Дипломная работа: Проектирование системы электроснабжения авиационного завода

4.2 Расчёт потерь в цеховых трансформаторах

Для расчета потерь мощности трансформаторов используем их паспортные данные:

1. Активные потери в трансформаторах

, (4.3)

где - потери холостого хода трансформатора, кВт;

- потери короткого замыкания, кВт;

- коэффициент загрузки трансформаторов фактический, таблица 3.4

2. Реактивные потери в трансформаторах

, (4.4)

где - число трансформаторов;

- ток холостого хода трансформатора, %;

- напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Рассчитываем потери по цехам:

Заготовительный цех

Аналогичные расчеты производим для остальных цехов. Результаты расчетов сводим в таблицу 4.2

Таблица 4.2 - Потери мощности в трансформаторах ТП

4.3 Определение расчетных нагрузок 10кВ с учетом компенсации реактивной мощности

Для определения расчетных нагрузок на стороне 10 кВ к расчетным нагрузкам на стороне 0,4 кВ добавляются потери мощности в цеховых трансформаторах и мощность высоковольтных потребителей.

Расчет производим по формулам

, (4.5)

где - активные и реактивные потери в трансформаторах;

- активная и реактивная мощности высоковольтных потребителей (для синхронных двигателей реактивная мощность берется со знаком "-");

- активная и реактивная расчетные мощности низковольтных потребителей.

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.3.

4.4 Решение вопросов компенсации РМ на стороне 10кВ

Энергосистемой задается экономически оптимальное значение коэффициента мощности предприятия . Экономически оптимальное значение реактивной мощности, которая может быть передана предприятию в период максимальной нагрузки энергосистемы, определяется по выражению:

(квар).

Суммарная расчетная мощность высоковольтных конденсаторных установок определяется из условия баланса реактивной мощности:

(квар).

В качестве компенсирующих устройств применяем комплектные конденсаторные установки типа УКЛ-10,5-2700 в количестве 2 штук и УКЛ-10,5-1800 в количестве 2 штук. Суммарная мощность установок:

Qвку=2700?2+1800?2=9000 квар.

Суммарная реактивная нагрузка на шинах 10кВ:

Уточняем значение полной расчетной мощности:

5 Выбор трансформаторов ГПП

5.1 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП

Для правильного выбора номинальной мощности трансформатора необходимо располагать суточным графиком нагрузки, из которого известна как максимальная, так и среднесуточная активная нагрузка данной подстанции, а также продолжительность максимума нагрузки. При отсутствии суточного графика с достаточной для практических целей точностью на заданный расчетный уровень определяется максимальная активная нагрузка (МВт).

Номинальная нагрузка каждого трансформатора двухтрансформаторной подстанции, как правило, определяется аварийным режимом работы подстанции: при установке двух трансформаторов их мощность выбирается такой, чтобы при выходе из работы одного из них оставшийся в работе трансформатор с допустимой аварийной перегрузкой мог обеспечить нормальное электроснабжение потребителей.

Номинальная мощность трансформатора на подстанции с числом трансформаторов n >1 в общем виде определяется из выражения, МВА:

, (5.1)

где - расчетная мощность, МВт;

- суммарная активная максимальная нагрузка подстанции на расчетный уровень пять лет, МВт;

- коэффициент участия в нагрузке потребителей 1- и 2-й категории;

- коэффициент допустимой аварийной перегрузки;

- коэффициент мощности нагрузки.

Для проектируемой двухтрансформаторной подстанции, то есть при n = 2,

, (5.2)

При аварийных режимах допускается перегрузка трансформаторов на 40 % на время максимума общей суточной продолжительностью не более 6 ч в течение не более 5 сут.

Так как < 1, а > 1, то их отношение всегда меньше 1 и характеризует собой ту резервную мощность, которая заложена в трансформаторе при выборе его номинальной мощности. Чем это отношение меньше, тем меньше будет закладываемый в трансформаторы резерв установленной мощности, тем более эффективным будет использование трансформаторной мощности с учетом перегрузки.

