151826 (594718), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Рисунок 6 – План сети 10 кВ предприятия, вариант 2.

7.2 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности

Для цехов с разными удельными плотностями нагрузки могут быть приняты разные номинальные мощности трансформаторов. Однако, число типоразмеров трансформаторов, применяемых на предприятии, следует ограничить до 1-2, т.к. большое их разнообразие создает неудобство в эксплуатации и дополнительные трудности в резервировании и взаимозаменяемости. Поэтому выделяем цеха с большой плотностью нагрузки и для них выбираем трансформаторы большей мощности, чем для остальной части комбината. В этом случае близкорасположенные цеха с нагрузкой <1000 кВ∙А целесообразно подключать к общей ТП.

При выбранной единичной мощности цеховых трансформаторов число их в целом по предприятию зависит от степени компенсации реактивной мощности в сетях напряжением ниже 1000 В и допустимых перегрузок в нормальном и послеаварийном режимах.

К сетям НН подключается большое число потребителей реактивной мощности (РМ). Источниками РМ в этих сетях являются синхронные двигатели и конденсаторные батареи, а недостающая часть покрывается перетоком РМ из сети ВН 10 кВ. Этот переток экономически целесообразно осуществлять только в пределах загрузки трансформаторов, не превышающего принятого в ГОСТе нормативного коэффициента загрузки β_норм.т, т.к. трансформаторы стоят дороже, чем конденсаторы. В этом случае выбор числа цеховых трансформаторов напряжением 10 кВ и оптимальной мощности конденсаторных батарей напряжением ниже 1000 В производится одновременно.

Предварительно принимаем минимально возможное число N₀ цеховых трансформаторов, исходя их предположения, что в сети НН будет осуществлена полная компенсация РМ, т.е. до cosφ_нн = 1, а, следовательно, S_см = Р_см:

(53)

гдеР_см – средняя суммарная активная мощность приемников цеха за наиболее загруженную смену с учетом освещения, кВт;

β_норм.т – нормативный коэффициент загрузки цеховых ТП. Значение коэффициента загрузки определяется из условия взаимного резервирования трансформаторов в послеаварийном режиме с учетом допустимой перегрузки оставшегося в работе трансформатора, β_норм.т = 0,7-0,8 – для преобладающих приемников 2-й категории.

Выбор трансформаторов цеховых ТП выполняем по средней мощности Р_см, а не получасовому максимуму Р_м30, т.к. постоянная времени нагрева трансформаторов, в отличие от другого электрооборудования, составляет 2,5…3 ч, следовательно, интервал времени 3Т в среднем равен продолжительности одной рабочей смены Т_см.

Полученное значение N₀ округляем до ближайшего большего числа:

(54)

гдеΔN_т – добавка до ближайшего целого числа.

Окончательное число трансформаторов определяется на основе технико-экономических расчетов. При отсутствии достоверных стоимостных показателей для практических расчетов допускается оптимальное число цеховых трансформаторов определять по формуле:

(55)

где т_т принимается по специальным графикам в зависимости от N_min и ΔN_т.

При окончательном выборе числа цеховых трансформаторов в целом по предприятию принимаются во внимание следующие требования:

– необходимость обеспечения требований к надежности электроснабжения;

– длина КЛ напряжением ниже 1000 В не должна превышать 200 м;

– учет взаимного расположения трансформаторов и питающих линий напряжением 6-10 кВ на генплане предприятия.

Учитывая, что N_опт > N₀, фактический коэффициент загрузки трансформаторов β будет меньше нормативного, т.е. появляется возможность загружать цеховые трансформаторы реактивной мощностью, передаваемой из сети напряжения 6-10 кВ.

Наибольшую РМ, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть НН без превышения предусмотренного β_норм.т, определяется по формуле, кВар:

;(56)

Суммарная мощность конденсаторных батарей напряжением ниже 1000 В составит, квар:

;(57)

Значение Q_НБК уточняется при выборе стандартных комплектных батарей (ККУ). Если оказалось, что Q_НБК < 0, поэтому установка КУ на данной подстанции не требуется.

Компенсирующие устройства выбираем для более экономичного варианта, выбранного согласно таблице 12.

Таблица 8 – Выбор цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности, вариант 1.

Таблица 9 – Выбор цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности, вариант 2.

