2.9. Удосконалення технічних рішень.

В проекті пропонується застосувати тиристорні частотні регулятори в електроприводах потужністю кожного Р=40 кВТ. В Цьому випадку частота обертання двигуна вентилятора визначається моментом навантаження і вихідною частотою перетворювача. Економія складає приблизно 35%.

Э= ΣР · 0,8 · 3600=691200 кВт·год

Електрична енергія, яка споживається з мережі із застосуванням перетворювача, кВт ·год

Е= Э · 0,7

Е=691200 · 0,7=483840 кВт ·год

Вдосконалення складає:

E‘= Э – Е

E‘= 691200 – 483840 =207360 кВт · год

2.10 Заходи з енергозбереження

Втрати електроенергії відбуваються при передачі електроенергії від джерел живлення до споживачів в системі електропостачання, та в електромашинах і установках. Зниження втрат в основних колах системи електропостачання та електроспоживання повинно відбуватись в трансформаторах, силових і освітлювальних мережах, в машинах.

Втрати в трансформаторах складають значну величину і повинні бути доведені до можливого мінімуму шляхом правильного вибору потужності і числа трансформаторів, раціонального режиму їх роботи, та виключення холостого ходу при незначних навантаженнях, тому в нічний час один трансформатор вимикається оперативним черговим персоналом.

Втрати в лініях залежать від опору лінії, струму в ній і часу втрат, тому для знищення цих втрат потрібно знижувати струм, але і величину опору, для цього там де є спарені лінії необхідно включати їх паралельно.

Потрібно добиватись рівномірного графіку навантаження, так як це веде до підвищення використання установленого обладнання і одночасно зменшуються втрати електроенергії. Зниження сумарного максимуму навантаження дозволяє при незмінній потужності трансформаторів забезпечити живлення більшого числа споживачів

Втрати електроенергії в двигунах досягають значних розмірів, якщо двигуни не навантажені до своєї номінальної потужності. Потрібно зменшити до мінімуму роботу двигунів, зварок та інших установок на холостому ходу.

3 ЕЛЕКТРОУСТАТКУВАННЯ ПІДСТАНЦІЇ

3.1 Характеристика і компоновка підстанції

Цехова трансформаторна підстанція виконується закритою з розміщенням електроустаткування в приміщені. Підстанція розташовується поблизу центра електричних навантажень, це дозволяє скоротити протяжність електричних мереж, зменшити втрати електроенергії і знизити капітальні витрати.

Шафи трансформаторних підстанцій встановлюються на кабельному каналі який має вихід з приміщення підстанції.

Під масляним трансформатором встановлюється бетонний масло приймач, який вміщає 20% повного об’єму масла, він перекритий решіткою з шаром гравію і ізольований від кабельного каналу. Ширина проходу між електротехнічними пристроями не менше 1 м. Висота приміщення повинна бути не менше комплектних пристроїв плюс 0,8 метрів по стелі і 0,3 метра до балок.

Трансформатори встановлюються в комірці так, щоб без зняття напруги забезпечувалось зручне і б езпечне спостереження за рівнем масла в масловказувачі, а також доступ до газового реле.

3.2 Розрахунок струмів короткого замикання

3.2.1Розрахунок струмів короткого замикання в мережі напругою понад 1000 В

В системі електропостачання промислових підприємств при виникненні короткого замикання різко збільшується струм. Тому все основне електроустаткування системи електропостачання вибирається з урахуванням дії цих струмів.

На практиці розрахунок струмів короткого замикання найчастіше проводиться в відносних одиницях. Креслиться розрахункова схема системи електропостачання і замісна схема.

Задається базисна величина

S_б=100 мВ·А

U_б1=10,5 кВ

U_б2=0,4 кВ

В розрахунковій схемі показані напруги, довжина лінії електропередач, потужність і напруга короткого замикання вторинної обмотки трансформаторів у відсотках. По розрахунковій схемі складається схема заміщення, в якій вказується опори джерела струму споживача.

Рисунок 3.1 – Розрахункова схема

Рисунок 3.2 – Схема заміщення

Приймаємо за базисну потужність сумарну потужність генераторів.

