При определении тока КЗ в точке К4 в качестве источника рассматривается только энергосистема, а подпитка от электродвигателей напряжением 6, 10 кВ не учитывается по тем же соображениям, что и для точки К2. По току КЗ точки К4 производится выбор только вводных и секционных автоматических выключателей, устанавливаемых на стороне низшего напряжения этой ТП.

Выбор электрооборудования низковольтных распределительных пунктов (РПН) напряжением 0,38 или 0,66 кВ по токам КЗ не проводим, оно выбирается только по токам нагрузки в нормальном и утяжеленном режимах.

Для расчета токов КЗ по схеме электроснабжения промышленного предприятия составляется схема замещения, в которой источники питания заменяются соответствующими ЭДС (энергосистема Ес = 1, синхронные двигатели - Е = 1,1, асинхронные двигатели - Е = 0,9) со своими сверхпереходными сопротивлениями. Линии и связи заменяются соответствующими индуктивными или комплексными сопротивлениями.

Сопротивления элементов, приведенные к базисным условиям, указывают на схеме замещения. Каждый элемент обозначают дробью: в числителе - Х с порядковым номером элемента, в знаменателе - численное значение относительного сопротивления рисунок 8 /см. приложения/. При последовательных преобразованиях схемы замещения все элементы должны иметь сквозную нумерацию.

Определяем параметры схемы замещения:

Sб=1000 МВ*А; Sk=1400 МВ*А; Uб=115 кВ.

Сопротивление системы:

Xс=

Сопротивление воздушной линии:

Xвл=

Сопротивление трансформатора системы:

Xтр=

Сопротивление трансформатора в ремонтно-механическом цехе:

Xтр.0,4=

Сопротивление кабельной линии ГПП-ТП12 равно сумме сопротивлений магистральной линии от ГПП до ТП:

X3=

Сопротивление кабельной линии ГПП-СД (ТП2):

X4=0,095*0,59*0,8

Суммарное сопротивление синхронных двигателей:

X6=x'*

Суммарный номинальный ток от синхронных двигателей:

I=

Сопротивление кабельной линии ГПП-СД (ТП3):

X7=0,08*0,57*1,05

Суммарное сопротивление синхронных двигателей:

X8=x'*

Суммарный номинальный ток от синхронных двигателей:

I=

Сопротивление кабельной линии ГПП-СД (ТП3):

X9=0,08*0,57*1,05

Суммарное сопротивление синхронных двигателей:

X10=x'*

Суммарный номинальный ток от синхронных двигателей:

I=

Базисный ток на стороне 110 кВ:

Iб=

Базисный ток на стороне 6 кВ:

Iб=

Базисный ток на стороне 0,4 кВ:

Iб=

Обобщенная нагрузка:

X=

I=

Расчет токов к.з. в точке К3.

В подпитке этой точки участвуют все синхронные двигатели, подключенные ко всем сборным шинам, а остальные низковольтные потребители в качестве обобщенной нагрузки.

Результирующее реактивное сопротивление от системы до точки К3:

X11=Xс+Xвл+Xтр=0,71+0,13+4,2=5,04

Суммарное СД (ТП2) и кабелей:

X12=X4+X6=0,8+57=57,8

Суммарное СД (ТП3) и кабелей:

X12=X7+X8+X9+X10 =1,05+216+1,05+86=304

Периодическая составляющая тока к.з. от системы:

Iп.о.=I0,2c=

Периодическая слагающая тока от обобщенной нагрузки:

Iнагр=

Действующее значение периодической составляющей тока к.з. от СД:

ICД=

Суммарный ток в точке К3:

I=17,3+3+3,26=29,26 кА

Ударный ток в точке К3:

Iуд=1,8*29,26=75,8 кА.

Мощность трехфазного тока к.з.:

Sк.з.=Uф*Iп.о.=1,73*6,6*29,26=334 МВ*А.

Расчет токов к.з. в точке К4.

Xэкв= Xс+XВЛ+Xтр +X3+Xтр0,4=0,71+0,13+4,2+1,29+87=92,2

Ток к.з. в точке К4:

Iк.з.=I0.1=

Iуд=1,8*1,44*15,6=40 кА

Мощность трехфазного тока к.з.:

Sк.з.=1,73*0,4*40=27,7 МВ*А.

8. Выбор электрооборудования схемы внутреннего электроснабжения

При выборе электрооборудования системы электроснабжения промышленного предприятия следует иметь в виду, что значительная его часть может быть комплектной. Для выполнения распределительных устройств на стороне низшего напряжения ГПП и РП применяются комплектные распределительные устройства серии КРУ-2-10, предусматривающие применение выключателей ВЭ-6.

Выбранные аппараты и проводники должны:

- длительно проводить рабочие токи нормального и утяжеленного режимов работы без чрезмерного повышения температуры;

- противостоять кратковременному электродинамическому и термическому действию токов КЗ;

- удовлетворять требованиям экономичности.

