Расчёт нагрузок на стороне 10 кВ

8. Расчёт нагрузок на стороне 10 кВ

Расчёт нагрузок на стороне 10кВ ГПП выполняется для выбора мощности трансформаторов и сечений воздушных линий.

Расчётные нагрузки на сборных шинах ГПП предприятия определяются с учётом как низковольтных нагрузок по цехам, так и высоковольтных ЭП.

Ррпредп=Км * Рсм_∑грА + Рсм_∑грБ

Нагрузку от высоковольтных ЭП определяют в зависимости от их технологического назначения.

Для общезаводских потребителей (насосные, компрессорные станции) предусматривается технологический резерв, т.е. из числа присоединённых агрегатов часть является рабочими, а часть резервными.

Коэффициент максимума для узла определяется по упорядоченным диаграммам в зависимости от n_Э и средневзвешанного Ки.

n_Эпредп = (∑РустгрА)²/∑Р²устгрА = 10291264/1906606 = 5,4

Км=1,76

Кипредп = Рсм_∑грА/Руст_∑грА = 1140,85/3208 = 0,36

Ррпредп = 1,76*1140,85 + 1933,7 = 3941,6кВт Определим расчётную реактивную нагрузку предприятия (Qрпредп):

Qрпредп=Км`*Qсм_∑грА+Qсм_∑грБ=1370,4+1748,47=3188,9кВА

Км`=1,1 при n_Э ≤ 10

Км`=1 при n_Э>10

Полная расчётная мощность предприятия на сборных шинах ГПП:

Sрпредп= = =5070кВА

9. Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения СЭС. В нормальных условиях силовые трансформаторы должны обеспечивать питание всех ЭП предприятия.

При выборе мощности трансформаторов следует добиваться экономически целесообразного режима работы и соответствующего обеспечения резервирования питания приемников при отключении одного из трансформаторов, причем нагрузка трансформаторов в нормальных условиях не должна (по нагреву) вызывать сокращения естественного срока его службы.

Надежность электроснабжения предприятия достигается за счет установки на подстанции двух трансформаторов, что соответствует требованиям надежности I и II категории. Однотрансформаторные ГПП допустимы при наличии централизованного резерва трансформаторов и при поэтапном строительстве ГПП. Установка более двух трансформаторов возможна в исключительных случаях:

1. при необходимости выделения резкопеременных нагрузок и питания их от отдельного трансформатора;

2. при реконструкции ГПП.

Установка третьего трансформатора всегда должна быть экономически обоснована.

Нормальным режимом работы предусматривается раздельная работа трансформаторов. При этом соблюдается условие, что любой из оставшихся в работе трансформаторов (при аварии на другом) обеспечивает полностью или с некоторым ограничением потребную мощность.

Обеспечение потребной мощности может осуществляться не только за счет использования номинальной мощности трансформаторов, но и за счет их перегрузочной способности (в целях уменьшения их установленной мощности).

В процессе эксплуатации возможно кратковременное включение трансформаторов на параллельную работу, например, при переводе нагрузок для вывода в плановый ремонт одного из трансформаторов.

Совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок определяет нагрузочную способность трансформаторов.

Выбор мощности трансформатора будет влиять на режим его эксплуатации.

По напряжению внешнего электроснабжения определяется режим нейтрали первичной обмотки трансформатора, от этого будет зависеть схема и группа соединения обмоток. Мощность трансформаторов выбирается из условия:

Sтр= Sрпред/2*Kзагр, кВА

где Кзагр - коэффициент загрузки, принимаемый равным 0.7 исходя из максимальных допустимых перегрузок силовых трансформаторов в послеаварийном режиме.

На ГПП предусматривается установка комплектных конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности (КРМ). КРМ обеспечивает разгрузку трансформаторов, питающих и распределительных сетей от реактивных токов, тем самым приводит к уменьшению потерь электроэнергии и напряжения, увеличению пропускной способности трансформатора и линии. КРМ предусматривается на стадии проектирования системы электроснабжения и позволяет уменьшить мощность трансформаторов, сечение токоведущих частей, выбрать коммутационные и защитные аппараты на меньшие токи.

С 1998 года письмом Главного технического управления по эксплуатации энергосистем Минэнерго введены нормативы уровня КРМ в электросетях министерств и ведомств, норматив уровня компенсации tgн = =0.4 кВАр/квт должен использоваться для определения перспективной потребности в компенсирующих устройствах в целом. Уровнем КРМ называется отношение установленной мощности компенсирующих устройств (кВАр) к активной расчетной нагрузке предприятия (кВт) в часы максимума нагрузок энергосистемы.

Требуемую мощность конденсаторных установок можно определить исходя из расчетной мощности компенсирующих устройств и реактивной мощности СД, используемых в качестве компенсаторов. Расчетная мощность компенсирующих устройств по нормативу уровня компенсации:

Q_КУ = Pрпред*tg н,кВАр

Q _КУ = 3941,6*0.4 = 1576,6 кВАр

Определяем требуемую мощность комплектных конденсаторных установок ( ККУ ):

Q _ККУ = Q _РУ - Qэн,кВАр

Q _ККУ = 3188,9-1576,6 = 1612кВАр

Далее по таблице технических данных [ 8 ] выбираем стандартные ККУ - УКЛ-10.5-450 У3 на каждую секцию шин ГПП.

Q _ККУВВ = 2*450=900кВАр.

Расчетную реактивную нагрузку на шинах 10кВ ГПП с учетом КРМ можно определить по формуле:

Q рпред ' = Q рпред - Q _ККУуст,кВАр

Qрпред' = 3188,9-1650 = 1538,9 кВАр.

Эффективность мероприятий по улучшению cos определяют путем сравнения cos до и после компенсации

до компенсации

tg= Qрпред/Pрпред = 3188,9 / 3941,6= 0.8; Cos=0,78

после компенсации

tg = Qрпред/Pрпред = 1538,9 / 3941,6= 0,4 ; cos=0,93.

На ГПП предприятия устанавливаются конденсаторные батареи с автоматическим регулированием реактивной мощности, отдаваемой в сети, чтобы в часы минимума нагрузок не было перекомпенсации. При длительном снижении нагрузок ККУ могут отключаться.

Определим расчетную нагрузку предприятия с учетом КРМ:

Sрпредп===4230,8

Sтр= Sрпред'/2*Kзагр

Sтр= 4230,8/(2*0,7 ) ; Sтр =3022 кВА

1. 2*2500кВА : Кзагр = 4230/(2*2500)= 0.85;

2. 2*4000 кВА : Кзагр =4230,8 /(2*4000) = 0,54.

Согласно [ 1 ] выбираем к установке на ГПП два трансформатора 2*4000кВа.

На трансформаторах ГПП обязательно предусматривается автоматическое регулирование напряжения под нагрузкой (РПН). Компенсация реактивной мощности привела к увеличению нагрузочной способности трансформаторов и уменьшению их установленной мощности.

10. Выбор схемы внешнего электроснабжения

Для подстанций тупикового типа (без транзита мощности) применяются упрощенные схемы со стороны питания –2 блока _"линия-трансформатор" с неавтоматической перемычкой.

Распределительное устройство высшего напряжения выполняется по блочной схеме, без системы сборных шин. Это возможно при числе соединений до четырёх включительно. В данном курсовом проекте схема выполнена с высоковольтными выключателями на стороне высшего напряжения трансформатора.

Распределительное устройство (РУ) - это электроустановка предназначенная для приёма и распределения энергии на одном напряжении подстанции, содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, устройства измерения, защиты и автоматики, а также вспомогательные устройства (аккумуляторы, компрессоры и.т.д).

Выбранная схема должна удовлетворять требованиям надёжности, безопасности, эксплуатационной гибкости, и ремонтопригодности.

Надёжность электроснабжения потребителей всех категорий обеспечивается наличием двух независимых питающих вводов от разных секций шин подстанций энергосистемы и АВР на межсекционном выключателе на стороне 10кВ.

Безопасность проведения работ в действующих электроустановках обеспечивается организационными и техническими мероприятиями в соответствии с ПТБ.

Эксплуатационная гибкость и ремонтопригодность схемы определяется необходимым количеством коммутационных аппаратов и связей как со стороны высшего напряжения, так и на стороне низшего напряжения, с помощью которых могут быть выполнены переключения в любых нормальных эксплуатационных и аварийных режимах.

При выходе из строя трансформаторов перевод нагрузок осуществдяется включением межсекционного выключателя (АВР или действиями оперативного персонала).

Неавтоматическая ремонтная перемычка обеспечивает взаимное резервирование линии в двух случаях:

1.  Перемычка устанавливается при повреждении одной из ВЛ для питания двух трансформаторов от другой линии, оставшихся в работе.

2.  Питание по схеме Z (трансформатор - чужая линия), когда один из трансформаторов выведен в ремонт, а у другого трансформатора произошло устойчивое повреждение в собственной питающей линии.

Повреждённая линия отключается в начале, т.е. со стороны питания, автоматическое отключение осуществляется с помощью высоковольтных выключателей.

Поврежденный трансформатор отключается по сигналу релейной защиты с двух сторон.

Литература

1.  Коновалова.Л.Л., Рожкова.Л.Д Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебное пособие для техникумов М.:Энергоатомиздат, 1989

2.  Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебник для учащихся электротехнических специальностей средних специальных учебных заведений. М.: Высшая школа,1990.

3.  ПУЭ, 6 издание. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

4.  Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. Под ред. Ю.Г. Барыбина.- М.: Энергоатомиздат, 1991.

5.  Справочник по проектированию электроснабжения. Под ред. Ю.Г. Барыбина. М:Энергоатомиздат, 1990

6.  И.К. Тульчин, Г.И. Нудлер. Электрические сети и электрооборудование жилых и общественных зданий. М:Энергоатомиздат,1990

7.  Пособие к курсовому и дипломному проектированиюдля электроэнергетических специальностей вузов. В.М. Блок. М: Высшая школа, 1990

8.  Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. Электрооборудование станций и подстанций. М.:Энергоатомиздат, 1987

9.  Б.И. Неклепаев, И.П. Крючков. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. М: Энергоатомиздат, 1989