Базисний струм І_б1,кА

I_б= _(3.1)

I_б=

Струм короткого замикання в точці К1,кА

I_б= _(3.2)

_Iб=

_{Ударний струм в точці K1, iу, кА}

_{іу=2,55∙Iн (3.3)}

_{іу=2,55∙0,162=86,57кА}

_{Потужність короткого замикання в точці К1,Sk.,МВА}

_{Sk=Sб/Хрез. (3.4)}

_{Sk=200 /0,162=1234,56МВА}

Відносний індуктивний опір кабелів Х₁,Х₂

Х₁= Х₀∙l₁∙ (_3.5)

_{де Х0 – індуктивний опір кабелю, Ом∙км;}

_{L – довжина повітряної лінії, км.}

_Х1= =0,08 ∙2 ∙

_{Активний опір кабелю rкаб, Ом}

_R1,2,3,4= _(3.6)

_{де ρ – питомий опір мідної жили кабеля.}

₌ =

_r4=

_{Відносний активний опір кабеляr1, Ом}

r₂=r_каб∙

_r2=16.6∙

_r4=5.33∙

_{Результуючий активний опір кола короткого замикання rрез., Ом}

_rрез.= _(3.8)

_rрез.=

_{Індуктивнийопір кабеля}

_Х3=Х4=0,15

Результуючий індуктивний опір

X_рез= _(3.9)

X_рез=

r_рез=2,5> тому активний опір враховується

_{Активний опір кабелів враховуючи повний опір кола К.З.}

_(3.10)

_{Струм К.З. в точці К} I_к, кА

_{Iк=Iб/Z (3.11)}

_{Iк=5,5 /0,436=12,61кА}

_{Постійна часу, Та}

Т_а.= _(3.12)

_Та.=

_{Ударний коефіцієнт, К}

K=1+ _(3.13)

K=1+

_{К=1+0,08=1,08}

_{Ударний струм в точці KЗ, iу, кА}

_{іу=2,55∙Iк2 (3.14)}

_{іу=2,55∙0.54=1.37кА}

_{Потужність короткого замикання, Sk,МВА}

_{Sk=Sб/Z (3.15)}

_{Sk=100 /10,17=9,83МВА}

_{3.2.2 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі напругою 0,4 кВ}

_{Мережі промислових підприємств напругою до 1кВ характеризуються великою протяжністю і наявністю великої кількості комутаційно-захисних апаратів. При напрузі до 1кВ навіть не великі опори значно впливають на струми короткого замикання. Тому в розрахунках враховуються всі опори короткозамкнутого кола, як активні, так і індуктивні. Крім того враховують активні опори всіх перехідних контактів в цьому полі: на шинах, на уводах і виводах апаратів, на роз'ємних}

_{контактах апаратів, на контакті в місці короткого замикання.}

_{Розрахунок струмів короткого замикання напругою до 1кВ проводиться в іменованих одиницях. Розрахунок точки при розрахунку струмів короткого замикання вибираються на початку ліній, які відходять безперервно за комутаційним апаратом.}

_{Цеховий трансформатор потужністю 250кВА напругою 10/0,4 кВ зв’язаний з РП-0,4кВ алюмінієвими жилами .}

_{Складається розрахункова схема і схема заміщення}

_{Рисунок 3.3 – Розрахункова схема}

_{Рисунок 3.4 – Схема заміщення}

_{Активний опір трансформатораrm, мОм}

_(3.16)

_{де ΔРк – втрати активної потужності в трансформаторі, кВт}

_{Повний опір трансформатора ZT, мОм}

_(3.17)

_{де Uk% - напруга короткого замикання вторинної обмотки трансформатора}

_{Індуктивний опір трансформатора хm, мОм}

_(3.18)

_{Опори трансформатора струму rm.c., xm.c. ,мОм}

_{rm.c.=0,05 мОм}

_{xm.c.=0,07 мОм}

_{Опір автоматичного вимикача АВМ-10 ra,ха, мОм}

_{ra=0,12 мОм}

_{ха=0,07 мОм}

_{Опір алюмінієвих пласких шин перерізом 100х8 мм2 , довжиною L=20м від трансформатора до розподільчого пристрою 0,4кВ rш, хм, мОм}

_{rш =r`ш ·L, (3.19)}

_{хм=x`м·L, (3.20)}

_{де r`ш ,x`м – опір одного метра шин мОм/м}

_{rш =0,13·40=5,2мОм}

_{хм=0,15·40=6мОм}

_{Сумарний активний опір контактів з урахуванням опору високовольтних мереж, ∑r, мОм}