На основе [5], выбираем следующие КУ для варианта 2:

Устанавливаем 2 комплектные конденсаторные установки УКМ–0,4–96-48 УЗ напряжением 0,38 кВ, мощностью 96 кВар каждая, с шагом регулирования 48 кВар, с автоматическим регулированием по напряжению в ТП-1. На батареях выставляем мощность по 48кВар.

Устанавливаем 2 комплектные конденсаторные установки УКМ–0,4–96-48 УЗ напряжением 0,38 кВ, мощностью 96 кВар каждая, с шагом регулирования 48 кВар, с автоматическим регулированием по напряжению в ТП-2.

Устанавливаем 2 комплектные конденсаторные установки УКМ–0,4–100-33,3 УЗ напряжением 0,38 кВ, мощностью 100 кВар каждая, с шагом регулирования 33,3 кВар, с автоматическим регулированием по напряжению в ТП-3 и в ТП-5. На батареях выставляем мощность по 33,3 кВар.

Устанавливаем 2 комплектные конденсаторные установки УКМ–0,4–192-48 УЗ напряжением 0,38 кВ, мощностью 192 кВар каждая, с шагом регулирования 48 кВар, с автоматическим регулированием по напряжению в ТП-6.

7.3 Выбор Кабельных линий 10-0,4кВ распредсети предприятия

Выбор площади сечения жил кабелей РС ВН выполняем по экономической плотности тока. Далее выбранные кабели должны быть проверены по техническим условиям, к которым относят:

– продолжительный нагрев расчетным током как в нормальном (I_р.норм), так и в послеаварийном (I_р.ав) режимах;

– потеря напряжения в жилах кабелей в нормальном и послеаварийном режимах;

– кратковременный нагрев током КЗ (после расчета токов КЗ).

Технические и экономические условия приводят к различным сечениям для одной и той же линии. Окончательно выбираем сечение, удовлетворяющее всем требованиям.

Расчетные токи в нормальном и послеаварийном режимах, А:

;(58)

;(59)

Экономическое сечение жил кабелей находим по формуле, мм²:

, (60)

где J_эк – экономическая плотность тока, зависящая от типа проводника (провод или кабель) и значения величины T_М; в нашем случае J_эк = 1,4.

Рассчитанное значение площади сечения жил кабелей округляем до ближайшего стандартного.

Проверка кабелей на падение напряжения производится по формуле, %:

;(61)

Допустимое отклонение напряжения на конце кабеля – 5%.

При проверке кабелей по условию длительного нагрева необходимо учесть, что для кабельных линий напряжением U_ном≤10 кВ возможны превышения длительно допустимого тока I_доп при систематических перегрузках в нормальном режиме или авариях, если наибольший ток I_p.норм предварительной нагрузки линии в нормальном режиме был не более 80% от тока I_доп, А:

;(62)

Коэффициент предварительной нагрузки:

;(63)

Для данного значения К_пн и t_М = 1 ч находим коэффициент допустимой перегрузки в послеаварийном режиме.

Проверка по условию длительного нагрева в послеаварийном режиме сводится к проверке выполнения условия, А:

,(64)

где K_ав = 1,4.

Принимаем большее сечение, выбранное по условию экономической плотности тока, с учётом минимального сечения , которое составляет 25 мм².

Результаты расчетов сводятся в таблицу 12.

Таблица 10 – Выбор площади сечения жил кабелей сети 10кВ, вариант 1

Таблица 11 – Выбор площади сечения жил кабелей сети 10кВ, вариант 2

7.4 Выбор варианта внутреннего электроснабжения

Сравним стоимость двух предложенных вариантов. Поскольку издержки на обслуживание и потери будут мало друг от друга отличаться, сравним только капиталовложения предложенных вариантов.

На основании экономического сравнения табл.12, выбираем вариант 2.

Таблица 12 – Сравнение стоимости вариантов распределительной сети 10-0,4 кВ

8. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

8.1 Выбор компенсирующих устройств ГПП

Расчетная реактивная нагрузка на внешнее электроснабжение, реактивная мощность, которую целесообразно принимать из системы, кВар:

Q_С = Р_рВН · tgφ,(65)

гдеtgφ =0,329, соответствует коэффициенту мощности = 0,95.

Q_С = 8839,9 · 0,329 = 2900 кВар

Суммарная мощность, которую необходимо скомпенсировать на предприятии определяется исходя из соотношения, кВар:

Q_КУ = Q_Р – Q_С;(66)

Q_КУ =4425 – 2900 =1525 кВар

Суммарная мощность конденсаторных батарей по 0,4 кВ составит:

Q_НБК0,4 = 96+192+67+67+384 = 806 кВар.

