Электроснабжение машиностроительного предприятия. Реконструкция распредустройства

 

 

Итак, потребители  данного машиностроительного предприятия  относятся к 3,2 категориям, напряжение 380/220 В.

Расчет нагрузок, приведенный в приложении, таким  образом, носит ориентировочный  характер. Нагрузка, рассчитанная методом  коэффициента спроса, относится к 3 уровню, то есть она определена  для шин НН цеховых ТП.

Учтем тот факт, что при расчете нагрузки на 3 уровне не вводится коэффициент разновременности максимумов. Следовательно, расчетные  нагрузки будут равны:

P_расч = 6088,36 кВт; Q_расч =  4501,161 кВАр; S_max = 7551,99 кВА.

Следует отметить то, что реактивная мощность (и полная мощность) дана без учета компенсации  реактивной мощности.

В теории выбор  мощности цеховых трансформаторов  производится по средней мощности за наиболее загруженную смену на 3 уровне. Лишь в исключительных случаях  выбор осуществляется по максимальной нагрузке. Будем считать наш случай исключительным, так как расчет производился не методом упорядоченных диаграмм. 

1.3  Выбор мощности и числа цеховых трансформаторов  

При выборе числа  и мощности цеховых трансформаторов  одновременно должен решаться вопрос об экономически целесообразной величине реактивной мощности, передаваемой через  трансформаторы в сеть напряжением  до 1 кВ.

Суммарную расчетную  мощность конденсаторных батарей низшего  напряжения, устанавливаемых в цеховой  сети, определяют расчетами по минимуму приведенных затрат в два этапа:

1.   Выбирают экономически оптимальное число цеховых трансформаторов;

2.   Определяют дополнительную мощность НБК в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в сети напряжением 6-10 кВ.

По условию  предприятие получает питание от двух подстанций. Исходя из наличия  на предприятии потребителей второй и третьей категории, принимаем  за основную схему - радиальную, ввод от одной подстанций на одну секцию РУ.

Коэффициент мощности на границе балансовой принадлежности должен быть равен 0,967 (по условию).

Исходя из типа предприятия, принимаем плотность  нагрузки при напряжении 380 В - 0,25 кВА/м ². Принимаем трансформаторы мощностью 1600 кВА с коэффициентом загрузки 0,75 (преобладают потребители второй категории).

Проведем выбор  числа и мощности цеховых трансформаторов  с учетом компенсации реактивной мощности.

, где 

Экономически  оптимальное число трансформаторов  определяется:

, m - дополнительно установленные трансформаторы

m определяем по таблице стр.106 (1) m = 0.

Находим наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно  передать через трансформаторы в  сеть напряжением до 1 кВ:

Суммарная мощность конденсаторных батарей на напряжение до 1 кВ составит:

Дополнительная  мощность НБК в целях снижения потерь:

Следует отметить, что при расчете были приняты  некоторые допущения, в частности за расчетную нагрузку была взята максимальная мощность, а не средняя максимальная за наиболее загруженную смену (причина указана выше). Ввиду этих допущений данный расчет нельзя считать окончательным.

Определим число  трансформаторных подстанций. Предприятие  получает питание от двух подстанций, причем расчетная их нагрузка неизвестна, поэтому количество цеховых ТП и  их мощность будем выбирать исходя из равномерности нагрузки шин НН (при 2-х трансформаторных подстанциях).

Исходя из указанной  плотности нагрузки 0,25 кВА/м ² за основную мощность трансформаторов выбираем 1600 кВА.(1 , 2)

Распределим нагрузки следующим образом:

1 ТП: Корпус 1, Корпус 2, Корпус 3, склад ГСМ, вентиляция, станочное отделение.

2 ТП: Корпус 5, Корпус 6, сторонние.

3 ТП: Корпус 4, КНС,  очистные, компрессорная, гараж.

Определим коэффициенты загрузки трансформаторов:

для КТП 1 -

для КТП 2-   

   

 для КТП  3 -

  

Итоги удовлетворительны, однако данные коэффициенты загрузки даны без учета компенсации.