_{∑r=rm+rm.c+ra+rш+rk (3.21)}

_{∑r=2,032+0,05 +0,15+6+15=23,23мОм}

_{Сумарний індуктивний опір, ∑х, мОм}

_{∑х=хm+xm.c+xa+xш (3.22)}

_{∑х=8,56+0,04+0,15+5,2=13,9мОм}

_{Повний сумарний опір Z, мОм}

_(3.23)

_{Струм трифазного короткого замикання в точці In.o, кА}

_{( 3.24)}

_{Комутаційна здатність автоматичного вимикача АВМ-10 складає 35 кА, значить, що система стійка до струмів короткого замикання.}

_{35кА>8,54кА}

3.3 Вибір,перевірка апаратів струмоведучих частин

Апарати підстанції (вимикачі, роз'єднувачі, відокремлювачі, короткозамикачі, запобіжники, розрядники, вимірювані трансформатори для електроустановок) вибираються відповідно розрахованими максимальними величинами (струмами, напругами, потужностями відключення) для нормального режиму роботи і режиму короткого замикання. Для вибору перевіряються розрахункові величини з допустимими значеннями для струмопровідних частин і високовольтного устаткування. Складається таблиця порівняння розрахункових і допустимих величин. При цьому для забезпечення надійної безаварійної роботи розрахункові величини повинні бути менше допустимих.

Шини розподільчого пристрою підстанції вибираються по струму і перевіряються на механічну і термічну міцність при короткому замиканні.

Електроустаткування повинно вибиратись по розрахунковим максимальним значеннях струмі,напруг,потужностей для нормального режиму і режиму короткого замикання. Для цього порівнюють розрахункові данні і допустимі значення для устаткування.

Таблиця 3.1 – Результати розрахунку короткого замикання

Точки К.З	Ik.3, кА	Іу, кА	S, МВ∙А
К1	-	-	-
К2	0,54	1,37	9,83
К3	8,54	-	-

Таблиця 3.2 – Вимикачі

Умова вибору і перевірки	Розрахункові данні	Довідникові данні ВМП-10
Uуст ≤ Uном	Uуст=10 кВ	Uном=10 кВ
Iроз ≤ Iном	Iроз=55,25 А	Iном=630А
іу≤Iдин	іу=1,37кА	Iдин=52 кА
IК.З ≤ Iвідк	IК=6,54 кА	Iвідк=20 кА
Вид установки	Внутрішній	Внутрішній

Таблиця 3.3 – Роз’єднувачі

Умови вибору та перевірки	Розрахункові данні	Довідникові данні РВ 10/400
Uуст ≤ Uном	Uуст=10 кВ	Uном=10 кВ
Iроз ≤ Iном	Iр=55,25 А	Iном=400 кА
іу≤Iдин	іу=1,37 кА	-
Вид установки	Внутрішня	Внутрішня

Вибираємо опорні ізолятори ОФ-10-2000 УЗ, F_p=20000Н. Висота ізолятора Н_із=134мм. Перевіряємо ізолятори на механічну міцність.

Максимальна вигинаючи сила F_рн., Н

F_рн=1,162· ,(3.25)

де а=0,8 – відстань між фазами, м

F_рн=1,162· ,88 Н

F_рн.≤0,6·F_дин.

418,88_.≤0,6·12000 Н

Таблиця 3.2 – Розрядники вентильні РВС

Умови вибору та перевірки	Розрахункові данні	Довідникові данні
Uуст ≤ Uном	Uуст=10 кВ	Uном=10 кВ
Uдоп ≤ 0,8Uном	Uуст =8 кВ	Uном=10 кВ

Таблиця 3.3 – Трансформатори струму

Умова вибору і перевірки	Розрахункові данні	Довідникові данні ТПЛ-10
Uуст ≤ Uном	Uуст=10 кВ	Uном=10 кВ
Imax ≤ Iном	Iроз=19,24 А	Iном=1000А
іу≤Iдин	іу=32,16 кА	Iдин=52 кА
r1 ≤ r2		r2=1,2 Ін=5 А

Для перевірки трансформаторів струму ТПЛ-10 підраховується навантаження приладів. Довжина з'єднувальних проводів від ТС до вимірювальних приладів 100м. До ТС підключені вольтметр, амперметр, лічильники активної і реактивної енергії.

Таблиця 3.4 – Трансформатори напруги

Умова вибору і перевірки	Розрахункові данні	Довідникові данні НТМИ - 10
Uуст ≤ Uном	Uуст=10 кВ	Uном=10 кВ
S1 ≤ Sном		Sном=480 ВА клас 3