Электроснабжение завода жестяных изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Дипломный проект содержит 150 страниц, в том числе 24 рисунка, 63 таблицы. Графическая часть выполнена на 5 листах формата А1.

В данном дипломном проекте изложены основные положения и расчет системы электроснабжения завода жестяных изделий.

Рассмотрена краткая характеристика завода жестяных изделий, произведен расчет электрических нагрузок от силовых потребителей и электрического освещения по цехам, корпусам и всему промышленному предприятию в целом с учетом требований энергоснабжающей организации на присоединение и компенсацию реактивной мощности. Произведён выбор напряжения питающих и распределительных сетей предприятия. Построена характеристика суточных графиков и нагрузок, годового графика по продолжительности. Произведён выбор и обоснование места сооружения цеховых трансформаторных подстанций (ТП), распределительных пунктов (РЦ) и главной понизительной подстанции (ГПП), выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций, главной понизительной подстанции с учетом компенсации реактивной мощности, выбор и обоснование схем внешнего и внутреннего электроснабжения. Регулирование напряжения в питающих и распределительных сетях промышленного предприятия. Определено сечение проводов и кабелей, произведен расчет токов короткого замыкания.



Содержание

Введение

1. Краткая характеристика электроснабжаемого объекта

2. Выбор напряжения питающей и распределительной сети

3. Определение электрических нагрузок завода

3.1 Расчет электрических нагрузок ремонтно-механического цеха

3.2 Расчет электрических нагрузок и освещения

4. Выбор места расположения ГПП, РП, ТП. Картограмма нагрузок

4.1 Картограмма электрических нагрузок

4.2 Места установки трансформаторных подстанций

5. Выбор числа и мощности трансформаторов

5.1 Выбор числа и предварительной мощности трансформаторов

5.2 Расчет потерь в трансформаторах

6. Компенсация реактивной мощности в электрических сетях предприятия

6.1 Определение мощности низковольтных батарей конденсаторов

7. Окончательный выбор и проверка трансформаторов ГПП и ЦТП

7.1 Уточнение мощности трансформаторов ТП и ГПП с учетом компенсации реактивной мощности

7.2 Проверка трансформаторов на перегрузочную способность

7.3 Расчёт потерь в цеховых трансформаторах

8. Выбор схемы и конструктивного исполнения распределительной сети

9. Технико-экономическое обоснование вариантов схем электроснабжения предприятия

9.1 Единовременные капитальные вложения

9.2 Определение ежегодных эксплутационных расходов

9.3 Определение годовых приведённых затрат по вариантам

9.4 Расчет доходов и показателей экономической эффективности оптимального инвестиционного проекта создания (реконструкции) схемы электроснабжения промышленного предприятия

10. Расчет токов короткого замыкания

10.1. Расчёт тока короткого замыкания в точке К1

10.2 Определение времени КЗ

10.3 Определение теплового импульса стороны НН

11. Выбор и обоснование главной схемы электрических соединений

12. Выбор и проверка оборудования и токоведущих частей на главной понизительной подстанции и трансформаторной подстанции

12.1. Выбор оборудования с высокой стороны подстанции

12.2. Выбор аппаратов на стороне низкого напряжения

13. Релейная защита

13.1 Объем релейной защиты трансформатора согласно ПУЭ

13.2 Расчет токов КЗ и самозапуска двигателей

13.3 Расчет уставок реле защит

13.4 Проверка трансформаторов тока

14. Безопасность жизнедеятельности и охрана труда

14.1 Основные положения организации производственного контроля за обеспечением безопасности подъемных сооружений

15. Обнаружение гололедных образований на линиях электропередачи локационным зондированием

15.1 Локационный метод

15.2 Преимущества локационного метода обнаружения гололеда

Заключение

Список использованных источников



Введение

Система электроснабжения предприятия состоит из питающих, распределительных трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабельных и воздушных сетей напряжением выше 1000 В и ниже 1000В. Основными условиями проектирования рациональной системы электроснабжения являются надёжность, экономичность и качество электроэнергии в сети.

Для создания экономичных решений высокой надёжности с минимальными затратами на резервирование применяются связи между электросетями различных ведомств, а также объединяется питание промышленных, коммунальных и других потребителей. Значительно повысить экономичность сетей электроснабжения цеховых потребителей электроэнергии позволяет применение укрупнённых цеховых трансформаторных подстанций. Широко применяются экономически целесообразные схемы электроснабжения с применением глубокого ввода 110-220 кВ, с максимальным приближением цеховых подстанций к потребителям с высокой степенью автоматизации распределительных сетей.

Так как электросети и подстанции входят в комплекс предприятия наряду с другими производственными сооружениями и коммуникациями, то они должны увязываться со строительной и технологической частями и общим генеральным планом предприятия.

В данном проекте решаются следующие вопросы:

-инженерные, связанные с решением вопросов надёжности электроснабжения завода;

-организационно-экономические, связанные с выбором наиболее экономичных вариантов схем электроснабжения, применение наиболее дешёвых аппаратов и оборудования.

-обеспечение необходимого уровня охраны труда обслуживающего персонала, производственной санитарией помещений и выполнением мероприятий по технике безопасности и правил эксплуатации электрооборудования.

Открытие и применение практических свойств металла позволило человеку сделать огромный шаг вперед на пути технического прогресса. С каждым годом все больше и больше ремесел уходят в прошлое, благодаря повсеместной автоматизации производства, однако такое древнейшее ремесло как жестяные работы (разновидность работ по металлу) актуально и по сей день.

Жестяная продукция представляет собой тонкую холоднокатаную отожженную листовую сталь. Чтобы уберечь материал от коррозии и продлить срок службы на его поверхность наносят защитные лакокрасочные покрытия. Наибольшей популярностью пользуется жесть, покрытая слоем олова (белая или луженая). Низкая стоимость делает жесть очень выгодным и экономичным материалом для работ различного характера. Изделия из жести очень популярны в строительстве и при изготовлении фасонных элементов, и это неудивительно, ведь с их помощью можно выполнить оригинальную отделку и украсить любое строение. Использование жести в качестве основного материала для некоторых ремонтных работ обеспечит прекрасное оформление дома при минимальных затратах!

Целью курсового проекта «Проектирование системы электроснабжения завода жестяных изделий» является: рациональное построение системы цехового электроснабжения, уменьшение удельных норм расходов электроэнергии на единицу производимой продукции или на единицу выполненной работы, уменьшение потерь электроэнергии в действующих системах цехового электроснабжения. В данном проекте изложены теоретические и практические вопросы инженерными методами, которые основаны на достижениях различных отраслей знаний, для реализации которых требуются минимальные затраты времени у проектировщика при их усвоении и использовании.



1. Краткая характеристика электроснабжаемого объекта

Производство жестяных изделий относится к числу базовых отраслей народного хозяйства и отличается высокой материалоемкостью и капиталоемкостью производства.

На долю жестяных изделий приходится более 70% всего объема конструкционных материалов, применяемых в машиностроении России. В общем объеме транспортных перевозок Российской Федерации на металлургические грузы приходится свыше 35% всего грузооборота. На нужды металлургии расходуется 14% топлива и 16% электроэнергии, т.е. 25% этих ресурсов, расходуемых в промышленности.

