3.2 Выбор числа и мощности трансформаторов цтп с учетом компенсации реактивной мощности

В целях уменьшения потерь активной мощности и электроэнергии в трансформаторах реактивная нагрузка на напряжения до 1000 В, создаваемая асинхронными двигателями, компенсируется с помощью статических конденсаторов на стороне низкого напряжения. Учитывая компенсацию реактивной мощности на напряжение до 1000 В, производится окончательный выбор мощности трансформаторов цеховых ТП. Ниже приводится пример расчета для ТП.

Необходимая мощность компенсирующих устройств со стороны низшего напряжения определяется по формуле

,(3.1)

где - соответствует средневзвешенномуcos;

- соответствует нормативному значению cos, равному 0,95.

Тангенс фи естественный определяем по формуле

(3.2)

Подставляя данные в формулы (3.2), (3.1) получаем

квар.

Выбираем в качестве компенсирующего устройства батареи статических конденсаторов типа ККУ-0,38-432, две установки общей мощностью 2432 = 864 квар [5]. Тогда реактивная мощность, передаваемая из сети по стороне низшего напряжения трансформатора Q_с, квар, составит

. (3.3)

Подставляя значения в формулу (3.3), получаем для тп10 значение реактивной мощности, равное

квар.

Так как потери активной мощности в компенсирующих устройствах незначительны, мы их не учитываем.

Полная расчетная мощность с учетом компенсации определяется

. (3.4)

Подставляя расчетные величины в формулу (3.4), получаем

кВА.

Выбираем к установке в ТП1 два трансформатора по 1000 кВА каждый. Загрузка трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах по формулам (3.1), (3.2) составляет

К_з=1237(21000) = 0,62, К_з=12371000 = 1,24.

Расчет трансформаторов остальных цеховых ТП с учетом компенсации реактивной мощности на стороне низшего напряжения трансформаторов проводится аналогично, а результаты выбора и расчета рекомендуется привести в таблице 3.2.

Из таблицы 3.2 видно, что при установке в цехе №1 пяти подстанций с двумя трансформаторами мощностью по 1600кВ·А, коэффициенты загрузки получаются в пределах, рекомендуемых инструкцией. Проверим установку в данном цехе четырех подстанций с двумя трансформаторами мощностью по 1600кВ·А. В этом случае, расчетные нагрузки цеха делим на четыре подстанции и тогда нагрузки каждой подстанции равны:

- активная Р_р = 7822/4 = 1955,5 кВт;

- реактивная Q_р = 6728/4 = 1682 квар.

Таблица 3.2 – Расчет мощности компенсирующих устройств со стороны низшего напряжения трансформаторов и окончательный выбор числа и мощности трансформаторов цеховых ТП

Номер ТП	Расчетные нагрузки		tgφ	Потребная мощность компенс. устр. Qку, квар	Количество и мощность компенс. устр. Qку.ном, квар	Реактивная мощность,пере-даваемая из сети Qс, квар
	Рр, кВт	Qр, квар
ТП1	1175	1250	1,06	858	2×432 = 864	386
ТП2	1313	1437	1,09	998	2×450+2×75=1050	387
ТП3	1313	1437	1,09	998	2×450+2×75=1050	387
ТП4	1877	1543	0,82	920	2×450 = 900	643
ТП5	1564,4	1345,6	0,86	829	2×432 = 864	482
ТП6	1564,4	1345,6	0,86	829	2×432 = 864	482
ТП7	1564,4	1345,6	0,86	829	2×432 = 864	482
ТП8	1564,4	1345,6	0,86	829	2×432 = 864	482
ТП9	1564,4	1345,6	0,86	829	2×432 = 864	482

Продолжение таблицы 3.2

Номер ТП	Полная расчетная нагрузка			Количество трансфор- маторов в ТП	Sт.ном, кВ·А	Кз	Кз.ав
	Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВ·А
ТП1	1175	386	1237	2	1000	0,62	1,24
ТП2	1313	387	1369	2	1000	0,68	1,36
ТП3	1313	387	1369	2	1000	0,68	1,36
ТП4	1877	643	1984	2	1600	0,62	1,24
ТП5	1564,4	482	1637	2	1600	0,51	1,02
ТП6	1564,4	482	1637	2	1600	0,51	1,02
ТП7	1564,4	482	1637	2	1600	0,51	1,02
ТП8	1564,4	482	1637	2	1600	0,51	1,02
ТП9	1564,4	482	1637	2	1600	0,51	1,02

Расчет мощности компенсирующих устройств со стороны низшего напряжения трансформаторов и выбор числа и мощности трансформаторов для данного варианта приведен в таблице 3.3.