Расчет, приведенный  выше, показал целесообразным установить в сети до 1 кВ конденсаторные батареи, суммарная мощность которых составляет 1458 кВАр.

Проверим перегрузочную  способность трансформаторов:

Согласно ГОСТ 14209 - 69 общая перегрузка не должна превышать 30% сверх номинальной мощности трансформатора, ГОСТ 14209-85 допускает максимальное значение систематической перегрузки 1,5. Однако, для расчета систематических  перегрузок необходимы графики нагрузок. Систематическая перегрузка трансформаторов, установленных в помещении не должна превышать 20 % сверх номинальной  мощности и 30% для трансформаторов, установленных открыто, причем среднегодовая  температура не должна превышать 5 градусов. Расчетная мощность трансформаторов  выбирается с учетом систематической перегрузки с помощью коэффициентов кратности, определяемых временем перегрузки и коэффициентом заполнения графика. В нашем случае определение таких коэффициентов невозможно, поэтому выбор был осуществлен по максимальной нагрузке.

Таким образом, проверка сведется к перегрузочной  способности в аварийном режиме.

Для ТП 1: кВА где коэффициент 0,8 взят при условии отключения потребителей 3 категории, количество которых можно условно принять 20% от общего числа потребителей, получаемых питание от данной КТП.

Для КТП 2: 2240 > кВА

Для КТП 3: 2240 > 1963 кВА

Таким образом, все трансформаторы ТП удовлетворяют  условиям аварийной перегрузки.

Определим коэффициент  мощности на 5 уровне системы электроснабжения.

Для этого вводится коэффициент разновременности максимумов: примем

.

Тогда расчетная  нагрузка на шинах РП S_расч = 6814,61 кВА.  

Коэффициент мощности: ;

По условию  задачи

Таким образом, необходимо принять меры по обеспечению  повышения коэффициента мощности.

Предварительный расчет показал целесообразным  установить ККУ Суммарной мощностью 1458 кВАр.

Однако данные расчеты производились без учета  потерь в трансформаторах. Поэтому  примем к рассмотрению потери активной и реактивной мощности в трансформаторах. На трансформаторных подстанциях установлены  трансформаторы типа ТМЗ-1600/6.    

1.4. Компенсация реактивной  мощности

Данные трансформаторов: Потери ∆P_хх =2650 Вт, ∆P_кз = 16500 Вт, U_кз = 6%,   I_хх = 1%.

Определим потери в трансформаторах:

Активные потери:

Потери реактивные

Аналогично, для  других комплектных трансформаторных подстанций:

  
 

Таким образом, суммарная нагрузка на шинах РУ-6 кВ:

P_расч = 6088 + 77,9 = 6166 кВт;

Q_расч = 4501,54 + 456,628 = 4958 кВАр.

С учетом коэффициента разновременности:

P_расч = 5549 кВт; Q_расч = 4462 кВАр.

Определяем коэффициент  мощности предприятия:

Определяем расчетную  мощность КУ:

Выбираем  компенсирующую установку 4ģУКМ58-0,4-402-67-У3 с 6 ступенями регулирования по 67 кВАр и  2ģУКМ58-0,4-536-67-У3 с 8 ступенями регулирования по 67 кВАр (промышленный каталог «Информэлектро» 04.10.03 - 00  взамен 04.10.03 - 94).

Тогда фактическое  значение

Предварительно  примем вариант подключения к  шинам ТП:

2ģУКМ58-0,4-402-67-У3  к ТП 1;

2ģУКМ58-0,4-402-67-У3  к ТП 3;

2ģУКМ58-0,4-536-67-У3  к ТП 2.

Определим коэффициенты загрузки трансформаторов после  компенсации:

 - для КТП 1;

- для КТП 2;

- для КТП 3.

Результаты удовлетворительны. Все трансформаторы удвлетворяют условиям аварийной перегрузки. 

 Таким образом,  был произведен выбор экономически  оптимального числа цеховых трансформаторов.  Действительно, значения коэффициентов  загрузки после компенсации реактивной  мощности приблизились к значениям  0,7.

