2.Расчет внутреннего электроснабжения

2.1.Выбор числа и мощности трансформаторов на трансформаторных подстанциях

Цель расчета - произвести выбор типа, числа и мощности трансформаторов, устанавливаемых на трансформаторных подстанциях (ТП), рассчитать компенсирующие устройства (КУ) на напряжение 0,4 кВ.

Расчет производится согласно методике, приведенной в /9, 10/ .

Исходные данные для проведения расчета:

-расчетная активная мощность цехов (силовая и осветительная нагрузка);

-реактивная мощность цехов;

-площади цехов.

Для питания низковольтных ЭП применим двухтрансформаторные комплектные трансформаторные подстанции (КТП), так как в цехах присутствуют ЭП I и II категории надежности. Выбираем для установки двухтрансформаторные комплектные промышленные подстанции, на номинальное напряжение на стороне ВН 10 кВ, на номинальное напряжение на стороне НН 0,4 кВ - типа 2КТП-СЭЩ®-П-ХХХ/10/0,4-03-ТЗ /11/. Для установки на КТП выбираем трансформаторы ТМГ .

Загрузка трансформатора на двухтрансформаторных ПС должна обеспечивать резервирование питания ЭП I и II категории надежности, подключенных к данной КТП. Для выбора коэффициента загрузки трансформатора в послеаварийном режиме используется приложение H /12/:

1. t_w - длительность аварийной перегрузки, определяется по /9/. Для предприятия, работающего в 2 смены t_ав=8 ч.

2. вид охлаждения трансформатора ONAN-естественная циркуляция

масла.

3. температура окружающей среды внутри цеха Т_окр=20° - /9/.

Для этих данных коэффициент аварийной перегрузки β_ав=1,4 /12/.

В нормальном режиме работы β_н = 0,7 - п.6.4.5 /9/.

Номинальная мощность трансформаторов выбирается в общем случае на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов. В проекте номинальная мощность трансформаторов выбирается исходя из значения расчетной мощности цеха и плотности нагрузки цеха. Выбранный трансформатор должен обеспечивать передачу, прежде всего, активной мощности, чтобы снизить число и мощность установленных трансформаторов.

Сначала произведем объединение цехов в группы, питаемые от одной КТП, для сокращения общего числа КТП. Эти группы имеют следующий состав:

• первая группа - цеха № 1, 6, 9, 19;

• вторая группа - цеха № 15, 17, 18;

• третья группа - цеха № 3, 4, 16;

• четвертая группа - цеха № 5, 7, 21;

• пятая группа – цеха № 2, 11, 13, 14;

• шестая группа – цеха № 8, 10, 12, 20.

Дальнейший расчет проведем для первого цеха, у остальных цехов расчет производится аналогично, исходные данные и результаты расчетов приведены в табл.2.1.

Первоначальный выбор числа и мощности трансформаторов произво­дится по удельной плотности нагрузок и значениям расчетной нагрузки:

где Sp - полная расчетная мощность цеха, найденная с учетом, как силовой так и осветительной нагрузки, равная для первого цеха 122,1 кВА;

F - площадь цеха, равная 13000,7 м².

По найденным значениям расчетной нагрузки цеха и S_уд выбираем к установке трансформаторы с S_ном = 1000 кВА. Находим минимальное число трансформаторов для первого цеха как

где β - коэффициент загрузки, равный 0,7.

Таблица 2.1 Выбор числа и мощности трансформаторов КТП
Исходные данные					Расчетные величины
№ цеха	QP0,4, квар	βT	FЦ, м2	PP0,4 , кВт		Sp0,4, кВА	Sуд, кВА/м2	SнТ, кВА	NT	№КТП
1	31,75	0,7	13000,70	117,90		122,10	0,009	1000	0,17	1
2	736,55	0,7	3900,21	674,46		998,70	0,256	1000	0,96	5
3	771,63	0,7	20421,94	782,53		1098,98	0,054	1600	0,70	3
4	1017,14	0,7	9750,53	923,63		1373,92	0,141	1600	0,82	3
5	1262,66	0,7	13650,74	1168,73		1720,53	0,126	1600	1,04	4
6	777,47	0,7	18309,32	855,42		1155,94	0,063	1000	1,22	1
7	631,33	0,7	9533,85	592,44		865,77	0,091	1600	0,53	4
8	606,67	0,7	9533,85	512,20		793,98	0,083	1600	0,46	6
9	19,05	0,7	9533,85	97,87		99,71	0,010	1000	0,14	1
10	633,33	0,7	11917,31	564,38		848,31	0,071	1600	0,50	6
11	557,77	0,7	24376,32	1154,73		1282,39	0,053	1600	1,03	5
12	310,43	0,7	19501,06	469,01		562,44	0,029	1600	0,42	6
13	123,93	0,7	12133,99	255,85		284,29	0,023	1000	0,37	5
14	4,28	0,7	23238,76	183,14		183,19	0,008	1600	0,16	5
15	11,20	0,7	4766,92	34,62		36,38	0,008	1000	0,05	2
16	380,25	0,7	14084,10	638,69		743,31	0,053	1600	0,57	3
17	493,87	0,7	4766,92	614,34		788,24	0,165	1000	0,88	2
18	911,92	0,7	4766,92	806,22		1217,20	0,255	1000	1,15	2
19	200,00	0,7	10725,58	225,08		301,10	0,028	1000	0,32	1
20	90,00	0,7	9750,53	221,89		239,45	0,025	1600	0,20	6
21	247,90	0,7	16684,24	491,76		550,71	0,033	1600	0,44	4

Далее для первой КТП выполним расчет значений мощности конденсаторных батарей, для остальных КТП расчет представлен в табл. 2.2. Расчетная активная нагрузка первой КТП определяется как

где Ррцi - расчетная активная нагрузка, включающая силовую и осветительную нагрузку, i-го цеха, кВт.

