Расчет электрических нагрузок по заводу

Расч ет электрических силовых нагрузок напряжением до 1 кВ по цехам завода производим также методом упорядоченных диаграмм упрощенным способом. Результаты расчета силовых и осветительных нагрузок по цехам сведены в таблицу 2.3 - Расчет нагрузки напряжением 0,4кВ.

Для построения картограммы нагрузок предприятия:

мм; ; (2.3)

где R – радиус окружности соответствующий расчетной нагрузке, мм;

α – угол сектора соответствующей осветительной нагрузке;

m – масштаб для определения площади круга, равный 0,05кВт/мм

Для цехов найдем:

n – количество электроприемников;

Рнi – номинальные мощности приемников;

ΣРн – cсуммарную номинальную мощность;

(2.4)

; (2.5)

Р_см=К_и´Р_н , кВт; Q_см=Р_см´tgj, квар; (2.6)

; (2.7)

; (2.8)

; (2.9)

если , если ;

; (2.10)

2.4 Определение числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности на шинах 0,4 кВ

Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только путем технико-экономических расчетов с учетом следующих факторов: категории надежности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1кВ; перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийном режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.

Данные для расчета:

Рp0,4= 6588 кВт;

Qp0,4= 4913 квар;

Sp0,4= 8218 кВА.

Обогатительная фабрика относится ко 2 категории потребителей, фабрика работает в две смены, следовательно, коэффициент загрузки трансформаторов Кзтр=0,8. Принимаем цеховой трансформатор мощностью Sнт=630кВА.

Для каждой технологически концентрированной группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности минимальное их число, необходимое для питания наибольшей расчетной активной нагрузки, рассчитывается по формуле:

, (2.12)

где Рр 0,4 – суммарная расчетная активная нагрузка;

к_з – коэффициент загрузки трансформатора;

Sнт – принятая номинальная мощность трансформатора;

DN – добавка до ближайшего целого числа

Экономически целесообразное число трансформаторов определяется по формуле: N_т.э = N_min + m,

где m – дополнительное число трансформаторов.

N_т.э - определяется удельными затратами на передачу реактивной мощности с учетом постоянных составляющих капитальных затрат З*п/ст.

З*п/ст= 0,5; кз = 0,8; N_min = 14; DN = 0,9.

Тогда из справочника (Ю.Г. Барыбина) по кривым определяем m, для нашего случая m =0, значит N_т.э =14+0=14 трансформаторов.

По выбранному числу трансформаторов определяют наибольшую реактивную мощность Q₁, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ, по формуле:

Расчетная схема для составления баланса реактивной мощности.

Рисунок 2.1

Из условия баланса реактивной мощности на шинах 0,4 кВ определим величину Q_нбк1:

Q_{нбк 1}+Q₁=Q_{р 0,4}, (2.13)

отсюда

Q_{нбк 1}= Q_{р 0,4} - Q₁=4913-2527=2386 квар.

Дополнительная мощность Q_нбк2 НБК для данной группы трансформаторов определяется по формуле:

Q_{нбк 2} =Q_{р 0,4} - Q_{нбк 1} - g ´Nт э ´Sнт, (2.14)

По расчету , принимаем ,

, т.к. , то квар.

Определим мощность одной батареи конденсаторов, приходящуюся на каждый трансформатор:

На основании расчетов, полученных в данном пункте 2.3. составляется таблица 2.4 - Распределение нагрузок цехов по ТП, в которой показано распределение низковольтной нагрузки по цеховым ТП. В таблице Кз – коэффициент загрузки трансформаторов, равный:

Предварительное распределение низковольтных нагрузок по цеховым ТП представлено в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Распределение низковольтных нагрузок по цеховым ТП

2.5 Распределение Qнбк пропорционально реактивным нагрузкамТП

Исходные данные:

Q_{р 0,4}=4913 квар;

Q_нбк=2386 квар.

ТП 1-2:

Q_{р ТП1-2}=1368,86 квар, Q_{р нбк}= х,

тогда ,

выбираем из справочника (Ю.Г. Барыбина стр. 400) низковольтные конденсаторные установки: УК-0,38-150 У3,

то фактическая реактивная мощность: Q_{ф ТП1-2}=4x140 =600 квар,

а нескомпенсированная мощность равна:

Q_неск= Q_{р ТП1-2} – Q_{ф ТП1-2}= 1368,86-600=768,9 квар.