Таким образом, в цехе №1 устанавливаем четыре подстанции с двумя трансформаторами мощностью по 1600 кВ·А каждая.

Анализируя величины и размещение электрических нагрузок цехов по территории завода и учитывая категории потребителей по степени бесперебойности питания, рекомендуется выбрать схему для системы внутризаводского электроснабжения. В соответствии с [3] схемы могут быть радиальными, магистральными и смешанными. В данном примере принимается радиально-магистральная схема с резервированием питания.

Таблица 3.3 – Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций в цехе №1

Номер ТП	Расчетные нагрузки		tgφ	Потребная мощность компенс. устр. Qку, квар	Количество и мощность компенс. устр. Qку.ном, квар	Реактивная мощность,пере-даваемая из сети Qс, квар
	Рр, кВт	Qр, квар
ТП5	1955,5	1682	0,86	1036	2×450+2×75=1050	632
ТП6	1955,5	1682	0,86	1036	2×450+2×75=1050	632
ТП7	1955,5	1682	0,86	1036	2×450+2×75=1050	632
ТП8	1955,5	1682	0,86	1036	2×450+2×75=1050	632

Продолжение таблицы 3.3

Номер ТП	Полная расчетная нагрузка			Кол. транс. в ТП	Sт.ном, кВ·А	Кз	Кз.ав
	Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВ·А
ТП5	1955,5	632	2055	2	1600	0,64	1,28
ТП6	1955,5	632	2055	2	1600	0,64	1,28
ТП7	1955,5	632	2055	2	1600	0,64	1,28
ТП8	1955,5	632	2055	2	1600	0,64	1,28

Распределительная сеть напряжением выше 1 кВ по территории комплекса выполняется кабельными линиями, проложенными в траншеях (марки ААБ), а также на конструкциях внутри помещений (марки ААБГ).

Для системы внутризаводского электроснабжения в соответствии с НТП ЭПП-94 распределительную сеть (от пункта приема электроэнергии до распределительных и трансформаторных подстанций) рекомендуется выполнять на напряжении 10 кВ. Применение напряжения 6 кВ в качестве распределительного следует ограничивать. Использование напряжения 6 кВ рационально для предприятий, где устанавливается значительное количество двигателей 6 кВ небольшой мощности (до 500 кВт), суммарной мощностью равной или более 50% общей мощности предприятия, а также в случае реконструкции или расширения действующего производства, ранее запроектированного на напряжение 6 кВ.

Учитывая это, в рассматриваемом примере принимается вариант, в котором электроэнергия распределяется внутри завода на напряжении 10 кВ с установкой дополнительной трансформаторной подстанции с трансформаторами, обеспечивающими питание потребителей электроэнергии напряжением 6 кВ цехов №1 и №5 (рисунок 3.1).

Выбираем мощность трансформаторов дополнительной подстанции ТП9, для которой расчетная активная мощность определяемая потребителями напряжением 6 кВ, равна

Р_р' = Р_р'₂ + Р_р'₅ =3728 + 2142 = 5870 кВт;

- расчетная реактивная мощность равна

Q_р' = Q_р' ₂ + Q_р'₅ = 3281 – 1350 = 1931квар.

Естественный коэффициент реактивной мощности на шинах РУ-6 кВ данной ТП9 равен

tgφ_ест = Q_р' / Р_р' = 1931 / 5870 = 0,33,

поэтому устанавливать компенсирующие устройства не надо;

- полная расчетная нагрузка подстанции равна

кВ·А

По расчетной нагрузке подстанции выбираем два трансформатора в соответствии со справочной литературой [5] мощностью по 6300 кВ·А каждый с коэффициентами загрузки

К_з = 6179(26300) = 0,49,

К_з.ав = 61796300 = 0,98.