Расчетная реактивная нагрузка КТП определяется как

где Q_рцi - расчетная реактивная нагрузка i-го цеха, квар.

Минимальное число трансформаторов

Принимаем число трансформаторов N = 2. Окончательный выбор первой КТП - 2КТП-СЭЩ®-П-1000/10/0,4-03-ТЗ.

Определяем реактивную мощность, которую можно пропустить через трансформаторы группы как

Таблица 2.2 Расчет мощности компенсирующих устройств
№КТП	№Цеха с КТП	Цеха, подключенные к КТП	NT и ST	PP, кВт	Qp, квар	QT, квар	QKY, квар	QKYФ, квар	βфак
1	6	1,9,19	2*1000	1296,27	1028,27	831,433	196,8366	300	0,74
2	17	15,18	2*1000	1455,18	1416,99	504,0374	912,9572	1200	0,74
3	16	3,4	2*1600	2344,85	2169,02	756,9637	1412,055	1800	0,74
4	7	5,21	2*1600	2252,93	2141,89	997,8004	1144,087	1400	0,74
5	14	2,11,13	2*1600	2268,19	1422,53	962,6102	459,9239	700	0,74
6	8	10,12,20	2*1600	1767,48	1640,43	1716,771	-76,3361	0	0,75

Определяем мощность компенсирующих устройств как

К установке принимаем конденсаторную батарею с номинальной мощностью Q_куф, равной 300 квар (одна батарея АУКРМ-0.4-300-50-УХЛ4 мощностью 300 квар /13/). В завершении расчета определяем фактический коэффициент загрузки КТП1 по следующей формуле:

Суммарная мощность низковольтных батарей конденсаторов

Q_кн =300+1200+1800+1400+700=5400 квар.

Затем определяются потери мощности в трансформаторах, согласно методике, приведенной в /10/. Потери активной мощности в трансформаторах при передаче электроэнергии определяются как

где ∆Р_ХХ и ∆Р_КЗ - соответственно потери холостого хода и короткого замыкания, кВт;

β_Ф - коэффициент фактической загрузки трансформатора, определяется по табл.2.2.

Потери реактивной мощности в трансформаторах определяются как

где ∆Q_xx и ∆Q_haгр - соответственно потери холостого хода и нагрузочные потери, квар.

Далее рассчитываются результирующие нагрузки цеховых КТП, с учетом силовой и осветительной нагрузок 0,4 кВ и потерь в трансформаторах и компенсации реактивной мощности. Результаты расчета приводятся в табл.2.3.

Определим потери для КТП №1. На ней установлены трансформаторы с номинальной мощностью 2*1000 кВА. Для них значения потерь /10/:

∆Р_ХХ = 2,45 кВт, ∆Р_КЗ = 12,5 кВт, ∆Q_XX = 14 квар, ∆Q_нагр = 55 квар.

Далее находим нагрузку на стороне ВН КТП №1 как:

где Р₀,₄ - активная нагрузка на стороне 0,4 кВ, выбирается по табл.2.2;

Q₀,₄ - реактивная нагрузка на стороне 0,4 кВ с учетом компенсации реактивной мощности, равная для первой КТП:

Q_0,4 = Q_р – Q_куф= 1028,27 - 300 = 728,27 квар.

Р = 1926,27 + 18,59 = 1314,86 кВт. Q = 728,27 + 88,24= 816,51 квар.

Таблица 2.3 Результирующие нагрузки КТП
Наименование	Расчетная нагрузка				N и SHT, штук и кВА
	РР, кВт	QP, квар	SP, кВА
КТП №1
Итого на стороне 0,4 кВ	1296,27	728,27		2*1000
Потери в трансформаторах	18,59	88,24
Итого на стороне ВН	1314,86	816,51	1547,75
КТП №2
Итого на стороне 0,4 кВ	1455,18	216,99		2*1000
Потери в трансформаторах	18,59	88,24
Итого на стороне ВН	1473,77	305,23	1505,05
КТП №3
Итого на стороне 0,4 кВ	2344,85	369,02		2*1600
Потери в трансформаторах	26,31	143,14
Итого на стороне ВН	2371,16	512,16	2425,84
КТП №4
Итого на стороне 0,4 кВ	2252,93	741,89		2*1600
Потери в трансформаторах	26,31	143,14
Итого на стороне ВН	2279,24	885,03	2445,04
КТП №5
Итого на стороне 0,4 кВ	2268,19	722,53		2*1600
Потери в трансформаторах	26,31	143,14
Итого на стороне ВН	2294,50	865,67	2452,37
КТП №6
Итого на стороне 0,4 кВ	1767,48	1640,43		2*1600
Потери в трансформаторах	26,31	143,14
Итого на стороне ВН	1793,80	1783,57	2529,59