Курсовая работа: Системы электроснабжения промышленных предприятий

Выбор мощности трансформаторов ГПП производится на основании расчетной нагрузки предприятия Sp с учетом проведенной компенсации реактивной мощности.

Если на ГПП устанавливается два трансформатора, то расчетная мощность каждого из них определяется по условию:

Sр.т. @Sр /2Ч0,7 (10.1)

По получившейся расчетной мощности из ряда номинальных мощностей трансформаторов выбирают ближайшее стандартное значение мощности трансформатора и проверяют его на допустимую перегрузку в послеаварийном режиме при отключении одного из трансформаторов с учетом ограничения потребителей III категории.

1,4 ·Sн.т. іSp - Sp III (10.2)

Для рассматриваемого завода:

С учётом отключения потребителей третьей категории:

1,4· 16000 і 16704,5-2710,64

14000 кВА і 8703 кВА

Выбираем трансформатор мощностью 16000 кВА

Таблица 9.1

Проводим технико-экономический расчет.

Выбираем сдвоенный реактор:

Тип реактора:

РБСД - 10 - 2 ґ 1600 - 0,20 Номинальный ток 1600 А.

10. Технико-экономический расчёт

Технико-экономическое сравнение проводят по минимуму приведенных затрат, при этом в капитальных затратах учитывается стоимость трансформаторов и их монтаж, так как вся остальная схема электроснабжения мало чем будет отличаться в вариантах. В эксплуатационных затратах учитывают стоимость потерь электрической энергии и амортизационные отчисления.

Приведенные потери электроэнергии в трансформаторах определяют по формуле

Эn =n((DPxx +Kи.п. ЧDQxx )Tгод +Kз 2 (DPкз +Kи.п. DQк.з. )Tм ), кВтЧч (11.1)

где n - количество трансформаторов;

DPxx - потери холостого хода трансформаторов, кВт.

DPкз - потери короткого замыкания трансформаторов, кВт.

Потери холостого хода и короткого замыкания реактивной мощности определяем по формулам:

DQxx = (11.2)

DQк.з = (11.3)

Kи.п = 0,05ё0,07кВт/квар - коэффициент изменения потерь активной мощности при передаче реактивной;

Kз - коэффициент загрузки трансформаторов;

- принимается по справочным данным в зависимости от сменности работы предприятия.

Эn =2·((18 + 0,06·96)·8760 + 0,42 ·(85+0,06·1600)·4340)=655113,6 кВтЧч

DQxx =

DQк.з =

Стоимость потерь электроэнергии в трансформаторах вычисляется по выражению:

(11.4)

где b= 2,89 тенге/кВт час - стоимость потерь электроэнергии

Таблица 10.1 Капитальные затраты на оборудование

Капитальные затраты на основное оборудование состоят из стоимости трансформатора и монтажа:

Стоимость трансформатора - 2ґ 5375 тыс. тг.

Монтаж - 2ґ240,75 тыс.тг

К = 10750 + 467,5=11217,5 тыс.тг.

Стоимость отчислений на амортизацию ремонт и обслуживание

(11.5)

где - норма амортизационных отчислений от капитальных затрат;

- норма отчислений на обслуживание

К - сумма полученных капитальных затрат.

Определяем ежегодные эксплуатационные издержки:

Uэ = Cэ + Uа (11.6)

Uэ = 18932,2 + 1043,23 = 3342,49 тыс. тг

Приведённые затраты вычисляются по формуле

(11.7)

где - нормативный коэффициент экономической эффективности.

11. Расчёт токов короткого замыкания

11.1 Расчёт токов короткого замыкания на стороне ВН

Расчет токов К.З. необходим для выбора и проверки коммутационных аппаратов по отключающей способности, на динамическую и термическую стойкость, на стойкость к токам К.З. кабельных линий и измерительных трансформаторов, для расчета токов срабатывания и коэффициентов чувствительности релейной защиты. При расчете токов К.З. на напряжении выше 1000В принимают следующие расчетные условия:

1. Все источники участвующие в подпитке места К.З. работают одновременно и с номинальной нагрузкой.

2. Все синхронные машины работают с АРВ и форсировкой возбуждения.

3. При расчете токов К.З. учитывают влияние синхронных и асинхронных электродвигателей за исключением электродвигателей мощностью до 100 кВт если они отделены одной ступенью трансформации от места К.З. и электродвигателей любой мощности если отделены двумя и более трансформациями.

4. В расчетной схеме точки КЗ выбирают такими в которых токи КЗ будут иметь максимальные значения, а элементы сети нормально работающие раздельно на схеме принимаются работающими через секционный выключатель.

В большинстве случаев такими точками являются: на вводах силового трансформатора - точка К1; за выключателем пассивного элемента на стороне НН ГПП (линия к ТП) - точка К2; на вводе цехового силового трансформатора от которого питается расчетный цех точка К3.

Составляем схему замещения.

Рисунок 11.1 Схема замещения для расчета токов КЗ

Расчет ведем в относительных единицах, для чего принимаем базисные условия: ;

Технические данные трансформатора: ТДНС - 16000/35

; ;

Определяем базисные токи:

(12.1)

Определяем сопротивления элементов схемы замещения:

- энергосистемы

(12.2)

,

где Sкз - мощность короткого замыкания

- воздушной линии

(12.3)

худ - удельное сопротивление воздушной линии;

l - длина линии.

- трансформатора

(12.4)

Точка К1:

Периодическая составляющая тока короткого замыкания

(12.5)

где - ЭДС энергосистемы

Амплитудное значение ударного тока короткого замыкания с учетом апериодической составляющей

(12.6)

где Куд = 1,608 - ударный коэффициент - система, связанная со сборными шинами, где рассматривается КЗ, воздушными линиями напряжением 35 кВ (11, табл.3.8)

Точка К2:

Периодическая составляющая тока короткого замыкания

Амплитудное значение ударного тока короткого замыкания с учетом апериодической составляющей

где Куд = 1,956 - ударный коэффициент - ветви, защищенные реактором с номинальным током 1000 А и выше (11, табл.3.8)

11.2 Расчёт тока короткого замыкания на стороне 0,4 кВ

Сети промышленных предприятий напряжением до 1 кВ характеризуются большой протяженностью и наличием большого количества коммутационно-защитной аппаратуры. При напряжении до 1 кВ даже небольшое сопротивление оказывает существенное влияние на ток КЗ, поэтому в расчетах учитываются все сопротивления короткозамкнутой цепи, как индуктивной, так и активной. Кроме того, учитываются активные сопротивления всех переходных контактов этой цепи (разъемные контакты на шинах, на вводах и т.д.). Расчёт токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ производится в именованных единицах, т.е. все сопротивления выражаются в мОм. Если все эти сопротивления не известны, то согласно руководящих указаний по электроснабжению промышленных предприятий совокупно эти сопротивления берутся на шинах ТП - 15 мОм, на шинах РП - 20 мОм.

Составляем схему замещения

Рисунок 11.2 Схема замещения для расчёта тока КЗ на стороне 0,4 кВ

Расстояние от ТП-5 до ГПП составляет 188м.

Выбираем кабель напряжением 6кВ сечением 95 мм2 . Активное сопротивление кабеля rУД = 0,326 Ом/км, индуктивное хУД = 0,078 Ом/км.

Определяем сопротивление кабеля

- активное (12.7)

индуктивное

(12.8)

Определяем результирующее сопротивление:

- активное:

Rрез = Rк = 1,222

- индуктивное:

Хрез =Хс +Хл +Хт +Хр +Хк =0+2,36+10+0,2=12,56

Приводим результирующее сопротивление к стороне 0,4 кВ в мОм по формулам:

, (12.9)

где Uст.кз - напряжение ступени короткого замыкания.

Определяем сопротивление цехового трансформатора:

, (12.10)

Приводим сопротивление трансформатора к ступени 0,4 кВ:

(12.11)

(12.12)

Определяем полное сопротивление:

(12.13)

(12.14)

(12.15)

Определяем сверхпереходное значение тока короткого замыкания:

Амплитудное значение ударного тока короткого замыкания с учетом апериодической составляющей

Действующее значение ударного тока

Определяем мощность короткого замыкания:

Таблица 11.1 Токи короткого замыкания

На основании полученных данных токов короткого замыкания будем выполнять проверку оборудования на динамическую, термическую стойкость к токам КЗ и отключающую способность.

12. Выбор и проверка оборудования на гпп и кабелей отходящих линий

12.1 Выбор оборудования

Высоковольтное оборудование выбирают по номинальному напряжению и номинальному длительному току и проверяют по току послеаварийного режима, по отключающей способности токов К.З., по динамической и термической стойкости к токам К.З.

Выбор выключателя 35кВ

По напряжению установки:

(13.1)

По длительному току

;

(13.2)

(13.3)

(13.4)

Принимаем к установке выключатель: ВВК - 35Б - 20

Технические данные:

Номинальное напряжение , кВ - 35

Номинальный ток , А - 1000

Номинальный ток отключения , кА - 20

Номинальный ток включения - = 20кА

Наибольший пик тока включения = 52кА

Содержание апериодической составляющей ,% - 50

Параметры сквозного тока КЗ, кА

· Ток электродинамической стойкости:

- 51 кА

- 20 кА

Ток термической стойкости , кА - 20

Время протекания тока термической стойкости , с - 3

Полное время отключения , с - 0,7

Собственное время отключения , с - 0,03

Привод - встроенный.

Производим проверку по отключающей способности по условию:

(13.5)

Проверяем на возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ:

(13.6)

Номинальное допустимое значение апериодической составляющей в отключаемом токе:

Апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов:

(13.7)

где -

= 0,02 - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ (11).

Расчетное время, для которого требуется определить токи КЗ.

(13.8)

Проверка отключающей способности по полному току КЗ:

(13.9)

Проверка по включающей способности:

(13.10)

(13.11)

- ударный ток КЗ в цепи выключателя

- начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя

- номинальный ток включения

- наибольший пик тока включения

Проверка на электродинамическую стойкость:

(13.12)

(13.13)

- ток электродинамической стойкости

- действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ. Проверка на термическую стойкость:

(13.14)

(13.15)

(13.16)

Выключатель удовлетворяет всем параметрам.

Выбор выключателей представлен в таблице 13.1.1

Таблица 13.1.1 Выбор выключателей напряжением 10 кВ

Выбор разъединителя 35кВ

Принимаем к установке разъединитель РВЗ-35/630У1 Технические характеристики: Номинальное напряжение , кВ - 35

Наибольшее напряжение, кВ - 40,5

Номинальный ток , А - 630

Стойкость при сквозных токах КЗ, кА

· Амплитуда предельного сквозного тока, кА - 51

· Предельный ток термической стойкости, кА - 20

Время протекания наибольшего тока термической стойкости, с

· Главных ножей - 4

· Заземляющих ножей - 1

Выбор производится по следующим условиям: