--PAGE_BREAK--Аналогічно підраховуемо всіх споживачів і заносимо в табл… №2.
Приймаемо для електроприймачів коеф. потужності cosφ=0.82
І tgφ=0.73
Визначаємо реактивну потужність за формулою
Qn=Pn* tgφ=7.5*0.73=5.5*32=176 квар. (2.3)
Приймаємо для груп споживачів коєф. використання Кв=0.7
Визначаємо для кожної групи однорідних споживачів середньо-активне навантаження за найбільш загружену зміну Рсм, а потім і реактивну Qсм за формулою:
Рсм=Рн*Кв=7.5*0.7=5.25 кВт (2.4)
Qсм= Рсм* tgφ=5.25*0.73=3.8 квар (2.5)
З справочної літератури знаходимо коєф. максимума Км=1.14
З врахуванням Км визначаемо розрахункове максимальне навантаження Рр,
Рр=Км* Рсмε=1.14*168=191.5 кВт (2.6)
Знаходимо реактивну потужність за формулою:
Qр= Рр* tgφ=191.5*0.73=142 квар (2.7)
Знаходимо повну потужність споживачів однієї групи:
Визначаємо струм за формулою:
2.2 Компенсація реактивної потужності і вибір місця розташування компенсуючи пристроїв
Електрична мережа представляє собою одне ціле, і правильний вибір методів компенсації для мереж промислового підприємства напругою до 1000 В, а також в мережі 6–10 кВ можна виконати при спільному вирішенні задачі.
На промислових підприємствах основні споживачі реактивної потужності приєднуються до мережі до 1000 В. Компенсація реактивної потужності споживачів може виконуватися при допомозі синхронних двигунів або батарей конденсаторів приєднаних безпосередньо до мережі до 1000 В.
При виборі компенсуючих приладів підтверджується необхідність їх комплексного використання як для підтримки режиму напруги в мережі, так і для компенсації реактивної потужності.
Потужність Qкб компенсуючого приладу(квар) визначается як різниця між фактичною найбільшою реактивною потужністю Qm навантаження споживача і граничною реактивною потужністю Qэ яка постачається підприємству енергосистемою по умовам режима роботи:
Qкб = Qм – Qэ = Pmax [(tg jм – tg jэ)] (2.1)
де Qкб – розрахункова потужність конденсаторної установки (кВар)
Qм-середне активне навантаження по цеху (кВар)
Qэ – реактивна потужність передаваєма підприємству з енергосистеми (квар)
Розрахуємо потужність конденсаторної установки, для цього використаємо формулу:
Qкб= 338 ∙ (0,73 – 0,33) = 135 квар (2.1)
Вибираемо типі потужність конденсаторної батареї:
АКБ‑3/50‑У3 Uн‑380/220В
Визначаємо переріз кабеля конденсаторної установки
З справочної літератури знаходимо кабель АВВГ 4х70 Iд‑270А
2.3 Вибір числа і потужності трансформаторів, типу і числа підстанцій
Визначення розрахункової потужності силових трансформаторів одно, або двотрансформаторних підстанцій 6…10/0,4 кВ виконується шляхом підсумовування розрахункових активних потужностей на головних ділянках ліній 0,38 кВ, що відходять від підстанції. Вибір типу і схеми живлення підстанції, а також числа трансформаторів зумовлений величиною і характером електричних навантажень.
ТП повинні розміщуватися як можна ближче до споживачів. Для цього повинні приміняться внутріцехові підстанції а також пристроєні до цеху.
ТП повинні розміщуватися за цехом тільки при неможливості розміщення всередині або при розміщенні частини навантажень за цехом.
Число і потужність трансформаторів вибираються по перевантажувальній можливості трансформатора. Для цього по добовому графіку навантажень споживача встановлюється довго тривалість максимуму навантажень t і коєф. заповнення графіка
Кз.г. = Sср / Smax (2.3.1)
Де Sср і Smax середнє і максимальне навантаження трансф.
По значенням Кз.г і t визначается коєф. Кратності допустимого навантаження. [1; стр. 222]
Кн = Smax / Sном = Imax / Iном (2.3.2)
В даному проекті Кн=1.23
Розрахуємо номінальну потужність трансформатора з врахуванням коєф. кратності допустимого навантаження і максимальної потужності з врахуванням розрахункової потужності конденсаторної батареї.
