4.2 Составление схемы электроснабжения предприятия

Характерной особенностью схем внутризаводского распределения электроэнергии является большая разветвленность сети. При построении общей схемы внутризаводского электроснабжения необходимо принимать варианты, обеспечивающие рациональное использование ячеек распределительных устройств, минимальную длину распределительной сети, максимум экономии коммутационно-защитной аппаратуры.

Внутризаводское распределение электроэнергии выполняют по магистральной, радиальной и смешанной схеме. Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей, их территориальным размещением, особенностями режимов работы:

- радиальная схема электроснабжения (рисунок 4.2, а) – схема, в которой электроэнергия от источника питания передается непосредственно к приемному пункту. Применяется в основном для питания сосредоточенных потребителей (насосные станции, печи, преобразовательные установки, цеховые подстанции), расположенные в различных направлениях от центра питания;

- двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП (рисунок 4.2, б), применяются для питания через РП (имеющих высоковольтную нагрузку) потребителей электроэнергии, так как нецелесообразно загружать основной центр питания предприятия с дорогими ячейками КРУ большим количеством мелких отходящих линий. От вторичных РП питание подается на цеховые ТП без сборных шин высшего напряжения. В этом случае используют глухое присоединение трансформаторов или предусматривают выключатель нагрузки, при мощности трансформатора 400 кВ×А и ниже можно использовать разъединитель с предохранителем. Коммутационно-защитную аппаратуру при этом устанавливают на РП;

- магистральные схемы распределения электроэнергии (рисунок 4.2, в) применяют в том случае, когда потребителей много и радиальные схемы нецелесообразны. Основное преимущество магистральной схемы заключается в сокращении звеньев коммутации. Магистральные схемы целесообразно применять при расположении ТП, близком к линейному, что способствует прямому прохождению магистрали от источника питания до потребителей и тем самым сокращению длины линии.

Рисунок 4.2- Схемы внутризаводского электроснабжения:

а - радиальная схема; б - магистральная схема; в - двухступенчатая радиальная схема с промежуточным РП.

Примеры схем электроснабжения представлены на рис. 4.3а - 4.3в.

4.3 Расчет реактивной мощности, подлежащей компенсации на стороне 0,4 кВ цеховых тп

Определив число трансформаторов соответствующей мощности и схему внутризаводского электроснабжения, необходимо выбрать мощность компенсирующих устройств на шинах 0,4 кВ ТП.

Реактивная составляющая Q полной мощности S расходуется на создание магнитных полей в отдельных элементах электрической сети, в частности в трансформаторах, электрических двигателях, линиях электропередачи, газоразрядных источниках света, дуговых сталеплавильных печах и др. Практически она не потребляется, а перетекает от ИП (генератора) к ЭП и обратно. Так как это перетекание Q совершается через элементы сети, содержащие активное сопротивление R, то на его нагрев расходуется мощность, т.е. от генератора требуется дополнительная энергия.

Актуальность компенсации реактивной мощности обусловлена следующими причинами:

- возникающие потери активной мощности и потери напряжения в сети за счет передачи реактивной мощности увеличивают капитальные затраты в системе электроснабжения;

- реактивная мощность излишне загружает все элементы сети, поскольку они выбираются по полной мощности и полному току;

- загрузка элементов сети реактивной мощностью уменьшает пропускную способность линии и трансформаторов по активной мощности и току.

Полные затраты на производство и передачу всей необходимой предприятию реактивной мощности от шин электростанций в большинстве случаев значительно больше, чем затраты на производство реактивной мощности непосредственно в системе электроснабжения предприятия. Поэтому экономически целесообразно от генераторов электростанций передавать меньшую часть реактивной мощности, а большую - компенсировать на шинах подстанций предприятия.

Наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы одного типоразмера в сеть 0,4 кВ, определяют по формуле:

, (4.5)

где и соответствуют значениям, принятым в расчетах по формуле (4.2).

При этом не должно получиться отрицательным. Если получается отрицательным, то:

а) необходимо изменить коэффициент загрузки трансформаторов в формуле (4.2) и соответственно в формуле (4.5), при этом нужно следить, чтобы новое значение , получаемое по формуле (4.2), не изменило бы общее число принятых трансформаторов;

б) вернуться к пункту 4.1 и пересмотреть число и мощность выбираемых трансформаторов.

Дополнительная мощность батарей статических конденсаторов, устанавливаемых на шинах ТП в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в сети напряжением 6-10 кВ, рассчитывается по формуле:

, (4.6)

где и- суммарные мощности батарей конденсаторов, определенные на двух указанных этапах расчета.

Первый этап расчета мощности низковольтных батарей конденсаторов:

- суммарная мощность батарей конденсаторов на напряжение 0,4 кВ рассчитывается по формуле

, (4.7)

где - суммарная реактивная мощность всех потребителей цеховых ТП, где установлены одинаковые по мощности трансформаторы;

- принимаем из расчета по формуле (4.5);

- суммарная мощность НБК, приходящаяся на один трансформатор, рассчитывается по формуле

. (4.8)

Второй этап расчета мощности низковольтных батарей конденсаторов:

- дополнительная мощность батарей конденсаторов для данной группы трансформаторов на ТП определяется по формуле

, (4.9)

где - суммарная реактивная мощность потребителей на данном ТП;

Рисунок 4.3а- Схема электроснабжения трансформаторных подстанций высоковольтной нагрузки от ГПП

Рисунок 4.3б- Схема электроснабжения трансформаторных подстанций и высоковольтной нагрузки от РП 1

Рисунок 4.3в- Схема электроснабжения трансформаторных подстанций и высоковольтной нагрузки от РП2

- количество трансформаторов на ТП;

g - расчётный коэффициент, зависящий от расчётных параметров и, и схемы питания цеховой ТП:

- для радиальной схемы g определяют по рис. П.Д.2;

- для магистральной схемы с двумя трансформаторами - по рисунку П.Д.3;

- для магистральной схемы с тремя и более трансформаторами g = К_р1/30;

- для двухступенчатой схемы питания трансформаторов от РП 6-10 кВ, на которых отсутствуют источники реактивной мощности, g = К_р1/60;

- значение для Дальнего Востока принимается 9 (таблица 4.6 [22]);

- значение принимается по табл. П.Д.1;

- если ТП питается от РП с СД, то .

Если в расчетах окажется, что <0, то для данной группы трансформаторов на ТП реактивная мощность принимается равной нулю.

Результаты расчёта свести в табл. 4.4.

Таблица 4.4- Реактивная мощность, подлежащая компенсации

№

QмS(ТПi), квар

Sном.тр., кВ×А

, квар

, квар

Схема питания ТП

γ

, квар

, квар