Диплом окончательный / 10. Расчёт показателей качества

10 Расчет показателей качества электроэнергии

Электроснабжение характеризуется надежностью и качеством. К понятию качества в первую очередь относится качество электроэнергии, на которое влияют различные нарушения и искажения формы питающего напряжения. Эти нарушения могут поступать из энергосистемы: например, грозовые импульсы, коммутационные перенапряжения вследствие коммутации участков электрической сети, провалы и отклонения напряжения во время автоматического включения резерва (АВР) и переключения потребителей на другие источники питания.

Качество электроэнергии (качество напряжения) нормируется в ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения». В стандарте определяются показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках присоединения электрических сетей, находящихся в собственности различных потребителей электроэнергии.

Т.к на предприятии установлены современные индукционные печи (ИСТ-1, ИСТ-2,5), тиристорным преобразователем частоты, который имеет систему автоматического управления, регулирования, диагностики и защиты, обеспечивающую как режим потребления из сети оптимальной мощности, так и режимы стабилизации технологических параметров; Расчет несиметрии и несинусоидальности не производим.

10.1 Расчет отклонения напряжения

В соответствии с ГОСТ 13109-97 на зажимах электроприемников допускается отклонения напряжения в пределах ±5% от Uном в течение 95% времени суток и ±10% от Uном в течение 5% времени суток.

Для расчета составляем упрощенную схему электроснабжения. В данном проекте цеховые сети не рассматриваются, поэтому схему электроснабжения составляем до шин 0,4 кВ цеховых трансформаторных подстанций и до зажимов высоковольтных электроприемников. Схема приведена на рисунке 10.1

Рисунок 10.1 Схема для расчета отклонений напряжения на шинах 0,4 кВ ТП.

Для того чтобы скомпенсировать отклонение (потери) напряжения, все цеховые трансформаторы снабжаются специальными устройствами ПБВ (переключение без возбуждения) для изменения коэффициента трансформации. Все трансформаторы имеют 5 ступеней переключения по 2,5 % каждая, что позволяет регулировать напряжение в пределах  5 %. Трансформаторы ТРДН-25000/110 напряжением 115/11 кВ имеют устройство РПН 16 % (9 ступеней по 1,78 %).

Для расчета задаем уровни или отклонения напряжения в т.1 (точка раздела сетей промышленного предприятия и энергосистемы):

∂U1’ в период максимума нагрузки предприятия = 0

∂U1’’ в период минимума нагрузки предприятия = 2,5

Определим отклонения напряжения в период максимума нагрузки ∂U2’ и минимума нагрузки ∂U2’’ на шинах 0,4 кВ всех трансформаторных подстанций завода по следующим выражениям:

, (10.1)

, (10.2)

где , - потери напряжения в трансформаторе ГПП в период максимума и минимума нагрузок, %;

, - потери напряжения в трансформаторе i-ой ТП в период максимума и минимума нагрузок, %;

, - добавки напряжения создаваемые переключателем РПН трансформатора ГПП в период максимума и минимума нагрузок, %;

-добавка напряжения создаваемая трансформатором i-ой ТП, %:

, - потеря напряжения в кабельной линии от ГПП до i-ой ТП в период максимума и минимума нагрузок.

При расчете потерь напряжения в трансформаторах и кабелях, за минимальную нагрузку принимается нагрузка равная 0,25Р_р или 0,25I_pi.

Определим потери напряжения на всех участках цепи от трансформатора ГПП до шин 0,4 кВ КТП.

1) Потери напряжения в трансформаторах ГПП определяются по выражению:

Нагрузка ГПП составляет:

На 1 трансформатор ГПП:

(10.3)

%

(10.4)

%

Сопротивления трансформатора ТРДН-25000/110:

(10.5)

Ом

(10.6)

Ом

(10.7)

(10.8)

где (10.9)

2) Потери напряжения в кабельных линиях:

% (10.10)

% (10.11) где - расчетный ток протекающий по кабельной линии, А;

L- длина кабельной линии, км;

, - активное и индуктивное сопротивление единицы длины кабеля, Ом/км.

Результаты вычисления занесём в таблицу 10.1

3) Потери напряжения в цеховых трансформаторах определяем по выражениям из таблицы 17 приложения А 15.

%, (10.12)

% (10.13)

Сопротивления цеховых трансформаторов определяем по (10.14), (10.15), (10.16):

(10.14)

(10.15)

(10.16)

 ТМЗ 400/10.

Ом

Ом

Ом

 ТМЗ 630/10.

Ом Ом

Ом

 ТМЗ 1000/10.