Состояние и развитие производства жестяных изделий в конечном итоге определяют уровень научно - технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства. Для того чтобы решить проблему защиты строительных конструкций от различных вредных воздействий агрессивной внешней среды, совсем недостаточно простых возможностей монтажников работающих на строительной площадке. В этом случае зачастую используют нестандартные изделия из жести. Вся продукция изготавливается из высококачественной оцинкованной стали и стали с покрытием полиэстер на высокотехнологическом и покрыта специальной защитной плёнкой. оборудовании Осуществляя планировку квартиры, используют такие материалы как: жесть с полимерным покрытием, или же оцинкованную жесть, иногда нержавеющую сталь, а также другие листовые материалы.

Проектируемое предприятие специализируется на производстве металлоизделий: профлист, металлочерепица, металлосайдинг, дымоходы, водосточная система, доборные элементы, вентиляционные комплектующие. В состав предприятия входят производственные и вспомогательные цеха. Внесём данные всех вышеперечисленных комплексов в таблицу 1.1

Таблица 1.1 - Ведомость электрических нагрузок

№ по плану	Наименование цеха	Руст, кВт	Категория надежности электроснабжения
1	Листопрокатный цех №1	1900	1
	Листопрокатный Цех №1 (10 кВ)	2400	1
2	Цех регенерации	680	2
3	Листопрокатный цех №2	520	1
	Листопрокатный Цех №2 (10 кВ)	1650	1
4	Административно бытовой корпус	310	2
5	Компрессорная	200	1
	Компрессорная (10 кВ)	1100	1
6	Ремонтно-механический цех	-	2
7	Химводоочистка	380	2
8	Бытовые помещения	120	3
9	Цех водоснабжения	180	2
10	Столовая	250	3
11	Центральная заводская лаборатория	900	2
12	Насосная	600	2
	Насосная (10 кВ)	1650	2
13	Склад подсобных материалов	40	3
14	Механический цех	1200	2
15	Производственый цех	2500	2
16	Склад готовой продукции	150	3
	Освещение цехов и территории завода	Определить по площади



2. Выбор напряжения питающей и распределительной сети

Для питания цеховых потребителей необходимо применять как напряжением 380/220 В с промышленной частотой 50 Гц, так и глухозаземлённую нейтраль цехового трансформатора. Напряжение 660 В, применяют на таких предприятиях как внутрицеховые. Внутрицеховые предприятия это предприятия, на которых, по условиям размещения цехового оборудования или окружающей среды, невозможно приблизить цеховые трансформаторные подстанции к питаемым ими электроприёмниками. Выше упомянутое напряжение 660 В также целесообразно в цехах с большими электрическими нагрузками, концентрацией мощностей и большим числом двигателей мощностью 200600 кВт.

При выборе напряжения питающей сети необходимо учитывать, что для питания ГПП применяется напряжение 110 кВ. Питающее напряжение для электроприёмников может быть 127/2201111111В, 220/380 В. Напряжение 127/220 В не рекомендуется применять на вновь созданных объектах, так как оно считается устаревшим и ликвидируемым. На проектируемых предприятиях применяют электродвигатели небольшой мощности, питающее напряжение которых 380/220 В. Рассмотрим возможность применения напряжения 220/3801111111В.

Напряжение 380 В целесообразно использовать для предприятий с высокой удельной плотностью электрических нагрузок при необходимости по технологическим условиям отдаления ТП 6/0,4 кВ и наличии большого количества двигателей в диапазоне свыше кВт.

Учитывая вышеперечисленные причины можно сделать вывод что напряжение 220/380 В широко используется и является основным напряжением, наиболее выгодным с точки зрения приемлемого уровня потерь электроэнергии, расхода цветного металла и электробезопасности.

На основании выше изложенного окончательно принимаем:

1) Напряжение питающей сети - 1101111111кВ.

2) Напряжение распределительной сети - 101111111кВ.

3) Напряжение питания электроприемников - 0,38 кВ.

Так же следует не забывать, что при проектировании Проектирование системы электроснабжения завода жестяных изделий, следует придерживаться следующих факторов от которых зависит выбор схем распределения электроэнергии и её конструктивное исполнение:

1. Размещение1111111технологического оборудования;1111111

2. Требование к1111111бесперебойному питанию;

3. Условия1111111среды в зданиях;

4. Размещение трансформаторных1111111подстанции.



3. Определение электрических нагрузок

3.1 Расчет электрических нагрузок РМЦ методом коэффициента ?расчетной нагрузки

Основой рационального решения комплекса вопросов при проектировании системы электроснабжения промышленного предприятия является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. От их правильного определения зависят затраты в схеме электроснабжения, расход цветного металла, величина потерь электроэнергии, эксплуатационные расходы. Электрические нагрузки промышленных предприятий определяют выбор всех элементов системы электроснабжения: проводников, трансформаторов, компенсирующих устройств, аппаратов защиты и др.

Расчёт ведётся по методу коэффициента расчётной нагрузки (РТМ 36.18.32.4 -92 ) [1].

Все электроприемники группируются по характерным категориям с одинаковыми и .

Последовательность вычислений сохраняется для всех видов расчетов:

1) Расчёт выполняется по форме Ф 636 - 92 при этом все приёмники цеха группируются по характерным категориям с одинаковыми и tg?.

2) Узел питания - РМЦ.

3) Определение суммарной мощности электроприёмников:

Определяем суммарную мощность электроприемников:

(3.1)

где - суммарное число электроприемников;

- активная номинальная мощность приемников;

кВт.

Определяем нагрузку за наиболее загруженную смену:

(3.2)

(3.3)

где Kи - коэффициент использования аппарата;

Pн - активная номинальная мощность электроприёмников кВт;

Qсм - сменная реактивная мощность, электроприёмника кВар;

Р_см - сменная активная мощность, электроприёмника кВт.

Например, для группы преобразователей:

,

.

Для остальных электроприемников расчёт выполняется аналогично:

, (3.4)

, (3.5)

кВт,

кВАр.

Определяем групповой коэффициент использования:

(3.6)

где Pсм - суммарная сменная активная мощность группы ЭП, кВт;

Pн - суммарная номинальная мощность всех ЭП данной группы.

Для того что бы определить эффективное число электроприёмников n_Э найдём их суммарное значение ?n•P²:

Находим эффективное число электроприемников:

(3.7)

где - мощность наибольшего ЭП в группе, кВт.

Найденное по формуле (3.7) эффективное число электроприёмников округляется до ближайшего меньшего числа

Используя [рис. 2.4, 2] находим коэффициент расчетной нагрузки К_р в зависимости от К_и и n_э . При К_и=0,35 и n_э =30 К_р=1,2.

Находим расчетную активную нагрузку:

(3.8)

где Pсм - суммарная сменная активная мощность группы ЭП, кВт.

- коэффициент расчётной нагрузки.

кВт.