В соответствии с существующими нормами [7, 11, 12, 13] электрооборудование выбирается и проверяется по параметрам, указанным в таблице 2.1.

В проектируемой системе электроснабжения промышленного предприятия нужно выбрать и проверить следующее электрооборудование:

1. Выключатели, разъединители, отделители, короткозамыкатели, разрядники схемы внешнего электроснабжения.

2. Воздушную или кабельную линию схемы внешнего электроснабжения, соединяющую подстанцию энергосистемы и ГПП (ЦРП) промышленного предприятия.

3. Трансформаторы собственных нужд ГПП.

4. Тип и ячейки распределительного устройства (РУ) на стороне низшего напряжения ГПП и ячейки РУ РП. Выключатели, трансформаторы тока и напряжения, устанавливаемые в этих ячейках.

5. Токоограничивающие реакторы и токопроводы напряжением 6 кВ, соединяющие силовые трансформаторы ГПП и РУ низшего напряжения ГПП или соединяющие ГПП и мощные РП. Опорные изоляторы.

6. Кабельные линии напряжением выше 1000 и до 1000 В.

7. Цеховые трансформаторные подстанции (ТП). Коммутационные аппараты на стороне высшего и низшего напряжений этих ТП.

8. Коммутационные аппараты низковольтных распределительных пунктов (РПН).

Перед проверкой коммутационной и измерительной аппаратуры должно быть дано обоснование и сделан выбор комплектного оборудования системы электроснабжения промышленного предприятия (если такое оборудование есть).

Выбор электрооборудования производится по различным каталогам. Недостающие технические данные выбранного электрооборудования допускается принимать из справочной и технической литературы. Стоимость электрооборудования следует определять по действующим ценам.

8.1 Выбор выключателей

Выключатель в цепи силового трансформатора ГПП на стороне низкого напряжения выбираем по утяжеленному режиму (трансформатор перегружен на 30%).

Секционный выключатель выбираем из условия:

.

Выключатели отходящей линий от ГПП выбираем по токам утяжеленного режима на ТП 9: Iраб.ут.=892 А.

Выбор и проверка выключателей производится по следующим параметрам:

1) номинальному напряжению

Uн ? Uс ;

2) номинальному току

Iн?Iраб.утяж.,

3) номинальному току электродинамической стойкости

- симметричному

Iп,0 ? Iдин.;

- асимметричному

iуд. макс. = • kу • Iп,0 ? Iдин .макс. = • 1,8 • Iдин ;

4) номинальному току отключения

- симметричному

Iпt ? Iотк. ;

- асимметричному

-

• Iпt + iat ? (1 + вн / 100),

5) тепловому импульсу тока к.з. (интеграл Джоуля):

Вк = Iпt2• ( tз + tВ + Та ) ? Iтер.2• tтер. = Вк.доп. .

Данные выбора вводного и секционного выключателя сведены в таблицу9.1.1. Выбран выключатель одного типа, т.к. все расчетные данные для выбора одинаковы за исключением теплового импульса.

Таблица 8.1.1 - Выбор выключателей

Параметры выбора аппарата	Расчетные данные	Каталожные данные
		ВЭ-6-40/1600У3
Uном ? Uн Iном?Iраб.утяж. Iпt ? Iотк iat ? iаном Iп.о. ? Iдин iуд.. ? Iдин.max Вк = ? Iтер.2• tтер.	Uном =6 кВ Iраб.утяж = 892 А Iпt = 29,26 кА • Iпt + iat =32,5 кА Iп.о = 29,26 кА iуд = 75,8 кА Вк =94 кА2/с	Uн =6 кВ Iн = 1600 А Iотк =40 кА iaн = 128 кА Iдин = 40 кА Iдин.max =40 кА Вк = 6400 кА2/с

Вк = Iпt2• ( tотк+ Та ) =29,262*(0,06+0,05)=94 кА2/с.

К установке на отходящих от ГПП линиях принимаем выключатель типа ВЭ-6-40/1600У3 с номинальным током Iн=1600 А.

8.2 Выбор трансформатора тока

Трансформатор тока, предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Выбираются:

по номинальному напряжению - Uуст.Uном.

по номинальному току - Iраб.утяж.I1 ном.

по конструкции и классу точности;

по электродинамической стойкости;

по термической стойкости.

Трансформаторы тока (ТТ) нужно выбирать с двумя вторичными обмотками, одна из которых предназначается для включения электроизмерительных приборов, другая - для релейной защиты. Класс точности ТТ при включении в их цепи счетчиков должен быть 0,5. Для остальных измерительных приборов достаточно класса 1,0. Схема соединения трансформатора тока на рисунке 9 /см. пролижения/.