Ом

Ом

Ом

Результаты вычисления занесём в таблицу 10.2

Таблица 10.1 Потери напряжения в кабельных линиях

Назначение кабельной линии	, А	, км	r0, Ом/км	x0, Ом/км	, о.е.	, о.е.	, %	, %
1	3	4	5	6	7	8	9	10
ГПП-КТП1	40,5	0,48	0,592	0,085	0,75	0,67	0,160	0,040
КТП1-КТП2	40,5	0,16	0,592	0,085	0,79	0,61	0,055	0,014
КТП9-КТП3	40,5	0,24	0,592	0,085	0,7	0,71	0,076	0,019
КТП8-КТП4	25,5	0,16	0,592	0,085	0,62	0,79	0,029	0,007
КТП4-КТП5	25,5	0,12	0,592	0,085	0,69	0,72	0,024	0,006
ГПП-КТП6	40,5	0,6	0,592	0,085	0,63	0,78	0,176	0,044
ГПП-КТП7	16,2	0,1	0,592	0,085	0,85	0,53	0,015	0,004
ГПП-КТП8	25,5	0,52	0,592	0,085	0,84	0,55	0,119	0,030
ГПП-КТП9	40,5	0,28	0,592	0,085	0,61	0,79	0,080	0,020
РП-КТП10	40,5	0,01	0,592	0,085	0,72	0,69	0,003	0,001
ГПП-КТП11	25,5	0,24	0,592	0,085	0,65	0,75	0,045	0,011
РП-СД 320кВт	23,4	0,015	0,592	0,085	0,85	0,53	0,003	0,001
РП-ИСТ1 850кВт	43,7	0,02	0,592	0,085	0,9	0,43	0,008	0,002
РП-ИСТ2,5 1500кВт	77,1	0,025	0,592	0,085	0,9	0,43	0,018	0,005
ГПП-РП	757	0,2	0,075	0,07	0,89	0,45	0,245	0,061

Таблица 10.2 – Потери напряжения в цеховых трансформаторах.

№ КТП	Sном.т. кВА	Кз.т.,о.е.	, А		sin 	Rт, Ом	Xт, Ом	%	%
КТП-1	1000	0,58	31,9	0,75	0,67	1,16	5,95	2,55	0,64
КТП-2	1000	0,61	33,6	0,79	0,61	1,16	5,95	2,52	0,63
КТП-3	1000	0,75	41,3	0,7	0,71	1,16	5,95	3,43	0,86
КТП-4	630	0,7	24,3	0,62	0,79	2,36	9,33	3,54	0,88
КТП-5	630	0,83	28,8	0,69	0,72	2,36	9,33	3,96	0,99
КТП-6	1000	0,7	38,5	0,63	0,78	1,16	5,95	3,41	0,85
КТП-7	400	0,72	15,9	0,85	0,53	4,07	11,7	2,53	0,63
КТП-8	630	0,59	20,5	0,84	0,55	2,36	9,33	2,40	0,60
КТП-9	1000	0,79	43,5	0,61	0,79	1,16	5,95	3,88	0,97
КТП-10	1000	0,5	27,5	0,72	0,69	1,16	5,95	2,24	0,56
КТП-11	630	0,66	22,9	0,65	0,75	2,36	9,33	3,22	0,80

Таблица 10.3 – Расчет отклонения напряжения в период максимума нагрузок

КТП (СД)	, %	,%	, %	, %	, %	,%	, %
1	0	4,3	5	0,160	2,55	5	2,99
2	0	4,3	5	0,215	2,52	5	2,965
3	0	4,3	5	0,156	3,43	5	2,114
4	0	4,3	5	0,148	3,54	5	2,012
5	0	4,3	5	0,142	3,76	5	1,798
6	0	4,3	5	0,176	3,41	5	2,114
7	0	4,3	5	0,015	2,53	5	3,155
8	0	4,3	5	0,119	2,40	5	3,181
9	0	4,3	5	0,08	3,82	5	1,8
10	0	4,3	5	0,248	2,24	5	3,212
11	0	4,3	5	0,045	3,22	5	2,435
СД	0	4,3	5	0,248	0	0	0,452
ИСТ-1	0	4,3	5	0,253	0	0	0,447
ИСТ-2,5	0	4,3	5	0,263	0	0	0,437

Значения отклонений напряжения на шинах 0,4кВ в период максимума нагрузок, соответствуют ГОСТу, поэтому регулироавние не требуется.

Таблица 10.4 – Расчет отклонения напряжения в период минимума нагрузок

КТП	, %	,%	, %	, %	, %	,%	, %
1	2,5	1,08	5	0,040	0,64	5	10,74
2	2,5	1,08	5	0,054	0,63	5	10,736
3	2,5	1,08	5	0,039	0,86	5	10,521
4	2,5	1,08	5	0,037	0,88	5	10,503
5	2,5	1,08	5	0,035	0,94	5	10,445
6	2,5	1,08	5	0,044	0,85	5	10,526
7	2,5	1,08	5	0,004	0,63	5	10,786
8	2,5	1,08	5	0,030	0,60	5	10,79
9	2,5	1,08	5	0,020	0,95	5	10,45
10	2,5	1,08	5	0,062	0,56	5	10,798
11	2,5	1,08	5	0,011	0,80	5	10,609
СД	2,5	1,08	5	0,062	0	0	6,36
ИСТ-1	2,5	1,08	5	0,063	0	0	6,357
ИСТ-2,5	2,5	1,08	5	0,066	0	0	6,354