Курсовая работа: Системы электроснабжения промышленных предприятий

2. Выбор количества и мощности трансформаторов цеховых подстанций

Прежде чем приступить к выбору количества и мощности трансформаторов цеховых подстанций, необходимо определить расчетные нагрузки (до 1 кВ) цехов и категории надежности электроснабжения потребителей этих цехов. Для этого выписываем из таблицы 2.3 расчетные нагрузки Рр, Qр, определяем Sр, категории надежности электроснабжения и характер окружающей среды цеха, объекта.

Количество трансформаторов на цеховых подстанциях определяется категорией надежности питаемых ЭП.

Число трансформаторов на подстанциях обычно принимают 1 или 2.

Следует заметить, что в большинстве случаев нагрузка трансформаторов в производственных цехах не однородна по надежности электроснабжения, и даже если указаны потребители I-II категории всегда присутствуют потребители III категории (10-20%), которые в аварийных случаях можно отключить без ущерба для производства.

Двухтрансформаторные подстанции применяются при преобладании ЭП I-II категорий, а также для питания ЭП II-III категорий в энергоемких цехах с удельной плотностью нагрузки более 0,4 кВ.А/м2.

Коэффициент загрузки силовых трансформаторов определяем по формуле:

где Sp - полная расчётная мощность;

N - количество трансформаторов;

Sнтр - номинальная мощность трансформатора

Коэффициент загрузки Кз принимается:

- для двухтрансформаторных подстанций при преобладании нагрузок Iкатегории 0,65-0,7, при преобладании нагрузок II категории 0,7-0,8;

- для однотрансформаторных подстанций с учетом взаимного резервирования нагрузок II категории Кз = 0,7-0,85, а при нагрузках III категории 0,85-0,95.

Указанные коэффициенты загрузки должны находиться в указанных пределах после проведения мер по компенсации реактивной мощности. Поэтому выбор количества и мощности трансформаторов осуществляется в два этапа.

На первом этапе выбирают количество и мощность трансформаторов на подстанциях. Мощности же трансформаторов для цехов со значительным потреблением реактивной мощности (Qс.p. і 500-700 квар), там где предполагается проведение компенсации реактивной мощности, намечают из расчета завышенного против нормы коэффициента загрузки.

На втором этапе после проведения расчетов по компенсации реактивной мощности по цехам и предприятию и после уточнения нагрузок следует повторно определить Кз трансформаторов и скорректировать мощности и количество трансформаторов в цехах, где была проведена компенсация реактивной мощности.

При решении вопроса электроснабжения объектов с небольшими нагрузками (до 150-200 кВЧА, склады, гаражи и т. п.), чтобы не проектировать подстанции с трансформаторами малой мощности, допускается присоединять эти нагрузки к подстанции близлежащего цеха. Оценить целесообразность присоединения указанных нагрузок к подстанции с учетом расстояния L между подстанцией и присоединяемой нагрузкой Sp можно по приближенной эмпирической формуле:

SpL Ј 15000 кВ.АЧм. (3.2)

В случае объединения нагрузок, их расчетные активные и реактивные мощности складываются.

Распределение нагрузки по ТП сводим в таблицу 3.1.

Таблица 2.1 Выбор трансформаторов цеховых подстанций

3. Компенсация реактивной мощности

Производим расчет мощности компенсирующих устройств, которые необходимо установить в сетях до 1 кВ.

Группируем цеха с трансформаторами мощностью Sн.т. = 1600 кВА.

Таблица 3.1 Расчет компенсирующих устройств

Определяем минимальное число трансформаторов для данной группы цехов:

Nмин. = + DN(4.1)

Nмин = + DN = 6,56 + 0,44 = 7

Находим оптимальное число трансформаторов:

Nопт. = Nмин. + m. (4.2)

Значение m находим по графику, m = 0, Nопт. = 7.

Наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передавать в сеть до 1кВ через трансформаторы, определяем по формуле:

Qмакс.т. = ; (4.3)

Qмакс.т. = = 3187,5 кВар

Суммарная мощность батарей на напряжение до 1 кВ составит:

Qнк1 = Qp - Qмакс.т (4.4)

Qнк1 = 5175,8-3187,5 = 1988,3 кВар

Определяем дополнительную мощность в целях оптимального снижения потерь:

Qнк2 = Qp - Qнк1 - g·Nопт. ·Sн.тр. (4.5)

Qнк2 = 5175,8-1988,3-0,45·7·1600 = -1852,5 кВар

Практические расчеты показали, что для Западной Сибири с достаточной степенью точности при магистрально радиальной схеме внутризаводского электроснабжения можно принимать значения g = 0,45 при напряжении 6 кВ.