Для ВЛ 110 кВ /13, табл. П4.5., с. 632/:

Таблица 8.3.1- Расчетные и каталожные данные

Расчетные данные	Каталожные данные
	ТФЗМ-110-600-0,5Р
Uуст.=110 кВ	Uном.=110 кВ
Iраб.утяж=185 А	I1ном=600 А
iу= 15,5 кА	iдин=126 кА
Вк= 7,72кА2с	I2терм tm=262*3=2028 кА2с

Таблица 8.3.2 - Вторичная нагрузка трансформатора тока

Прибор	Тип	Нагрузка, В*А, фазы
		А	В	С
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Варметр	Д-335	0,5	-	0,5
Амперметр	Э-377	0,1	-	-
Итого		1,1	-	1,0

Из таблицы видно, что наиболее загружен трансформатор тока фазы А.

Общее сопротивление приборов:

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0,5 составляет 10 В*А или:



Сопротивление контактов при трех приборах принимаем 0,05 Ом, тогда сопротивление проводов:

rпр=z2ном-rприб-rконт=0,4-0,044-0,05=0,31 Ом.

Сечение соединительных проводов:

где - удельное сопротивление материала провода, принимаем провода с алюминиевыми жилами, =0,0283;

lрасч - расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока, для неполной звезды ,

l - длина соединительных проводов /13, с. 375/, l=60 м

По условиям механической прочности принимаем контрольный кабель сечением 2,5 мм2.

Для ВЛ 6 кВ:

Из измерительной аппаратуры подробно рассчитываются трансформаторы тока на вводе в РУ 6 кВ ГПП и трансформаторы напряжения, подключенные к сборным шинам этого же РУ. Основные параметры и расчеты по проверке их класса точности соответственно в таблицы 9.3.3 и 9.3.4 На стороне низшего напряжения ГПП для контроля потребляемых предприятием мощности и электроэнергии на вводе каждой из секций шин устанавливаются по одному вольтметру и амперметру и по два счетчика активной и реактивной энергии (для расчетов по двухставочному тарифу), а в ячейках линий, отходящих от секций шин и на трансформаторе собственных нужд - по одному амперметру и счетчику активной или реактивной энергии, если к ячейке РУ подключена высоковольтная конденсаторная батарея.

Таблица 8.3.3 - Выбор трансформатора тока

Расчетные данные	Каталожные данные
	ТЛМ-10-1000-0,5Р
Uуст.=6 кВ	Uном.=10 кВ
Iраб.утяж=892 А	I1ном=1000 А
iу=75,8 кА	iдин=100 кА
Вк=94 кА2с	I2терм tm=262*3=2028 кА2с

Таблица 8.3.4 - Вторичная нагрузка трансформатора тока

Прибор	Тип прибора	Потребляемая мощность, В • А
		фаза А	фаза В	фаза С
PA	Э-377	0,1	-	-
PW	Д-335	0,5	-	0,5
PI	И-675	5	-	5
PK	И-673М	5	-	5
	ИТОГО:	10,6		10,5

Из таблицы видно, что наиболее загружен трансформатор тока фазы А.

Общее сопротивление приборов:

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока:



Сопротивление контактов при четырех приборах принимаем 0,1 Ом, тогда сопротивление проводов:

rпр=z2ном-rприб-rконт=0,4-0,144-0,1=0,156 Ом.

Сечение соединительных проводов:

где - удельное сопротивление материала провода, принимаем провода с алюминиевыми жилами, =0,0283;

lрасч - расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока, для неполной звезды ,

l - длина соединительных проводов /13, с. 375/, l=60 м

По условиям механической прочности принимаем контрольный кабель сечением 2,5 мм2.

8.3 Выбор трансформатора напряжения

Трансформаторы напряжения для питания электроизмерительных приборов выбираются:

по напряжению установки - Uуст.Uном.;

по конструкции и схеме соединения обмоток;

по классу точности;

по вторичной нагрузке - S2S2ном.

Выбор трансформатора напряжения на сборных шинах 10 кВ. Трансформатор напряжения предназначен для питания параллельных катушек измерительных приборов и для контроля изоляции в сетях с малыми токами замыкания на землю, поэтому целесообразно использовать трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения типа НТМИ-10-66. подсчет нагрузки основной обмотки приведен в таблице 9.4.1.

Таблица 8.4.1- Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Прибор	Тип при-бора	Число катушек одного прибора	Мощность одной катушки прибора, В • А	cos ц	sin ц	P, Вт	Q, В•А
PV	Э-377	1	2	1	0	2	-
PW	Д-335	1	1,5	1	0	3	-
PK	И-675	2	3	0,38	0,93	12	29,2
					ИТОГО:	17	29,2

Вторичная нагрузка

S2=

Выбранный трансформатор напряжения НТМИ-10-66 имеет номинальную мощность в классе точности 0,5, необходимая для присоединения счетчиков, 75 В*А.

