2. Расчет внутреннего электроснабжения
2.1 Выбор числа и мощности трансформаторов на трансформаторных подстанциях
Цель расчета: выбор числа и мощности трансформаторов, устанавливаемых на трансформаторных подстанциях (ТП), расчёт компенсирующих устройств (КУ) на напряжение 0,4 кВ.
Расчет производится по методике, приведенной в [9, 10]. Исходные данные: расчетная активная мощность цехов (силовая и осветительная нагрузка); реактивная мощность цехов; площади цехов.
Для питания низковольтных ЭП применим двухтрансформаторные комплектные трансформаторные подстанции (КТП), так как в цехах присутствуют ЭП I и II категории надежности.
Загрузка трансформатора на двухтрансформаторных ПС должна обеспечивать резервирование питания ЭП I и II категории надежности, подключенных к данной КТП. Для выбора коэффициента загрузки трансформатора в послеаварийном режиме используется приложение H [12]:
1) tав - длительность аварийной перегрузки, определяется по [9]. Для предприятия, работающего в 2 смены tав=8 ч.
2) вид охлаждения трансформатора ONAN-естественная циркуляция масла.
3) температура окружающей среды внутри цеха Токр=20° - [9].
Для этих данных коэффициент аварийной перегрузки βав=1,4 [12].
В нормальном режиме работы βн = 0,7 – п.6.4.5 [9].
Номинальная мощность трансформаторов выбирается на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов. В курсовом проекте номинальная мощность выбирается исходя из значения расчетной мощности цеха и плотности нагрузки цеха.
Произведем объединение цехов в группы, питаемые от одной КТП. Группы имеют следующий состав:
- первая группа - цеха № 1;
- вторая группа - цеха № 2;
- третья группа - цеха № 3, 4, 14;
- четвертая группа - цеха № 5, 8, 12, 16;
- пятая группа – цеха № 6, 7, 11;
- шестая группа – цеха № 9, 10;
- седьмая группа – цеха № 13, 15, 17.
Дальнейший расчет проведем для сварочного цеха, у остальных цехов расчет производится аналогично, исходные данные и результаты расчетов приведены в табл. 2.1.
Первоначальный выбор числа и мощности трансформаторов производится по удельной плотности нагрузок и значениям расчетной нагрузки:
где Sр - полная расчетная мощность цеха, найденная с учетом как силовой так и осветительной нагрузки, равная для первого цеха 942,62 кВА;
F - площадь цеха,
равная
По найденным значениям расчетной нагрузки цеха и Sуд выбираем к установке трансформаторы с Sном = 630 кВА. Находим минимальное число трансформаторов для сварочного цеха, как:
где
коэффициент загрузки, равный 0,7.
таблица 2.1 Выбор числа и мощности трансформаторов КТП
|
Исходные данные |
Расчетные данные | |||||||||
|
№ цеха |
Qp0,4 , квар |
βт |
Fц , м2 |
Рр0,4 , кВт |
S р0,4, кВА |
Sуд , кВА/м2 |
SнТ , кВА |
NТ |
№ КТП | |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
1 |
1130 |
0,7 |
4788 |
909 |
942,62 |
0,20 |
630 |
2,02 |
1 | |
|
2 |
997 |
0,7 |
4788 |
809 |
840,58 |
0,18 |
630 |
1,83 |
2 | |
|
3 |
484 |
0,7 |
2106 |
576 |
598,00 |
0,28 |
1000 |
0,82 |
3 | |
|
4 |
554 |
0,7 |
3456 |
672,8 |
696,34 |
0,20 |
1000 |
0,96 |
3 | |
|
5 |
585 |
0,7 |
1512 |
683,7 |
707,89 |
0,47 |
1000 |
0,98 |
4 | |
|
6 |
554 |
0,7 |
4320 |
683,4 |
706,94 |
0,16 |
1000 |
0,98 |
5 | |
|
7 |
332 |
0,7 |
4320 |
303,4 |
321,62 |
0,07 |
1000 |
0,43 |
5 | |
|
8 |
279 |
0,7 |
2457 |
242,7 |
259,40 |
0,11 |
1000 |
0,35 |
4 | |
|
9 |
33,8 |
0,7 |
4212 |
101,9 |
107,71 |
0,03 |
630 |
0,23 |
6 | |
|
10 |
633 |
0,7 |
3519 |
763,4 |
788,56 |
0,22 |
630 |
1,73 |
6 | |
|
11 |
232 |
0,7 |
3456 |
431,5 |
446,73 |
0,13 |
1000 |
0,62 |
5 | |
|
12 |
123 |
0,7 |
3906 |
212,3 |
223,39 |
0,06 |
1000 |
0,30 |
4 | |
|
13 |
134,6 |
0,7 |
5670 |
194,6 |
206,20 |
0,04 |
630 |
0,44 |
7 | |
|
14 |
12 |
0,7 |
2106 |
41,2 |
44,66 |
0,02 |
1000 |
0,06 |
3 | |
|
15 |
12,4 |
0,7 |
4320 |
67,3 |
70,82 |
0,02 |
630 |
0,15 |
7 | |
|
16 |
9 |
0,7 |
3024 |
32 |
35,00 |
0,01 |
1000 |
0,05 |
4 | |
|
17 |
279 |
0,7 |
1980 |
462,3 |
479,00 |
0,24 |
630 |
1,05 |
7 | |
Далее для первой КТП выполним расчет значений мощности конденсаторных батарей, для остальных КТП расчет представлен в табл. 2.2.
