7.8 Выбор типа выключателей нагрузки и предохранителей ктп

В качестве цеховых ТП принимаем комплектные трансформаторные подстанции типа КТП-1600/10/0,4-84У1, КТП-1000/10/0,4-84У1, КТП-800/10/0,4-84У1,которые комплектуются выключателями нагрузки типа ВНПу-10 с пружинным приводом со встроенными предохранителями ПКТ. Результаты выбора сводим в таблицу 7.10.

Таблица 7.10 – Выключатели нагрузки и предохранители

№ ТП	Uн, кВ	Iр, А	Iутяж, А	Iк, кА	Тип выключателя нагрузки	Тип предохранителя
ТП 2	10	60	120	6,57	ВНПу-10/400-10зУ3	ПН2-10-200-31,5У3
ТП 3	10	43	-	6,57	ВНПу-10/400-10зУ3	ПН2-10-125-31,5У3

Выводы по разделу семь

Произведен выбор трансформатора собственных нужд ГПП, выбор типа РУ на стороне НН ГПП, выключателей, трансформаторов тока и трансформатора напряжения. Были выбраны выключатели напряжением 10 кВ схемы внутреннего электроснабжения, выбор коммутационной аппаратуры на стороне высшего и низшего напряжения трансформаторных подстанций.

8 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Оптимальный выбор средств компенсации реактивной мощности является составной частью построения рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия. Распределительное устройство напряжением 10 кВ ГПП имеет две системы сборных шин. Произведем расчет на одну секцию. К секциям СШ подключены кабельные линии, питающие трансформаторы цеховых ТП, и синхронные двигатели. В таблице 8.1 приведены исходные данные для расчета компенсации реактивной мощности.

Таблица 8.1 – Исходные данные для расчета компенсации реактивной мощности

Трансформаторная подстанция	SТНi, кВА	Q1i, квар	QТi, квар	RТРi, Ом	RЛi, Ом
ТП-1	1000	372,6	55,6	1,22	0,05
ТП-2	800	355,8	34,5	1,19	0,09
ТП-3	800	309,6	40,5	1,19	0,04
ТП-4	1000	406,6	55,6	1,22	0,05
ТП-5	1600	772,8	74,3	0,59	0,02
ТП-6	800	372,7	37,4	1,19	0,02
ТП-7	800	412,8	40,5	1,19	0,02
Итого		2590,1	298,0

где S_НТi – номинальная мощность трансформатора i-й ТП;

Q_1i и Q_Тi – реактивная нагрузка на трансформаторы i-й ТП и потери реактивной мощности в них;

R_ТРi – активное сопротивление трансформаторов i-й ТП;

R_Лi – активное сопротивление i-й кабельной линии.

Активные сопротивления трансформаторов, приведенные к напряжению 10 кВ, определяются по формуле:

, (8.1)

Ом.

Активные сопротивления кабельных линий найдем по формуле:

, (8.2)

Ом.

где r_0Лi – удельное сопротивление i-й линии, Ом/км, /5/;

l_i – длина i-й линии, км.

Удельная стоимость потерь активной мощности от протекания реактивной мощности:

, (8.3)

где  – коэффициент, учитывающий затраты, обусловленные передачей по электрическим сетям мощности для покрытия потерь активной мощности;

 и  – основная и дополнительная ставки двухставочного тарифа;

 – время использования максимальных потерь, ч;

–отношение потерь Р_Э активной мощности от протекания реактивной мощности Q_Э, потребляемой предприятием в период наибольшей нагрузки энергосистемы, к максимальным потерям Р_М активной мощности от протекания максимальной реактивной мощности Q_М, потребляемой предприятием. Согласно /11/ Км=0,79, =4980 ч.

руб/кВт.

Данные о синхронных двигателях представлены в таблице 8.2, где Д₁, Д₂ параметры, характеризующие потери активной мощности в синхронных двигателях.

Таблица 8.2 – Исходные данные синхронных двигателей

Обозначение в схеме	Тип двигателя	UНОМ, кВ	РСД Нi, кВт	QСД Нi, квар	Ni, шт	ni, об/мин	Д1i, кВт	Д2i, кВт	RЛ СДi, Ом
СД1 (1-2)	СТД	10	630	320	2	3000	2,07	3,44	0,02
СД2 (5-6)	СТД	10	400	200	2	3000	1,75	2,87	0,07

Располагаемая реактивная мощность синхронных двигателей определяется:

, (8.4)

где - коэффициент допустимой перегрузки синхронного двигателя по реактивной мощности, зависящий от загрузкипо активной мощности и номинальной. Все СД имеют, тогда.

Наметим все возможные места установки дополнительных компенсирующих устройств – батарей конденсаторов: низковольтные СШ цеховых ТП (Q_Сi); СШ РУ напряжением 10 кВ ГПП (Q₀). Кроме того, реактивная мощность может быть получена из энергосистемы (Qэс).

Затраты на генерацию реактивной мощности:

а) для низковольтных БК (0,4 кВ)

, (8.5)

где Е – нормативные отчисления от стоимости;

К_БКН – удельная стоимость батарей конденсаторов, руб/Мвар;

р_БКН – удельные потери в конденсаторах, кВт/Мвар, /12/.

руб/Мвар

б) для высоковольтных БК (10 кВ)

, (8.6)

руб/Мвар.

где К_БКВ – удельная стоимость батарей конденсаторов, руб/Мвар;

р_БКВ – удельные потери в конденсаторах, кВт/Мвар, /12/.

в) для синхронных двигателей:

, (8.7)

, (8.8)

где Д₁, Д₂параметры, характеризующие потери активной мощности в синхронных двигателях.

