Электроснабжение

Предварительно принимаем минимально возможное число N0 цеховых трансформаторов, исходя их предположения, что в сети НН будет осуществлена полная компенсация РМ, т.е. до cosφнн=1, а, следовательно, Sсм=Рсм:(41)гдеРсм – средняя суммарная активная мощность приемников цеха за наиболее загруженную смену с учетом освещения, кВт;βнорм.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, βнорм.т= 0,65-0,7 – для преобладающих приемников 1-й категории, βнорм.т= 0,7-0,8 – для преобладающих приемников 2-й категории и βнорм.т= 0,9-0,95 – для преобладающих приемников 3-й категории [7].Выбор трансформаторов цеховых ТП выполняем по средней мощности Рсм, а не получасовому максимуму Рм30, 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 Тсм.Полученное значение N0 округляем до ближайшего большего числа:(42)гдеΔNт – 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:(43)где тт принимается по специальным графикам в зависимости от Nmin и ΔNт.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 Nопт>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 βнорм.т, определяется по формуле, кВар:;(44)Суммарная мощность конденсаторных батарей напряжением ниже 1000 В составит, квар:;(45)Значение QНБК уточняется при выборе стандартных комплектных батарей (ККУ). Если оказалось, что QНБК <0, поэтому установка КУ на данной подстанции не требуется. Результаты расчетов представлены в таблице 11.Таблица 11 – Выбор цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности№ ТПЦехаРс, кВтQс, кварSс, кВАKзSтр.расч, кВАN, штSном.т, кВАТип транс-раQм.т., кварQНБК, квар123456789101112ТП11.11.12246387626140,81539,3821600ТМ-1600/10698,0193178ТП22.31700-39119220,61416,6721600ТМ-1600/10892,4125 ТП37,9,10,926147017380,81157,521600ТМ-630/10883,699586ТП44,6,8.5220920426370,751472,6721600ТМ-1600/10938,2532 На основе [5], выбираем следующие КУ: Устанавливаем 1 комплектные конденсаторные установки УКБТ–0,38–150УЗ напряжением 0,38 кВ, мощностью 150кВар каждая, с автоматическим регулированием по напряжению в ТП-1.Устанавливаем 2 комплектную конденсаторную установки УКМ–0,4–200-33,3 УЗ напряжением 0,38 кВ, мощностью 200 кВар, с шагом регулирования 33,3 кВар, с автоматическим регулированием по напряжению в ТП-3.Т.о. суммарная мощность конденсаторных батарей по 0,4 кВ составит: QНБК0,3 = 150+200+200 = 550кВар.Остальную реактивную мощность 2383 – 550 =1833кВар скомпенсируем на ГПП.На ГПП устанавливаем 2 комплектные конденсаторные установки УКЛ(П)-6(10)-900У3 напряжением 10 кВ, мощностью 900 кВар каждая, с автоматическим регулированием по напряжению на шины ГПП. Т.о. суммарная мощность конденсаторных батарей по 10 кВ составит:QНБК10 = 2·900 = 1800 кВар.QКУ=550+1800=2350кВар.7 ВЫБОР СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ПО ПРЕДПРИЯТИЮВнутризаводское распределение электроэнергии выполняется по радиальной, магистральной или смешанной схеме. Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей их территориальным размещением, особенностями режимов работы.На генплане предприятия указываем число и расположение цеховых ТП, а также источник электроэнергии – ГПП – вблизи ЦЭН. Трансформаторные подстанции цехов типа КТП располагаем около стен цеха или на осевой линии.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 (Iр.норм), так и в послеаварийном (Iр.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.1. Расчетные токи в нормальном и послеаварийном режимах, А:;(49);(50)2. Экономическое сечение жил кабелей находим по формуле, мм2:, (51)где Jэк– экономическая плотность тока, зависящая от типа проводника (провод или кабель) и значения величины TМ; в нашем случае Jэк=1,4.Рассчитанное значение площади сечения жил кабелей округляем до ближайшего стандартного. 3. Проверка кабелей на падение напряжения производится по формуле, %:;(52)Допустимое отклонение напряжения на конце кабеля – 5%.4. При проверке кабелей по условию длительного нагрева необходимо учесть, что для кабельных линий напряжением Uном≤10 кВ возможны превышения длительно допустимого тока Iдоп при систематических перегрузках в нормальном режиме или авариях, если наибольший ток Ip.норм предварительной нагрузки линии в нормальном режиме был не более 80% от тока Iдоп, А:;(53)Коэффициент предварительной нагрузки:;(54)Для данного значения Кпн и tМ=1 ч находим коэффициент допустимой перегрузки в послеаварийном режиме.Проверка по условию длительного нагрева в послеаварийном режиме сводится к проверке выполнения условия, А:,(55)где Kав = 1,4.