Таким образом, S2=33,78 В*А < Sном=75 В*А, трансформатор будет работать в выбранном классе точности.

В зависимости от назначения могут применяться различные схемы включения трансформаторов напряжения (ТН). Два однофазных ТН, соединенные в неполный треугольник, позволяют измерять линейные напряжения. Такая схема целесообразна для подключения счетчиков электроэнергии и ваттметров. Для измерения линейных напряжений, фазных напряжений относительно земли и напряжения нейтрали могут быть использованы три однофазных ТН, обмотки которых соединяются по схеме «звезда с нулем - звезда с нулем - открытый треугольник», или трехфазный ТН типа НТМИ. За номинальную вторичную мощность ТН принимают мощность всех трех однофазных ТН, соединенных по схеме звезды, или мощность двух однофазных ТН, включенных по схеме неполного треугольника. На ГПП и РП обязательна установка трех однофазных ТН или одного ТН типа НТМИ (для питания измерительных приборов и устройств контроля изоляции). Если недостаточна вторичная мощность выбранных ТН, то следует дополнительно установить два или более однофазных ТН, соединенных по схеме неполного треугольника.

Для обеспечения защиты или сигнализации однофазных замыканий на землю в электрических сетях предприятия 6 кВ в начале питающих кабельных линий должны устанавливаться трансформаторы тока нулевой последовательности, например, типа ТЗЛ. Выбор указанных трансформаторов тока производится в соответствии с положениями, приведенными в [11].

8.4 Выбор шин от трансформатора 110/6 до сборных шин

Выбор сечения шин производится по длительно допустимому току из условия нагрева для максимальных нагрузок утяжеленного режима. Выбор шин производим по току самого мощного присоединения - силового трансформатора. Iраб.ут.=892 А.

Принимаем алюминиевые однополосные шины сечением 80х6 мм2 с допустимым током Iдоп.=900 А.

В выбранной ячейке КРУ серии 2-10 большая грань сборных шин положена плашмя на изоляторах, следовательно, допустимый ток нужно уменьшить на 8%.

I'доп.=900 > Iраб.утяж.=892 А.

Минимальное сечение шин по термической стойкости

Smin=.

По термической стойкости принимаем шины 80х6 мм2.

Проверка на динамическую устойчивость.

Частота собственных колебаний

,

где l - длина пролета между изоляторами, равное шагу ячейки (для КМ 10 - 0,75 м);

J - момент инерции шин.

J=;

,

т.к. f0 > 200 Гц, то расчеты можно вести без учета колебательного процесса. Наибольшее усилие при трехфазном к.з.:

Fрасч=1,7*10-7*i2уд*l/a=1,7*10-7*15,52*0,75/0,25=4923 А.

Проверка кабелей на термическую стойкость.

Выбранные кабели должны удовлетворять условию термической стойкости.

;

Вк=I2п.о.*(tс.з+tо.в.+Та),

где С=98 - коэффициент, зависящий от материала жил кабеля.

Характерные кабели:

1. ГПП-ТП:

Вк=15,52*(0,4+0,05+0,05)=63,7 кА2*с,

.

Принимаем стандартное сечение кабелей, отходящих от ГПП к ТП 70мм2 как минимальное.

2. ГПП-РП:

Вк=15,52*0,4=56,6 кА2*с,

.

Принимаем стандартное сечение кабелей, отходящих от ГПП к РП 70мм2 как минимальное.

Момент сопротивления шины:

Напряжение в материале шины

Допустимое механическое напряжение для алюминиевых шин . Т. к. , значит шины динамически устойчивы.

8.6 Выбор шинных изоляторов

Жесткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:

по номинальному напряжению Uуст Uном;

по допустимой нагрузке Fрасч Fдоп,

где Fрасч - сила, действующая на изолятор;

Fдоп - допустимая нагрузка на головку изолятора:

Fдоп=0,6*Fразр;

Fразр - разрушающая нагрузка на изгиб.

Fрасч=2082 Н, выбираем опорные изоляторы ОФ-10-3000УЗ /8, табл. 5.7., с.283/:

Uном.=6 кВ; Fраз.=30000 Н.

Fрасч=4923 Н < Fдоп.=0,6*30000=18000 Н, Fдоп.Fрасч.

9. Расчет и выбор устройств компенсации реактивной мощности

Дополнительные потери, возникающие при передаче реактивной мощности (РМ) от источника к месту её потребления могут быть уменьшены путем установки источников РМ непосредственно в местах её потребления.

Таким источником может быть конденсаторная батарея. Часть мощности может быть скомпенсирована за счет синхронных двигателей.

Внутреннее электроснабжение завода осуществляется на напряжении 6 кВ. На ГПП установлены два силовых трансформатора типа ТДН-25000/110/6 мощностью по 25 МВ•А каждый. Распределительное устройство напряжением 6 кВ ГПП имеет две секции сборных шин.