В том случае, когда расчетная мощность Р_р окажется меньше номинальной наиболее мощного ЭП, следует принимать : Р_р=P_{ном.мах}.

Находим расчетную реактивную нагрузку:



, (3.9)

где Qсм - суммарная сменная реактивная мощность группы ЭП, кВАр.

кВАр.

Определяем полную расчетную мощность:

, (3.10)

кВА.

Определяем расчетный ток:

, (3.11)

Все выше найденные результаты расчетов трехфазной нагрузки сводим в таблицу 3.1

Таблица 3.1 - Расчёт электрических нагрузок РМЦ методом коэффициента расчётной нагрузки

Исходные данные	Расчётные величины	Кр	Расчётная мощность	Расчётный ток, А
По заданию	Справочные данные			?n•P2			Рр, кВт	Qр, кВАр	Sр, кВА
Наименование ЭП	n шт	Номинальная мощность ЭП, кВт	Ки	cosц	tgц
		Общая Рн	Одного Рн.мин ± Рн.макс
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Станки универсального назначения	32	203,1	1 ч 38	0,14	0,6	1,33	28,43	37,82	1 319 987,52	56	1,2
Специализированные и агрегатные станки	29	268,5	0,6 ч 60	0,25	0,6	1,33	67,13	89,28	2 090 675,25
Вентиляторы	9	106,9	2,1 ч 11	0,65	0,7	1,02	69,49	70,87	102 848,49
Краны, кран-балки,тельферы	5	33	0,7 ч 41	0,06	0,75	0,88	1,98	1,74	5 445,00
Преобразователи	2	53,3	5,6 ч 34	0,68	0,85	0,62	36,24	22,47	5 681,78
Печи сопротивления, электрические печи	8	168,5	1,2 ч 58	0,55	0,7	1,02	92,68	94,53	227 138,00
Электрическая сварка	8	66,3	2,5 ч 31	0,3	0,45	1,98	19,89	39,38	35 165,52
Итого	93	899,6							3 786 941,56			379	392	545	828

3.2 Расчет электрических нагрузок и освещения .

3.2.1 Определение нагрузки осветительной установки

Для расчета электрической нагрузки освещения цехов и территории используем метод удельной мощности на единицу площади.

, (3.12)

, (3.13)

где - удельная мощность (плотность) осветительной нагрузки, кВт/м² ;

F - площадь цеха (определяется по генплану завода), м²;

- коэффициент реактивной мощности, определяемый по (0,6 для ламп типа ДРЛ, ДРИ; 0,95 для люминесцентных ламп; 1 для ламп накаливания).

- коэффициент спроса для освещения (0,85 - 1).

Определим нагрузку освещения для цеха № 1 Листопрокатный цех №1. Площадь составляет:

(3.14)

где А, В - длина и ширина цеха соответственно, определяется по плану, м

м².

Например, рассчитаем активную и реактивную нагрузки освещения цеха №1 (Листопрокатный цех №1): =0,017 кВт/м² ;=39 101 м² ;= 1,33:

,

Для электроснабжения завода жестяных изделий, а именно для каждого цеха определяется минимальная освещённость согласно [14, таблица 3.1-3.3]. Находим мощности осветительной установки остальных цехов. Результаты расчётов сведём в таблицу 3.2

Таблица 3.2 - Определение осветительной нагрузки предприятия

№ цеха по плану	Наименование цеха	Площадь S, м2	Тип лампы	Eн, лк	г, кВт/ м2	cosц	tgц	Росв, кВт	Qосв, кВАр
1	Листопрокатный цех №1	39 101	ДРЛ	200	0,017	0,6	1,33	664,72	886,29
2	Цех регенерации	36 576	ДРЛ	150	0,015	0,6	1,33	548,64	731,52
3	Листопрокатный цех №2	66 272	ДРЛ	200	0,016	0,6	1,33	1060,35	1413,80
4	Административно бытовой корпус	9 928	ЛЛ	300	0,019	0,95	0,33	188,63	62,00
5	Компрессорная	4 093	ДРЛ	150	0,014	0,6	1,33	57,30	76,40
6	Ремонтно-механический цех	5 225	ДРЛ	200	0,017	0,6	1,33	88,83	118,44
7	Химводоочистка	1 742	ДРЛ	200	0,016	0,6	1,33	27,87	37,16
8	Бытовые помещения	12 105	ДРЛ	150	0,015	0,6	1,33	181,57	242,10
9	Цех водоснабжения	1 219	ДРЛ	75	0,017	0,6	1,33	20,73	27,64
10	Столовая	3 832	ДРЛ	200	0,019	0,95	0,33	72,80	23,93
11	Центральная заводская лаборатория	6 531	ДРЛ	200	0,019	0,95	0,33	124,10	40,79
12	Насосная	2 525	ДРЛ	150	0,017	0,6	1,33	42,93	57,24
13	Склад подсобных материалов	1 568	ДРЛ	200	0,016	0,6	1,33	25,08	33,44
14	Механический цех	12 889	ДРЛ	150	0,016	0,6	1,33	206,22	274,96
15	Производственый цех	95 794	ДРЛ	150	0,017	0,6	1,33	1628,49	2171,32
16	Склад готовой продукции	3 135	ДРЛ	150	0,017	0,6	1,33	53,30	71,06

Размещено на http://www.allbest.ru/

3.2.2 Определение нагрузки низковольтных напряжений цехов предприятия

Для расчета электрических нагрузок применяют следующие распространённые методы: метод коэффициента спроса, метод удельных плотностей нагрузок, статистический метод. Для расчета электрических нагрузок для проектируемого воспользуемся одним из основных методов коэффициента спроса - по известной установленной величине номинальной мощности и табличными данными коэффициента спроса К_с , приводимые в справочной литературе [3]:

, (3.15)

, (3.16)

где Р_уст - номинальная установленная мощность цеха, кВт;

К_с - коэффициент спроса, определяемый по справочным данным [4].

Например, рассчитаем электрические нагрузки цеха №1 Листопрокатный цех №1: Р = 1900 кВт; К_с = 0,75; = 0,48:

,

.

