1.3. Выбор напряжения сети внешнего электроснабжения

Напряжения электрических сетей внешнего и внутреннего электроснабжения определяют структуру всей системы электроснабжения предприятия, а поэтому выбор напряжений производится одновременно с выбором схемы электроснабжения. Выбор напряжений зависит от мощности, потребляемой предприятием, его удалённости от источника питания, напряжения источника питания (особенно для малых и средних предприятий), количества и единичной мощности высоковольтных электроприёмников (электродвигателей, электропечей и др.).

При возможности получения электроэнергии от источника питания при двух и более напряжениях выбирается рациональное (оптимальное) напряжение на основе технико-экономического сравнения вариантов электроснабжения при различных напряжениях. Для этого выполняется технико-экономический расчёт. В результате расчёта определяются приведённые к одному году затраты по каждому варианту сравниваемых напряжений. Пример выполнения такого расчёта приведён в [4, с. 154—155] . При равенстве приведённых затрат или при небольших экономических преимуществах (5—10 %) варианта с низким напряжением предпочтение следует отдавать варианту с более высоким напряжением. Если напряжение сети внешнего электроснабжения задано, то рациональное напряжение не определяют. Рассмотрим некоторые рекомендации, необходимые для выбора напряжения сети внешнего электроснабжения [7, с. 108].

Для внешнего электроснабжения малых и средних по мощности предприятий при их небольшой удалённости от источника питания (не более 5—10 км) применяются напряжения 10 и 6 кВ. Напряжение 10 кВ является более экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ, а поэтому в большинстве случаев является более предпочтительным. Напряжение 6 кВ допускается применять только в тех случаях, если на предприятии преобладают приёмники электроэнергии с номинальным напряжением 6 кВ или когда значительная часть нагрузки предприятия питается от собственной электростанции с генераторами напряжением 6 кВ.

Напряжение 35 кВ имеет экономические преимущества при передаваемой мощности не более 10 МВА. Оно применяется для электроснабжения удалённых от источника питания предприятий средней мощности, если распределительные сети этих предприятий выполняются напряжением 10 (6) кВ. В некоторых случаях напряжение 35 кВ применяется для схемы глубокого ввода. Однако в настоящее время при проектировании систем электроснабжения предприятий рекомендуется применять питающие сети напряжением 110 кВ вместо сетей 35 кВ [5, с. 32].

Напряжение 110 кВ целесообразно применять для электроснабжения удалённых предприятий мощностью 10—150 МВА. Оно находит самое широкое применение в качестве питающего напряжения на средних по мощности предприятиях и в качестве распределительного по схеме глубокого ввода на предприятиях большой мощности.

Напряжение 220 кВ применяется для питания крупных энергоёмких промышленных предприятий.

1.4. Выбор трансформаторов цеховых тп

Выбор числа, мощности и типа силовых трансформаторов для питания нагрузок цеха (корпуса, отделения) производится на основании технико-экономических расчётов по следующей общей схеме.

1. Определяется число трансформаторов на ТП, исходя из обеспечения надёжности электроснабжения с учётом категории потребителей электроэнергии [4, c. 221—222].

2. Намечаются возможные варианты номинальной мощности выбираемых трансформаторов с учётом допустимой нагрузки их в нормальном режиме и допустимой перегрузки в послеаварийном режиме, выполняется технический расчёт.

3. Выполняется экономический расчёт, по результатам которого определяется экономически целесообразное решение из намеченных вариантов для данных конкретных условий.

Если на ТП по условиям резервирования питания потребителей необходима установка более чем одного трансформатора, то нужно стремиться, чтобы число трансформаторов на подстанции не превышало двух. Это условие позволяет решить вопрос о числе подстанций.

В курсовой работе технико-экономические расчёты не предусматриваются. Количество и мощность трансформаторов на цеховых ТП (ЦТП) определяются на основании категорийности и суммарной расчётной мощности электроприёмников каждого цеха, а также рациональной загрузки трансформаторов в нормальном режиме и необходимого резервирования в послеаварийном режиме.

Однотрансформаторные ЦТП применяются для электроснабжения потребителей III категории при наличии на предприятии централизованного (складского) резерва трансформаторов. Они допустимы также для питания потребителей II категории или при наличии небольшого количества (до 20 %) потребителей I категории при резервировании, осуществляемом по линиям низшего напряжения («перемычкам») от соседних ТП.

Двухтрансформаторные ЦТП применяются при преобладании в цехе (корпусе) потребителей I и II категорий. Кроме того, они применяются для цехов с высокой удельной плотностью нагрузок (выше 0,5—0,7 кВА/м²), а также при наличии в цехе крупных сосредоточенных нагрузок или при неравномерном суточном (или годовом) графике нагрузок.

ЦТП с количеством трансформаторов более двух применяются только при надлежащем обосновании.

В соответствии с ГОСТ 14209—85 цеховые трансформаторы имеют следующие номинальные мощности: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА. Наиболее широко на предприятиях малой и средней мощности применяются трансформаторы мощностью 400, 630, 1000 кВА.

При плотности нагрузки до 0,2 кВА/м² и напряжении 380 В рекомендуется применять трансформаторы мощностью до 1000 кВА включительно, при плотностях 0,2—0,3 кВА/м² — мощностью 1600 кВА, при плотностях более 0,3 кВА/м² — мощностью 1600 или 2500 кВА.

Для удобства эксплуатации системы электроснабжения предприятия следует стремиться к однотипным трансформаторам ЦТП и использовать не более 2—3 стандартных мощностей. Это позволяет сократить складские резервы и облегчает замену повреждённых трансформаторов.

Номинальная мощность трансформаторов S_ном.т, кВА, определяется по средней нагрузке S_ср.м цеха за максимально загруженную смену по следующей формуле [1]

S_ном.т = S_ср.м /N·K_з, (1.8)

где N — число трансформаторов;

K_з — коэффициент загрузки трансформатора; при преобладании нагрузок I и II категории коэффициент загрузки принимается равным 0,7; при нагрузках III категории коэффициент равен 0,9—0,95.

Так как графики нагрузок цехов не заданы, то мощность трансформаторов ЦТП выбирается по расчетной максимальной нагрузке S_р(НН) на шинах НН (0,4 кВ) этих ТП.

Мощность трансформаторов двухтрансформаторной ЦТП принимается исходя из условия, что оба трансформатора загружены постоянно, но не на полную мощность (коэффициент загрузки 0,7). Предполагается, что в случае выхода из строя одного трансформатора ЦТП, другой примет на себя всю нагрузку, не перегружаясь более чем на 40 % (коэффициент аварийной перегрузки K_п.а = 1,4). Это соответствует условию

S_т = S_р(НН) / N·K_з = S_р(НН)/2·0,7 = S_р(НН) / 1,4 ,

где S_т — расчетная полная мощность одного трансформатора, кВА.

Для однотрансформаторной ЦТП, если по графику нагрузки цеха не ожидаются резкие перегрузки, мощность трансформатора S_т , кВА, равна

S_т = S_р(НН) / K_з, где K_з принимается 0,9—0,95.

При ожидаемых перегрузках мощность трансформатора выбирается с запасом. По таблице 6.51 [2] выбираются тип и номинальная мощность трансформаторов каждой цеховой ТП так, чтобы S_ном.т S_т. Результаты выбора трансформаторов цеховых ТП оформляются в табл. 1.2.

Таблица 1.2