Части схемы электроснабжения, питаемые от 1-й и 2-й секции С.Ш. РУ 6 кВ ГПП, идентичны, поэтому в дальнейшем расчет проведем для одной такой секции.

На рисунке 10 /см. приложения/ приведена часть схемы электроснабжения завода, которая соединена с 1-й секцией С.Ш. 6 кВ ГПП. В таблице 6 приведены исходные данные для схемы электроснабжения, изображенной на рисунке 10.

В данной таблице:

Sтнi - номинальная мощность трансформатора i-й ТП;

Q1i - реактивная нагрузка на один трансформатор i-й ТП;

?QTi - потери реактивной мощности в трансформаторе i-й ТП;

Rтрi - активное сопротивление трансформатора i-й ТП, приведенное к напряжению 6 кВ;

RАi - активное сопротивление i-й кабельной линии.

При данные Q1i и ?QTi следует взять из раздела «Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия».

Соотношения для определения параметров элементов схемы электроснабжения Rтрi , RАi , ?QTi приведены в [6].

Таблица 9.1 - Исходные данные для схемы электроснабжения

Трансформаторная подстанция	Sтнi , кВ•А	Q1i , квар	?QTi , квар	Rтрi , Ом	RАi , Ом
ТП1	400	151	17,2	3,44	0,13
ТП2	630	39,2	29,6	1,91	0,89
ТП3	630	675	29,6	1,91	0,21
ТП4	630	3368	29,6	1,91	0,13
ТП5	250	83	14,8	5,93	0,13
ТП6	630	1760	29,6	1,91	0,13
ТП7	630	151	29,6	1,91	0,13
ТП8	630	1575	29,6	1,91	0,13
ТП9	630	4043	29,6	1,91	0,13
ТП10	630	2421	29,6	1,91	0,13
ТП11	630	1211	29,6	1,91	0,13
ТП12	630	298	29,6	1,91	0,13
ТП13	400	189	17,2	3,44	0,13
ИТОГО:	-			-	-

Данные о синхронных двигателях представлены в таблице 10.2.

В данной таблице:

UН - номинальное напряжение двигателя;

РСД Нi - номинальная активная мощность синхронного двигателя;

QСД Нi - номинальная реактивная мощность синхронного двигателя;

Ni - количество двигателей;

ni - число оборотов двигателя;

Д1i и Д2i - параметры, характеризующие потери активной мощности в синхронном двигателе.

Данные о синхронных машинах, в том числе двигателях, приведены в [11, 12] и в приложении 1 методических указаний.

Таблица 9.2 - Данные о двигателях

Обозначение в схеме рисунок 10	Тип двига-теля	UН , кВ	РСД Нi, кВт	QСД Нi, квар	Ni , шт	ni , об/мин	Д1i , кВт	Д2i , кВт
СД 1,2,3	СДН	6	630	327	3	500	5,16	4,72
СД 4,5	СДН	6	630	327	2	500	5,16	4,72
СД 6	СДН	6	500	257	1	500	5,05	3,63

Сопротивления отдельных линий схемы электроснабжения равны

RО1 = RО2 = R СДi = 0,05 Ом.

В случае если синхронный двигатель имеет загрузку вСД по активной мощности менее 1, то он может дополнительно генерировать определенную реактивную мощность сверх номинальной, при номинальном напряжении питания и номинальном токе возбуждения. Эту (располагаемую) реактивную мощность синхронного двигателя определяют по формуле:

QСД Мi = бМi Ni QСД Нi = бМi Ni ,

где: бМi - коэффициент допустимой перегрузки синхронного двигателя по реактивной мощности, зависящий от загрузки вСДi по активной мощности и номинального коэффициента мощности cos цНi . Зависимость бМi приведена в [6] и в приложении 2 методических указаний.

Примем условие, что все синхронные двигатели СД1 … СД3 имеют вСД = 0,9, тогда бМi = 0,47. Следовательно

QСД М1 = 0,47*3* =1001 квар, и т.д.

Мощности QСД Мi синхронных двигателей приведены в таблице 10.3.