ТП 3-5:

Q_{р ТП3-5}= 2151,5 квар, Q_{р нбк}= х,

тогда ,

то фактическая реактивная мощность: Q_{ф ТП3-5}=6x(75+100)=1050 квар,

а нескомпенсированная мощность равна:

Q_неск= Q_{р ТП3-5} – Q_{ф ТП3-5}= 2151,5-1050=1102 квар.

ТП 6-7:

Q_{р ТП6-7}=1392,7 квар, Q_{р нбк}= х,

тогда

Справочника (Ю.Г. Барыбина стр. 400) выбираем низковольтные конденсаторные установки: УКБ-0,38-150 У3 и УК1- 0,38-20 Т3, то фактическая реактивная мощность: Q_{ф ТП6-7}=4x(150+20)=680 квар,

а нескомпенсированная мощность равна:

Q_неск= Q_{р ТП6-7} – Q_{ф ТП6-7}= 1392,7-680=712,7 квар.

Уточненное распределение Q_нбк по ТП сведем в таблицу 2.5.

2. 6 Расчет электрических нагрузок на шинах 6 кВ

2.6.1 Определение потерь мощности в цеховых трансформаторах

Потери активной мощности в трансформаторе определяются по формуле:

DРт=DРхх+DРкз´ Кз.² (2.15)

Потери реактивной мощности в трансформаторе определяются по формуле:

DQт=DQхх+DQкз´Кз²= ´Sнт+ ´Sнт´Кз.² (2.16)

Выбираем трансформаторы ТМН-630-6/0.4

U_в=6кB, U_н=0.4kB, DP_хх=1,31 кВт, DP_кз=8,5 кВт, I_хх=2%, U_кз=5,5%

ТП1-2:

Кз=0.81,

N=4,

ТП3-5:

Кз=0.80,

N=6,

ТП6-7:

Кз=0.79,

N=4,

Суммарные потери в трансформаторах:

ΣР_1-14=28+41+26=95 кВт,

ΣQ_1-14=141+209+137=487 квар.

2. 6. 2 Определение расчетных мощностей синхронных двигателей

Для компенсации реактивной мощности на стороне ВН используем СД 5-го цеха.

Р_{н СД} =560 кВт; cos j = 0,805; N_СД =4; к _з = b = 0.85.

Определим расчетные мощности для СД:

Р _{р СД} = Р _{н СД} ´ N_СД ´ к _з =560 ´ 4 ´ 0.85 =1904 кВт.

Q _{р СД} = Р _{р СД} ´ tg j = 1904 ´ 0,737= 1403 квар.

S _{р СД} = Р _{р СД} / cos j = 1904 / 0,805= 2365 квар.

Для одного двигателя:

S _{р СД} = S _{р СД} / N= 2365 / 4 = 591 квар.

2.6.3 Определение мощности высоковольтных батарей конденсаторов

Составим схему замещения, показанную на рисунке 2.2.

Рисунок 2. 2 – Схема замещения

Резервная мощность:

Q_рез=0.1×ΣQ_расч =0.1×(Q_р0,4+ΔQ_т)=

=0.1×(4913+487)=540 квар.

Мощность, поступающая от энергосистемы:

Q_э=0.25×ΣP_р=0.25×(P_р0,4+ΔP_т+P_сд) =0.25×(6588+95+1904)=2147 квар.

Мощность ВБК определим из условия баланса реактивной мощности:

Q_ВБК=Q_р0,4+ΔQ_т+Q_рез -Q_э -Q_сд –Q_НБК,

Q_ВБК=4913+487+540-2147-2390-1403=0 квар.

ВБК не выбираем, т.к. Q_ВБК= 0 квар.

Уточненный расчет электрических нагрузок по заводу приведен в таблице 2.6 - Уточненный расчет нагрузок по заводу.

3 Сравнение вариантов внешнего электроснабжения

Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы, на которой установлено два трансформатора мощностью по 25 МВА напряжением 37/6,3 кВ. Работа трансформаторов раздельная. Мощность короткого замыкания на стороне 37кВ подстанции энергосистемы 600 МВА. и глухой отпайкой от транзитной двухцепной ЛЭП-115 кВ. Мощность к.з. в месте отпайки 800 МВА. Расстояние от подстанции до завода 4 км. Расстояние от транзитной ЛЭП до завода 6,5 км. Завод работает в три смены. Сведения об электрических нагрузках по заводу приведены в таблице 1. Стоимость электроэнергии 5 тг/кВтч., 1y.e.=130тг.

Для технико-экономического сравнения вариантов электроснабжения завода рассмотрим три варианта:

a) I вариант – Отпайка от транзитной ЛЭП 115 кВ;

b) II вариант – ЛЭП 35 кВ;

c) III вариант – ЛЭП 6 кВ.

