5 Выбор силовых трансформаторов

Компенсация реактивной мощности

Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать питанием от двух независимых, взаиморезервирующих источников питания. При нарушении электроснабжения от одного из источников питания недопустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое на включения резервного питания действиями дежурного персонала. Таким образом к установке принимается двухтрансформаторная подстанция. Трансформаторная подстанция выполняется комплектной, с однорядным расположением оборудования. На КТП применяются трансформаторы с боковыми выводами, которые дают возможность удобного сочленения трансформатора с распределительным устройством низкого напряжения выводом высокого напряжения. Трансформаторы имеют герметичный бак повышенной прочности с азотной защитой масла (трансформаторы типа ТМЗ) Кроме трансформатора в состав КТП входят вводные ящики высокого напряжения с глухим присоединением кабеля, а так же распределительное устройство низшего напряжения. Отсутствие коммутационного аппарата, на высшей стороне обусловлено радиальным питанием трансформатора. РУ НН собирается из шкафов: вводно-линейных, секционно-линейных и линейных. В шкафах находится коммутационно-защитная и измерительная аппаратура. В качестве коммутационно-защитной аппаратуры применяются автоматические воздушные выключатели серии ВА выдвижного исполнения. Автоматическое включение резерва на КТП не предусматривается, так как при II категории надежности это экономически не оправдано.

Расчетная нагрузка цеха определится как,

, (43)

, (44)

где ,- соответственно расчетная активная и реактивная силовая нагрузка,

,- расчетная активная и реактивная нагрузка освещения,

,- расчетная активная и реактивная сторонняя нагрузка.

Состав нагрузок КТП представлен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Нагрузка трансформаторной подстанции

Тип нагрузки	Рр, кВт	Qр,квар	Sp,кВА
1	2	3	4
Силовая	448,96	365,966	579,22
Осветительная	63,74	25,5	68,65
Силовая сторонняя	100	60	116,62
Сторонняя осветительная	10	8	12,806
Итого КТП	626,89	459,466	777,296

Мощность одного трансформатора при условии полной компенсации реактивной мощности, кВА,

(45)

где N - число трансформаторов, принимается N=2 для электроприемников II категории надежности электроснабжения;

К_З - коэффициент загрузки трансформатора, при преобладании нагрузок II категории для двухтрансформаторных ТП принимается 0,7, о.е.

Предварительная проверка по допустимой перегрузке выбранных трансформаторов осуществляется по соотношению,

, (46)

где - расчетная мощность определяемая на интервале осреднения 30 минут, и принимается равной, кВт,

, (47)

Действительный коэффициент загрузки трансформаторов при условии полной компенсации реактивной мощности, о.е.,

, (48)

Таким образом, мощность трансформаторов КТП,

,

Принимаем мощность трансформатора равной 630кВА,

,

819752,268 .

Условие по допустимой перегрузке выбранных трансформаторов выполняется.

.

Для установки выбираются трансформаторы ТМЗ -630\10 со схемой соединения обмоток .

После выбора мощности трансформатора необходимо произвести компенсацию реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности выполняется с помощью комплектных конденсаторных установок, устанавливаемых на каждой секции шин 0,4 кВ КТП.

Требуемая мощность конденсаторной установки определяется двумя условиями:

• пропускной способностью трансформаторной КТП;

• обеспечением заданного коэффициента мощности на шинах КТП для выполнения баланса реактивной мощности в целом по предприятию.

Таблица 5.2 – Распределение нагрузки по секциям

Тип нагрузки
1	2	3	4	5	6	7
1 секция Силовая(СП1,СП5-СП7,СП9,СП10,СП12)	273,9	204,708	342,96	328,68	245,65	411,552
Сторонняя силовая	35	21	40,82	42	25,2	48,984
Итого по 1 секции	308,9	225,708	383,78	370,68	270,85	460,536
2 секция Силовая(СП2,СП3, СП4,СП8,СП11,СП13)	175,06	161,258	239,29	210,072	193,51	287,148
Сторонняя силовая	65	39	75,803	78	46,8	90,9636
Осветительная	63,74	25,5	68,65	76,488	30,6	82,38
Сторонняя осветительная	10	8	12,806	12	9,6	15,3672
Итого по 2 секции	313,8	233,758	396,549	376,56	280,51	475,859

Требуемая мощность конденсаторных батарей для одной секции шин по первому условию, квар,

, (49)

где Q_рц – расчётная реактивная мощность цеха из таблицы 5.2, квар,

- реактивная мощность, которую можно предать через трансформатор с учетом требуемого коэффициента загрузки, квар,

, (50)

Требуемая мощность конденсаторных батарей по второму условию, квар,

, (51)

где tgφ_э – коэффициент мощности на шинах КТП, о.е., при котором потребление реактивной мощности не выходит за пределы экономических значений.

Принимается допущение, что для выполнения баланса реактивной мощности в целом по заводу значение коэффициента мощности на шинах данной КТП должно быть tgφ_э=0,35.

Из двух значений требуемой мощности выбирается больше.

Для первой секции шин, квар,

Таким образом, на первой секции шин устанавливается регулируемая конденсаторная установка КРМ-0,4-200 мощностью 200 квар.

Для второй секции шин, квар,

Таким образом, на второй секции шин устанавливается регулируемая конденсаторная установка КРМ-0,4-200 мощностью 200 квар.

Полная расчетная мощность с учетом компенсации, кВА,

(52)

Для первой секции шин, кВА,

Для второй секции шин, кВА,

Суммарная полная мощность по КТП, кВА,

(53)

Действительный коэффициент загрузки трансформатора после компенсации реактивной мощности, о.е.,

(54)

Для первой секции шин, о.е.,

Для второй секции шин, о.е.,

Проверка по допустимой перегрузке трансформаторов КТП после компенсации реактивной мощности,

Условие по допустимой перегрузке трансформаторов выполняется.

6 Электротехнический расчет освещения

В осветительных установках общего освещения применяется преимущественно напряжение 380/220 В переменного тока при заземленной нейтрали.

Схема питания осветительной установки состоит из питающих и групповых линий. Питающие линии выполняются пятипроводными трехфазными, а групповые, в зависимости от нагрузки и протяженности, бывают как однофазные, так и трехфазные.

В данной курсовой работе питающие линии выбираются пятипроводными, а групповые – трехпроводными. Применяются однофазные групповые линии ГЩО, соединенные магистрально.

Для светильников аварийного освещения устанавливается отдельный щиток. Так как нет высоких требований к технологическому процессу в данном цехе и категория по бесперебойности питания III и II, то аварийный щиток будет питать только светильники эвакуационного освещения, которые присоединяются к сети, не зависящей от рабочего освещения.

На рисунке 6.1 показано размещение группового щитка освещения (ГЩО) и прокладка трасс осветительной сети.

Расчёт сечения проводников осветительной сети выполняется по допустимой потере напряжения.

Сечение проводника, мм²,

, (54)

где m - сумма моментов всех ответвлений, питаемых через рассчитываемый участок, но имеющих другое число проводов, кВтм,

 - коэффициент приведения моментов, когда ответвления имеют иное число проводов, чем рассчитываемый участок по таблице 4.15 из [2], и равняется =1,85 при системе сети трехфазной с нулевым проводом и однофазном ответвлении, о.е.,

- коэффициент, зависящий от системы сети, рода тока, материала проводника по таблице 4.14 из [2], С=44 для алюминиевых проводов при трехфазной системе сети с нулевым проводом, С=7,4 для алюминиевых проводов при однофазной трехпроводной системе сети, о.е.,

- допустимая потеря напряжения осветительной сети по таблице 4.13 из [2], равная 8 % при cos = 0,93, =630 кВА и K_з =0,622.

М - сумма моментов рассчитываемого и всех последующих по направлению потока энергии участков с тем же числом проводов, что и рассчитываемый участок, кВт·м.

Момент нагрузки i-того участка сети, кВт·м,

, (55)

где Р_i – мощность i-того участка сети, кВт;

L_i – длина i-того участка сети, м;

Проверка по допустимому токовому нагреву:

(56)

где - расчетный ток линии,

- допустимый длительный ток на кабели данного сечения из приложения П6 по [8].

(57)

где - допустимы табличный ток,

0,92 – коэффициент, учитывающий ток для кабелей с числом жил более трех,

- поправочный коэффициент на условия прокладки.

(58)

где - поправочный коэффициент, зависящий от температуры окружающей среды = 1 ,

- поправочный коэффициент на число работающих кабелей по приложению П6 из [2],

- коэффициент на способ прокладки, равный 1 .

Действительная потеря напряжения на участке 1-2, %,

, (59)

Допустимая потеря напряжения на оставшихся участках, %,

, (60)

Для питающей и групповой сети выбирается кабель марки АВВГ.

Пример расчёта производится для питающей линии от РУ НН до МЩО (1-2).

Сумма моментов, кВт·м,

,

,

Полученное значение округляется до ближайшего стандартного мм².

