6. Определение месторасположения и типа цеховой подстанции.

Правильный выбор типа и мощности трансформаторов, а также правильное размещение цеховой подстанции в цехе является основой для рационального построения схемы распределения электрической энергии.

Особенно важен вопрос о размещении ГПП, которая определяет схему предприятия. В этом случае проектирование систем электроснабжения осуществляется на основе генерального плана предприятия, на который нанесены все производственные цеха и отдельные участки предприятия. Расположение цехов на генеральном плане предприятия определяется технологическим процессом производства, а также архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями.

Место расположения ГПП определяется геометрическим центром нагрузок предприятия. Для определения геометрического центра нагрузок строится картограмма нагрузок (рисунок 1).

Предполагается, что нагрузки приемников в цеху равномерно распределены по площади цеха, тогда расчетную нагрузку можно совместить с геометрическим центром цеха.

Определяется геометрический центр нагрузок всего предприятия по выражению:

, где - координаты центров нагрузки цехов;

n - число цехов.

Центр нагрузок находится в точке с координатами:

По расчетным данным центр электрических нагрузок цеха (ЦЭН) находится на проезжей части цеха, таким образом цеховую подстанцию размещаем в точке с новыми координатами: , .

1. Определение типа, количества и мощности трансформаторов.

Число трансформаторов в цеховой сети определяется требуемой надежностью к электроснабжению.

Двухтрансформаторная подстанция устанавливается при преобладании нагрузок первой и второй категории, при сосредоточенных нагрузках на участке цеха, при существенно неравномерном графике.

Суммарная полная расчетная мощность цеха састовляет 124.5 кВА, поэтому намечаю к установке два трансформатора мощностью 100 кВА.

Окончательный выбор трансформаторов производим после технико-экономического расчета.

Выбираются два варианта трансформаторных подстанций:

1 вариант: КТП-10/0,4- руб.

2 вариант: КТП-10/0,4- руб.

, где , – стоимость трансформаторной подстанции

Определяется максимальный коэффициент загрузки по каждому варианту:

, где – полная мощность предприятия, кВА

– количество трансформаторов

– мощность трансформатора, кВА

Определяется средний коэффициент загрузки трансформаторов:

, где – средняя мощность нагрузки, кВА

Определяется значение эквивалентной охлаждающей температуры:

С помощью значения эквивалентной охлаждающей температуры по таблице “Указания к пользованию графиками зависимости” определяется номер кривой зависимости коэффициента допустимой перегрузки. По графику №5.

Определяется значение допустимого коэффициента загрузки по каждому варианту:

Сравнивается допустимые коэффициенты загрузки с максимальными:

<

<

Т.к. в обоих случаях > , то в техническом отношении подходят оба варианта.

Определяется аварийная перегрузка трансформатора в случае выхода из строя другого

, кВА

, где – коэффициент допустимой перегрузки

кВА

кВА

Выбирается тип трансформаторов, устанавливаемых на подстанции которые заносит в таблицу 5.

Табл.5. Выбор типа трансформаторов.

Тип тр-ра	Sном, кВА	Uном, кВ		ΔР, кВт		Uк.з., %	Iх.х., %	Схема и гр. соед.
		ВН	НН	х.х.	к.з.
ТМ–100/10	100	10	0.4	0.33	2.27	4.5	2.6	Y/Yн-0
ТМ–160/10	160	10	0.4	0.51	3.1	4.7	2.4	Y/Yн-0

Определяются потери активной мощности в трансформаторах:

, кВт

, где – потери мощности холостого хода, кВт

– потери мощности короткого замыкания, кВт

– ток холостого хода

– напряжение короткого замыкания

– максимальный коэффициент загрузки

кВт

кВт

Определяются годовые потери энергии в трансформаторах:

,

, где – потери активной мощности в трансформаторе, кВт

– количество

– время работы трансформаторов в год, час

Определяется стоимость потерь:

, руб.

, где – мощность годовых потерь энергии в трансформаторах,

– стоимость энергии за 1

руб.

руб.

Определяется срок окупаемости:

, год

, где , – стоимость трансформатора, руб.

, – стоимость потерь, руб.

лет.

Таким образом, срок окупаемости получился больше нормативного ( ), он составляет 11 лет. Окончательно выбирается КТП-10/0,4- с трансформатором ТМ-100/10.

Определим номинальную мощность трансформатора без учета компенсирующих устройств::

кВА, где:

S_мах – расчетная нагрузка цеха (из таблицы 4);

N_тр – число силовых трансформаторов;

К_з.тр – коэффициент загрузки, для второй категории принимаем 0.8.

Определим фактический коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме:

Предельное значение реактивной мощности:

кВАР.

Коэффициент мощности:

.

Суммарная мощность низковольтных компенсирующих устройств:

кВАР.

Согласно проведенному расчету, необходимость во включении низковольтных компенсирующих устройств в схему цеха отсутствует. Принимаем к установке два трансформатора марки ТМ-100/10 (КТП-100/10) со следующими характеристиками:

U_ВН=10 кВ; U_НН=0,4 кВ; Р_ХХ=0.33 кВт; Р_КЗ=2.27 кВт; U_КЗ=4.5%; I_ХХ=2.4%.

Потери в трансформаторах:

кВт;

кВар.

Окончательные расчетные нагрузки цеха представлены в таблице 4.