Материал: Выбор типа трансформаторной подстанции и распределительного устройства

>2, то

Зная Ки ср и nэ по таблице справочной литературе определяем значение коэффициента максимума.

Км = ƒ(0,7;15) =1,12

.        Определяем максимальное значение активной и реактивной электронагрузки

Pм = Км *Pсм_Ʃ[кВт]

Практикой установлено, что максимальная реактивная мощность зависит от эффективного числа ЭП Qм = ƒ(n_э), т.е. если :

n_э ≤ 10 шт, то Qм = 1,1 *Qсм_Ʃ [кВар]

n_э > 10 шт, то Qм = Qсм_Ʃ [кВар]

Qм = ƒ(n_э) = ƒ(15) =>1,1*Qсм_Ʃ =412 [кВар]

.        Определяем полную максимальную нагрузку.

Sм =  [кВА]

.        Определяем расчётный рабочий ток ЭП

Таблица 2

3.2 Компенсация реактивной мощности

Большая часть промышленных ЭП в процессе работы потребляют из сети помимо активной мощности реактивную мощность. Основными потребителями реактивной мощности являются: асинхронные двигатели ( 65% общего потребления); силовые трансформаторы(25%); воздушные линии электропередачи и другое вспомогательное оборудование(10%).

В зависимости от характера электрооборудования реактивная нагрузка промышленного ЭП может составлять до 130% по отношению к активной нагрузке. Передача значительного количества реактивной мощности по линиям и через трансформатор СЭС не выгодно по следующим причинам:

Возникают дополнительные потери активной мощности во всех элементах СЭС, что обусловлено загрузкой их реактивной мощности;

Возникают дополнительные потери напряжения, которые особенно существенны в сетях районного значения. Дополнительные потери напряжения приводят к увеличению размаха отклонения напряжения на зажимах ЭП от номинального значения;

Загрузкой реактивной мощности линий электропередач и трансформаторов в сетях электроснабжения уменьшает пропускную способность сети, что в ряде случаев позволяет использовать полную установленную мощность генераторов электрических станций.

Оптимальная величина коэффициента мощности на предприятия получают путём компенсации реактивной мощности, как естественными мерами так и за счёт установки специальных компенсирующих устройств. Минимальное значение коэффициента мощности для промышленных предприятий должно находиться в пределах Cosφж = 0,93 - 0,95

К естественным мерам повышения мощности ЭП относятся:

Комплексная автоматизация технологических процессов промышленных предприятий;

Замена старого изношенного электрооборудования на новое современное;

Замена мало загруженных трансформаторов и ЭД на трансформаторы ЭД меньшей мощности;

Качественное проведение различных видов ремонтов электрооборудования.

Наиболее целесообразно является размещение специальных компенсирующих устройств которые позволяют увеличить коэффициент мощности и при этом является технических и экономически обоснованным.

Выбор числа и мощность компенсирующих устройств производится из ходя из расчётной величины потребной реактивной мощности, которую можно определить согласно формуле:

.        Qк = α *Pм (tgφ1 - tgφ2) [кВар]

кВар

где α - коэффициент который учитывает компенсацию реактивной мощности естественными мерами которые предусматривают до 90% компенсации реактивной нагрузки, т. е α = 0,9

Рм - максимальная активная мощность [кВт]

tgφ1 - средневзвешенное значение коэффициента мощности до компенсации реактивной нагрузки tgφ1 = Qм/Pм

tgφ2 - средневзвешенное значение коэффициента мощности после установки компенсирующих устройства tgφ2 определяется по значению желаемого коэффициента мощности, следовательно, Cos φ = 0,95 => tgφ2 = 0,3

Полученное расчетное значение потребной реактивной мощности. Округляем в большую или в меньшую сторону до величины стандартной мощности компенсирующих устройств.

Выбираем компенсирующие устройства типа УКБН-0,38-100 в количестве двух установок.

,

3.3 Выбор схемы электроснабжения

Схема цеховой силовой сети определяется технологическим процессом производства, категория надёжности электроснабжения при взаимном расположении цеховых трансформаторных подстанций, единично установленной мощности электропотребителей, размещение электропотребителей по площади цеха, схема должна быть простой, безопасна и удобна в эксплуатации, а так же экономична и обеспечивать использование индустриальных методов монтажа.

Схема внутри цеховых электрических сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными, как с односторонним, так и с двухсторонним питанием. При радиальных схемах энергия от отдельного узла питания (ТП) поступают к одному достаточно мощному электропотребителю, а так же к групповым электропотребителям от которых в свою очередь получают электропитание средние и мелкие электропотребители.

Радиальные схемы выполняются одноступенчатыми, когда электроприемники питаются непосредственно от трансформаторной подстанции, или двух ступенчатыми, когда они подключаются к промежуточной распределительной подстанции.

Радиальные схемы применяют для питания электронагрузок большой мощности при не равномерном размещении электроприемников в цеху, а так же для питания электропотребителей в взрывоопасных, пожароопасных и пыльных помещениях.

Выполняют радиальные схемы кабелями или проводами проложенных в трубах, в лодках, коробах.

Достоинствами радиальных схем является высокая надёжность так как авария на одной из линии не влияет на рабату электроприемников получающих питание по другой линии, в удобстве автоматизации. Повышение надёжности радиальных схем достигается соединением отдельных распределительных подстанций резервирующими перемычками на коммутационных электроаппаратах.