Таблица 9.3 - Мощности синхронных двигателей

Обозначение СД на схеме рисунке 11	QСД Мi, Мвар	З1Г.СДi, руб./ Мвар	З2Г.СДi, руб./ Мвар	Rэ.сдi, Ом	Qсдi, Мвар	Qсдi(л), Мвар
СД 1,2,3	1,001	66417	61930	1,13	-0,229	-
СД 4,5	0,667	66417	92896	1,03	-0,251	-
СД 6	0,264	82706	115661	1,47	-0,176	-
Итого	1,932				-0,656

9.1 Определение удельной стоимости потерь активной мощности от протекания реактивной мощности

Определение удельной стоимости потерь активной мощности от протекания реактивной мощности производится по формуле:

СО = д ( б?КМ + в? ф ) (руб./кВт) ,

где: д - коэффициент, учитывающий затраты, обусловленные передачей по электрическим сетям мощности для покрытия потерь активной мощности [1, 5];

б?- стоимость 1 кВт потребляемой мощности (основная ставка двухставочного тарифа), руб./кВт;

КМ - отношение потерь ?РЭ активной мощности от протекания реактивной мощности QЭ, потребляемой предприятием в период наибольшей нагрузки энергосистемы, к максимальным потерям ?РМ активной мощности от протекания максимальной реактивной мощности QМ , потребляемой предприятием:

КМ = ?РЭ / ?РМ = Q2Э / Q2М ;

в?- стоимость 1 кВт•ч электроэнергии (дополнительная ставка двухставочного тарифа), руб./кВт•ч);

ф - количество часов использования максимальных потерь, ч.

Удельные стоимости б? и в? определяются по действующим тарифам на электроэнергию.

Значения KМ определяются по суточным графикам реактивной мощности для различных отраслей промышленности. Отметим, что величины QЭ и QМ могут быть подставлены в формулу для определения KМ в относительных единицах. В курсовом проекте допускается KМ и ф определять по приложению 3 методических указаний.

В нашем примере примем KМ = 0,8 и ф = 2732 ч.

С0=1,05*(60*0,8+1,6*2732)=4209 руб/кВт*ч.

Наметим возможные места установки (подключения) дополнительных компенсирующих устройств - батареи конденсаторов, низковольтные С.Ш. цеховых ТП, (QСi); С.Ш. высоковольтных РП (QОСj); С.Ш. РУ напряжением 6 кВ ГПП (QО). Кроме того реактивная мощность может быть получена от высоковольтных синхронных двигателей (СД) промышленного предприятия (QСДi) и из энергосистемы (QЭС).

Применяемый метод расчета позволяет определить, где установка дополнительных БК экономически выгодна, а также какие оптимальные мощности можно получить от СД и из энергосистемы.

9.2 Определение затрат на генерацию реактивной мощности отдельными источниками

Для низковольтных БК (0,4 кВ):

З1Г.КНi = Е · КБКН + С0 · ДРБКН=0,223*12000+4209*4=6885 руб./Мвар

Для высоковольтных БК (6 кВ):

З1Г.КВ = З10 = Е · КБКВ + С0 · ДРБКВ=0,223*6000+4209*2=5547 руб./Мвар

Для синхронных двигателей:

З1Г.СДi = С0 руб./Мвар;

З2Г.СДi = С0 =61930 руб./Мвар

Результаты расчетов помещаем в таблицу 10.3.

9.3 Определение эквивалентных активных сопротивлений с ТП, подключенных к 1-й секции С.Ш. ГПП

Для расчета оптимальной реактивной мощности, генерируемой низковольтными БК, необходимо знать эквивалентные сопротивления соответствующих ТП. Рассмотрим их последовательно.

Рисунок 9.1 - Схема замещения магистральной линии для ТП5 и ТП6



Рисунок 9 .2 - Схема замещения магистральной линии для ТП9 и ТП13

Рисунок 9.3 - Схема замещения магистральной линии для ТП1, ТП4, ТП8

Рисунок 9.4 - Схема замещения магистральной линии для ТП5, ТП8, ТП6

Для ТП5 и ТП6, питающихся по магистральной линии (рисунок 9.1), введем обозначения:

r01 = RЛ5 = 0,13 Ом

r12 = RЛ6 = 0,13 Ом;

r1 = RТР5 = 5,93 Ом

r2 = RТР6 = 1,91 Ом

Эквивалентная проводимость точки 1 схемы рисунок 9.1:

.

С учетом полученного эквивалентного сопротивления присоединений ТП5 и ТП6:

;

.

Для ТП9 и ТП13, питающихся по магистральной линии (рисунок 9.1), введем обозначения:

r01 = RЛ9 = 0,13 Ом

r12 = RЛ13 = 0,13 Ом;

r1 = RТР9 = 1,91 Ом

r2 = RТР13 = 3,44 Ом

Эквивалентная проводимость точки 1 схемы рисунок 9.1:

 .

С учетом полученного эквивалентного сопротивления присоединений ТП9 и ТП13:

;

.

Для ТП1, ТП4 и ТП8, питающихся по магистральной линии (рисунок9.3):

r01 = RЛ1 = 0,13 Ом;

r12 = RЛ4 = 0,13 Ом;

r23 = RЛ8 = 0,13 Ом;

r1 = RТР1 = 3,44 Ом

r2 = RТР4 = 1,91 Ом;

r3 = RТР8 = 1,91 Ом.

Эквивалентные проводимости точек 2 и 1 схемы на рисунке 9.3:

;

.