кВ∙А (2.3.3)
Визначаємо номінальну потужність одного трансформатора:
кВ·А (2.3.4)
Вибираємо з довідника потужність трансформатора і його тип:
ТМ 250/10 [5] с. 199 табл. 2.90
Визначаємо коефіцієнт завантаження в нормальному режимі при максимальному навантаженні за формулою:
що відповідає економічному режиму. Перевіряємо установлену потужність трансформатора в аварійному режимі на перевантажуючу здібність за формулою:
1,4·250>0,70·465
Звідси випливає, що вибрана потужність трансформатора забезпечує електропостачання підприємства як в нормальному так і в аварійному режимах. Вибраний тип трансформатора заношу в таблицю:
Табл. 4
Тип тр-ра
Ном. потужність, кВА
Напруга
Втрати
Uкз.%
Іхх,%
Повна вартість підстанції
ВН
НН
ДРхх. кВт
ДРкз. кВт
ТМ
250
10
0.4–0.23
1.5
3.7
4.5
3.7
30000 грн
Для живлення цеху вибираю одну комбіновану підстанцію з двома трансформаторами. На основі розрахованої потужності трансформаторів вибираємо підстанцію згідно літератури [4] c. 135 табл. 2.22
Тип і потужність підстанції: ТП‑2–250–10/04
Вартість підстанції складає 60 тис. грн.
2.3.1 Техніко-економічне порівняння вибраних варіантів електропостачання
Щоб вибрати найраціональніший варіант електропостачання, зазвичай розглядають не менше двох варіантів числа і потужності трансформаторів на підстанції, порівнюючи їх по техніко-економічних показниках. За перший варіант приймаємо розрахункову потужність трансформатора 250 кВ·А, а за другий варіант приймаємо трансформатор з потужністю на одну ступінь вище розрахункової 400 кВ∙А. Проводимо розрахунки для першого і другого варіанту, тим самим визначаємо економічну вигідність роботи трансформаторів по різних варіантах. Технічні характеристики беремо з каталогу.
Табл. 5
№ варіанта
Тип т-ра
Ном. Потужність, кВ∙А
Напруга
Втрати
Uкз, %
Іхх, %
Повна вартість підстанції
ВН
НН
Рхх, кВт
Ркз, кВт
I
ТМ
250
10
0.4
1.5
3.7
4.5
3.7
60000
II
ТМ
400
10
0.4
1.2
5.5
4.5
2.1
80000
Визначаємо втрати потужності і енергії в трансформаторах за один рік їх роботи. Кun=0.05 кВт/кВ∙А – це коеф., який задається енергосистемою для даного заводу (цеху) у відповідності з його місцем знаходження.
І-варіант
Втрати реактивної потужності:∆Qxx=Sнт1*Іхх/100=250*3.7/100=2.5 квар (2.3.1)
∆Qк.з= Sнт1*Uк.з/100=250*4.5/100=1.13 квар (2.3.2)
Приведені втрати потужності в двох трансформаторах
∆Р`хх = ∆Рхх+ Кun+:∆Qxx=1.5+0.05+2.5=4кВт, (2.3.3)
∆Р’к.з = ∆Рк.з+ Кun+:∆Qк.з=3.7+0.05+1.13=4.88 кВт (2.3.4)
∆Р`2т1=2*∆Р`хх+2*∆Р’к.з=2*4+2*4.88=17.7 кВт (2.3.5)
Річні витрати електроенергії будуть становити
∆Епт1=∆Р`2т1*8760=17.7*8760=155052 кВт.год (2.3.6)
Проводимо техніко-економічні зрівняння намічених варіантів.
Капітальні витрати Кт2=60 тис. грн.
Річні експлуатаційні витрати на амортизацію:
Сат1=φ* Кт1=0.1*30=3 тис. грн. (2.3.7)
Вартість втрат електроенергії при тарифі: Со=0.4 грн./1 кВт.год.
Св=Со*∆Епт1 =0.4*155052=62020 грн. (2.3.8)
Сумарні річні експлуатаційні витрати:
Сет1=2* Сат1+ Св=2*3+62020=130040 грн. (2.3.9)
ІІ-варіант
Втрати реактивної потужності:
∆Qxx=Sнт1*Іхх/100=400*2.1/100=0.84 квар (2.4.1)
∆Qк.з= Sнт1*Uк.з/100=400*4.5/100=1.8 квар (2.4.2)
Приведені втрати потужності в двох трансформаторах
∆Р`хх = ∆Рхх+ Кun+:∆Qxx=1.2+0.05+0.84=2.09кВт, (2.4.3)
∆Р’к.з = ∆Рк.з+ Кun+:∆Qк.з=5.5+0.05+1.8=7.35 кВт (2.4.4)
∆Р`2т1=2*∆Р`хх+2*∆Р’к.з=2*2.09+2*7.35=18.8 кВт (2.4.5)
Річні витрати електроенергії будуть становити
∆Епт1=∆Р`2т1*8760=18.8*8760=165388кВт.год (2.4.6)
Проводимо техніко-економічні зрівняння намічених варіантів.
Капітальні витрати Кт2=80 тис. грн.
Річні експлуатаційні витрати на амортизацію:
Сат2=φ* Кт1=0.1*40=4 тис. грн. (2.4.7)
Вартість втрат електроенергії при тарифі: Со=0.4 грн./1 кВт.год.
Св=Со*∆Епт1 =0.4*165388=66155 грн. (2.4.8)
Сумарні річні експлуатаційні витрати:
Сет2=2* Сат1+ Св=2*3+66155=138310 грн.
Визначаємо термін окупності
Ток=К1‑К2/С2‑С1=60–80/138310–130040=24.2 р
Так, як сумарні річні експлуатаційні втрати КТП 2х400 10/0.4 більші ніж КТП 2х250 10/0.4 то для даного цеху вибираємо І-варіант
КТП 2х250 кВА 10/0.4кВ У3
2.4 Розрахунок і вибір постачальних і розподільчих мереж високої напруги
Живляча мережа призначена для забезпечення електроенергією промислових підприємств, вона сполучає районну підстанцію з ГПП підприємства.
Розподільча мережа призначена для подачі напруги з ГПП на цехові ТП. Прийнята напруга 10 кВ. Схема розподілу радіальна. Прийнята марка кабеля АСБ
Визначаю струм навантаження мережі:
[1] c. 106 (2.4.1)
Вибираємо переріз по економічній густині струму.
Для кабеля марки АСБ приймаємо jек =1,2 А/мм2.
[17] с. 63 (2.4.2)
Вибираємо з каталогу переріз кабеля АСБ 25 Iдоп=90 А
Для підключення живлячих високовольтних кабелів до нашої трансформаторної підстанції згідно каталога підбираємо комплектне РУ‑10 кВ з двома шафами до яких підключаються силові трансформатори ТМ‑250/10/0.4 У3
В шафу ШВВ‑2 передбачается вимикач навантаження ВНПз на напругу Uн‑10кВ, Ін‑100А.для захисту високої сторонни трансформатора від недопустимих струмів передбачено запобіжник ПК‑10 Ін‑50А, Івс‑35А, Uн‑10кВ
2.5 Розрахунок струмів короткого замикання
Для того щоб визначити величину струму к.з. необхідно знати величину опору кожного з елементів, які ввімкнені в даному колі, оскільки від їх опору залежить величина струму к.з. Такими елементами є генератори, двигуни, силові трансформатори, реактори, повітряні і кабельні лінії, компенсатори. Враховують тільки індуктивні опори названих елементів (тобто опори їх обмоток)
Всі ці опори вказуються в довідниках в іменованих одиницях (тобто в Ом), в відносних одиницях або у відсотках.
Для повітряних і кабельних ЛЕП опори в довідниках вказуються в іменованих одиницях на 1 км лінії у вигляді індуктивного опору
для повітряних ЛЕП Xо = 0,4 Ом/км.
для кабельних ЛЕП Х0= 0,08 Ом/км.
Для силових трансформаторів індуктивний опір задається напругою к.з. у відсотках Uк.з, (%).
Для реакторів опір вказується у вигляді індуктивного опору у відсотках Х(%) або іменованих одиницях (Ом).
Для синхронних генераторів опір вказується у вигляді індуктивного опору для початкового моменту к.з. у відносних одиницях X«d.
для синхронних генераторів X»d = 0,125;
для турбогенераторів X«d = 0,125,
для гідрогенераторів X»d = 0,2.
В тих випадках, коли активний опір елементів кола к.з. менший 1/3 індуктивного, то він не враховується при розрахунках струмів к.з. Це буває переважно при розрахунках струмів к.з. у високовольтних мережах.
Оскільки більшість елементів кола к.з. у довідниках вказується у відносних одиницях, то при розрахунках струмів к.з. у високовольтних лініях всі опори виражають у відносних одиницях і для спрощення розрахунків приводять їх до базисних, тобто за одиницю взятих величин.
При цьому всі розрахункові дані приводять до базової напруги і базової потужності. Струм вираховують через напругу і потужність.
За базову напругу беруть середнє номінальне значення тієї ступені де проводяться розрахунки струмів к.з. Ця напруга на 5% більша за номінальну напругу. Базовими напругами можуть бути напруги величиною. 0,23; 0,4; 0,69; 3,15; 6,3; 10,5; 37; 115; 230 кВ і т. д.
