем к прокладке кабель марки ААБ в траншее. Температура почвы на глубине прокладки кабеля соответствует данным табл.2 (+15?С), поэтому k_ср=1.

Для однотрансформаторной ТП считаем, что в траншее проложен один силовой кабель. Тогда k_сн=1 и k_пов=1.

I_расчВН = 110 А. Выбираем кабель с алюминиевыми жилами сечением 35 мм², для которого I_{дл. доп.} = 125 А:

I_расчВН = 110 А < k_срk_снk_пов I_{дл. доп.} = 125 А.

Cечение жил по экономической плотности тока

S_эк = 110 /1,2 = 91,6 мм²

Минимальное сечение по термической стойкости

мм².

Выбираем ближайшее сечение 95 мм^2.

Для кабеля сечением жил 95 мм² по табл.6 r_уд = 0,326 Ом/км, x_уд = 0, 194 Ом/км,

т.е. потеря напряжения составляет 0,84%.

Для двухтрансформаторной ТП считаем, что в траншее проложены два силовых кабеля, расстояние между которыми 100 мм. Тогда по табл.4 k_сн=0,9. По условию I _{дл. доп.} I ^ав_расчВН / (k_срk_сн) = 110/ (10,9) = 122 (А) выберем кабель с алюминиевыми жилами сечением 35 мм², для которого I_{дл. доп.} = 125А.

Cечение жил по экономической плотности тока выбираем по расчетному току I_расчВН = 42,16 А нормального режима:

S_эк = 55/1,2 = 45,8 мм²

Минимальное сечение по термической стойкости

мм².

Окончательно выбираем ближайшее большее сечение 50 мм^2.. Для кабеля сечением жил 50 мм² по табл.6 r_уд = 0,62 Ом/км, x_уд = 0,09 Ом/км,

т.е. потеря напряжения составляет 0,115%.

6. Годовые потери электроэнергии в трансформаторах и кабелях и суммарное годовое потребление с учетом потерь

Потери электроэнергии в трансформаторе для однотрансформаторной подстанции с трансформатором ТМ-1600:

=

=57 640 (кВт,

где — количество трансформаторов, — время максимальных потерь:

_{- число часов работы трансформатора в году, принять равным 8670 ч. Потери электроэнергии в трансформаторах для двухтрансформаторной подстанции с трансформаторами ТМ-630:}

=

= 67 030 (кВт)

Потери электроэнергии в линии 10 кВ для однотрансформаторной подстанции:

=3

3569,73 (кВт)

Потери электроэнергии в линии 10 кВ для двухтрансформаторной подстанции:

=16 784,86 (кВт)

Потери электроэнергии в линии 6 кВ для однотрансформаторной подстанции:

=34 156,46 (кВт)

Потери электроэнергии в линии 6 кВ для двухтрансформаторной подстанции:

=32 480,07 (кВт)

Суммарный годовой расход электроэнергии для однотрансформаторной подстанции (10кВ):

(кВт)

Суммарный годовой расход электроэнергии для двухтрансформаторной подстанции (10кВ):

(кВт)

Суммарный годовой расход электроэнергии для однотрансформаторной подстанции (6кВ):

(кВт)

Суммарный годовой расход электроэнергии для двухтрансформаторной подстанции (6кВ):

(кВт)

7. Выбор конденсаторных батарей для установки на стороне низшего напряжения 0,4 кВ

Мощность КБ для однотрансформаторной ТП исходя из величины реактивной нагрузки = 750 кВАр упрощенно можно выбрать таким образом, чтобы скомпенсировать возможно большую реактивную нагрузку и не допустить перекомпенсации. Для однотрансформаторной ТП выберем УК-0,38−600 Н, а для двухтрансформаторной — две КБ УК-0,38−320 Н (табл.7 [1]).

Среднесменная и расчетная нагрузки ТП благодаря установке КБ снижаются. Для однотрансформаторной ТП

Коэффициент загрузки

k'_з = 751,3/1600 =0,4.

Для двухтрансформаторной ТП

Коэффициент загрузки

k'_з = 745,4/ (2630) =0,59

В обоих случаях можно было бы на стадии проектирования выбрать трансформаторы меньшей мощности: для однотрансформаторной ТП вмести вместо 1600 кВА установить 1000 кВА, а для двухтрансформаторной ТП вместо 2×630 кВА — 2×400 кВА.

Принимаем таковые в дальнейших расчетах.

8. Расчет потерь мощности в трансформаторах и определение расчетной нагрузки на стороне высшего напряжения с учетом установки КБ

Для однотрансформаторной ТП с трансформатором ТМ-1000 (=3,30 кВт, =11,6 кВт, =1,4%, =5,5% по табл.1):

Потери мощности в трансформаторе

= 0,75²11,6 + 3,3 = 9,82 (кВт),

= 0,75²5,51 000/100 + 1,41 000/100 = 44,93 (кВАр).

Расчетные нагрузки на стороне высшего напряжения:

=, + P_Т = 800 + 9,82 = 809,82 кВт,

=, + Q_Т =750−600 + 44,93 = 194,93 кВАр,

(кВт)

Расчетный ток при напряжении 6 кВ:

(А)

Расчетный ток при напряжении 10 кВ:

(А)

Для двухтрансформаторной ТП с трансформаторами ТМ-400 (=1,45 кВт, =5,5 кВт, =2,1%, =4,5% по табл.1), считая, что нагрузка распределена поровну между трансформаторами:

Потери мощности в трансформаторе

= 20,93²5,5 + 1,45) = 6,2 (кВт),

= 2 (0,93²4,5400/100 + 2,1400/100) = 23,96 (кВАр).

Расчетные нагрузки на стороне высшего напряжения:

=, + P_Т =800 + 6,2 = 806,2 кВт,

=, + Q_Т =750 — 640 + 23,96 = 133,96 кВАр,

(кВт)

Расчетный ток в одном кабеле 6 кВ:

(А)

Расчетный ток в одном кабеле 10 кВ:

(А)

9. Выбор сечения кабеля и расчет потери напряжения в кабеле с учетом установки КБ

9.1 Линия 10 кВ

Для кабеля сечением жил 50 мм² по табл.6 r_уд = 0,62 Ом/км, x_уд = 0,09 Ом/км,

т.е. потеря напряжения составляет 0,62%.

Для кабеля сечением жил 35 мм² по табл.6 r_уд = 0,89 Ом/км, x_уд = 0,095 Ом/км,

т.е. потеря напряжения составляет 0,61%.

9.2 Линия 6 кВ

Для кабеля сечением жил 70 мм² по табл.6 r_уд = 0,443 Ом/км, x_уд = 0,086 Ом/км,

т.е. потеря напряжения составляет 0,75%.

Для кабеля сечением жил 35 мм² по табл.6 r_уд = 0,89 Ом/км, x_уд = 0,095 Ом/км,

т.е. потеря напряжения составляет 0,14%.

10. Годовые потери электроэнергии в трансформаторах и кабелях и суммарное годовое потребление с учетом потерь

Потери электроэнергии в трансформаторе для однотрансформаторной подстанции с трансформатором ТМ-1000:

=

=44 305,51 (кВт,

где — количество трансформаторов, — время максимальных потерь:

_{- число часов работы трансформатора в году, принять равным 8670 ч.}

Потери электроэнергии в трансформаторах для двухтрансформаторной подстанции с трансформаторами ТМ-400:

=

=48 026,68 (кВт)

Потери электроэнергии в линии 10 кВ для однотрансформаторной подстанции:

=12 415,69 (кВт)

Потери электроэнергии в линии 10 кВ для двухтрансформаторной подстанции:

=8577,20 (кВт)

Потери электроэнергии в линии 6 кВ для однотрансформаторной подстанции:

= 24 642,27 (кВт)

Потери электроэнергии в линии 6 кВ для двухтрансформаторной подстанции:

=20 489,11 (кВт)

Суммарный годовой расход электроэнергии для однотрансформаторной подстанции (10кВ):

(кВт)

Суммарный годовой расход электроэнергии для двухтрансформаторной подстанции (10кВ):

(кВт)

Суммарный годовой расход электроэнергии для однотрансформаторной подстанции (6кВ):

(кВт)

Суммарный годовой расход электроэнергии для двухтрансформаторной подстанции (6кВ):

(кВт)

11. Схемы электроснабжения

1. Однотрансформаторная подстанция 6 кВ.

2. Двухтрансформаторная подстанция 6 кВ

1. Однотрансформаторная подстанция 10 кВ.

электроэнергия электроснабжение трансформатор кабель

2. Двухтрансформаторная подстанция 10 кВ.

Выводы

1. Перевод сети с напряжения с 6 кВ на 10 кВ без установки КБ дает значительный эффект снижения потерь электроэнергии.

2. Установка КБ с переводом сети с напряжения с 6 кВ на 10 кВ позволяет добиться еще большего эффекта снижения потерь электроэнергии.

3. С установкой КБ снижается потребляемая реактивная мощность из сети, снижается нагрузка на трансформатор, появляется возможность установить трансформатор с меньшей номинальной мощностью. Также из-за снижения потребляемый мощности из сети уменьшается величина тока, благодаря чему сечения жил кабелей можно выбирать меньшего значения.

Библиографический список

Правила устройства электроустановок. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 648 с.

Ермилов А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 208 с.

Князевский Б.А., Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Высшая школа, 1986. — 400 с.

Мукосеев Ю. Л. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1973. — 584 с.

Федоров А.А., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергия, 1979. — 408 с.

Федоров А.А., Ристхейн Э. М. Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Энергия, 1981. — 360с.

Кудрин Б.И., Прокопчик В. В. Электроснабжение промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. — Мн.: Высш. шк., 1988. — 357 с.

Справочник по проектированию электроснабжения. Под ред. Ю. Г. Барыбина, Л. Е. Федорова, М. Г. Зименкова и др. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 576 с.

Справочник по проектированию электроснабжения. Под ред.В. И. Круповича, Ю. Г. Барыбина, М. Л. Самовера. М.: Энергия, 1980. — 456 с.

Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети/ Под ред.А. А. Федорова и Г. В. Сербиновского. — М.: Энергоиздат, 1980. — 576 с.

Федоров А.А., Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 368 с.