4. Выбор цеховых трансформаторов и расчёт компенсации реактивной мощности

4.1 Выбор цеховых трансформаторов и конденсаторных установок и определение потерь в трансформаторах

В качестве источников реактивной мощности на данном предприятии планируем использовать в первую очередь батареи статических конденсаторов напряжением до 1 кВ. Учитывается также реактивная мощность, которую можно получать из энергосистемы. Батареи высоковольтных конденсаторов при соответствующем обосновании применяются на предприятиях с непрерывным режимом работы.

Расчет компенсации реактивной мощности выполняется в несколько этапов. Первоначально предприятие, состоящее из отдельных зданий, может быть разбито на несколько технологически концентрированных групп цеховых трансформаторов одинаковой единичной мощности. В пределах каждой группы все трансформаторы должны иметь одинаковый коэффициент загрузки и один вид компенсирующих устройств. Предварительно необходимо определить расчетные нагрузки трансформаторов, учитывая предельные возможности передачи мощности по линиям до 1кВ.

Для каждой группы трансформаторов принимается единичная номинальная мощность и коэффициент загрузки, после чего определяется минимальное число трансформаторов. Затем производится расчет установленной мощности батарей низковольтных конденсаторов (БНК) в сетях до 1кВ каждого цехового трансформатора, а также для предприятия в целом. После этого уточняется активная и реактивная нагрузки предприятия с учетом потерь мощности в трансформаторах и вычисляется экономическое значение реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы.

Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела предприятия и энергосистемы определяет дальнейший порядок расчетов.

Для каждой группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности определяется минимальное число этих трансформаторов:

N_т.min=; (4.1)

где Р_р.ц. – расчётная активная нагрузка до 1кВ рассматриваемой группы, кВт;

_т – коэффициент загрузки трансформаторов, определяемый в зависимости от категории электроприёмников по надёжности электроснабжения, для однотрансформаторных подстанций принимается в пределах 0,8-0,9; для двухрансформаторных – 0,7;

S_н.т – принятая минимальная мощность одного трансформатора.

Наибольшее значение реактивной мощности, которую можно передать через масляный трансформатор в сеть до 1кВ:

Q_т=; (4.2)

где 1,1 – учитывает допустимую систематическую перегрузку трансформатора.

Допустимая суммарная мощность БНК:

Q_нк1=Q_р.ц - Q_т; (4.3)

где Q_р.ц – расчётная реактивная нагрузка до 1кВ, рассматриваемой группы.

Если Q_нк10, то её следует принять равной 0.

Величину Q_нк1 распределяем между цеховыми трансформаторами. Затем выбираем стандартные номинальные мощности БНК для сети до 1 кВ каждого трансформатора.

В нашем случае при данных расчетных нагрузках и расположении цехов при выборе трансформаторов целесообразно объединить расчётные нагрузки главного корпуса и заводоуправления(цеха №1 и №2), а также складского блока и РМЦ(цеха №5 и№8). Результаты расчёта нагрузок объединенных цехов сведем в таблицу 4.1:

. Таблица 4.1

Результаты расчета нагрузок объединенных цехов

№ цеха	1+2	8+5
Ру.,кВт	3300	2500
∑Рнi∙Кui, кВт	1477,1	581,5
∑Рнi∙Кui∙tgφi, квар	1528,2	866,2
kи,св	0,32	0,25
Рн.mах, кВт	100	50
nэ	93	92
kр	0,7	0,65
Pp, кВт	1034	378
Qp ,кВАр	1070	576
Рр.о, кВт	289,5	22,6
Qр.о, квар	411	39,2
Рр.ц, кВт	1324	400,6
Qр.ц, квар	1481	615,2

Произведём расчёт для ТП №1:

N_т.min=.

Выбираем два трансформатора ТМГ-1000/10

Результаты выбора трансформаторов сводим в таблицу 4.2 и 4.3.

Таблица 4.2.

Результаты расчета выбора трансформаторов.

№ цеха	№ ТП	Рр,кВт	Qp,квар	Sт,кВА	βт	Nт.min	Nт
1+2	1	1324	1481	1000	0,7	1,67	2
3	2	720	645,3	1000	0,8	0,9	1
4	3	1354,2	850,5	1000	0,7	1,93	2
8+5	4	400,6	615,2	630	0,8	0,8	1
6	5	1104,6	910,1	1000	0,7	1,58	2
7	6	2452	1650	1000	0,7	3,5	2
7	7	2452	1650	1000	0,7	3,5	2
9	8	607,5	573	1000	0,8	0,76	1
10	9	508,7	688,5	630	0,82	1	1

. Таблица 4.3

Выбранные трансформаторы для технологически концентрированных групп.