Расчет электрических нагрузок остальных цехов производим аналогично. Результаты расчетов сведены в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Определение расчетной низковольтной нагрузки с учетом освещения

№ цеха	Наименование цеха	Расчётные низковольтные нагрузки
		силовые	осветительные	суммарные
		Руст, кВт	Кс	cosц	tgц	Рнагр, кВт	Qнагр, кВАр	Росв, кВт	Qосв, кВАр	Рр, кВт	Qр, кВАр	Sр, кВА
1	Листопрокатный цех №1	1 900,00	0,75	0,90	0,48	1 425,00	690,16	664,72	886,29	2 089,72	1 576,45	2 617,66
2	Цех регенерации	680,00	0,40	0,70	1,02	272,00	277,50	548,64	731,52	820,64	1 009,01	1 300,59
3	Листопрокатный цех №2	520,00	0,75	0,90	0,48	390,00	188,89	1 060,35	1 413,80	1 450,35	1 602,68	2 161,51
4	Административно бытовой корпус	310,00	0,70	0,60	1,33	217,00	289,33	188,63	62,00	405,63	351,33	536,63
5	Компрессорная	200,00	0,65	0,80	0,75	130,00	97,50	57,30	76,40	187,30	173,90	255,59
6	Ремонтно-механический цех	379,00	0,50	0,80	0,75	379,00	391,70	88,83	118,44	467,83	510,14	692,17
7	Химводоочистка	380,00	0,80	0,75	0,88	304,00	268,10	27,87	37,16	331,87	305,26	450,91
8	Бытовые помещения	120,00	0,35	0,70	1,02	42,00	42,85	181,57	242,10	223,57	284,95	362,19
9	Цех водоснабжения	180,00	0,40	0,60	1,33	72,00	96,00	20,73	27,64	92,73	123,64	154,54
10	Столовая	250,00	0,50	0,60	1,33	125,00	166,67	72,80	23,93	197,80	190,60	274,69
11	Центральная заводская лаборатория	900,00	0,80	0,75	0,88	379,00	391,70	124,10	40,79	503,10	432,49	663,44
12	Насосная	600,00	0,90	0,90	0,48	540,00	261,53	42,93	57,24	582,93	318,78	664,40
13	Склад подсобных материалов	40,00	0,40	0,70	1,02	16,00	16,32	25,08	33,44	41,08	49,76	64,53
14	Механический цех	1 200,00	0,60	0,80	0,75	720,00	540,00	206,22	274,96	926,22	814,96	1 233,71
15	Производственый цех	2 500,00	0,60	0,80	0,75	1 500,00	1 125,00	1 628,49	2 171,32	3 128,49	3 296,32	4 544,58
16	Склад готовой продукции	150,00	0,40	0,70	1,02	60,00	61,21	53,30	71,06	113,30	132,27	174,16
	Освещение цехов и территории завода					0,00	0,00	10 159,53	13 158,72	10 159,53	13 158,72	16 624,31
	Итого					6 571,00	4 904,46	10 159,53	13 158,72	10 159,53	13 158,72	16 624,31

3.2.3 Определение высоковольтной нагрузки цехов предприятия

Приемники напряжением выше 1000 В учитываются отдельно. В качестве таких электроприёмников могут рассматриваться электрически печи, синхронные двигатели, асинхронные двигатели. Расчет выполняется по формуле:

(3.17)

(3.18)

(3.19)

где К_з - коэффициент загрузки ЭП,

n - количество двигателей.

Для компрессорной, согласно [15, таблица 27.8 стр. 211] выбираем двигатель взрывозащищённый, продуваемый, возбуждение от тиристорных возбудителей серии СДКП2. Данные синхронные явнополюсные двигатели серии СДКП2 предназначены для привода компрессоров в продолжительном режиме работы во взрывоопасных зонах помещений, за исключением наружных установок.

Для насосов, согласно [16, стр.89] выбираем двигатель серии СДН3. Данные двигатели предназначены для привода механизмов, не требующие регулирования частоты вращения. Двигатели работают от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 6 кВ и 10 кВ. Исполнение у двигателя СДН3 по способу защиты и охлаждения: закрытое, способ охлаждения ICW37A91 (замкнутая воздушная система самовентиляции, охладитель водяной установлен в фундаментной яме.

На основании выше изложенного выбираем [16, таблица 2.5 стр 93]:

- для компрессорной двигатель СДКП2-20-61-16Ф мощностью 5000 кВт, КПД = 96,5; cosф = 0,9 (перевозбуждение), К_з = 0,9 , К_р.м = 1.

Структура обозначения двигатели:

1 - СДКП - синхронный двигатель для привода компрессора, взрывозащитный;

2 - номер серии;

3 - условный номер габарита, например 18,19 и т.д.;

4 - длина сердечника статора, см;

5 - число полюсов;

6 - фланцевое исполнение рабочего конца вала Ф ( в некоторых типоразмерах);

7 - климатическое исполнение (УХЛ) и категория места размещения (4).

- для насосного цеха двигатель СДН3-17-59-8 мощностью 4000 кВт, КПД = 96,0; cosф = 0,8 (перевозбуждение), К_з = 0,9 , К_р.м = 1.

Структура обозначения двигатели:

1 - серии (СДН - синхронный двигатель нормальный, СДН3 - синхронный двигатель нормальный закрытый; СДС3 - синхронный двигатель специальный нормальный);

2 - номер серии (2);

3 - условный номер габарита, например 17,18 и т.д.;

4 - длина сердечника статора, см;

5 - число полюсов;

6 - климатическое исполнение (УХЛ, Т) и категория места размещения (3 или 4).

На основании формул 3.17-3.19 результаты расчета вносим в таблицу 3.4



Таблица 3.4 - Определение ВН нагрузки

№ по плану	Наименование цехов	Кол-во ЭП, шт	Руст, кВт	Кз	Кр.м	cosц	tgф	Рр,кВт	Qр,кВАр
3	"Листопрокатный Цех №2(10 кВ)"	1	1650	0,90	0,90	0,98	0,20	1336,50	271,39
5	Компрессорная (10 кВ)	1	1100	0,90	0,90	0,90	0,48	891,00	431,53
12	Насосная (10 кВ)	1	1650,00	0,90	0,90	0,80	0,75	1336,50	1002,38
	ИТОГО							3564,00	1705,29

3.2.4 Определение суммарной расчётной нагрузки по предприятию в целом.

Для определения суммарной расчётной нагрузки по предприятию в целом применим формулу:

(3.20)

где - суммарная нагрузка предприятия на шинах (6)10 кВ ГПП или РП;

- суммарная расчётная нагрузка цехов завода напряжением

ниже 1000 В (из таблицы 3.3);

- коэффициент разновременности максимумов электрических нагрузок, ;

- потери активной мощности в линиях и трансформаторах;

- суммарная нагрузка цехов завода напряжением выше 1000 В

Для определения реактивной мощности предприятия применим следующую формулу:

(3.21)

На данном проектирования не выбрана схема электроснабжения, не известно количество и мощность трансформаторов на ПС, их местоположение, потери мощности в линиях и трансформаторах. На основании этого необходимо определить потери активной мощности в линиях и трансформаторах по приближенным формулам:

, (3.22)

, (3.23)

(3.24)

. (3.25)

Результаты расчетов цехов внесём в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 - Суммарной расчётной нагрузки по предприятию в целом с учётом и

Рр вн, кВт	Qр вн кВт	Рр нн, кВт	Qр нн кВт	?Рт нн, кВт	?Рл нн, кВт	?Qт нн, кВАр	?Qл нн, кВАр	Рпр, кВт	Qпр, кВАр	Sпр, кВА	Sномт, кВА
3 564,00	1 705,29	10 159,53	13 158,72	332,49	498,73	1 662,43	498,73	13 538,79	15 709,30	20 738,39	14 813,14

Из таблицы 3.5 следует, что суммарная нагрузка предприятия S_пр = 20 738,39 кВа, а расчётная мощность трансформатора S_{ном т} = 14 813,14 кВА.