Так как получилось, что Qнк2 < 0, то для данной группы Qнк2 принимаем равной нулю.

Находим суммарную мощность низковольтных конденсаторных батарей:

Qнк = Qнк1 + Qнк2 . (4.6)

Qнк = 1988,3 + 0 = 1988,3 кВар

Распределяем конденсаторные батареи между цехами пропорционально потребляемой ими реактивной мощности:

Qнбк i = ; (4.7)

Принимаем стандартные значения комплектных конденсаторных установок из номинального ряда:20; 40; 50; 75; 100; 135; 150; 200; 300; 450; 600. Для цехов № 2+Н осв, 3,4,7+8.

Qбк1 = 2 ґ75 = 150 кВар

Qбк2 = 2 ґ 300+2 ґ 50 = 700 кВар

Qбк3 = 2 ґ 300+2 ґ 50 = 700 кВар

Qбк4 = 2 ґ 200+2 ґ 75 = 550 кВар

Тип конденсаторных батарей:

2 ґ УКБН-0,38-75-50 УЗ Qн = 75 кВар

2 ґ УКБН-0,38-50 - 50УЗ Qн = 50 кВар

2 ґ УКБН-0,38-200-50 УЗ Qн = 200 кВар

2 ґ УКБН-0,38-300-50 УЗ Qн = 300 кВар

Уточняем количество и мощность трансформаторов.

Для этого определяем полную расчетную мощность цеха:

Spi = (4.8)

Определяем коэффициент загрузки:

Кз = .(4.9)

Группируем цеха с трансформаторами мощностью Sн.т. = 1000 кВА.

Таблица 3.2 Расчет компенсирующих устройств

Определяем минимальное число трансформаторов для данной группы цехов:

Nмин = + DN = 4,35 + 0,65 = 5

Находим оптимальное число трансформаторов:

Nопт. = Nмин. + m = 5+0 = 5

Значение m = 0 находим по графику.

Наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передавать в сеть до 1кВ через трансформаторы, определяем по формуле:

Qмакс.т. = = 2242,5 кВар

Суммарная мощность батарей на напряжение до 1 кВ составит:

Qнк1 = 3031-2242,5 = 788,1 кВар

Определяем дополнительную мощность в целях оптимального снижения потерь:

Qнк2 = 3031-788,1-0,45·5·1000 = -1461,5 кВар

Так как получилось, что Qнк2 < 0, то для данной группы Qнк2 принимаем равной нулю.

Находим суммарную мощность низковольтных конденсаторных батарей:

Qнк =788,1 + 0 = 788,1 кВар

Распределяем конденсаторные батареи между цехами пропорционально потребляемой ими реактивной мощности.

Для цехов № 5+11+Носв, 1+6+Н осв, 12:

Qбк1 =2 ґ 135 = 270 кВар

Qбк2 =2 ґ 135 = 270 кВар

Qбк3 =2 ґ 135 = 270 кВар

Тип конденсаторных батарей:

2 ґ УКБН-0,38-135 -50УЗ Qн = 135 кВар

Уточняем количество и мощность трансформаторов.

Для этого определяем полную расчетную мощность цеха:

Определяем коэффициент загрузки:

К установке принимаем 6 трансформаторов номинальной мощностью:6 ґ1000

4. Потери в силовых трансформаторах

Определение коэффициента загрузки трансформатора: среднесменный

Кзсм = (5.1)

- расчётный определяем по формуле (3.1)

Определение реактивных потерь холостого хода и короткого замыкания

?Qxx = , (5.2)

где Iхх - ток холостого хода

?Qкз = , (5.3)

где Uкз - напряжение короткого замыкания

Определение среднесменных потерь в трансформаторах

?Рсм = n·(?Рхх + К2 зсм ·?Ркз), (5.4)

где ?Рхх - активные потери холостого хода;

?Ркз - активные потери короткого замыкания;

?Qсм = n·(?Qхх + К2 зсм ·?Qкз) (5.5)

Определение расчётных потерь в трансформаторах

?Рр = n·(?Рхх + К2 зр ·?Ркз) (5.6)

?Qр = n·(?Qхх + К2 зр ·?Qкз) (5.7)

Расчёт представлен в таблице 4.1

Таблица 4.1 Потери в силовых трансформаторах