Дипломная работа: Проектирование системы электроснабжения авиационного завода

3 Выбор цеховых трансформаторных подстанций

3.1 Выбор числа и мощности цеховых ТП

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов должен быть технически и экономически обоснован, так как это оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. Для удобства эксплуатации систем промышленного электроснабжения необходимо стремиться к применению не более двух - трех стандартных мощностей трансформаторов, что ведет к сокращению складского резерва и облегчает взаимозаменяемость трансформаторов.

Для цеховых понижающих трансформаторов существует экономически выгодная номинальная мощность трансформаторов , которая согласно [4] принимается в зависимости от удельной плотности расчетной нагрузки :

= 1000 кВА при < 0,2 кВА/м2;

= 1600 кВА при =0,20,3 кВА/м2;

= 2500 кВА при > 0,3 кВА/м2.

При 0,4 кВА/м2 следует применять двух трансформаторные подстанции независимо от категории бесперебойности питания.

, (3.1)

где - максимальная расчетная нагрузка цеха, кВА;

- площадь цеха, м2.

Количество цеховых трансформаторов определяем по формуле:

, (3.2)

где - коэффициент загрузки трансформаторов, который в соответствии с [4] рекомендуется принимать:

- = 0,650,7 для двух трансформаторных подстанциях при наличии электроприемников первой и второй категории;

- = 0,750,85 для двух трансформаторных подстанциях при наличии электроприемников второй и третьей категории;

- = 0,90,95 для одно трансформаторных подстанциях.

Результаты выбора числа и мощности цеховых трансформаторов сводим в таблицу 3.1.

Тип трансформаторов принимаем ТМЗ (трёхфазные, масляные с негорючим диэлектриком), общего назначения, для комплектных трансформаторных подстанций. Технические данные трансформаторов по [2] приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.1 - Расчет числа и мощности цеховых ТП

На основании произведенного расчета, для цехов 8,13,14; 9,10; 1,6,7; 2,3,11,15 целесообразно выбрать общую КТП т.к. расчетные мощности этих цехов малы.

Таблица 3.2 -Технические данные трансформаторов

3.2 Компенсация реактивной мощности на стороне 0,4 кВ

Компенсация реактивной мощности (КРМ) является неотъемлемой частью задачи проектирования электроснабжения промышленного предприятия. Компенсация реактивной мощности одновременно с улучшением качества электроэнергии в сетях промышленных предприятий является одним из основных способов сокращения потерь электроэнергии.

Передача реактивной мощности вызывает дополнительные затраты на увеличение сечения проводников сетей и мощностей трансформаторов, создаёт дополнительные потери электроэнергии. Кроме того, увеличиваются потери напряжения за счёт реактивной составляющей, пропорциональной реактивной нагрузке и индуктивному сопротивлению, что снижает качество электроэнергии по напряжению.

Поэтому важное значение имеет компенсация реактивных нагрузок и повышения коэффициента мощности в системах электроснабжения предприятия. Под компенсацией подразумевается установка местных источников реактивной мощности, благодаря которой повышается пропускная способность сетей и трансформаторов, а также уменьшаются потери электроэнергии.

Суммарная мощность конденсаторных установок напряжением до 1000 В определяем по двум критериям:

1. По минимуму суммарных приведенных затрат на конденсаторные установки и цеховые трансформаторные подстанции.

2. По минимуму суммарных приведенных затрат на конденсаторные установки и потери электроэнергии в сети предприятия напряжением 10 кВ и в трансформаторах.

Основная мощность конденсаторных установок напряжением до 1000 В определяется первым критерием, а по условию минимума потерь ЭЭ в сети предприятия напряжением 10 кВ (второй критерий) находится их дополнительная мощность.

Суммарная (основная и дополнительная) расчетная мощность

QКУ = QК1 + QК2, (3.4)

По первому критерию мощность конденсаторных установок напряжением до 1000 В следует определять, исходя из целесообразности уменьшения количества цеховых трансформаторов или снижения их номинальной мощности (при том же количестве).

; (3.5)

где Дn - добавка до ближайшего целого числа.