4. Выбор места расположения ГПП, ТП. Картограмма нагрузок

4.1 Картограмма электрических нагрузок

Оптимальное размещение подстанций на территории промышленного предприятия - важнейший вопрос при построении рациональных систем электроснабжения. Размещение всех подстанций должно соответствовать наиболее рациональному сочетанию капитальных затрат на сооружение системы электроснабжения и эксплуатационных расходов.

Для определения местоположения ГПП, РП и ТП на генеральный план наноситься картограмма нагрузок. Центр нагрузок является символическим центром потребления электроэнергии. Поэтому ГПП располагаем как можно ближе к центру нагрузок. Это позволяет приблизить высокое напряжение к центру нагрузок, сократить протяженность сетей, уменьшить расход проводникового материала, снизить потери.

Центр нагрузок каждого цеха принимается в центре пересечения его диагоналей. Картограмма нагрузок позволяет наглядно представить распределение нагрузок на территории промышленного предприятия.

Данные о расчетных мощностях и координаты центров цехов приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Данные о расчётных мощностях и координаты центров цехов

№ по плану	Наименование цеха	Рр, кВт	Qр, кВар	Координаты центра i-го цеха	Рр xi,	Рр yi	Qр xi,	Qр yi
				xi, м	yi, м
1	Листопрокатный цех №1	2089,72	1576,45	238,04	78,01	497 445,68	163 023,87	375 265,41	122 982,71
2	Цех регенерации	820,64	1009,01	194,78	228,07	159 847,27	187 161,78	196 539,67	230 124,13
3	Листопрокатный цех №2	1450,35	1602,68	524,69	243,26	760 988,64	352 812,44	840 917,91	389 869,55
4	Административно бытовой корпус	405,63	351,33	608,06	77,20	246 645,37	31 314,54	213 630,99	27 122,98
5	Компрессорная	187,30	173,90	247,37	306,59	46 333,15	57 425,09	43 018,54	53 316,98
6	Ремонтно-механический цех	467,83	510,14	760,03	192,75	355 564,25	90 171,84	387 722,18	98 327,16
7	Химводоочистка	331,87	305,26	808,89	385,41	268 444,24	127 903,75	246 921,19	117 648,81
8	Бытовые помещения	223,57	284,95	632,49	378,49	141 407,98	84 619,65	180 225,78	107 848,53
9	Цех водоснабжения	92,73	123,64	354,36	445,22	32 858,35	41 283,75	43 811,14	55 045,01
10	Столовая	197,80	190,60	256,24	430,35	50 685,26	85 124,59	48 838,47	82 022,95
11	Центральная заводская лаборатория	503,10	432,49	142,32	382,12	71 599,92	192 240,95	61 551,43	165 261,42
12	Насосная	582,93	318,78	109,35	437,51	63 745,84	255 038,74	34 859,52	139 468,37
13	Склад подсобных материалов	41,08	49,76	39,23	488,78	1 611,44	20 079,48	1 952,06	24 323,81
14	Механический цех	926,22	814,96	233,88	511,96	216 625,03	474 181,72	190 603,20	417 221,20
15	Производственый цех	3128,49	3296,32	650,47	497,64	2035001,51	1556849,91	2144170,91	1640368,46
16	Склад готовой продукции	113,30	132,27	897,38	376,90	101669,50	42701,25	118699,60	49853,90

Размещено на http://www.allbest.ru/

За центр электрических нагрузок (ЦЭН) цеха принимают центр тяжести фигуры цеха (предприятия) в плане и нахождение ЦЭН сводится к определению центра тяжести масс. Используя аналогию между массами и электрическими нагрузками цехов , координаты ЦЭН находятся следующим образом:

ЦЭН ГПП по активной мощности:

(4.1)

где ? рассчитанное значение, берём из таблицы 4.1;

? итоговая суммарная активная мощность.

ЦЭН ГПП по реактивной мощности:

(4.2)

где ? рассчитанное значение, берём из таблицы 4.1;

? итоговая суммарная реактивная мощность.

Расчётные координатные данные центров электрических нагрузок приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2. ? координатные данные центров электрических нагрузок

Центр электрических нагрузок
Активная мощность	Реактивная мощность
252	187	283	201

Место расположения трансформаторной подстанции выбирается исходя из различных условий:

1. Наибольшее приближение к центру нагрузок;

2. Минимум занимаемой площади;

3. Не создание помех производственному процессу;

4. Выполнение техники безопасности;

5. Выполнение требований архитектуры и эстетики.

С целью определения места расположения ГПП и ТП при проектировании создают картограмму электрических нагрузок. Картограмма представляет собой размещенные на генплане предприятия или цеха окружности, площадь которых соответствует в выбранном масштабе расчетным нагрузкам:

1. Наносятся на генплан центры электрических нагрузок каждого цеха;

2. Размещают на генеральном плане окружности, площади которых в выбранном масштабе равны расчётным нагрузкам цехов.

(4.3)

где ? мощность i-го цеха (из таблицы 4.1);

? радиус круга,

? масштаб для определения площади круга (выбирается из наглядности изображения), .

Определим радиусы кругов активной и реактивной мощностей для цеха №1 (Листопрокатный цех №1):

(4.4)

(4.5)



Полученные радиусы наносим на генплан предприятия. Радиусы кругов активной и реактивной мощности определяются аналогично.

Результаты расчетов радиусов остальных цехов сведены в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 - Результаты расчета радиусов круговых диаграмм

№ по плану	Наименование цеха	Рр, кВт	Qр, кВар	RPi, мм	RQi, мм
1	Листопрокатный цех №1	2089,72	1576,45	47,10	40,91
2	Цех регенерации	820,64	1009,01	29,52	32,73
3	Листопрокатный цех №2	1450,35	1602,68	39,24	41,25
4	Административно бытовой корпус	405,63	351,33	20,75	19,31
5	Компрессорная	187,30	173,90	14,10	13,59
6	Ремонтно-механический цех	467,83	510,14	22,29	23,27
7	Химводоочистка	331,87	305,26	18,77	18,00
8	Бытовые помещения	223,57	284,95	15,41	17,39
9	Цех водоснабжения	92,73	123,64	9,92	11,46
10	Столовая	197,80	190,60	14,49	14,22
11	Центральная заводская лаборатория	503,10	432,49	23,11	21,43
12	Насосная	582,93	318,78	24,88	18,40
13	Склад подсобных материалов	41,08	49,76	6,60	7,27
14	Механический цех	926,22	814,96	31,36	29,41
15	Производственый цех	3128,49	3296,32	57,63	59,15
16	Склад готовой продукции	113,30	132,27	10,97	11,85

4.2 Места установки трансформаторных подстанций

Расположение ГПП в центре электрических нагрузок невозможно ввиду стесненности территории, а так же будет создавать помехи технологическому транспорту. Следовательно, целесообразно разместить главную понизительную подстанцию непосредственно за территорией завода, со стороны подстанции системы электроснабжения. Основные данные цехов, подключённые к ТП и их расчетные мощности приведены в таблице 4.4

Таблица 4.4 - Данные о расчетных мощностях и цехах

№ ТП	№ цеха по плану	Цеха, подключенные к ТП	Рр, кВт	Qр, кВар
ТП1	1	Листопрокатный цех №1	2089,72	1576,45
	4	Административно бытовой корпус	405,63	351,33
	6	Ремонтно-механический цех	467,83	510,14
		Итого	2963,17	2437,92
ТП 2	2	Цех регенерации	820,64	1009,01
	3	Листопрокатный цех №2	1450,35	1602,68
	5	Компрессорная	187,30	173,90
		Итого	2458,29	2785,60
ТП 3	7	Химводоочистка	331,87	305,26
	8	Бытовые помещения	223,57	284,95
	16	Склад готовой продукции	113,30	132,27
		Итого	668,74	722,48
ТП 4	9	Цех водоснабжения	92,73	123,64
	10	Столовая	197,80	190,60
	11	Центральная заводская лаборатория	503,10	432,49
	12	Насосная	582,93	318,78

Таблица 4.4 - Данные о расчетных мощностях и цехах

№ ТП	№ цеха по плану	Цеха, подключенные к ТП	Рр, кВт	Qр, кВар
ТП 4	13	Склад подсобных материалов	41,08	49,76
		Итого	1417,64	1115,26
ТП 5	14	Механический цех	926,22	814,96
	15	Производственый цех	3128,49	3296,32
		Итого	4054,71	4111,28



5. Выбор числа и предварительной мощности трансформаторов

5.1 Выбор числа и предварительной мощности трансформаторов

Выбор производится в соответствии с [7].

Однотрансформаторные цеховые подстанции применяют при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки "складского" резерва, или при резервировании, осуществляемом по перемычкам на вторичном напряжении.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяют при преобладании потребителей первой и второй категорий, а также при наличии неравномерного суточного или годового графика нагрузки.

Мощность цеховых трансформаторов следует определять по среднесменной потребляемой мощности, Sсм, за наиболее нагруженную смену, а не по максимальной расчетной нагрузке [7], за исключением резкопеременного графика нагрузки:

(5.1)

где Sсм - мощность цеха за наиболее загруженную смену, кВА;

Kз - коэффициент загрузки трансформатора;

n - число трансформаторов на подстанции.

Наивыгоднейшая загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории питаемых электроприемников, числа трансформаторов и способа резервирования. Согласно [7] рекомендуется применять следующие коэффициенты загрузки трансформаторов:

а) При преобладании нагрузок второй категории при двухтрансформаторных подстанциях Кз = 0,65 до 0,7.

б) При преобладании нагрузок второй категории при двухтрансформаторных подстанциях и взаимном резервировании на вторичном напряжении Кз = 0,7 до 0,8.

в) При преобладании нагрузок второй категории при наличии централизованного (складского) резерва трансформаторов, а также при нагрузках 3-й категории при однотрансформаторных подстанциях Кз = 0,9-0,95.

Коэффициенты загрузки в первых двух случаях (а и б) установлены, исходя из необходимости взаимного резервирования при выходе из работы одного из трансформаторов и с учетом допустимой перегрузки трансформатора, оставшегося в работе.

Общее количество и расположение подстанций определяется в соответствии с картограммой нагрузок.

Для питания цехов будем использовать двухтрансформаторные подстанции, т.к. основную нагрузку в этих ТП составляют цеха 1 и 2 категории по надежности электроснабжения и требуют для своего питания два независимых источника, что в отсутствие других резервных источников может обеспечить двухтрансформаторная подстанция.

На ГПП устанавливается два трансформатора, мощность каждого определяется по выражению (5.1). Выбор мощности цеха за наиболее загруженную смену производится в соответствии с таблицей 3.5:

ВН ,

ВН ,

НН ,

НН .

Подставляя данные значения в формулу 5.1 получаем:

Применяем к установке два двухобмоточных трансформатора мощностью по 25000 кВА каждый.

Предварительно выбираем трансформатор типа ТДН-25000/110

Фактический коэффициент загрузки:

(5.2)

Расчет для остальных ТП произведен аналогично. Результаты расчета сведены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Выбор мощности трансформаторов ГПП и ЦТП

№ п/с	Sсм, кВА	n	Sнт.расч., кВА	Sнт, кВА
ГПП	20 231	2	14 450	25000	0,4
ТП 1	3 837	2	2 741	4000	0,5
ТП 2	3 715	2	2 654	4000	0,5
ТП 3	984	2	703	1000	0,5
ТП 4	1 804	2	1 288	2500	0,4
ТП 5	5 774	2	4 125	6300	0,5

Согласно технической литературы [9] и [15] найдём технические данные трансформаторов и отобразим в таблице 5.2.



Таблица 5.2- Параметры трансформаторов

Параметры	Каталожные данные
1	2	3	3	4	5
Марка трансформатора	ТДН 25000/110	ТМ 10000	ТМ 6300	ТМ 2500	ТМ 1000
Номинальная мощность Sном , МВА,	25	10	6,3	2,5	1
Потери при коротком замыкании ?Pкз , кВт	120	60	46,5	23,5	12,2
Потери мощности холостого хода ?Pхх , кВт	25	12	7,4	3,85	1,9
Ток холостого хода Iхх , %	0,65	0,72	0,8	1	1,7
Напряжение короткого замыкания Uкз , %	10,5	7,5	7,5	6,5	5,5

5.2 Расчет потерь в трансформаторах

Расчёт потерь в трансформаторах:

Согласно [10] потери активной мощности в трансформаторах ДР_тр, кВт, определяются по формуле:

(5.3)

где n - число трансформаторов;

ДР_хх - потери холостого хода трансформаторов, кВт;

ДР_кз - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;

S_см - полная нагрузка ТП, кВА;

S_нт - номинальная мощность трансформатора, кВА

Реактивные потери мощности в трансформаторах ДQ_тр, кВар, определяются по формуле (5.4):



(5.4)

где n - число трансформаторов;

I_хх - ток холостого хода трансформатора;

U_кз - напряжение короткого замыкания.

Таблица 5.3 - Результаты расчёта потерь в трансформаторах

№ ТП	n	Рр, кВт	Qр, кВар	Sсм, кВА	Sнт, кВА	ДРкз, кВт	ДРхх, кВт	Iхх, %	Uкз, %	ДР, кВт	ДQ, кВар	Р кВт	Q кВар	S, кВА
ГПП	2	13724	14864	20231	25000	120	25	0,65	10,5	89,29	1184,48	12274,20	15322,84	19632,77
ТП 1	2	2963,17	2437,92	3837	4000	33,50	5,20	0,90	7,50	25,81	210,04	2988,99	2647,96	3993,21
ТП 2	2	2458,29	2785,60	3715	4000	33,50	5,20	0,90	7,50	24,85	201,40	2483,14	2987,00	3884,34
ТП 3	2	668,74	722,48	984	1000	12,20	1,90	1,70	5,50	9,71	60,65	678,45	783,13	1036,14
ТП 4	2	1417,64	1115,26	1804	2500	23,50	3,85	1,00	6,50	13,82	92,30	1431,46	1207,56	1872,77
ТП 5	2	4054,71	4111,28	5774	6300	46,50	7,40	0,80	7,50	34,33	299,27	4089,04	4410,55	6014,42

Размещено на http://www.allbest.ru/

6 Компенсация реактивной мощности в электрических сетях предприятия

Мощность, которая не была передана в нагрузку, а привела к потерям на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью. Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на синус угла сдвига фаз между ними (sin ц).

