2.2. Задание №2
Решение производится с использованием результатов, полученных в задании №1.
В цеховых сетях 6…10 кВ при нагрузках 2 и 3 категорий и одно- двухсменной работе рекомендуется применение однотрансформаторных подстанций [1,3,4]. Это соответствует условиям контрольного задания.
Мощность цехового трансформатора ST следует выбирать, исходя из нагрузки третьего уровня, т.е. средней за наиболее нагруженную смену, включая освещение [3].
Для контрольного задания достаточно использовать соотношение
ST ≥ SMIII , где SMIII - электрическая нагрузка третьего уровня, т.е. на шинах 0,4 кВ ЦТП.
РМIII = λ*ΣРСМi + Кс*Росв, кВт,
QMIII = λ*ΣРСМi *tgφСМ i + Кс*Росв* tgφОСВ, квар,
SMIII = √( РМIII)2 + (QMIII )2 , кВА,
где по [2,3]: λ = 0,7…0,95 - коэффициент избыточности технологического оборудования; Кс = 0,6…0,9 – коэффициент спроса; Росв = Руд*F - мощность осветительной нагрузки, кВт (Руд ≈ 0,02 кВт/м2 – удельная нагрузка освещения; F – площадь цеха, м2 ).
Мощность трансформатора уточняется с учётом необходимости установки компенсирующих устройств:
QКУ = К*QМ -QЭ,
где QКУ, QМ, QЭ - соответственно реактивные мощности компенсирующего устройства, потребителя и передаваемая энергосистемой, квар; К – коэф-фициент, учитывающий несовпадение по времени максимумов QМ и QЭ, допускается принять его значение для контрольного задания 0,7…1.
Величина QЭ задается энергосистемой или рассчитывается:
QЭ = РМ * tgφЭ,
где РМ = РМIII - расчетная нагрузка потребителя, кВт; tgφЭ- коэффициент реактивной мощности энергосистемы, допускается принять его значение для контрольного задания 0,2…0,4.
Если QКУ > 0, то дальнейший расчет проводится по методике [3].
Уточняется мощность трансформатора ЦТП:
ST ≥ PMIII / (β *NT),
где β = 0,7…0,95 - коэффициент загрузки трансформатора по активной мощности, определяется условиями работы потребителя.
Реактивная мощность, которую можно передать через выбранный трансформатор:
QT = √( ST*β*NT)2 - PM2.
Обычно в качестве КУ на промышленных предприятиях используются батареи конденсаторов (БК), которые могут устанавливаться на напряжение 6…10 кВ или 0,4 кВ.
Окончательное решение о мощности трансформатора ЦТП принимается после расчёта величины мощности и места установки батарей конденсаторов.
Мощность низковольтных БК (НБК) равна:
QНБК = QНБК1 + QНБК2,
QНБК1 = QM - QT,
QНБК2 = QM - QНБК1 – γ*ST*NT,
где γ - справочный коэффициент [3]. Допускается для контрольного задания γ = 0,5.
Если QНБК1 < 0 или QНБК2 < 0, то их значения принимаются равными нулю. При QНБК < QКУ, оставшаяся часть БК устанавливается на стороне 6…10 кВ.
Завершается задача выбором высоковольтного кабеля W27, который производится с учётом предполагаемого типа коммутационного аппарата Q (вакуумный, элегазовый, масляный выключатель или выключатель нагрузки с предохранителем). В первом случае кабель W27 выбирается по трём условиям, а во втором – только по двум первым:
IДД ≥ IРАСЧ max (FДД),
FЭ ≥ IРАСЧ max / јЭ,
FК ≥ α*IК(3) *√tП,
где FДД, FЭ , FК - соответственно допустимое по нагреву, экономическое и термически стойкое сечение жил кабеля, мм2; jЭ - экономическая плотность тока, А/мм2; IРАСЧmax – максимальный расчётный ток равный номинальному току трансформатора, А; α - постоянный коэффициент, для алюминиевых жил α = 10…12, мм2 / (кА*√ с; IК(3)- ток трехфазного короткого замыкания (КЗ) за кабельной линией, кА; tП - приведенное время действия тока IК(3),с.
Значения jЭ и методика расчета tП приведены в справочниках, например [3,4,5]. В контрольном задании можно принять tП = 0,2…1,2 с.
При необходимости выбора сечения W27 по термической стойкости рассчитывается ток КЗ в точке К2.
IК2(3) = UНОМ / (√3*ZК2) = UНОМ / (√3*√(XC + XW21)2 + R2W21 ,
где UНОМ = 10 кВ; ZК2- суммарное полное сопротивление до точки К2 от источника, Ом; XW21, RW21 - индуктивное и активное сопротивление линии W21, Ом; XC - сопротивление системы, Ом, до точки К1.
XC = IК1(3) /√3*UНОМ ,
где IК1(3) принимается по таблице П8.
По значению IК2(3) следует рассчитать FК.
При необходимости, повторить расчет при новых значениях сечения кабеля W27.