Расчет мощности подстанции

Целью расчета является определения суммарной мощности всех потребителей для определения расчетной мощности главных понижающих трансформаторов и выбора их типа, а также определение полной мощности подстанции.

Мощность тяговой нагрузки Определение мощности на тягу преследует цель выбора тягового трансформатора, мощность которого является составляющей мощности главного понижающего трансформатора.

где номинальное выпрямительное напряжение на шинах.

подстанции, кВ;

действующее значение выпрямительного тока подстанции, А.

;

После этого необходимо выбрать тип выпрямителя. На тяговых подстанциях постоянного тока для преобразования переменного тока в постоянный применяют выпрямительные преобразователи на кремневых силовых вентилях с нулевыми и мостовыми схемами выпрямления, которые бывают простыми и сложными. Последние образуются из простых путем последовательного или параллельного их соединения.

Параллельное соединение трех фазных мостовых шестипульсовых схем требует применения уравнительного реактора, как в схеме «две обратные звезды с уравнительным реактором», что усложняет преобразовательный агрегат. При последовательном соединении двух шестипульсовых мостовых схем уравнительного реактора не требуется, что дает ей несомненные преимущества.

Таблица 1.1. Технические характеристики полупроводниковых преобразователей.

После выбора схемы выпрямления и типа полупроводникового преобразователя определяем их количество.

где — действующее значение выпрямительного тока (см. дано), А;

— номинальный выпрямительный ток выбранного типа полупроводникового преобразователя, А.

Полученное при расчете округляем в большую сторону, принимаем два выпрямительных агрегата.

Преобразовательный агрегат тяговой подстанции постоянного тока состоит из выпрямителя, который выбран, и тягового трансформатора, который необходимо выбрать, рассчитать его мощность.

где — принятое целое число выпрямителей.

При выполнении этого условия необходимо, кроме этого, учитывать принятую схему выпрямления и первичное напряжение,.

Мощность нетяговых потребителей

Расчет ведется в следующей последовательности.

Для каждого потребителя вычисляется наибольшая активная мощность по заданным значениям установленной мощности потребителей и коэффициента спроса учитывающего режим работы, загрузку и КПД потребителей, кВт.

где n=9, 10, 15, 25 номера потребителей электрической энергии.

Вычисление активных нагрузок потребителей для каждого часа суток по выражению, кВт.

где — значение мощности в процентах из типового графика для n-го потребителя в t часах;

100 — переводной коэффициент из процентов в относительные единицы.

Цеметная промышленность.

Городская нагрузка Железнодорожный узел Компрессорная.

Таблица 1.3. Расчет активных нагрузок потребителей.

Расчет реактивной мощности потребителей Для определения наибольшей полной мощности потребителей необходимо рассчитать их реактивные мощности и суммарную реактивную мощность для часа наибольшей суммарной нагрузки.

Реактивная мощность отдельного потребителя вычисляется по формуле.

где — активная мощность потребителя, попавшая в час наибольшей суммарной нагрузки, кВт;

— тангенс угла определяемый для каждого потребителя по заданному коэффициенту мощности ,.

Цементная промышленность.

Городская нагрузка Железнодорожный узел Компрессорная.

Полная мощность потребителей.

Полная мощность определяется с учетом потерь в высоковольтных сетях и в трансформаторах подстанции. При этом постоянные потери считаются неизменными в течении суток независимо от времени нахождения трансформатора в работе и принимают равным от полной мощности.

С учетом этого полная мощность потребителей определяется геометрической суммой активной и реактивной мощностей,.

где — постоянные потери, — переменные потери, ;

— суммарная активная мощность потребителей, кВт;

— суммарная реактивная мощность потребителей, квар.

Мощность собственных нужд Выбор трансформатора собственных нужд Мощность трансформаторов собственных нужд (ТСН) выбирают исходя из мощности, необходимой для питания собственных нужд переменного тока, то есть всех вспомогательных устройств, необходимых для эксплуатации их в нормальных и аварийных режимах.

На подстанциях устанавливаются два ТСН с вторичным напряжением 0,4 кВ, каждый из которых рассчитан на полную мощность потребителей собственных нужд. На опорных подстанциях для подогрева масляных выключателей устанавливают дополнительно два ТСН специально для подогрева.

На тяговых подстанциях постоянного тока мощность собственных нужд принимают равной от мощности на тягу и определяют по формуле:

Таблица 1.4. Электрические параметры трансформатора напряжением до 35 кВ.

Мощность на шинах 10 кВ определяется суммарной мощностью потребителей с учетом того, что максимум отдаваемой мощности различным потребителям наступает не одновременно, кВА.

где — мощность на тягу поездов;

— мощность нетяговых потребителей 10 кВ;

— мощность собственных нужд;

— коэффициент, учитывающий разновременность наступления максимумов тяговой и нетяговой нагрузок и нагрузки собственных нужд,.

Необходимо учесть нагрузку на шинах 35 кВ, и неодновременность максимумов её и нагрузки на шинах 10 кВ, кВА.

где — нагрузка на шинах 10 кВ;

— нагрузка не тяговых потребителей 35 кВ.

Выбор главных понижающих трансформаторов.

Число главных понижающих трансформаторов на подстанциях определяется категорией потребителей и, как правило, их устанавливается два с учетом надежного электроснабжения при аварийном отключении одного из трансформаторов. В нормальном режиме работы могут находиться один или два трансформатора в зависимости от величины нагрузки. При этом ПУЭ допускают аварийную перегрузку на во время максимума общей суточной нагрузки продолжительностью не более шести часов в сутки в течение не более пяти суток.

Как правило, оба трансформатора находятся в работе. Мощность их целесообразно принять такой, чтобы при отключении одного из них электроснабжение обеспечивалось оставшимся в работе трансформатором с учетом допустимой перегрузки.

Поэтому мощность главных понижающих трансформаторов определяется исходя из условий аварийного режима, кВА.

где — суммарная полная нагрузка первичной обмотки трансформатора;

— коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности,.

— количество главных понижающих трансформаторов, принятое или заданное к установке на подстанции.

Таблица 1.5. Электрическая характеристика трехфазного двухобмоточного масляного трансформатора с высшим напряжением 110кВ.

Полная мощность подстанции.

где мощность главного понижающего трансформатора кВА;

число понижающих трансформаторов на тяговой подстанции.