Эквивалентные сопротивления:

 ;

;

Для ТП10, ТП11 и ТП12, питающихся по магистральной линии (рисунок9.4):

r01 = RЛ10 = 0,13 Ом;

r12 = RЛ11 = 0,13 Ом;

r23 = RЛ12 = 0,13 Ом;

r1 = RТР10 = 1,91 Ом

r2 = RТР11 = 1,91 Ом;

r3 = RТР12 = 1,91 Ом

Эквивалентные проводимости точек 2 и 1 схемы на рисунке 9.4:

;

.

Эквивалентные сопротивления:

;

;

Значения эквивалентных сопротивлений сведены в таблицу 6 /см. приложения/.

9.4 Определение реактивной мощности источников, подключенных к 1-й секции С.Ш. 6 кВ ГПП

а) Оптимальные реактивные мощности подключенных к ТП низковольтных БК, можно определить, считая, что к этим шинам ГПП подключена высоковольтная БК (при этом коэффициент Лагранжа л = З10) :

,

где: ;

Мвар · Ом.

Результаты расчета мощностей QCi низковольтных БК сводим в таблицу 6 /см. приложения/.

б) Определим реактивную мощность, генерируемую синхронными двигателями СД1, подключенными к 1-й секции С.Ш. 6 кВ ГПП

QCД1 = ;

где RЭ.СД1 - эквивалентное сопротивление СД1.

RЭ.СД1 = .

QCД1 = (5547-66417)/(2*28*4209*1,13)=-0,229 Мвар < QCД.М1.

Здесь следует отметить, что реактивная мощность QCД1 синхронных двигателей СД1 не превышает располагаемого значения QCД.М1 этих двигателей (таблица 9.3), поэтому их мощность не ограничиваем. Результаты расчетов для СД1 записываем в таблицу 9.3.

9.5 Определение мощности высоковольтной БК, подключаемой к С.Ш. 6 кВ ГПП

Определение мощности высоковольтной БК, подключаемой к С.Ш. 6кВ ГПП, производим из условия баланса реактивных мощностей на С.Ш. 6кВ ГПП:

В этом выражении неизвестна только величина экономически целесообразной реактивной мощности, передаваемой энергосистемой заводу. QЭС [6] определяется как минимальная величина из двух:

;

;

где: б1 - расчетный коэффициент [6] (приложение 4);

PP - расчетная активная нагрузка всего завода;

QP - расчетная реактивная (индуктивная) нагрузка завода;

КН.Р. - коэффициент несовпадения реактивной мощности (приложение 5);

QСД.М - располагаемая мощность всех синхронных двигателей завода.

Qэс1=.

Q0=15,964+0,345+1,739-0,656-4,311-3,1=9,98 Мвар > 0.

Если мощность Q0 окажется больше нуля, то можно переходить к завершению расчетов компенсации реактивной мощности (выбору комплектных конденсаторных установок, определению расчетного значения tg цP и резерва реактивной мощности предприятия).

9.6 Проверка баланса реактивной мощности

Проверяем баланс реактивных мощностей на С.Ш. 6 кВ ГПП, то есть равенство генерируемых QГ1 и потребляемых QР1 реактивных мощностей (в общем виде):

Qр1 = Мвар;

Qг1 = Мвар.

Проверка баланса является проверкой правильности расчетов.

9.7 Выбор комплектных конденсаторных установок

Мощности низковольтных БК цеховых ТП определяются суммой двух групп БК: основной QKi и дополнительной QCi :

QKHi = QKi + QCi

Мощность QKi определяется пропускной способностью трансформаторов цеховых ТП и определяется в разделе проекта «Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых ТП предприятия» [5].

Мощность QCi определяется расчетами, приведенными выше в данных методических указаниях.

Выбор комплектных конденсаторных установок (ККУ) осуществляется по отраслевым каталогам. Поскольку ККУ имеют определенную шкалу стандартных мощностей QCТi , то следует выбирать ближайшую мощность, стремясь, чтобы суммарное отклонение мощностей для всех ККУ приближалось к нулю.

Данные по выбору в таблице 6 /см. приложения/.

9.8 Определение расчетного tg цP

Зная выбранное значение мощностей QCТi ККУ, определяем расчетный коэффициент реактивной мощности на вводе ГПП (без учета мощностей QЭС1 , поступающей из энергосистемы):

tg цP = .

tg цэ=

Расчетное значение tg цP должно быть равно заданному энергосистемой значению tg цЭ или незначительно отличаться от него из-за дискретности шкалы ККУ.

9.9 Определение резерва реактивной мощности

Резерв реактивной мощности, который должен составлять не менее 10 - 15 процентов потребляемой предприятием реактивной мощности, может быть получен за счет недоиспользованной мощности синхронных двигателей, то есть ее увеличения с оптимального значения до располагаемого:

QРЕЗ% =

Если резерв недостаточен, то необходима установка резервной высоковольтной БК в РУ 6 кВ ГПП или РП.