№ цеха	Тип трансформатора	Кол-во	Сочетание напряжений; кВ		Потери; кВт		Uкз; %	Iхх; %	№ ТП
			ВН	НН	ХХ	КЗ
1	от ТП1	-	-	-	-	-	-	-	-
2	ТМГ- 1000 / 10	2	6,0; 10,0	0,4	1,55	10,8	5,5	1,2	ТП1
3	ТМГ- 1000 / 10	1	6,0; 10,0	0,4	1,55	10,8	5,5	1,2	ТП2
4	ТМГ- 1000 / 10	2	6,0; 10,0	0,4	1,55	10,8	5,5	1,2	ТП3
5	ТМГ- 630 / 10	1	6,0; 10,0	0,4	1,05	7,6	5,5	1,6	ТП4
6	ТМГ- 1000 / 10	2	6,0; 10,0	0,4	1,55	10,8	5,5	1,2	ТП5
7	ТМГ- 1000 / 10	4	6,0; 10,0	0,4	1,55	10,8	5,5	1,2	ТП6 ТП7
8	от ТП-4	-	-	-	-	-	-	-	-
9	ТМГ- 1000 / 10	1	6,0; 10,0	0,4	1,05	7,6	5,5	1,6	ТП8
10	ТМГ- 630 / 10	1	6,0; 10,0	0,4	1,05	7,6	5,5	1,6	ТП9

Q_т==787 кВар;

Q_нк1=1481 – 787=694 кВар;

Мощность конденсатора, приходящегося на каждый трансформатор:

Q_нкт1=Q_нк1/N_т=694/2=347 кВар.

Принимаем к установке на каждый трансформатор по две батареи низковольтных конденсаторов типа АКУ-0,4-350-20У3.

Фактическая установленная мощность БНК:

Q_нкф1=2∙350=700 кВар.

Для остальных ТП результаты сведены в таблицу 4.4.

Таблица 4.4.

Результаты выбора конденсаторных установок.

№ цеха	Qт,квар	Qp,квар	Qнк1,квар	Qнк1 на тр-тр	Qку, квар	кол-во	Qнкф квар	Qт.реальная, квар	Sтр, кВА	т
1+2	787	1481	694	347	350	2	700	781	1537,2	0,77
10	253,3	688,5	435,2	217,6	220	2	440	248,5	566,2	0,89
9	637	573	-64	0	0	0	0	573	835	0,84
7	1863	1650	-214	0	0	0	0	1650	2956	0,74
3	506	645	139	139	150	1	150	495	873,7	0,87
8+5	383,2	615,2	232	232	240	1	240	375,2	548,9	0,87
6	1073	910,1	-163	0	0	0	0	910,1	1431	0,72
4	733	850,5	117,5	59	100	2	200	650,5	1502,3	0,75
1+2	787	1481	694	347	350	2	700	781	1537,2	0,77
3	506	645	139	139	150	1	150	495	873,7	0,87
4	733	850,5	117,5	59	100	2	200	650,5	1502,3	0,75
8+5	383,2	615,2	232	232	240	1	240	375,2	548,9	0,87
6	1073	910,1	-163	0	0	0	0	910,1	1431	0,72
7	1863	1650	-214	0	0	0	0	1650	2956	0,74
9	637	573	-64	0	0	0	0	573	835	0,84
10	253,3	688,5	435,2	217,6	220	2	440	248,5	566,2	0,89

Потери активной и реактивной мощности в двухобмоточном трансформаторе:

; (4.4)

(4.5)

где Р_хх – потери холостого хода, кВт;

Р_к – потери КЗ, кВт;

U_к – напряжение КЗ, %;

I_хх – ток ХХ, %;

S_н – номинальная мощность трансформатора, кВА;

_т – коэффициент загрузки трансформатора;

N_т – количество трансформаторов.

Для цеха №2 получим:

кВт.

квар.

Аналогично рассчитываем потери в остальных трансформаторах. Результаты расчета приведены в таблице 3.5.

Таблица 4.5.