1 Расчет электрических нагрузок подстанции

1.1 Определим максимальную полную мощность для отдельных потребителей:

(МВА) - завод черной металлургии

(МВА) - целлюлозно-бумажный завод

Подстанции в целом:

(МВА)

1.2 Потребляемую электроэнергию каждого из потребителей находим по формуле:

• Завод черной металлургии

(МВт ч)

• Целлюлозно-бумажный завод

(МВт ч)

Для подстанции в целом:

(МВт ч)

1.3 Продолжительность максимальной годовой нагрузки ПС:

(ч)

Коэффициент заполнения графика нагрузки ПС:

Годовой график нагрузки (рисунок 1.1):

рисунок 1.1 – Суммарные графики нагрузок

2 Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов

2.1 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов.

Учитываем категорию потребителей и приближенный расчет номинальной мощности.

Так как присутствуют потребители 1 и 2 категории, выбираются двутрансформаторная ПС, для которой номинальная мощность каждого трансформатора определяется с учетом 40% перегрузки в нормальном режиме и с учетом коэффициента участия потребителей первой категории:

(МВА)

Выбираем по шкале мощностей для дальнейшего рассмотрения трансформаторы с мощностью 40 МВА и 63 МВА.

Выбираем по справочнику [2] трансформаторы марок:

ТРДН - 40000/110/10/10

ТРДЦН - 63000/110/10/10

2.2 Технико-экономический выбор номинальной мощности трансформаторов.

• Рассматривается вариант, если подстанция будет укомплектована трансформаторами ТРДН 40 000/110/10/10.

Таблица 2.2.1 – Технические данные

Тип	, МВА	Каталожные данные
		, кВ		, %	, кВт	, кВт	, %
		ВН	НН
ТРДН-40000/110	40	115	10,5	10,5	172	36	0,65

Приведенные потери мощности:

,

где коэффициенты загрузки обмоток трансформатора:

, ,

, ,

Приведенные потери активной мощности трансформатора в режиме холостого хода (х.х.):

,

где ,

(квар)

= 0,05 кВт/квар

(кВт)

Приведенные потери мощности к.з. трансформатора:

,

где потери активной мощности к.з. соответствующих обмоток трансформатора при 100% их загрузки определяются из выражения:

, (кВт)

а потери реактивной мощности соответствующих обмоток трехфазного трансформатора с расщепленной обмоткой низшего напряжения в режиме к.з. из выражений:

,

(квар)

(квар)

(кВт)

(кВт)

(кВт)

На основании расчетных годовых гра­фиков нагрузки для соответствующих обмоток – , , определяются потери электроэнергии в трансформаторах по формуле:

Расчетные данные по потерям электроэнергии в трансформаторах сведены в таблицу.

Таблица 2.2.2 –Данные по потерям электроэнергии в трансформаторах

i	, МВА	, МВА	, МВА		,ч	, кВт∙ч				, кВт∙ч	, кВт∙ч	, кВт∙ч
1	45480	30430	15050	2	900	88200	1,29	0,58	0,14	15238	185702	44825
2	42294	27996	14298	2	1100	107800	1,12	0,48	0,13	16170	187836	50872
3	37137	24344	12793	2	2000	196000	0,87	0,37	0,1	22838	263255	71150
4	36384	24344	12040	2	2750	269500	0,83	0,37	0,09	29958	361976	88048
5	34879	24344	10535	2	250	24500	0,76	0,37	0,07	2494	32907	6226
6	31836	21301	10535	2	1000	98000	0,63	0,28	0,07	8269	99610	24903
7	28793	18258	10535	2	760	74480	0,52	0,21	0,07	5187	56778	18926
				=858480						=1593168

Экономическая нагрузка трансформаторов (автотрансформаторов) для подстанций:

(МВА)

Для данной группы параллельных трансформаторов (автотрансформаторов) экономическая нагрузка равна МВА, ниже которой целесообразно отключать один из параллельно работающих трансформаторов (автотрансформаторов) для неответственных потребителей.

Стоимости годовых потерь электроэнергии в трансформаторах:

где – годовые потери электроэнергии в трансформаторах, кВт ч;

– стоимость 1 кВт ч электроэнергии, руб/кВт ч,

где – основная ставка двухставочного тарифа за 1 кВт договорной мощности;

–дополнительная ставка двухставочного тарифа за каждый кВт ч активной энергии, учтенной расчетной счетчиком.

(руб/кВт ч)

(руб)

Экономическая целесообразность выбора трансформаторов определяется методом приведенных затрат:

где К – капитальные затраты на оборудование ПС (учитывается только стоимость трансформаторов ПС для рассматриваемых вариантов), руб.;

– нормативный коэффициент дисконтирования;

И – годовые эксплуатационные издержки, руб.;

– стоимость годовых потерь электроэнергии в трансформаторах, определяемых по выражению;

– годовые отчисления, руб., которые можно определить из выражения

,

где – суммарный коэффициент отчислений, который состоит из отчислений на амортизацию – , обслуживание и ремонт – .

Для силового электрооборудования данного варианта 35–150 кВ составляет: = 0,094.

(руб)

(руб)

• Рассмотрим вариант подстанции с трансформаторами типа ТРДЦН– 63000/110/10/10, каталожные данные которых представлены в таблице 2.2.3

Таблица 2.2.3 – Технические данные

Тип	, МВА	Каталожные данные
		, кВ		, %		, кВт		, кВт		, %
		ВН	НН
ТРДЦН – 63000/110	63	115	10,5		10,5		260		59		0,6

Приведенные потери мощности:

где коэффициенты загрузки обмоток трансформатора:

, ,

, ,

Приведенные потери активной мощности трансформатора в режиме холостого хода (х.х.):

,

где ,

(квар)

= 0,05 кВт/квар

(кВт)

Приведенные потери мощности к.з. трансформатора:

,

где потери активной мощности к.з. соответствующих обмоток трансформатора при 100% их загрузки определяются из выражения:

, (кВт),

а потери реактивной мощности соответствующих обмоток трехфазного трансформатора с расщепленной обмоткой низшего напряжения в режиме к.з. из выражений:

,

(квар)

(квар

(кВт)

(кВт)

(кВт)

На основании расчетных годовых гра­фиков нагрузки для соответствующих обмоток – , , определяются потери электроэнергии в трансформаторах по формуле:

Расчетные данные по потерям электроэнергии в трансформаторах сведены в таблицу.

Таблица 2.2.4 –Данные по потерям электроэнергии в трансформаторах

i	, МВА	, МВА	, МВА		,ч	, кВт∙ч				, кВт∙ч	, кВт∙ч	, кВт∙ч
1	45480	30430	15050	2	900	140220	0,72	0,48	0,24	13394	237341	118670
2	42294	27996	14298	2	1100	171380	0,45	0,19	0,05	10232	114825	30217
3	37137	24344	12793	2	2000	311600	0,35	0,15	0,04	14469	164820	43952
4	36384	24344	12040	2	2750	428450	0,34	0,15	0,04	19327	226628	60434
5	34879	24344	10535	2	250	38950	0,3	0,15	0,03	1550	20603	4121
6	31836	21301	10535	2	1000	155800	0,26	0,12	0,03	5374	65928	16482
7	28793	18258	10535	2	760	118408	0,21	0,08	0,03	3299	33404	12526
				=						=1217596

Экономическая нагрузка трансформаторов (автотрансформаторов) для подстанций:

(МВА)

Для данной группы параллельных трансформаторов (автотрансформаторов) экономическая нагрузка равна МВА, ниже которой целесообразно отключать один из параллельно работающих трансформаторов (автотрансформаторов) для неответственных потребителей.

Стоимости годовых потерь электроэнергии в трансформаторах:

где – годовые потери электроэнергии в трансформаторах, кВт ч;

– стоимость 1 кВт ч электроэнергии, руб/кВт ч,

где – основная ставка двухставочного тарифа за 1 кВт договорной мощности;

–дополнительная ставка двухставочного тарифа за каждый кВт ч активной энергии, учтенной расчетной счетчиком.

(руб/кВт ч)

(руб)

Экономическая целесообразность выбора трансформаторов определяется методом приведенных затрат:

где К – капитальные затраты на оборудование ПС (учитывается только стоимость трансформаторов ПС для рассматриваемых вариантов), руб.;

– нормативный коэффициент дисконтирования;

И – годовые эксплуатационные издержки, руб.;

– стоимость годовых потерь электроэнергии в трансформаторах, определяемых по выражению;

– годовые отчисления, руб., которые можно определить из выражения

,

где – суммарный коэффициент отчислений, который состоит из отчислений на амортизацию – , обслуживание и ремонт – .

Для силового электрооборудования данного варианта 35–150 кВ составляет: = 0,094.

(руб)

(руб)

За расчетный принимается вариант, имеющий меньшие приведенные затраты, т.е. выбираю для дальнейшего рассмотрения и установки на проектируемой подстанции трансформатор ТРДН-40000/110/10/10.