Остальную реактивную мощность 1525 – 806 = 719 кВар скомпенсируем на ГПП.

На ГПП устанавливаем 2 комплектные конденсаторные установки УКЛ(П)56-6,3(10,5)-450 напряжением 10 кВ, мощностью 450 кВар каждая, с автоматическим регулированием по напряжению на шины ГПП. Т.о. суммарная мощность конденсаторных батарей по 10 кВ составит:

Q_НБК10 = 2·450 = 900 кВар.

Q_КУ = 900 + 806 = 1706 кВар

8.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов ГПП, с учетом компенсации реактивной мощности

Полная нагрузка на внешнее электроснабжение, с учётом компенсации РМ, кВА:

;(67)

кВА

Для установки на ГПП примем два трансформатора, так как на предприятии в основном потребители 2 категории.

Мощность одного трансформатора определим как, кВА:

,(68)

гдеn – количество трансформаторов, ;

К_з – коэффициент загрузки, исходя из категории потребителей, К_з=0,7.

S_ном = 9248,6/(2·0,7) = 6606 кВА

Примем к установке на ГПП два трансформатора ТМН-10000/35.

Проверяем трансформатор по перегрузочной способности при аварийном отключении второго трансформатора:

1,4 S_ном S_р;(69), 1,4·10000 > 9248,6

Трансформатор проходит по перегрузочной способности.

9. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ

9.1 Расчет параметров схемы замещения

Рисунок 7 – Схема расчета токов к.з.

Рисунок 8 – Схема замещения

Сопротивление системы, приведенное к 10 кВ, Ом:

,(70)

где – относительное сопротивление системы, приведенное к U_c = 110 кВ из [1] =0,3;

S_C – мощность энергосистемы, S_C = 1000 МВт из [1].

Ом.

Сопротивление силовых трансформаторов приведенное к 10 кВ, Ом:

,(71)

где u_k – напряжение к.з. трансформатора, %.

Для трансформатора ГПП (ТД-10000/35):

Ом

Для цехового трансформатора в ТП-2 (ТМ-1000/10):

Ом

Сопротивление СД, Ом:

;(72)

,(73)

где P_н – номинальная мощность двигателя, МВА, P_н1 = 1,07, P_н2 = 0,55 МВт;

η – КПД, η₁ = 0,946, η₂ = 0,92;

cosφ –коэффициент мощности, cosφ₁ = 0,85, cosφ₂ = 0,85;

I_н – номинальный ток, А, I_н1 =59, I_н2 =30;

x’’ – сверхпереходное сопротивление, о.е., x₁’’ = 0,2, x₂’’ = 0,2.

Ом

кВ

Ом

кВ

Сопротивление линий:

,(74)

где n – количество параллельных линий,

L – длинна линии, км.

Для АС-70 (ВЛ-35кВ) – r_уд = 0,428 ом/км, x_уд = 0,432 Ом/км

Для АСБ-10-3х25 (КЛ-10кВ) – r_уд = 1,24 ом/км, x_уд = 0,099 Ом/км

Для АСБ-10-3х35 (КЛ-10кВ) – r_уд = 0,89 ом/км, x_уд = 0,085 Ом/км

Для АСБ-10-3х50 (КЛ-10кВ) – r_уд = 0,62 ом/км, x_уд = 0,09 Ом/км

Для АСБ-10-3х70 (КЛ-10кВ) – r_уд = 0,443 ом/км, x_уд = 0,086 Ом/км

Для АВБбшв-0,4-4х95 (КЛ-10кВ) – r_уд = 0,326 ом/км, x_уд = 0,05 Ом/км

Сопротивление ВЛ-35кВ, приведенное к 10кВ:

Ом

Сопротивление КЛ-10кВ, отходящей от ГПП к ТП-2, приведенное к 10кВ:

Ом

Сопротивление КЛ-10кВ, отходящей от ТП-2 к РУ-0,4кВ цеха-12, приведенное к 0,4кВ:

Ом

Сопротивление КЛ-10кВ, отходящей от ГПП к цеху 7, приведенное к 10кВ:

Ом

Сопротивление КЛ-10кВ, отходящей от ГПП к цеху 8, приведенное к 10кВ:

Ом

9.2 Расчет токов кз в сети 10 кВ

Расчет токов КЗ выполняем в именованных единицах, А:

,(75)

где Z_k∑ – суммарное сопротивление до точки к.з., Ом;

E_С – напряжение системы, кВ.

Сложим параллельно ветви системы и СД, Ом:

;(76)

Ом.

;(77)

кВ.

кА.

Постоянная времени, с:

;(78)

с.

Ударный коэффициент:

;(79)

.

Ударный ток к.з. в точке К1, кА:

;(80)

кА.

Суммарное сопротивление до точки К2, приведенное к 10 кВ, Ом:

;(81)

Ом.

кА.

9.3 Расчет токов КЗ в сети 0,4кВ цеха

Расчет токов КЗ производим в именованных единицах. При этом параметры схемы замещения приводим к ступени напряжения сети, на которой находится расчетная точка КЗ, а активные и индуктивные сопротивления всех элементов выражаем в мОм. При этом коэффициенты трансформации всех трансформаторов принимают равными отношению средних номинальных напряжений сетей, которые связывают эти трансформаторы.

Результирующие активное и индуктивное сопротивления короткозамкнутой цепи до точки К3 (на шинах РУ-0,4кВ цеха №12), Ом:

,(82)

где R_доб – добавочное сопротивление контактов, R_доб = 15 мОм для РУ-0,4кВ;

кА.

Постоянная времени, по (65):

с.

Ударный коэффициент, по (66):

.

Ударный ток КЗ в точке К2, по (67):

кА.

10. ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ПРОВОДНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПО УСЛОВИЯМ КЗ

10.1 Проверка выключателей ВВ/TEL-10/600-12,5/31,5

а) При проверке коммутационной (отключающей) способности учитывается изменение периодической и апериодической составляющих тока КЗ за расчетное время отключения выключателя t_откл. В первую очередь производится проверка на отключение периодической составляющей, кА:

(83)

где I_{откл.ном} – номинальный ток отключения, кА , I_{откл.ном}=12,5.

6,316 12,5.

б) Затем проверяется возможность отключения апериодической составляющей. При этом она не должна превышать своего номинального значения i_а.ном, кА:

;(84)

16,49 31,5.

в) Условие проверки на термическую стойкость зависит от соотношения между расчетной продолжительностью КЗ t_откл = 0,08 с (время срабатывания токовой отсечки) и предельно допустимым временем t_терм = 4с воздействия нормированного тока термической стойкости I_терм = 31,5 кА на выключатель. Т.к. t_откл < t_терм, то условие проверки имеет вид, А²с:

;(85)

3970 > 3,19.

10.2 Проверка КЛ на термическую стойкость

Данная проверка сводится к выполнению условия, мм²:

(86)

где F_min – минимальная площадь у выбранных кабелей, 25 мм²;

F_minКЗ – минимальная площадь сечения, допустимая по условию термической стойкости, мм²;

(87)

гдес_т = 85 А∙с^1/2/мм² – коэффициент для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией;

мм².

25 21,02

Вывод минимальное сечение КЛ – 25мм².

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Некрасов И.С. Электроснабжение промышленных предприятий. Методические указания и задания к курсовому проектированию [Текст]/И.С. Некрасов, Г.А. Шепель– Архангельск: РИО АЛТИ, 2006. -80с.

2. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования [Текст]/ Б.Н. Неклепаев , И.П. Крючков– М.:Энергоатомиздат, 1989.-608 с.

3. Волков В.М. Электроснабжение промышленных предприятий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию [Текст]/ В.М. Волков- Архангельск: РИО АЛТИ, 2005- 44с.

4. «Справочник по электроснабжению и электрооборудованию» Под ред. Федорова А.А. [Текст] – М.: Энергоатомиздат, 1986. Т1 – 568 с.: ил.; 1987. Т2 – 592 с.; ил.

5. Бушуева О.А., Рыжков О.И. «Компенсация реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предпрятий» Методические указания для самостоятельной работы студентов. [Текст] – Иваново, 2005. – 26с.

6. Федоров А.А., Старкова Л.Е. «Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий»: Учебное пособие для вузов. [Текст] – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368с. И1.

7. Коновалова Л. Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок [Текст]/ Л. Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова- М.: Энергоатомиздат, 1989.- 528с.

Характеристики

Список файлов ВКР