Принимаем большее сечение, выбранное по условию экономической плотности тока, с учётом минимального сечения из п. 9.2 Результаты расчетов сводятся в таблицу 12.Таблица 12 – Выбор площади сечения жил кабелей сети 10кВ8 РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ8.1 Расчет параметров схемы замещенияРисунок 5 – Схема для расчета токов к.з.Рисунок 6 – Схема замещенияСопротивление системы, приведенное к 10 кВ, Ом:,(56)где – относительное сопротивление системы, приведенное к Uc = 110 кВ из [1] =0,3;SC – мощность энергосистемы, SC = 1000 МВт из [1].Ом.Сопротивление силовых трансформаторов приведенное к 10 кВ, Ом: ,(57)где uk – напряжение к.з. трансформатора, %.Для трансформатора ГПП (ТДН-40000/35):Ом.Для цехового трансформатора в ТП-4 (ТМ-1600):Ом.Сопротивление СД, Ом:;(58),(59)гдеPн – номинальная мощность двигателя, МВА, Pн1= 3;η – КПД, η = 0,92;cosφ –коэффициент мощности,cosφ= 0,70;Iн – номинальный ток, А, Iн =63,6;x" – сверхпереходное сопротивление, x" = 0,2;Ом.кВ.Сопротивление линий:,(60)где n – количество параллельных линий,L – длинна линии, км.Для АС-70 (ВЛ-35кВ) – rуд = 0,428 ом/км, xуд = 0,432 Ом/км.Для АСБ-10-3х25 (КЛ-10кВ) – rуд = 1,24 ом/км, xуд = 0,099 Ом/км.Для АСБ-10-3х50 (КЛ-10кВ) – rуд = 0,62 ом/км, xуд = 0,09 Ом/км.Сопротивление ВЛ-35кВ, приведенное к 10кВ:Ом.Сопротивление КЛ-10кВ, отходящей от ГПП к цеху 4, приведенное к 10кВ:Ом.Сопротивление КЛ-10кВ, отходящей от ГПП к ТП-4, приведенное к 10кВ:Ом.8.2 Расчет токов кз в сети 10 кВРасчет токов КЗ выполняем в именованных единицах, А:,(61)гдеZk∑ – суммарное сопротивление до точки к.з., Ом;EС – напряжение системы, кВ.Сложим параллельно ветви системы и СД, Ом:;(62)Ом.;(63)кВ.кА.Постоянная времени, с:;(64)с.Ударный коэффициент:;(65).Ударный ток к.з. в точке К1, кА:;(66)кА.Суммарное сопротивление до точки К2, приведенное к 10 кВ, Ом:;(67)Ом.кА.8.3 Расчет токов кз в сети 0,4кВ цехаРасчет 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 К2 (на шинах РУ-0,4кВ цеха №10), Ом:,(68)где Rдоб – добавочное сопротивление контактов, Rдоб = 15 мОм для РУ-0,4кВ ТП;Ом.кА.Постоянная времени, по (64):.Ударный коэффициент, по (65):.Ударный ток КЗ в точке К2, по (66):кА.9 ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ПРОВОДНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПО УСЛОВИЯМ КЗПроверка выключателей ВВ/TEL-10/600-12,5/31,5а) При проверке коммутационной (отключающей) способности учитывается изменение периодической и апериодической составляющих тока КЗ за расчетное время отключения выключателя tоткл. В первую очередь производится проверка на отключение периодической составляющей, кА:(70)где Iоткл.ном – номинальный ток отключения, кА , Iоткл.ном=12,5.4,62412,5.б) Затем проверяется возможность отключения апериодической составляющей. При этом она не должна превышать своего номинального значения iа.ном, кА:;(71)8,8231,5.в) Условие проверки на термическую стойкость зависит от соотношения между расчетной продолжительностью КЗtоткл=0,1 с (время срабатывания токовой отсечки) и предельно допустимым временем tтерм=4с воздействия нормированного тока термической стойкости Iтерм=31,5 кА на выключатель. Т.к. tоткл < tтерм, то условие проверки имеет вид, А2с:;(72)3970 > 2,138.Проверка КЛ на термическую стойкостьДанная проверка сводится к выполнению условия, мм2:(73)где Fmin– минимальная площадь у выбранных кабелей, 25 мм2;FminКЗ – минимальная площадь сечения, допустимая по условию термической стойкости, мм2;(74)гдест= 85А∙с1/2/мм2 – коэффициент для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией;мм2.25 17,2 – условие выполняется.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВНекрасов И.С., Шепель Г.А. – Электроснабжение промышленных предприятий. Методические указания и задания к курсовому проектированию. – Архангельск, РИО АЛТИ, 2006. -80с.Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. – Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.:Энергоатомиздат, 1989.-608 с.:ил.«Правила устройства электроустановок» С-Пб., 2000.«Справочник по электроснабжению и электрооборудованию» Под ред. Федорова А.А. – М.: Энергоатомиздат, 1986. Т1 – 568 с.: ил.; 1987. Т2 – 592 с.; ил.Бушуева О.А., Рыжков О.И. «Компенсация реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предпрятий»: Методические указания для самостоятельной работы студентов. – Иваново, 2005. – 26с.Федоров А.А., Старкова Л.Е. «Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий»: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368с. И1.