Расчетная активная нагрузка первой КТП определяется как
где
расчетная активная нагрузка включающая
силовую и осветительную нагрузкуi-
го цеха, кВт.
Расчетная реактивная нагрузка первой КТП определяется как
где
расчетная реактивная нагрузкаi-
го цеха, квар.
Минимальное число трансформаторов
Принимаем число
трансформаторов
. окончательный выбор первой КТП –
КТП-СЭЩ-П-630/10/0,4-0,3-Т1.
Определяем реактивную мощность, которую можно пропустить через трансформаторы группы как
Определяем мощность компенсирующих устройств
Так как
,
то требуется компенсация. К установке
принимаем конденсаторную батарею с
номинальной мощностьюQкуф,
равной 800 квар, (батарея АУКРМ-0.4-800-50-УХЛ4
мощностью 800 квар [13]).
Определяем фактический коэффициент загрузки КТП по следующей формуле:
таблица
2.2 Расчет мощности компенсирующих
устройств.
|
№ КТП |
№ Цеха с КТП |
Цеха, подключенные К КТП |
NТ и SТ |
РР, кВт |
QР , квар |
QТ, квар |
QКН , квар |
QКУФ, квар |
βфак |
|
1 |
1 |
1 |
2х630 |
909 |
1130 |
339,1 |
790,9 |
800 |
0,75 |
|
2 |
2 |
2 |
2х630 |
809 |
997 |
535,5 |
461,5 |
800 |
0,71 |
|
3 |
4 |
3,4,14 |
2х1000 |
1290 |
1050 |
841,1 |
208,9 |
500 |
0,70 |
|
4 |
5 |
5,8,12,16 |
2х1000 |
1170 |
996 |
1001,3 |
-5,3 |
- |
0,72 |
|
5 |
6 |
6,7,11 |
2х1000 |
1418,3 |
1118 |
600,7 |
517,3 |
800 |
0,72 |
|
6 |
10 |
9,10 |
2х630 |
865,3 |
666,8 |
438,7 |
228,1 |
400 |
0,71 |
|
7 |
17 |
13,15,17 |
2х630 |
724,2 |
426 |
645,6 |
-219,6 |
- |
0,73 |
Определяем потери мощности в трансформаторах, согласно [10]. Потери активной мощности в трансформаторах при передаче электроэнергии определяются как
где
соответственно потери холостого хода
и короткого замыкания, кВт;
коэффициент
фактической загрузки трансформатора,
определяется по табл.2.2.
Потери реактивной мощности в трансформаторах
где
соответственно потери холостого хода
и нагрузочные потери, квар.
Рассчитаем результирующие нагрузки цеховых КТП, с учетом силовой и осветительной нагрузок 0,4 кВ и потерь в трансформаторах и компенсации реактивной мощности.
Результаты расчета приводятся в табл.2.3.
Определим потери КТП №1. На ней установлен трансформатор с номинальной мощностью 2х630 кВА. Для него значения потерь:
Далее находим нагрузку на стороне ВН КТП №1 как:
где
активная
нагрузка на стороне 0,4 кВ, выбирается
по табл.2.2;
реактивная нагрузка
на стороне 0,4 кВ с учетом компенсации
реактивной мощности, равная для первой
КТП:
Таблица 2.3. Результирующие нагрузки КТП
|
Наименование |
Расчетная нагрузка |
NиSнт, штук и кВА | ||
|
РР, кВт |
QР, квар |
SР, кВА | ||
|
КТП №1 | ||||
|
Итого на стороне 0,4 кВ |
909 |
1130 |
|
2х630 |
|
Потери в трансформаторах |
11,91 |
62,17 |
|
|
|
Итого на стороне ВН |
920,9 |
1192,1 |
1506,4 |
|
|
КТП №2 | ||||
|
Итого на стороне 0,4 кВ |
809 |
997 |
|
2х630 |
|
Потери в трансформаторах |
11,02 |
58,08 |
|
|
|
Итого на стороне ВН |
820,02 |
1055,08 |
1336,3 |
|
|
КТП №3 | ||||
|
Итого на стороне 0,4 кВ |
1290 |
1050 |
|
2х1000 |
|
Потери в трансформаторах |
16,85 |
81,9 |
|
|
|
Итого на стороне ВН |
1306,85 |
1131,9 |
1728,6 |
|
|
КТП №4 | ||||
|
Итого на стороне 0,4 кВ |
1170 |
996 |
|
2х1000 |
|
Потери в трансформаторах |
17,54 |
85,02 |
|
|
|
Итого на стороне ВН |
1187,54 |
1081,02 |
1605,9 |
|
Продолжение таблицы 2.3
|
КТП №5 | ||||||
|
Итого на стороне 0,4 кВ |
1418,3 |
1118 |
|
2х1000 | ||
|
Потери в трансформаторах |
17,54 |
85,02 |
|
| ||
|
Итого на стороне ВН |
1435,84 |
1203,02 |
1440,8 |
| ||
|
КТП №6 | ||||||
|
Итого на стороне 0,4 кВ |
865,3 |
666,8 |
|
2х630 | ||
|
Потери в трансформаторах |
876,32 |
724,88 |
|
| ||
|
Итого на стороне ВН |
1300,71 |
1197,34 |
1767,9 |
| ||
|
КТП№7 | ||||||
|
Итого на стороне 0,4кВ |
724,2 |
426 |
|
2х630 | ||
|
Потери в трансформаторах |
11,4 |
60,1 |
|
| ||
|
Итого на стороне ВН |
735,6 |
486,1 |
881,7 |
| ||