За базисну потужність може бути прийнята потужність генератора, але частіше приймають потужність кратну 10 МВ·А. Найчастіше приймають потужність S = 310 МВ·А, або У номінальну потужність генераторів станції.
Для того щоб розрахувати параметри струмів к.з. необхідно мати розрахункову схему системи електропостачання з вказаними на ній елементами в вигляді умовних позначень і параметрів кожного елемента. По розрахунковій схемі складається схема заміщення, на якій всі елементи розрахункової схеми зображені у вигляді резисторів. Кожному резистору присвоюється порядковий номер, який записується над рискою дробу, а під нею вказується розрахована величина цього опору у відносних одиницях, приведена до базисних значень.
UK=4,5%
2. Визначаємо опір ЛЕП:
3. Визначаємо результуючий опір в точці К1:
4. Визначаємо базовий струм:
5. Визначаємо діюче значення струму к.з в точці К1:
6. Визначаємо ударний струм:
7. Визначаємо потужність к.з в точці К1:
8. Визначаємо опір трансформатора:
9. Визначаємо результуючий опір в точці К2:
10. Визначаємо базовий струм:
11. Визначаємо діюче значення струму к.з в точці К2:
12. Визначаємо ударний струм к.з в точці К2:
13. Визначаємо потужність к.з в точці К2:
14. Визначаємо опір КЛ:
15. Визначаємо результуючий опір к.з в точці К3:
16. Визначаємо базовий струм:
17. Визначаємо діюче значення струму в точці К3:
18. Визначаємо ударний струм к.з в точці К3:
19. Визначаємо потужність к.з в точці К3:
Результати розрахунків заносимо в таблицю:
Табл. 6
Параметри
Точка к.з. К1,
Точка к.з. К2
Точка к.з. Кз
Х *рез.б.к
7.2
8.7
9.1
Ік.з, кА
2.4
2
1.9
Іу, кА
6.1
5
4.8
Sк.з, МВ·А
43
35.6
34
2.6 Перевірка електрообладнання на дію струмів к.з
При протіканні струмів к.з. по струмопровідних частинах і ел. апаратах виникає ел. динамічна і термічна дія струмів к.з. Внаслідок цього струмопровідні частини перегріваються або механічно руйнуються. Тому після вибору апаратів і струмопровідних частин по розрахункових параметрах їх необхідно перевіряти на ел. динамічну і термічну дію струмів к.з. Для забезпечення надійної безаварійної роботи необхідно, щоб розрахункові величини були менші за допустимі, які вказуються в довідниках і гарантуються підприємствами, що виготовляють дані апарати.
Вибір високовольтних запобіжників.
Запобіжники вибираються по: Uном, Іном по конструктивному виконанню і перевіряються по граничному вимикаючому струму і потужності (Івим; Sвим). Умова стійкості до струмів к.з. виконується, якщо:
Івим ≥ Ік.з Sвим ≥ Sк.з
Вибір високовольтних вимикачів.
Вимикачі вибираються по: Uном, Іном, за конструктивним виконанням, місцем встановлення, вимикаючому струму і потужності (Івим, Sвим).
Умова стійкості до струмів к.з. виконується, якщо:
Івим > Ік.з. Sвим > Sк.з.
Вимикачі перевіряються на термічну стійкість. При цьому повинна виконуватись умова:
Іt – струм термічної стійкості, що допускається заводом – виробником протягом t, с – вказується в довідниках.
tпр – приведений час протікання струму к.з.
Вимикачі також перевіряються на ел. динамічну стійкість. При цьому повинна виконуватись умова:
Яу
де Я тах = Я дин – вказується в довідниках.
Вибір роз’єднувачів і відділювачів.
Роз'єднувачі і відділювачі вибирають за Uном, Іном і перевіряють електродинамічну і термічну стійкість аналогічно вимикачам.
Роз'єднувачі і відділювачі не призначені для вимикання струмів к.з., тому на вимикаючу здібність не перевіряються.
Вибір короткозамикачів.
Короткозамикачі вибираються за Uном і перевіряються на електродинамічну і термічну стійкість аналогічно вимикачем.
Вибір вимірювальних трансформаторів струму.
Трансформатори струму вибираються за Uном, Іном, навантаженням первинної і вторинної котушок, класу точності і допустимій похибці і перевіряють на термічну і динамічну стійкість до струмів к.з., яка враховується динамічним kдин термічним kt коефіцієнтами, що вказуються в довідниках:
продолжение
--PAGE_BREAK--