Определим эквивалентные активные сопротивления СД:

, (8.9)

Реактивная мощность, генерируемая синхронными двигателями:

, (8.10)

, (8.11)

.

Результаты расчета по синхронным двигателям сведены в таблицу 8.3.

Таблица 8.3 – Результаты расчетов синхронных двигателей

Обозначение СД на схеме	Qсд.мi, Мвар	З1г.сдi, руб/Мвар	З2г.сдi, руб/Мвар2	Rэ.сдi, Ом	Qсдi, Мвар
СД1 (1-2)	0,99	55062	142975	1,70	0,19
СД2 (5-6)	0,63	74480	305368	3,66	0,06
Итого	1,62				0,25

Определение эквивалентных активных сопротивлений ответвлений с ТП. Для расчета оптимальной реактивной мощности, генерируемой низковольтными БК, необходимо знать эквивалентные сопротивления соответствующих ТП.

Для ТП, питающихся по радиальным линиям, (рисунок 8.1),

R_Эi=r_i=R_Лi+R_ТРi. (8.12)

Рисунок 8.1 – Схема замещения радиальной линий

Например ТП-1, эквивалентное сопротивление:

R_Э1=1,22+0,05=1,27 Ом.

Аналогично рассчитываем сопротивления для остальных ТП, результаты расчета представлены в таблице 8.4.

Для ТП, питающихся по магистральной линии определяется следующим образом: покажем на примере ТП2 и ТП3 (рисунок 8.2).

Рисунок 8.2 – Схема замещения магистральной линии

Ом;

Ом;

Ом;

Эквивалентная проводимость точки 1:

Полученные значения эквивалентных сопротивлений сведены в

таблицу 8.4.

Оптимальные реактивные мощности низковольтных БК, подключенных к ТП, определяем в предположении, что к шинам ГПП подключена высоковольтная БК (при этом коэффициент Лагранжа λ=З₁₀):

, (8.13)

. (8.14)

.

квар.

Результаты расчетов Q_Сi низковольтных БК сводим в таблицу 8.4.

Таблица 8.4 – Расчет мощности БК

Место установки БК	RЭi, Ом	QСi, Мвар		QКУi, квар	QКУi+QСi, квар	Тип принятой стандартной БК	QСТi,квар
		расчетное	принятое	расчетное	принятое
ТП-1	1,27	-0,08	0	150,8	150,8	УКБ-0,38-150	150
ТП-2	1,37	-0,08	0	63,7	63,7	УК2-0,38-50	50
ТП-3	1,48	-0,09	0	181,0	181,0	УКБН-0,38-200-50	200
ТП-4	1,27	-0,05	0	230,7	230,7	УКБН-0,38-200-50	200
ТП-5	0,60	-0,23	0	0	0	-	0
ТП-6	1,21	-0,13	0	48,7	48,7	УК2-0,38-50	50
ТП-7	1,21	-0,09	0	31,9	31,9	УК2-0,38-50	50
ГПП	0	0,41	0,41	-	-	УКЛ-10,5-450	450
Итого	-	-	0,41	556,1	556,1	-	1150

Определение мощности высоковольтной БК, подключенной к СШ 10 кВ ГПП, производим из условия баланса реактивных мощностей на СШ 10 кВ ГПП:

, (8.15)

где Q_Т^ГПП – потери реактивной мощности в трансформаторе ГПП, квар;

Q_ЭС1 – экономически целесообразная реактивная мощность, передаваемая энергосистемой предприятию.

Согласно /11/ Q_ЭС1 определяется как минимальная величина из двух:

Q_ЭС1`=₁Р_{РП ,} (8.16)

Q_ЭС1``=Q_РП-(0,7/К_НР) Q_СД.М. (8.17)

где ₁=0,5 – расчетный коэффициент (см. /11/);

Р_РП и Q_РП – расчетные активная и реактивная нагрузки всего предприятия;

К_НР – коэффициент несовпадения реактивной мощности;

Q_СД.М. – располагаемая мощность синхронных двигателей.

квар

квар.

Таким образом реактивная мощность, приходящаяся на один трансформатор ГПП:

Q_ЭС1= Q_ЭС1``=5310 квар.

После подстановки всех значений в выражение (8.15), получим:

квар.

Выбираем к установке комплектные конденсаторные установки типа УКЛ-10,5-450 У1 на каждую секцию сборных шин 10 кВ.

Мощности низковольтных БК цеховых ТП определяются суммой двух групп БК: основной Qкi и дополнительной Q_ci:

Q_кнi=Q_кi+Q_ci. (8.18)

Мощность Q_Кi определяется пропускной способностью трансформаторов цеховых ТП, а мощность Q_Сi – расчетами, проведенными в данном разделе.

Выбор ККУ осуществляем по каталогу /3,1, табл. 2.192/, результаты представлены в таблице 8.4.

Баланс реактивной мощностей на сборных шинах 10 кВ главной понизительной подстанции проверятся как равенство генерируемых Q_г и потребленных Q_р реактивных мощностей:

Q_рi=, (8.19)

Q_р1=2590,1+298,0+433,9=3320 квар.

Q_г1=, (8.20)

Q_г1=2655+250+450=3355 квар.

Получили погрешность 1,1 %. Зная величины мощностей конденсаторных компенсирующих устройств, определяем расчетный коэффициент реактивной мощности на вводе главной понизительной подстанции.

Расчетный коэффициент реактивной мощности на вводе ГПП (без учета мощности, поступающей от энергосистемы):

. (8.21)

.

Резерв реактивной мощности должен составлять не менее 10-15% потребляемой предприятием реактивной мощности:

Q_рез%=. (8.22)

Q_рез%.

Выводы по разделу восемь

Произведен расчет компенсации реактивной мощности. Выбраны устройства компенсации реактивной мощности.