Курсовая работа: Системы электроснабжения промышленных предприятий

5. Расчёт электрических нагрузок на высшем напряжении

Результирующую нагрузку на стороне ВН по заводу определяют с учетом средств компенсации реактивной мощности и потерь мощности в цеховых трансформаторах. Расчет представлен в таблице 6.1.

Таблица 5.1 Расчет нагрузок по заводу

Если потери в трансформаторах определяются в целом по заводу, то они могут рассчитываться по упрощенным формулам:

DРт / = 0,02S/ р. ;(6.1) и DQ/ т = 0,1S/ p . ;(6.2)

где S/ р - расчетная мощность нагрузки низковольтной и высоковольтной, питающейся через трансформаторы, за исключением нагрузки от высоковольтных электродвигателей, которые подключаются к внутризаводской сети без трансформаторов.

Для определения S/ р, а впоследствии и Sр находим коэффициенты использования и реактивной мощности в целом по заводу:

(6.3)

Ки =

По найденному значению Ku и предполагаемому числу высоковольтных присоединений на ГПП находим значения коэффициента одновременности Ко = 0,9

Расчетные мощности для вычисления потерь в трансформаторах находим по формулам:

(6.5)

(6.6)

(6.7)

кВт

кВар

По этим нагрузкам будем рассчитывать и выбирать напряжение внешнего электроснабжения, необходимую мощность компенсирующих устройств и мощности трансформаторов ГПП.

(6.8)

(6.9)

После определения расчётной нагрузки рассчитываем компенсацию реактивной мощности на высокой стороне.

Для расчета необходимой мощности компенсирующих устройств (КУ), необходимо знать полную расчетную мощность Рр, Qp и Sp по заводу с учетом потерь мощности в трансформаторах цеховых и ГПП.

Потери мощности в трансформаторах ГПП определяется с учетом мощности и коэффициента загрузки трансформаторов. Для диапазона мощностей от 4 до 40 МВА при коэффициенте загрузки 0,7 потери мощности можно определить по приближенным формулам:

DPт = 0,007Sp (6.10)

DQт = 0,09Sp (6.11)

Уточняем расчетную нагрузку завода и коэффициент реактивной мощности на границе раздела между предприятием и энергоснабжающей организацией по формулам:

(6.12)

(6.13)

(6.14)

Далее определяем значение входной реактивной мощности, т.е. разрешенной мощности передаваемой из сети энергосистемы в сеть предприятия в режиме наибольших активных нагрузок энергосистемы.

(6.15)

tgjэ1 = 0,34ё0,42 при напряжении 35 кВ

Находим необходимую мощность компенсирующих устройств (КУ) в целом для завода:

Qky = Qp у - Qэ1 (6.16)

Qky = 8378,6-5715,8 =2662,8 кВар

Определяем расчётную реактивную мощность после компенсации

Qр' = Qр - Qку (6.17)

Qр' = 8816,4 - 2662,8 =5486 кВар

Определяем расчётную полную мощность после компенсации

Sp =

Устанавливаем высоковольтные конденсаторные батареи:

2 ґ УК- 6 - 300Л УЗ Qн = 300 кВар

2 ґ УКЛ - 6 - 450УЗ Qн = 450 кВар

6. Выбор месторасположения ГПП

Для определения места расположения ГПП завода, необходимо определить центр электрических нагрузок. Для определения условного центра электрических нагрузок на генплане отмечают место расположения центров электрических нагрузок цехов. Их координаты выносятся на оси ОХ и ОУ, и по формуле определяем координаты условного центра электрических нагрузок.

Таблица 6.1 Определение места расположения ГПП

Координата Х центра электрических нагрузок:

(7.1)

Координата Y центра электрических нагрузок:

(7.2)

С целью определения места расположения ГПП завода, строят картограмму электрических нагрузок, она представляет собой, размещенную на генплане или плане цеха окружность, радиус которой соответствует в выбранном масштабе расчетным нагрузкам. Целесообразно строить картограммы для активной и реактивной мощности. Отдельным сектором выделяем активную мощность осветительной нагрузки.

К примеру, для цеха 1:

(7.3)

(7.4)

Сектор осветительной нагрузки вычислим по формуле:

(7.5)

Расчет картограмм электричесих нагрузок приведен в таблице 7.2

Таблица 6.2 Расчет картограмм электрических нагрузок

Для остальных цехов расчет выполняется аналогично.

В графической части лист 2 приведен генплан рассматриваемого завода c нанесенными на нем ЦЭН и картограммами.

В фактическом центре нагрузок мы не можем поставить ГПП, поэтому переносим ГПП в сторону источника питания.

7. Выбор напряжения электроснабжения

7.1 Выбор напряжения питания

Выбор напряжения питания, т.е. внешнего электроснабжения, зависит от мощности, потребляемой предприятием, его удаленности от источника питания, напряжения, имеющегося на источнике питания.

Для приближенного определения рационального напряжения Uрац, кВ можно воспользоваться формулами Илларионова или Стилла:

Uрац = (8.1)

Uрац =4,34 (8.2)

где P передаваемая мощность, МВт; - расстояние, км.

В большинстве случаев, напряжение полученное по формулам, оказывается нестандартным и для определения рационального стандартного напряжения принимают два ближайших стандартных напряжения и на основе технико-экономических расчетов определяют рациональное стандартное.

Для рассматриваемого завода рациональное напряжение, найденное по эмпирическим формулам будет

Uрац =

Uрац =

Следовательно, для электроснабжения завода выбираем напряжение 35 Кв, так как напряжение 35 кВ имеет экономические преимущества для предприятий средней мощности при передаваемой мощности 5-15 МВт на расстояние до 10-15 км.

7.2 Выбор напряжения распределения

Для распределительных сетей промышленных предприятий в основном применяются напряжения 10 и 6 кВ.

Для распределения электроэнергии применяем напряжение 6кВ, так как на ГПП устанавливаем трансформаторы мощностью до 16 МВА, и на предприятии имеются электроприемники 6 кВ.

8. Выбор схемы внешнего и внутриобъектного электроснабжения

8.1 Схемы внешнего электроснабжения

Для предприятий средней или большой мощности возникает необходимость сооружения одной или нескольких ГПП (ПГВ). Схема присоединения ГПП к питающей линии показана на рис.9.1

При радиальном питании (тупиковая линия) глухое присоединение ВЛ к трансформатору через разъединитель или через разъединитель и короткозамыкатель при более значительном удалении ГППП от источника питания.

Рисунок 8.1 Схема присоединения ГПП при радиальном питании

Перемычка между питающими линиями может применяться как при радиальном так и при магистральном присоединении ГПП.

Перемычка может быть как с автоматическим ее включением так и неавтоматическим. Она применяется в основном в тех случаях когда один из трансформаторов при послеаварийном режиме т.е. при отключении второго трансформатора, не позволяет полностью покрыть нагрузку потребителей I-II категорий.

Следует избегать применение перемычек на предприятиях с загрязненной средой так как большее число аппаратов и токоведущих частей повышает вероятность возникновения аварий.

8.2 Схемы внутриобъектного электроснабжения

При сооружении на предприятии ГПП, схему внутриобъектного электроснабжения принимаем одноступенчатой. При одноступенчатой схеме вся электроэнергия распределяется с шин ГПП по радиальной схеме.

В целом же выбор схемы внутреннего электроснабжения (схемы распределения) зависит от многих факторов в частности таких как: взаимное расположение ГПП, высоковольтных электроприемников, количества и мощности трансформаторов на цеховых подстанциях, возможных направлениях прохождения трасс и ряда других факторов.

Трансформаторы мощностью 1600 кВЧА при напряжении 6 кВ и 2500 кВЧА при напряжении 10 кВ рекомендуется подключать по радиальной схеме.

В целях более полного использования мощности выключателей при подключении к ним трансформаторов малой мощности (250-630 кВЧА) отходящих от РП, ГПП в разных направлениях допускается и рекомендуется подключать эти трансформаторы под один выключатель.

При разработке схемы распределения следует помнить о соответствующей категории надежности электроснабжения трансформаторных подстанций по которой выбирали количество и мощности трансформаторов на них и выбирать соответствующие схемы резервирования. Так двухтрансформаторные ТП необходимо подключать от разных секций ГПП. От разных же секций необходимо питать и однотрансформаторные подстанции одного цеха.

В Приложении 1 и 2 приведены генплан рассматриваемого в данном пособии предприятия с нанесенными подстанциями и кабельными трассами к ним и схема электроснабжения его.

При наличии на предприятии, значительной мощности потребителей с резкопеременной нагрузкой, существуют некоторые особенности разработки схемы на низшем напряжении ГПП.

Приемники с резко переменной нагрузкой подключаем к одному плечу сдвоенного реактора при двухобмоточных трансформаторах на ГПП.

9. Выбор числа и мощности трансформаторов гпп

В большинстве случаев на ГПП промышленных предприятий устанавливают два трансформатора. Однотрансформаторные ГПП применяют для предприятий, на которых отсутствуют потребители I категории и при наличии централизованного резерва трансформаторов. Установка трех трансформаторов на ГПП возможна и допустима в случаях электроснабжения потребителей с резкопеременной нагрузкой от отдельного трансформатора, если невозможно применить трансформаторы с расщепленными обмотками или сдвоенный реактор.