Завышение коэффициента k приводит к завышению суммарной установленной мощности трансформаторов на подстанции.

Уменьшение коэффициента возможно лишь до такого значения, которое с учетом перегрузочной способности трансформатора и возможности отключения неответственных потребителей позволит покрыть основную нагрузку одним оставшимся в работе трансформатором при аварийном выходе из строя второго.

Таким образом для проектируемой подстанции

, (5.3)

В настоящее время существует практика выбора номинальной мощности трансформатора для двухтрансформаторной подстанции с учетом k = 0,7

(МВА)

Из ряда стандартных мощностей понижающих трансформаторов выбираем трансформаторы номинальной мощностью = 16 (МВА).

Загрузка трансформаторов в нормальном режиме (в работе оба трансформатора)

Загрузка трансформаторов в аварийном режиме (в работе один трансформатор)

Как видно, при этом значении k в аварийном режиме обеспечивается сохранение всей без отключения неответственных потребителей. Трансформатор будет загружен на 100 %, что допустимо.

Выбираем 2 трансформатора типа ТДН-16000/110. Это трехфазный двухобмоточный трансформатор, масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла, с регулированием напряжения под нагрузкой.

Таблица 5.1-Технические данные трансформатора

5.2 Выбор места расположения ГПП. Картограмма нагрузок

Правильный выбор типа и мощности трансформаторов, а также правильное размещение подстанции на предприятии является основой для рационального построения схемы распределения электрической энергии.

Особенно важен вопрос о размещении ГПП, которая определяет схему предприятия. В этом случае проектирование систем электроснабжения осуществляется на основе генерального плана предприятия, на который нанесены все производственные цеха и отдельные участки предприятия. Расположение цехов на генеральном плане предприятия определяется технологическим процессом производства, а также архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями.

Выбор типа и места расположения подстанции осуществляется следующим образом:

1. Строим картограмму нагрузок.

Картограмма нагрузок представляет собой размещение на генеральном плане окружностей, площади которых в принятом масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Каждому цеху, отдельному зданию, сооружению соответствует окружность, центр которой совмещают с центром нагрузок цеха, то есть с символической точкой потребления ими электроэнергии. Поэтому расположение ГПП вблизи питаемых ими нагрузок позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электроэнергии и сократить протяженность как сетей высокого напряжения предприятия, так и цеховых электрических сетей.

Картограмма дает возможность наглядно представить распределение нагрузок по территории промышленного предприятия. Она состоит из окружностей, причем площадь круга (), ограниченная каждой из этих окружностей, с учетом принятого масштаба m равна расчетной нагрузке соответствующего цеха, что определяет радиус окружности:

, (5.4)

где - расчетная нагрузка каждого цеха;

m - масштаб.

2. Выявляем сосредоточенные нагрузки и находим центр групп распределенных нагрузок.

При разработке схемы электроснабжения предприятия рекомендуется размещать источники питания с наибольшим приближением к центру питаемой нагрузки, под которым понимается условный центр. Проведя аналогию между массами и электрическими нагрузками цехов , координаты их центра для размещения источника питания (ГПП) можно определить по формулам:

(5.5)

где - координаты центра нагрузки каждого цеха;

3. Намечаем место расположения подстанции и согласовываем его с генпланом, технологами и строителями.

Принимаем масштаб: 0,5 кВА - 1 мм. Тогда радиус круга

Результаты расчетов сводим в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 -Построение картограммы электрических нагрузок

Центр нагрузок находится в точке с координатами

По расчетным данным центр нагрузок предприятия находится между 14 и 13 цехами, но места для расположения ГПП здесь недостаточно. Поэтому подстанцию смещаем на свободное место. Новые координаты ГПП: . Место расположения ГПП показано на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Генплан предприятия с ГПП