6.1 Определение мощности низковольтных батарей конденсаторов

Согласно [17] наибольшее значение реактивной мощности , которая может быть передана (через трансформаторы масляные и заполненные негорючей жидкостью) в сеть без увеличения числа трансформаторов n, при заданном коэффициенте загрузки трансформаторов определяется по формуле:

(6.1)

где 1,1 - коэффициент учитывающий загрузку цеховых трансформаторов, который не превышает 0,9, а так же коэффициент сменности цеховых трансформаторов по энергоиспользованию, имеющий значение менее 0,9. Поэтому для масляных трансформаторов в течение одной смены может быть допущена систематическая перегрузка, равная 10 %;

- номинальная мощность трансформатора, кВА;

N - количество трансформаторов, шт.

Наибольшее значение реактивной мощности для ТП1:

(6.2)

Мощность низковольтных батарей конденсаторов по критерию выбора минимального числа цеховых трансформаторов:

(6.3)

где Qр - расчётная реактивная мощность трансформаторной подстанции, кВар.

Расчетная реактивная нагрузка для ТП1:

(6.4)

Мощность низковольтных батарей конденсаторов для ТП1:

(6.5)

(6.6)

На ТП 1 не требуется компенсация реактивной мощности.

Расчёты для остальных узлов нагрузки производятся аналогично. Результаты сводятся в таблицу 6.1

Таблица 6.1 - Определение мощности низковольтных батарей конденсаторов

№ ТП	SнТП, кВА	n	Рр, кВт	Qр, кВАр	Qт, кВАр	Qнк1, кВАр	Установка компенсирую щих устройств	S'см с учетом КУ	S'нт ТП, кВА	Кзф
ТП 1	4000	2	2963,17	2437,92	5400,48	-2962,56	не требуется	3837,17	2740,83	0,5
ТП 2	4000	2	2458,29	2785,60	5648,22	-2862,63	не требуется	3715,20	2653,72	0,5
ТП 3	1000	2	668,74	722,48	1387,22	-664,75	не требуется	984,47	703,19	0,5
ТП 4	2500	2	1417,64	1115,26	3579,50	-2464,23	не требуется	1803,75	1288,39	0,4
ТП 5	6300	2	4054,71	4111,28	8814,09	-4702,81	не требуется	5774,36	4124,55	0,5

Определим экономическое значение реактивной мощности потребляемой из сети энергосистемы в часы больших нагрузок электрической сети Qэ по формуле:

(6.7)

где P_Р - расчетная нагрузка предприятия, с учётом коэффициента

разновременности k_рм = 0,85 0,95;

tg_э.н - значение коэффициента реактивной мощности, который определяется в зависимости от номинального напряжения сети. Согласно [7] при подключении к сети напряжением 110 кВ принимаем tg_э.н = 0,5;

Qэ - экономическое значение реактивной мощности потребляемой из сети энергосистемы в часы больших нагрузок электрической сети.

Для нахождения экономического значения реактивной мощности потребляемой из сети энергосистемы в часы больших нагрузок электрической сети, применим расчётные коэффициенты из таблицу 3.2, 5.3, и отобразим их в таблице 6.2

Таблица 6.2 - экономическое значение реактивной мощности потребляемой из сети энергосистемы

Суммарная активная нагрузка предприятия Pр, кВт	Активные потери в трансформаторе ДР, кВт	tg?	Экономическое значение реактивной мощности потребляемой из сети энергосистемы Qэ, кВАр
16192,92	107,86	0,5	8096,46



7. Окончательный выбор и проверка трансформаторов ГПП и ЦТП

7.1 Уточнение мощности трансформаторов ТП и ГПП с учетом компенсации реактивной мощности

Так как компенсация реактивной мощности оказала влияние на протекающую через трансформаторы подстанций мощность. Поэтому необходимо произвести выбор трансформаторов с учётом компенсации. Компенсация реактивной мощности не производится на ГПП.

Выбор трансформаторов для ТП1 с учётом мощности компенсирующего устройства производится по формуле:

(7.4)

где Q_ку - мощность компенсирующего устройства, кВар.

(7.5)

Номинальная мощность трансформатора для ТП выбирается по формуле

(7.6)

где - мощность трансформатора с учётом мощности компенсирующего устройства, кВА;

Kз - коэффициент загрузки трансформатора, определяемый в зависимости от категории потребителей;

n - число трансформаторов на подстанции.

S_нтТП для ТП 1:

(7.4)

К установке принимается трансформатор ТМ-4000

Коэффициент фактической загрузки, составит:

(7.5)

Аналогично определяется мощность и фактический коэффициент загрузки с учетом компенсации реактивной мощности для других ТП. Результаты приведены в таблице 7.1

Таблица 7.1 - Выбор трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности

№ ТП	SнТП, кВА	Количество трансформаторов n, шт	Pр., кВт	Qр., кВАр	QТ, кВАр	Qн.к.i, кВАр	Установка компенсирующих устройств	Выбор КУ	Мощность компенсирующего устройства, Qку, кВАр	S'см, кВА	S'нт ТП, кВА	Кзф
ГПП	25000	2	13723,53	14864,01	35971,03	-21107,02	не требуется	-	0,00	20230,52	14450,37	0,4
ТП 1	4000	2	2963,17	2437,92	5400,48	-2962,56	не требуется	-	0,00	3837,17	2740,83	0,5
ТП 2	4000	2	2458,29	2785,60	5648,22	-2862,63	не требуется	-	0,00	3715,20	2653,72	0,5
ТП 3	1000	2	668,74	722,48	1387,22	-664,75	не требуется	-	0,00	984,47	703,19	0,5
ТП 4	2500	2	1417,64	1115,26	3579,50	-2464,23	не требуется	-	0,00	1803,75	1288,39	0,4
ТП 5	6300	2	4054,71	4111,28	8814,09	-4702,81	не требуется	-	0,00	5774,36	4124,55	0,5

Окончательный выбор трансформаторов с учётом компенсации реактивной мощности и их количество отобразим в таблице 7.2

Таблица 7.2 - Окончательный выбор трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности

№ ТП	SнТП, кВА	Количество трансформаторов n, шт	Pр., кВт	Qр., кВАр	QТ, кВАр	Qн.к.i, кВАр	S'см, кВА	S'нт ТП, кВА	Кзф
ГПП	25000	2	13723,53	14864,01	35971,03	-21107,02	20230,52	14450,37	0,4
ТП 1	4000	1	2963,17	2437,92	5400,48	-2962,56	3837,17	2740,83	1,0
ТП 2	4000	2	2458,29	2785,60	5648,22	-2862,63	3715,20	2653,72	0,5
ТП 3	1000	2	668,74	722,48	1387,22	-664,75	984,47	703,19	0,5
ТП 4	1600	2	1417,64	1115,26	3579,50	-2464,23	1803,75	1288,39	0,6
ТП 5	6300	2	4054,71	4111,28	8814,09	-4702,81	5774,36	4124,55	0,5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принимаем суточный график для завода легких летательных аппаратов:

Рисунок 7.1 - Суточный график активной нагрузки зимнего и летнего дня

Определяем мощности ступеней графика нагрузок:

(7.6)

где - относительная мощность активной нагрузки;

- относительная мощность реактивной нагрузки

(7.7)

Расчет остальных ступеней аналогичен, результат сведен в таблицу 7.3

Таблица 7.3 - Определение ступеней графика нагрузок.

t	Pнi	Pм	Qнi	Qм	Si
1	0,82	13723,53	0,84	14864,01	16808,66
2	0,84	13723,53	0,9	14864,01	17659,27
3	0,9	13723,53	0,9	14864,01	18207,47
4	0,9	13723,53	0,9	14864,01	18207,47
5	0,84	13723,53	0,9	14864,01	17659,27
6	0,84	13723,53	0,9	14864,01	17659,27
7	0,9	13723,53	0,9	14864,01	18207,47
8	0,87	13723,53	0,87	14864,01	17600,55
9	0,6	13723,53	0,87	14864,01	15330,66
10	0,87	13723,53	0,96	14864,01	18605,59
11	1	13723,53	1	14864,01	20230,52
12	0,9	13723,53	0,96	14864,01	18872,43
13	0,8	13723,53	0,9	14864,01	17305,92
14	0,8	13723,53	0,9	14864,01	17305,92
15	0,9	13723,53	0,9	14864,01	18207,47
16	0,9	13723,53	0,9	14864,01	18207,47
17	0,87	13723,53	0,9	14864,01	17930,74
18	0,87	13723,53	0,9	14864,01	17930,74
19	0,6	13723,53	0,87	14864,01	15330,66
20	0,87	13723,53	1	14864,01	19065,40
21	1	13723,53	1	14864,01	20230,52
22	0,87	13723,53	1	14864,01	19065,40
23	1	13723,53	1	14864,01	20230,52
24	0,87	13723,53	0,87	14864,01	17600,55

По полученным данным таблицы 7.3 строим график полной нагрузки, представлен на рисунке 7.2. Данный график в свою очередь может показывать как недогрузку, так и перегрузку выбранного трансформатора за наиболее загруженную смену



Рисунок 7.2 - Суточный график полной загрузки

Суточный расход электроэнергии W_с, МВт•ч:

(7.8)

где P_i - мощность на i-той ступени суточного графика, МВт;

t_i - продолжительность i-той ступени суточного графика, час;

(7.9)

где P_i - мощность на i-той ступени суточного графика, МВт;

n_i%-ордината соответствующей ступени суточного типового графика, %;

P_max - максимальная активная нагрузка ГПП, МВт.

На основании формулы (7.9) находим:



(7.10)

(7.11)

(7.12)

(7.13)

(7.14)

(7.15)

(7.16)

По суточному графику нагрузки определяем:

1) Суточный расход электроэнергии W_с, МВт•ч:

2)

(7.17)

3) Среднесуточная нагрузка P_срс, МВт:

(7.18)

где t_с - продолжительность суток - 24 часа.

(7.19)

4) - Коэффициент заполнения графика, который показывает степень неравномерности графика работы установки:

(7.20)



где P_maх - максимальная нагрузка подстанции, МВт

(7.21)

Определяем продолжительность ступеней годового графика нагрузки:

(7.22)

где T_i = t₁•n₁ + t₂•n₂;

t₁, t₂ - продолжительности ступеней графика нагрузок, час;

- количество суток в году (365 дней).

Располагаем ступени графика в порядке убывания:

(7.23)

(7.24)

(7.25)

(7.26)

(7.27)

(7.28)

Исходя из формул (7.23) ? (7.28) находим годовое потребление электроэнергии W_г, МВт•ч:

+

Продолжительность использования максимальной нагрузки, T_max, час:

, (7.30)

(7.31)

На основе суточных графиков строим годовой график нагрузки по продолжительности для заданной промышленности, который показывает длительность работы подстанции в течение года с различными нагрузками. По оси ординат откладываем нагрузки в соответствующем масштабе, по оси абсцисс - часы года от 0 до 8760. Нагрузки на графике располагают в порядке их убывания от Pmax до Pmin (рисунок 7.3).

Рисунок 7.3 - Годовой график по продолжительности нагрузки

7.2 Проверка трансформаторов на перегрузочную способность

Проверка трансформаторных подстанций выполняется на:

1) систематическую перегрузку - для однотрансформаторных подстанций;

2) аварийную перегрузку - для двухтрансформаторных подстанций.

Проверка на систематическую перегрузку

Проверяем трансформаторы подстанций на систематическую перегрузку по ГОСТ 14209-97 [24]. Определяем мощность трансформатора в относительных единицах по формуле:

(7.32)

где - номинальная мощность трансформатора, кВА;

- мощность трансформатора с учётом мощности компенсирующего устройства, кВА;

Расчёт выполняем для трансформаторов ТП 1:

(7.33)

Если то трансформаторы подстанции не испытывают систематических перегрузок и в нормальном режиме работают с недогрузкой.

Проверка трансформаторов на аварийную перегрузку

Проверку на аварийную перегрузку осуществляем только для двухтрансформаторных подстанций при отключении одного из трансформаторов. Проверка на аварийную перегрузку производится на случай выхода из строя одного трансформатора или отключения. Цель проверки - сможет ли один трансформатор обеспечить необходимую мощность.

Определяем коэффициента начальной аварийной перегрузки в относительных единицах:

(7.34)

Выполняем проверку для трансформаторов ГПП:

Если ? 1, то трансформатор не испытывает аварийных перегрузок.

На суточный летний график нагрузки наносится линия параллельная оси абсцисс с ординатой равной величине , рисунок 7.4

Рисунок 7.4 ? Суточный график активной нагрузки зимнего и летнего дня

По пересечению графика нагрузок линии определим предварительное время аварийной перегрузки :

(7.36)

где S_i - мощность i-го участка графика, определяется из таблицы 7.1, кВА,;

t_i - продолжительность i-го участка графика, час.

Суммирование ведётся по тем ступеням, которые не относятся к зоне аварийной перегрузки:

(7.37)

Определим предварительный коэффициент аварийной перегрузки [24], при этом участок перегрузки на рисунке 7.4 разбить на n интервалов исходя из возможности проведения линии средней нагрузки

(7.38)

Так как на рисунке 7.4 отсутствует зона аварийной перегрузки, то согласно формуле (7.36) получаем:

(7.39)

Следующим условием выбора трансформатора для ГПП является сравнение значения с .Данное сравнение необходимо определить по формуле:

(7.40)

(7.41)

(7.42)

(7.43)

Из [24] в зависимости от средней годовой температуры, системы охлаждения трансформаторов (Д) и коэффициента начальной загрузки определяем допустимый коэффициент аварийной перегрузки: