;

.

2.3 Расчет совокупной электрической нагрузки силового оборудования и осветительной сети

Нагрузка по допустимому нагреву по активной и реактивной мощности цеха:

 (2.11)

, (2.12)

где ,  – нагрузка по допустимому нагреву силовой сети по активной и реактивной мощности;

,  – нагрузка по допустимому нагреву осветительной сети по активной и реактивной мощности.

Нагрузка по допустимому нагреву по полной мощности цеха:

 (2.12)

Рассчитаем нагрузку:

 кВт;

 кВАр;

 кВА.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ СЕТИ ПИТАНИЯ ОБЪЕКТА

3.1 Выбор количества силовых трансформаторов

Правильный, технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторов для главных понизительных и цеховых подстанций промышленных предприятий имеет существенное значение для рационального построения схемы электроснабжения этих предприятий [7].

Большое количество приемников электроэнергии сушильно-печного участка это приемники первой категории по бесперебойности электроснабжения. Загрузка смен такова, что нет возможности восстановить ущерб от недоотпуска электроэнергии (1:0,8:0,8), путем дополнительной работы во вторую и третью смены. Возможности осуществления резервного питания от соседней трансформаторной подстанции нет.

Исходя из перечисленных выше начальных условий, выберем количество силовых трансформаторов на подстанции равное двум.

3.2 Расчет нагрузок по допустимому нагреву по трансформаторам

Распределим нагрузку по трансформаторам в НУР-е, стараясь добиться распределения по 50% на трансформатор:

Таблица 3.1 – Электроприемники, подключенные к трансформатору № 1

Таблица 3.2 – Электроприемники подключенные к трансформатору №2

Расчет нагрузок по допустимому нагреву на каждый из трансформаторов смотри в приложении А.

Таблица 3.3 – Результаты расчета нагрузок по допустимому нагреву по трансформаторам в НУР-е

В ПУР-е когда выходит из строя трансформатор 2 на трансформатор 1 подключены приемники первой категории и освещение.

Таблица 3.4 – Электроприемники подключенные к трансформатору 1 в ПУР-е

В ПУР-е когда выходит из строя трансформатор 1 на трансформатор 2 подключены приемники первой категории и освещение, то есть в ПУР-е когда выходит из строя трансформатор 1 и в ПУР-е когда выходит из строя трансформатор 2 нагрузки одинаковые.

Таблица 3.5 – Результаты расчета нагрузок по допустимому нагреву в ПУР-е

3.3 Расчет мощности силових трансформаторов понижающей подстанции с учетом компенсации реактивной мощности

Выбор мощности трансформаторов производится на основании расчетной нагрузки в нормальном режиме работы с учетом режима энергоснабжающей организации по реактивной мощности. В послеаварнйном режиме (при отключении одного трансформатора) для надежного электроснабжения потребителей предусматривается их питание от оставшегося в работе трансформатора. При этом часть неответственных потребителей с целью снижения загрузки трансформатора может быть отключена [4].

Так как в сушильно-печном участке пыльная среда и высокая температура трансформаторы расположим с наружи.

Учитывая, что реактивную мощность через трансформатор мы можем не пропускать, а скомпенсировать ее на низшей стороне, пользуясь значениями таблиц 3.3 и 3.5 можно определить коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном установившемся режиме:

, (3.1)

где – коэффициент перегрузки, зависящий от системы охлаждения трансформатора (для масляных);

 – расчетная загрузка по допустимому нагреву в ПУР-е по активной мощности;

 – расчетная загрузка по допустимому нагреву в НУР-е по активной мощности;

Таким образом коэффициент загрузки трансформатора №1 в нормальном установившемся режиме будет равен:

Аналогично коэффициент загрузки трансформатора №2 в НУР-е :

Расчетная необходимая мощность трансформатора №1:

 (3.2)

где – коэффициент загрузки трансформатора в НУР-е;

 – расчетная загрузка по допустимому нагреву в НУР-е по активной мощности.

 кВА;

расчетная необходимая мощность трансформатора №2:

 кВА;

Проведем корректировку по температуре окружающего воздуха. Минимальная стандартная номинальная мощность трансформатора с учетом наружной его установки, для трансформатора 1:

 кВА; (3.3)

где  – среднегодовая температура.

– необходимая мощность трансформатора.

для трансформатора 2 аналогично .

Из стандартного ряда трансформаторов выбираем трансформаторы марки ТМ-250/10. Параметры трансформатора возьмем из [5].

Таблица 3.6 – Параметры трансформатора ТМ-250/10

 – значение оптимальной реактивной мощности, передаваемой из энергосистемы в сеть предприятия в период максимальных нагрузок энергосистемы для проектируемых и действующих предприятий [4].

 (3.4)

где  – такой тангенс угла  который обеспечит устойчивую рабу энергосистемы;

 – расчетная нагрузка по активной мощности потребителя.

Значение  задаются энергосистемой. В исходных данных этого значения нет, но обычно .

 кВАр

Рассчитаем пропускную способность трансформатора по реактивной мощности для трансформатора 1:

, (3.5)

 кВАр;

, (3.6)

 кВАр.

для трансформатора 2 по формулам 3.5 и 3.6:

 кВАр,

кВАр.

Рассчитаем пропускную способность подстанции по реактивной мощности:

, (3.7)

 кВАр

кВАр

Таблица 3.7 – Нагрузка и пропускная способность трансформаторов по реактивной мощности

Как видим из таблицы 3.6, пропускная способность подстанции и каждого трансформатора в отдельности позволяет не только обеспечить передачу реактивной мощности  но и осуществлять компенсацию требуемой реактивной мощности по высокой стороне (пропуская ее через трансформатор) как в НУР-е так и в ПУР-е что, как показывает практика дешевле чем компенсация на нижней стороне при компенсации реактивной мощности с помощью батарей статических конденсаторов, так как количество сгенерированной ими реактивной мощности зависит не только от их емкости, но и от квадрата напряжения, на котором происходит генерация. Поэтому применим в качестве компенсирующего устройства батареи косинусных конденсаторов (что позволит сгенерировать столько реактивной мощности сколько будет необходимо) установленных на высшей стороне.

Определим реактивную мощность которую необходимо скомпенсировать по формуле:

 (3.8)

где  – реактивная мощность холостого хода трансформатора;

– значение оптимальной реактивной мощности, передаваемой из энергосистемы в сеть предприятия в период максимальных нагрузок энергосистемы для проектируемых и действующих предприятий;

– реактивной мощности суммарные потери реактивной мощности в трансформаторе.

Рассчитаем потери реактивной мощности холостого хода трансформатора :

, (3.4)

кВАр.

         Активное сопротивление двухобмоточного трансформатора рассчитаем по формуле:

, (3.5)

 Ом.

         Реактивное сопротивление рассчитаем по формуле:

, (3.6)

 Ом.

         Рассчитаем загрузочные потери реактивной мощности в трансформаторе:

 (3.7)

где ,  – активная и реактивная составные мощности, что протекают по сопротивлениям;

– напряжение ;

– реактивное сопротивление, потери в котором|каком| рассчитываем.

 ВАр.

Рассчитаем суммарные потери реактивной мощности по трансформаторах:

 кВАр

Найдем значения реактивной мощности, которые необходимо скомпенсировать с учетом того, что компенсация будет осуществляться по каждому трансформатору в отдельности:

для трансформатора 1:

кВАр;

для трансформатора 2:

кВАр.

3.4 Выбор выключателей на РП 10 кВ

При выборе оборудования пренебрегаем сопротивлением шин 10 кВ. Выбор выключателя выполняем исходя из режима работы питающей сети, когда один с ТР и БСК находятся в неработоспособном состоянии.

По условию задания токи короткого замыкания на шинах РП кА и  кА. Выбираем вакуумный выключатель марки ВВ/TEL – 10 – 20/630 с такими параметрами: Uн=10 кВ; tС.В. =0,025 c; Iн=630 А; Іпр.скв.=52 кА; Ін.откл.=20 кА; βн=0,4; Іт=20 кА; tт=3 c.

Выключатели выбираются по следующим условиям [10]:

1) По номинальному напряжению:

, (3.8)

.

2) По рабочему току:

 (3.9)

.

3) По коммутационной способности на симметричный ток к.з.:

 (3.10)

где Іп(τ) – действующее значение периодической составляющей тока к.з. в момент времени τ после начала расхождения дугогасильних контактов выключателя;

Іоткл.н. – номинальный ток при к.з., какой способен выключить выключатель.