Выражение (3.5) предполагает полную компенсацию реактивной мощности, однако при этом может получиться большая мощность Qнк1. Поэтому определяется экономически оптимальное число трансформаторов nт.эi:

; (3.6)

где m - дополнительное число трансформаторов, зависящие от значения удельных затрат на передачу Q с учетом постоянных составляющих капитальных затрат З*:

где зик, звк, зтп - усредненные приведенные затраты на конденсаторные установки напряжением до и выше 1000 В и трансформаторные подстанции соответственно. При отсутствии точных данных по зик, звк и зтп значение m можно найти по рис. 2.1[8].

По выбранному количеству трансформаторов (раздел 3) вычисляем наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В:

, (3.7)

По значению находим суммарную мощность конденсаторов напряжением до 1000 В, которую необходимо установить для данной группы трансформаторов согласно первому критерию:

, (3.8)

где - суммарная (наибольшая) расчетная реактивная нагрузка цеха.

Если окажется, что < 0, то по первому критерию установка конденсаторов не требуется и принимаем = 0.

Дополнительная суммарная мощность по второму критерию для данной группы трансформаторов

, (3.9)

где - расчетный коэффициент, значение которого зависит от показателей , и схемы питания цеховых подстанций и определяется по рисунку 16 [7]. Показатели и определяются по таблицам 13 и 14 [7] соответственно. Результаты расчета сводим в таблиц 3.3 и 3.4.

Эта методика применима только при nТР>3. Если число трансформаторов в цехе менее 3, то применяется упрощенный метод выбора КУ. В данном случае считаем по формуле:

, (3.10)

где tgцЭ - коэффициент мощности, заданный энергосистемой, о. е.

Производим расчёт для цехов:

Механический цех.

Тангенс угла сдвига фаз до компенсации реактивной мощности:

где QР.Ц, РР.Ц - активная и реактивная мощности цеха, кВт, квар;

Суммарная мощность компенсирующего устройства:

,

где tgцЭ - коэффициент мощности, заданный системой, о. е.

QКУ = 427,2?(1,73 - 0.2) = 654,5 квар.

В качестве источников реактивной мощности используем комплектные конденсаторные установки с размещением их на шинопроводах ТП.

На каждый секционный шинопровод ТП устанавливаем конденсаторную установку.

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.5

Производим выбор КУ и уточняем расчётные нагрузки QР.УТ

QР.УТ = QP - QН.КУ, (3.11)

где QН.КУ - номинальная мощность КУ;

QP - расчётная максимальная реактивная нагрузка цеха.

В качестве КУ принимаем комплектные конденсаторные установки.

Для цеха 8 выбираем: УКМ-0,4-268У3 - 2 шт и УКМ-0,4-100У3 общей мощностью QН.КУ = 736 кВАр, отсюда QР.УТ =739,9-736=3,9 квар.

Аналогично производим расчет для остальных цехов. Расчёты сведены в таблицу 3.5.

Таблица 3.3 - Результаты расчета компенсации реактивной мощности в сети 0,4 кВ (при числе трансформаторов больше 3)

Таблица 3.4 - Выбор типа и мощности конденсаторных установок

Таблица 3.5 - Выбор компенсирующих устройств и уточнение расчётных нагрузок (при числе трансформаторов меньше 3)

3.3 Уточнение числа и мощности цеховых ТП после КРМ

Пересчитываем полную расчетную мощность:

(3.12)

После уточнения расчетных нагрузок цеха уточняем выбор числа и мощности цеховых трансформаторов. Результаты выбора сводим в таблицу 3.6

(3.13)

Таблица 3.6-Уточнение выбора числа и мощности цеховых трансформаторов

4 Расчёт электрических нагрузок 10 кВ

4.1 Расчёт электрических нагрузок потребителей на стороне 10 кВ

Расчет электрических нагрузок потребителей на стороне 10 кВ выполняем методом коэффициента спроса

Рр=Кс?Рном , (4.1)

Qp=Pp?tgц, (4.2)

где Кс - коэффициент спроса

n - количество электроприемников

Результат записываем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Расчет электрических нагрузок высоковольтных электродвигателей