Таким образом, выбор экономически оптимального числа  и мощности цеховых трансформаторов  показал, что необходимо установить 6 трансформаторов, мощность каждого  из которых составляет 1600 кВА с учетом компенсации.

Итогом становится принятие трех 2-х трансформаторных комплектных подстанций с трансформаторами ТМЗ-1600/6 (г.Чирчик, Узбекистан).

Учитывая достаточно большую мощность компенсирующих устройств  

(402 кВАр и 536 кВАр) оптимальным вариантом станет подключение этих КУ к шинам подстанций. При этом необходимо предусмотреть симметричность установки, КУ 536 кВАр установлены на КТП 2 ввиду относительно большого коэффициента мощности. Принимаем тип УКМ58-0,4-402-67-У3 и УКМ58-0,4-536-67-У3 (г. Серпухов, Россия, АО «Электроинтер»). Суммарная мощность конденсаторных установок составила 2680 кВАр (причем половина этой мощности была найдена как экономически целесообразная). 

1.5. Выбор числа и  мощности силовых  трансформаторов  питающей подстанции  

Наиболее часто  ГПП (ПГВ) промышленных предприятий  выполняют двухтрансформаторными. Однотрансформаторные ГПП допустимы только при наличии централизованного резерва трансформаторов и при поэтапном строительстве ГПП. Установка более двух трансформаторов возможна в исключительных случаях: когда требуется выделить резкопеременные нагрузки и питать их от отдельного трансформатора, при реконструкции ГПП, если установка третьего трансформатора экономически целесообразна.

Выбор мощности трансформаторов ГПП производится на основании расчетной нагрузки предприятия в нормальном режиме работы с учетом режима энергоснабжающей организации по реактивной мощности. В послеаварийном режиме (при отключении одного трансформатора) для надежного электроснабжения потребителей предусматривается их питание от оставшегося в работе трансформатора. При этом часть неответственных потребителей с целью снижения нагрузки трансформатора может быть отключена.

В нашем случае питание производится от 2-х подстанций, причем нет точных данных о подстанции №1. Поэтому первоначально выбор  силовых трансформаторов будем  производить на подстанции №2.

Для этого необходимо определить нагрузки на пятом уровне т.е. на шинах НН подстации. 

В задании указан рост нагрузки 8500 кВт. Следовательно,

Причем необходимо учитывать нагрузку, которая была на подстанции до подключения нашего предприятия и роста нагрузки.   

Так как на подстанции установлены два трансформатора, то общая нагрузка может быть найдена:

;

Таким образом, общая нагрузка подстанции с учетом предприятия и роста нагрузок:

Учтем тот факт, что эта нагрузка дана для аварийного режима, когда отключен ввод №1, и  вся нагрузка приходится на ПС №2.

В нормальном режиме при условии равномерного распределения  нагрузки на шинах РУ - 6 кВ (см. схему):

Тогда мощность трансформатора:

- нормальный режим

Очевидно, что  приходится переходить на следующую  ступень мощности, так как трансформатор  мощностью 25 МВА не проходит условия  аварийной перегрузки 25∙1,4(35000)< 47730∙0,8(38000). При этом принимаем количество потребителей 3 категории 20%.

Шаг 1,6, следовательно, трансформатор следующей мощности будет 40 МВА.                                       

 

В настоящее  время, трансформаторы мощностью 32000 кВА практически не применяются. Следовательно, уже на данном этапе можно сделать выбор трансформатора подстанции в сторону 40000 кВА, однако в силу учебного характера проекта примем к рассмотрению два варианта 40 МВА и 32 МВА, (трансформатор мощностью 63 МВА будет иметь низкий коэффициент загрузки).

Находим коэффициенты загрузки:

- 1-ый вариант;

- 2-ой вариант;

- 3-ий вариант;

3-ий вариант  неудовлетворителен

Принимаем к  рассмотрению трансформаторы

ТДН - 32000/110 и  ТДН -40000/110, сведем данные трансформаторов  в таблицу 2:

Таблица 2