Расчет внутреннего электроснабжения

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_{§ С§ У}=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 в_ав=1,4 /12/.

В нормальном режиме работы в_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 произво-дится 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 13 000,7 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 в — коэффициент загрузки, равный 0,7.

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	вфак.
		1,9,19.	2*1000.	1296,27.	1028,27.	831,433.	196,8366.		0,74.
		15,18.	2*1000.	1455,18.	1416,99.	504,0374.	912,9572.		0,74.
		3,4.	2*1600.	2344,85.	2169,02.	756,9637.	1412,055.		0,74.
		5,21.	2*1600.	2252,93.	2141,89.	997,8004.	1144,087.		0,74.
		2,11,13.	2*1600.	2268,19.	1422,53.	962,6102.	459,9239.		0,74.
		10,12,20.	2*1600.	1767,48.	1640,43.	1716,771.	— 76,3361.		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;

в_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.