10. Релейная защита и автоматика

электроприемник трансформатор картограмма мощность релейный

Релейная защита высоковольтного синхронного двигателя.

В сетях промышленных предприятий для защиты линий, трансформаторов, двигателей применяют релейную защиту, которая является основным видом электрической автоматики. Релейной защитой называют специальные защитные устройства, выполняемые при помощи реле и других аппаратов, предназначенные для отключения выключателем в установках напряжением выше 1 кВ поврежденного элемента системы электроснабжения.

На синхронных двигателях напряжением выше 1 кВ устанавливают релейную защиту от следующих видов повреждений:

- многообразных замыканий в обмотке статора и на ее выводах;

- замыкания на землю в обмотке статора;

- токов перегрузки;

- снижения напряжения;

- замыкания между витками одной фазы обмотки статора;

- защита от асинхронного режима и замыканий в цепи возбуждения.

Для защиты от многофазных к.з. используют токовую отсечку без выдержки времени. Токовую отсечку выполняют одним реле, включенным на разность фазных токов.

Для защиты от однофазных замыканий на землю обмотки статора двигателя применяют МТЗ нулевой последовательности, выполняемую с помощью одного токового реле, которое подключают к трансформатору тока нулевой последовательности типа ТНП.

Защиту от перегрузки выполняют для двигателей, подверженных технологическим перегрузкам.

Защиту от снижения напряжения выполняют для надежности действия с помощью трех реле минимального напряжений.

Защиту от синхронного режима выполняют с помощью реле, реагирующего на увеличение тока в обмотках статора.

Список литературы

1. Ершов A.M., Хабаров А.Н. Расчет электроснабжения промышленных предприятий с помощью ЭВМ ЕС и СМ.-Челябинск: ЧПИ, 1984.-76 с.

2. Справочник по проектированию электроснабжения. Электроустановки промышленных предприятий./Под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера.-М.: Энергия, 1980.-456 с.

3. Справочник по проектированию электрических сетей и электроборудования. Электроустановки промышленных предприятий. /Под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера.-М.: Энергоатомиэдат, 1981.-406 с.

4. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети./Под ред. А.А. Федорова и Г.Б. Сербиновского. -М.: Энергия, 1980.-576с.

5. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация. /Под ред. А.А. Федорова и Г.1.. Сербиновского.-М.: Энергия, 1981.-624 с.

6. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие к дипломному проектированию для студентов специальности 0303/Под ред. О.А. Петрова.-Челябинск: ЧПИ, 1983.-75 с.

7. Электротехнический справочник. T.I. Общие вопросы. Электротехнические материалы./Под ред. В.Г. Герасимова, П.Г. Грудинского, Л.А. Жу-кова.-М.: Энергия. 19SO.-520C.

8. Электротехнический справочник. Т.2. Электротехнические устройства./Под ред. Б.Г. Герасимова, П.Г. Грудинского, Л.А. Жукова. -М.: Энергоатомиздат, 1981.-640 с.

9. Электротехнический справочник. Т.З. Кн.1. Производство и распределение электрической энергии./Под ред. В.Г. Герасимова, П.Г. Грудинского, Л. А. Жукова. -М.: Энергоатомиздат, 1982.-656 с.

10. Электротехнический справочник. Т.З.Кн.2. Использование электрической энергии./Под ред. В.Г. Герасимова, П.Г. Грудинского, Л.А. Жукова.-М.: Энергоатомиздат, 1982.-560 с.

11. Справочник по проектированию электроснабжения. /Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-576 с.

12. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования./Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.-М.: - Энергоатомиздат, 1991.-464 с.

13. Электрическая часть станции и подстанций/А. А. Васильев и др. 2-е изд.- М.: Энергоатомиздат, 1990.-576 с.

14. Князевскнй . Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий.-3-е изд.- М.: Высш. шк., 1986.- 400 с.

15. Правила устройств электроустановок. 6-е изд. М.,1986.-648 с.

16. Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М., 1983. - с.

17. Ершов А. М. и др. Электроснабжение промышленных предприятий: Учеб. Пособие к курсовому проекту./ А.М. Ершов, О.А. Петров, Ю.В. Ситчихин. Ч.I. - Челябинск: ЧПИ, 1985. - 57 с.

18. ГОСТ 14209-89. Трансформаторы силовые, масляные, общего назначения. Допустимые нагрузки. - М.: Изд-во стандартов. - 38 с.

19. Рожкова Л.Д. и др. Электрооборудование электрических станций и подстанций. / Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова. - 2-е Изд. - Академия, 2005. - 448 с.

20. Шеховцев В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. - М.: ФОРУМ: ИНФРА, 2005. - 214 с.

Размещено на Allbest.ru