ОПН-110 ОПН-110

Рисунок 3.1 - I вариант схемы электроснабжения

Выбираем электрооборудование по I варианту.

1 Выбираем трансформаторы ГПП:

Выбираем два трансформатора мощностью 6300 кВА.

Коэффициент загрузки:

Паспортные данные трансформатора

Тип т –ра ТМ –6300/115/6.3;

S_н=6300 кВА, U_вн=115кВ, U_нн=6.3кВ, ΔP_хх=10кВт, ΔP_кз=44кВт,

U_кз=10,5%, I_хх=1%.

Потери мощности в трансформаторах:

a) активной:

.

b) реактивной:

.

Потери энергии в трансформаторах.

При трехсменном режиме работы Т_вкл=6000ч. Т_макс=6000ч.

тогда время максимальных потерь

Потери активной мощности в трансформаторах:

ΔW=2 × (ΔP_хх×T_вкл+ΔP_кз×τ ×K_з²).

ΔW=2 × (10×6000+44×4592×0,66²)=296024 кВтч.

2 ЛЭП –115 кВ.

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

.

Ток аварийного режима:

I_а=2 × I_р=2 ×21=42 А.

По экономической плотности тока определяем сечение проводов:

.

где j=1 А/мм² экономическая плотность тока при Т_м=6000ч и алюминиевых проводах.

Принимаем провод АС –70/11 с I_доп=265А.

Проверим выбранные провода по допустимому току.

При расчетном токе:

I_доп= =265А>I_р=21 А,

При аварийном режиме:

I_{доп ав}=1,3xI_доп=1,3x265=347A>I_ав=42A.

Потери электроэнергии в ЛЭП:

где R=r₀×L=0,43×6,5=2,8 Ом,

где r₀=0.43 Ом/км - удельное сопротивление сталеалюминевого провода сечением 70 мм², l=6,5 км - длина линии.

Выбор выключателей на U=115 кВ.

Рисунок 3. 2 – Схема замещения

S_б=1000 МВА; U_б=115 кВ.

х_с= Sб /Sкз= 1000/800=1,25 о.е.,

Выбираем выключатели В1 и В2

Выключатель МКП-110Б-630-20У1

Iном=630А >Iав=42А;

Iоткл=20кА>Ik1=3,46кА;

Iпред=524кА>iy=8,81кА;

Iтерм=20кА>Ik1=3,46кА,

Рисунок 3.3 - II вариант схемы электроснабжения

Выбираем электрооборудование по II варианту.

1 Выбираем трансформаторы ГПП:

Выбираем два трансформатора мощностью 6300 кВА.

Коэффициент загрузки:

Паспортные данные трансформатора:

Тип т –ра ТМН –6300/37/6.3;

S_н=6300 кВА, U_вн=37кВ, U_нн=6.3кВ, ΔP_хх=8кВт, ΔP_кз=46,5кВт,

U_кз=7,5%, I_хх=0.8%.

Потери мощности в трансформаторах:

a) активной:

b) реактивной:

Потери энергии в трансформаторах.

При трехсменном режиме работы Т_вкл=6000ч. Т_макс=6000ч.

тогда время максимальных потерь:

Потери активной мощности в трансформаторах:

ΔW=2 × (ΔP_хх×T_вкл+ΔP_кз×τ ×K_з²),

ΔW=2 × (8×6000+46,5×4592×0,66²)=282026 кВтч.

2 ЛЭП –37 кВ.

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

.

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

.

Ток аварийного режима:

I_а=2 × I_р=2 ×66=132 А.

По экономической плотности тока определяем сечение проводов:

где j=1 А/мм² экономическая плотность тока при Т_м=6000ч и алюминиевых проводах.

Принимаем провод АС –70/11 с I_доп=265А.

Проверим выбранные провода по допустимому току.

При расчетном токе:

I_доп= =265А>I_р=66 А.

При аварийном режиме:

I_{доп ав}=1,3xI_доп=1,3x265=345A>I_ав=132A.

Потери электроэнергии в ЛЭП:

,

где R=r₀×L=0,43×4=1.72 Ом,

где r₀=0.43 Ом/км - удельное сопротивление сталеалюминевого провода сечением 70 мм², l=4 км - длина линии.

3 Выбор выключателей на U=37 кВ

Рисунок 3. 4 – Схема замещения

S_б=1000 МВА; U_б=37 кВ.

х_с= Sб /Sкз= 1000/600=1.67 о.е.,

Поиск по сайту: