Дипломная работа: Проектирование системы электроснабжения Тишинского рудника. Расчеты электрических нагрузок механического цеха

где: n = 2 - число трансформаторов ГПП;

К_З.Д = 0,7 - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме, определяется из условия резервирования.

Рассчитаем полную нагрузку предприятия и выберем трансформаторы.

Расчет реактивной мощности:

Расчет полной нагрузки предприятия:

Выбор трансформаторов:

Выберем трансформаторы:

110 кВ выбираем трансформаторы ТДН - 10000/110/10.

Каталожные данные трансформаторов приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Каталожные данные ТМН-10000/35

Определим технико-экономические показатели для U_НОМ = 35 кВ.

Таблица 3 - Определяем потери мощности в трансформаторах ГПП

?Р_Т = 2·(14,5 + 0,65² · 65) = 83,9 кВт.

Потери энергии в трансформаторах:

?Э_Т=2•(14,5•8760 + 0,65²_.•65•3367) = 0,438·10⁶ кВт·ч.

Нагрузка в начале линии:

Расчетный ток одной линии напряжением 35кВ:

Ток в послеаварийном режиме:

Сечение проводов линии:

По условиям коронирования минимальное сечение проводов для ВЛ - 70 мм², поэтому примем провод АС - 120/19, с параметрами: Ом/км, Ом/км, 390А.

Потери активной энергии в проводах линии за год:

кВт•ч.

Мощность трансформаторов цеховой ТП зависит от величины нагрузки электроприемников, их категории по надежности электроснабжения, от размеров площади, на которой они размещены и т.п. При одной и той же равномерно распределенной нагрузке с увеличением площади цеха должна уменьшаться единичная мощность трансформаторов. Так, в цехе, занимающем значительную площадь, установка трансформаторов заведомо большей единичной мощности увеличивает длину питающих линий (расход цветного металла проводников) цеховой сети и потери электроэнергии в них. Существующая связь между экономически целесообразной мощностью отдельного трансформатора S_Э.Т цеховой ТП и плотностью у электрической нагрузки цеха получена на основе технико-экономических расчетов и приведена в таблице 4.

,

где: S_P - расчетная нагрузка цеха, кВА;

F_Ц - площадь цеха, м².

Таблица 4 - Экономически целесообразная мощность трансформаторов

Для 1 цеха:

Далее считаем аналогично.

Расчетное число трансформаторов всех подстанций цеха (или части цеха) находим по выражению:

,

где: P_P - расчетная активная нагрузка цеха (части цеха) от низковольтных потребителей, кВт;

K_З.Д. - допустимый коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме;

S_Н.Т - выбранная номинальная мощность трансформаторов цеховых ТП.

Принимаем ближайшее большее целое число N трансформаторов.

Расчетное число трансформаторов цеха №1:

;

Принимаем N=1.

Количество трансформаторов одной подстанции зависит от категории электроприемников по надежности электроснабжения.

Однотрансформаторные подстанции применяют для питания потребителей 3-й и иногда 2-й категории. При питании потребителей 3-й категории коэффициент загрузки трансформаторов должен составлять 0,9-0,95. При преобладании нагрузок 2-й категории и их резервировании по связям вторичного напряжения, коэффициент загрузки K_З.Д =0,65-0,7.

Двухтрансформаторные подстанции применяют для питания потребителей 1-й и 2-й категорий. При преобладании нагрузок 2-й категории и при наличии складского резерва трансформаторов K_З.Д =0,5-0,65.

Загрузка трансформаторов в нормальном режиме выбирается такой, чтобы при выходе из строя одного из них, оставшиеся в работе трансформаторы имели перегрузку не более допустимой. Коэффициент загрузки трансформаторов в послеаварийном режиме не должен превышать 1,3 - 1,4.

В моем проекте выбор мощности трансформаторов для цеховых ТП по описанному условию, не получается, поэтому мощность трансформаторов цеховых ТП корректируется в зависимости от величины расчетной нагрузки цеха, ее категории, числа типогабаритов трансформаторов на предприятии и других факторов.

При выборе трансформаторов цеховых ТП должна определяться наибольшая реактивная мощность, которую трансформаторы могут пропустить из сети 6 или 10 кВ в сеть напряжением ниже 1000 В:

,

здесь: n_i - число трансформаторов цеховой ТП, K_З.Дi - допустимый коэффициент загрузки трансформаторов цеховой ТП в нормальном режиме,

S_H.Ti - номинальная мощность трансформаторов цеховой ТП; P_Pi - расчетная активная нагрузка на ТП.

Величина должна быть равной:

0,95 - для одиночных трансформаторов без резервирования;

0,7 - при взаимном резервировании двух трансформаторов.

Для 1 цеха:

.

Величина Q_1Pi является расчетной, поэтому в общем случае реактивная нагрузка трансформаторов Q_1i не равна ей.

, если <,

, если ?.

Здесь Q_Pi расчетная реактивная нагрузка на ТП.

При Q_П.Тi < Q_Pi трансформаторы ТП не могут пропустить всю реактивную нагрузку, и поэтому часть ее должна быть скомпенсирована с помощью конденсаторов, которые следует установить на стороне низшего напряжения ТП. Мощность этих конденсаторов будет составлять:

,

и они должны устанавливаться на ТП обязательно. Следует иметь в виду, что в разделе “Расчет и выбор устройств компенсации реактивной мощности” определяется дополнительная мощность конденсаторов, которые могут быть установлены на стороне низшего напряжения той же ТП. В моем случае для первого цеха компенсация реактивной мощности не нужна. Результаты расчета по остальным цехам сведем в таблицу 5.

Коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах будут соответственно равны:

; ,

Для 1 цеха, в котором примем к установке трансформаторы мощностью 1600 кВ·А:

0,51,

.

Результаты расчетов и принятые данные по остальным цехам сведем в таблицу 6.

Также рассчитаем потери в трансформаторах цеховых подстанций по формуле:

.

При глухом заземлении нейтрали сети напряжением до 1000 В следует принимать трансформаторы со схемой соединения обмоток треугольник - зигзаг при их мощности до 250 кВ·А включительно и со схемой соединения обмоток треугольник - звезда при мощности трансформаторов 400 кВА и выше. Данная рекомендация определяется в основном надежностью действия релейной защиты от однофазных коротких замыканий в сетях напряжений до 1000 В.

При выборе цеховых ТП часто возникает вопрос: ставить ТП в данном цехе, либо запитать цех от соседней ТП, установив лишь низковольтный распределительный пункт. Решение зависит от величины нагрузки, расстояния от соседней ТП, стоимости электроэнергии и т.д. В общем случае следует провести технико-экономическое сравнение вариантов. При выборе можно использовать следующее положение. Для двух уровней напряжения 6 (или 10) и 0,38 кВ при стоимости потерь мощности 60 руб./кВт питание от соседней ТП и установка РПН в цехе экономически выгодны, если выполняется соотношение:

кВАм,

где - полная расчетная нагрузка цеха, кВА; l - расстояние от РПН цеха до соседней ТП, м (определяется по длине траншеи кабельной линии)

Таблица 5 - Расчет низковольтных распределительных устройств

Произведем расчет фактического , проанализируем необходимость применения дополнительных устройств компенсации реактивной мощности.

Таблица 6 - Расчет дополнительных устройств компенсации реактивной мощности на напряжение 0,4 кВ

Таблица 7 - Выбор количества и типов трансформаторов