Недостатками радиальных схем является малая экономичность и ограниченная гибкость в сети связанная с технологическим процессом.

При радиальных схемах электроприемники подключаются к любой точке питающей магистрали. Магистрали могут подсоединяться к распределительным щитам подстанций и силовым распределительным подстанциям либо не посредственно к трансформатору по схеме «блок трансформатора магистрали»

Магистральные схемы с распределительными шинопроводами применяются при питании электро приемников одной технологической линии или при равномерных по площади цеха электропотребителей. Такие схемы выполняют с применением шинопроводов, кабелей, проводов.

Достоинством магистральных схем являются упрощение щитов подстанций, высокая гибкость сети, которая дает возможность перемещать технологическое оборудование без переделки сети.

Магистральные схемы менее надежные, чем радиальные при исчезновении напряжения на магистрали все подключённые к ней электро потребители теряют питание.

При современном проектировании применяют смешанную схему электроснабжения. Наибольшее применение находят смешанные схемы электроснабжения, при которых часть электроприемников получают питание от магистрали, а другая от силовых распределительных подстанций которые в свою очередь питаются либо от щита трансформаторных подстанций, либо от распределительных шинопроводов. Такое сочетание позволяет более полно использовать достоинства радиального и магистрального электроснабжения. Поэтому для питания аппаратного цеха применяем смешанное электроснабжение.

Рис.1. Смешанная схема внутрицеховой электрической сети

3.4 Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанцию

.4.1 Выбор числа трансформаторов на подстанцию

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения системы электроснабжения. В нормальных условиях силовые трансформаторы должны обеспечить питание всех ЭП предприятия. Как правило трансформаторов на подстанциях должны быть не более двух. Наиболее экономична одно - трансформаторная подстанция, которая при наличии центрального резерва по вторичному напряжению могут обеспечить надежное питание потребителей второй и третьей категории надежности.

При проектировании систем электроснабжения установка одно - трансформаторных подстанции рекомендуется при резервировании ЭП второй категории надежности, при наличии большого числа ЭП малой мощности, а также для питания ЭП третьей категории надежности.

Двух - трансформаторные подстанции применяются при значительном числе ЭП первой и второй категории надежности, при сосредоточенных нагрузках на данном участке с высокой удельной плотностью, а также если имеются ЭП особой группы. Кроме того, двух - трансформаторные подстанции целесообразно при не равномерном годовом графике электрических нагрузки предприятия, присезоном режиме работы двух сменных предприятий, со значительной разницей в загрузке смен, в этих случаях режимах минимальных нагрузок целесообразно отключать один из двух трансформаторов подстанции, что определяется условием оплаты за электрическую энергию.

Так как проектируемый цех относится ко II категории надежности электроснабжения, то принимаем к установке в аппаратном цехе два трансформатора на подстанцию.

3.4.2 Выбор мощности трансформаторов

Выбор мощности трансформаторов производится исходя из полной расчетной нагрузки объекта проектирования, числа часов использования максимальной нагрузки, темпов роста электрических нагрузок, стоимости электрической энергии, допустимой перегрузки трансформатора.

Совокупность допустимых нагрузок систематических и аварийных перегрузок определяют нагрузочную способность трансформатора, в основу расчета которой положен тепловой износ изоляции трансформатора. Если не учитывать нагрузочную способность трансформаторов, то можно не обоснованно завысить выбираемую установленную мощность, что экономически не целесообразно. Исследование различных режимов трансформаторов показали, что максимальные допустимые систематические нагрузки и аварийные перегрузки не приводят к заметному старению изоляции и существенному сокращению нормальных сроков их службы.

При выборе мощности трансформатора необходимо применять следующие правила согласно ПУЭ:

-       Трансформатор мощностью 1000 КВА и выше выбирать только при наличии групп ЭП большой мощности.

-       На подстанции следует устанавливать однотипные трансформаторы.

-       При выборе двух трансформаторов на подстанцию мощность каждого трансформатора должна быть выбрана с таким учетом, чтобы при выходе из строя одного из трансформаторов оставшийся в работе трансформатор мог бы нести всю нагрузку потребителей первой и второй категории, и при этом был бы загружен не более чем на 140%, что допустимо ПУЭ в течении пять суток не более шести часов в сутки.

Если известна полная расчетная нагрузка и коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, то можно определить расчетную номинальную мощность трансформатора.

[КВА]

Где Sр - полная расчетная мощность объекта проектирования с учетом работы компенсирующих устройств. [кВА]

[кВА]

[кВА]

bд.т. - коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, который зависит от числа трансформаторов на подстанцию категории надежности электроснабжения.

[кВА]

По расчетной полной мощности трансформатора выбираем два возможных варианта мощности трансформаторов, для технико-экономического сравнения их.

Выбранные трансформаторы проверяем в нормальном и аварийном режимах работы.

-       В нормальном режиме работы.

 для двух трансформаторной подстанции.

-       В аварийном режиме работы.

 для двух трансформаторной подстанции.

> 520

> 520

Если условия проверки трансформаторов выполняются, то их принимают к технико-экономическому сравнению, для этого составляем таблицу номинальных параметров выбранных трансформаторов.

Таблица 3