,

Условие не выполняется. Поэтому выбираем для участка 1-2 питающей сети кабель АВВГ 5х50 с

,

.

Рисунок 6.2 – Схема осветительной сети цеха

Дальнейший расчёт выполняется аналогично, результаты расчёта сводятся в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 - Расчёт сечения проводников осветительной сети

Линия	ΣМ,	Σm,	%		a,	F,	Fст,	сos,	Iр,	Iдоп,		Марка
	кВт·м	кВт·м		о.е.	о.е.	мм^2	мм^2	о.е.	А	А	%	кабеля
1--2	955,545	2419,129	8	44	1,85	26,44	50	0,9	107,54	126,96	0,62	АПвБ 5x50
2--3	1685,16	1232,157	7,38	44	1,85	12,21	16	0,9	52,94	67,16	2,39	АПвБ 5x16
2--4	2190,72	1186,972	7,38	44	1,85	13,51	16	0,9	51,13	67,16	3,11	АПвБ 5x16
3--5	134,08	0	4,99	44	1,85	0,61	2,5	0,9	6,85	17,48	1,22	АВВГ 5х2,5
3--6	113,13	0	4,99	44	1,85	0,52	2,5	0,9	6,85	17,48	1,03	АВВГ 5х2,5
3--7	117,32	0	4,99	44	1,85	0,53	2,5	0,9	6,85	17,48	1,07	АВВГ 5х2,5
3--8	134,08	0	4,99	44	1,85	0,61	2,5	0,9	6,85	17,48	1,22	АВВГ 5х2,5
3--9	157,554	0	4,99	44	1,85	0,72	2,5	0,9	6,85	17,48	1,43	АВВГ 5х2,5
3--10	181,01	0	4,99	44	1,85	0,82	2,5	0,9	6,85	17,48	1,65	АВВГ 5х2,5
3--11	182,23	0	4,99	44	1,85	0,83	2,5	0,9	5,7	17,48	1,66	АВВГ 5х2,5
3--12	201,78	0	4,99	44	1,85	0,92	2,5	0,9	5,7	17,48	1,83	АВВГ 5х2,5
3--13	10,973	0	4,99	7,4	1,85	0,3	2,5	0,9	1,39	17,48	0,59	АВВГ 3х2,5
4--14	134,08	0	4,27	44	1,85	0,71	2,5	0,9	6,85	17,48	1,22	АВВГ 5х2,5
4--15	113,13	0	4,27	44	1,85	0,6	2,5	0,9	6,85	17,48	1,03	АВВГ 5х2,5
4--16	117,32	0	4,27	44	1,85	0,62	2,5	0,9	6,85	17,48	1,07	АВВГ 5х2,5
4--17	134,08	0	4,27	44	1,85	0,71	2,5	0,9	6,85	17,48	1,22	АВВГ 5х2,5
4--18	157,544	0	4,27	44	1,85	0,84	2,5	0,9	6,85	17,48	1,43	АВВГ 5х2,5
4--19	181,01	0	4,27	44	1,85	0,96	2,5	0,9	6,85	17,48	1,65	АВВГ 5х2,5
4--20	155,57	0	4,27	44	1,85	0,83	2,5	0,9	4,56	17,48	1,41	АВВГ 5х2,5
4--21	171,77	0	4,27	44	1,85	0,91	2,5	0,9	4,56	17,48	1,56	АВВГ 5х2,5
4--22	18,012	0	4,27	7,4	1,85	0,57	2,5	0,9	2,79	17,48	0,97	АВВГ 5х2,5
22--23	1,568	0	3,3	7,4	1,85	0,64	2,5	0,9	1,39	17,48	0,085	АВВГ 3х2,5
22--24	1,425	0	3,3	7,4	1,85	0,058	2,5	0,9	1,39	17,48	0,077	АВВГ 3х2,5
24--25	0,76	0	3,223	7,4	1,85	0,032	2,5	0,9	0,93	17,48	0,041	АВВГ 3х2,5
24--26	0,703	0	3,223	7,4	1,85	0,03	2,5	0,9	0,464	17,48	0,038	АВВГ 3х2,5

Прокладка трасс проводников освещения выполняется по строительным конструкциям и тросам на высоте 9 м от пола.

Для рабочего освещения принимаются к установке щиты освещения типа ПР 8501 щиты располагаются в стенных нишах на высоте 1,6 м от пола.

При защите трёхфазных осветительных питающих линий однополюсными автоматическими выключателями при любых источниках света сечение нулевого рабочего и защитного проводника принимается равным сечению фазных проводников.

Приложение А

справочное