4) По коммутационной способности на асимметричный ток к.з.:

 (3.11)

где іа(τ) – апериодическая составляющая тока к.з. в момент расхождения контактов;

βн – номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в токе к.з.;

τ – наименьшее время от начала к.з. до|до| момента расхождения дугогасительных| контактов:

 (3.12)

τ=0,4+0,025=0,425 c,

где tрзmin – минимальное время действия релейной защиты;

tС.В. – собственное время отключения выключателя.

іа(τ)=Ік(τ)е-0,01/τ=12,5e-0,01/0,425=12,209 кА. (3.13)

5) По электродинамической стойкости:

 (3.14)

где Іпр.скв. – действующее значение предельного сквозного тока к.з.;

6) По термической стойкости:

 (3.15)

 (3.16)

 (3.17)

, (3.18)

67,391 кА2·с<1200 кА2·с.

Как видим, выбранный вакуумный выключатель удовлетворяет все условия.

Выключатель данной марки, с его параметрами, может быть установлен в качестве секционного.

3.5 Выбор питающего кабеля 10 кВ

Выбор питающего кабеля будем производить с использованием метода экономических интервалов. Данный метод позволяет учитывать дискретность шкалы сечений КЛ, реальную стоимость КЛ, потери мощности, а так же амортизационные отчисления.

В НУР ток проходящий через кабель:

, (3.19)

,

Данному значению тока соответствует сечение 35мм². Выбираем кабель марки ААБ2лУ-35 для прокладки в земле (траншеях).

В послеаварийном режиме ток проходящий через кабель:

. (3.20)

Исходя из длительного допустимого тока, выбираем кабель сечением 16мм².

Проверяем кабель на термическую стойкость [10].

, (3.21)

где  - интеграл Джоуля (см. п 3.4);

 - тепловой импульс. Согласно [10]  для кабелей напряжением до 10 кВ с алюминиевыми жилами.

.

Выбираем кабель марки [11].

ВЫВОДЫ

При выполнении квалификационной работы бакалавров были решены следующие задачи. По исходным данным ПЭ выполнен расчет нагрузок по допустимому нагреву и оценено достоверность полученных результатов по придельным критериям. Исходя из категории выполняемых работ, в помещении цеха и служебно-бытового помещения установлено общее освещение с применением ламп типа ДРЛ и ЛБ соответственно, оценено значения нагрузок по допустимому нагреву от осветительного оборудования. Выполнено формирование электрической сети внешнего электроснабжения цеха. При этом для питания цеха установлена одна двухтрансформаторная подстанция. Для осуществления компенсации реактивной мощности установлены БСК, на высшей стороне подстанции.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

Правила устройства электроустановок – 7-е изд., – М.: Энергоатомиздат, 1999.

Дьяков В. И. Типовые расчеты по электрооборудованию: Метод, пособие.— 6-е изд., перераб. и доп. — М: Высш. шк., 1985.-143 с.

Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. – М.:Энергия, 1967. – 415с.

Дьяков В. И. Типовые расчеты по электрооборудованию: Метод, пособие.— 6-е изд., перераб. и доп. — М: Высш. шк., 1985.-143 с.

Алиев И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. 2-е изд., доп. М.: – Высш. школа., 2000. – 255с.

Волобринский С.Д., Каялов Г.М., и др. Электрические нагрузки промышленных предприятий. - М.-Л.: Энергия, 1964.-304 стр.

Быстрицкий Г.Ф./ Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов: Учеб. Посбие для вузов.- М.:Издательский центр «Академия», 2003 – 176с.

Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книга энергетика.-5-е изд., перераб. и доп. – М.:Энергоатомиздат, 1987. – 588 c.

СН 357-77 Инструкция по проектированию силового и осветительного электрооборудования промышленных предприятий.

Буйний Р.О., Ананьєв В.М., Тисленко В.В. Розрахунок струмів короткого замикання та вибір електрообладнання на електричних станціях та підстанціях. Методичні вказівки для студентів спеціальності 6.090600 “Електричні системи та мережі”.– Чернігів: ЧДТУ., 2004.-70с.

Ершевич В.В, Зенлигер А. Н., Илларионов Г. А. и др. Справочник по проектированию электроэнергетических систем /В. В.; Под ред. Рокотяна С.С. и Шапиро И. М. — 3-е изд., перераб. и доп. —М.: Энергоатомиздат, 1985. —352 с.

Правила устройства электроустановок – 7-е изд., – М.: Энергоатомиздат, 1999.

Страницы: 1, 2, 3