ОПИСАНИЕ ЭТУ как приёмник электроэнергии

2.         оПИСАНИЕ ЭТУ как приёмник электроэнергии

 

Питание Ц-105, осуществляется трехфазным переменным током промышленной частоты от цеховых сетей напряжением 0,4 кВ - через КТП. Коэффициент мощности ЭПС близок к единице.

Индивидуальный график нагрузки Ц-105 носит ступенчатый характер. Полный цикл работы составляет 6 часов, при этом 1 час приходится на нагрев изделий при номинальной мощности 105 кВт, затем происходит выдержка изделий в течение 4 часов при номинальной мощности 85 кВт. Двадцать минут отводится на подготовительные операции и разгрузку готовых деталей.

На практике обычно используют многозонные печи или несколько печей на участок. Это приводит к выравниванию общего графика нагрузки участка. При числе зон или печей четыре и более коэффициент формы графика не превышает 1,05.

Расход электроэнергии ЭПС в значительной степени определяется графиком работы печи и при прочих равных условиях с увеличением коэффициента использования падает. Печи прямого нагрева имеют удельный расход электроэнергии 150-250 кВтч/т; периодические печи (Ц-105) – 300-400 кВтч/т.

По надежности электроснабжения ЭПС являются потребителями первой и второй категории. Ц-105 является потребителем второй категории, так как нет таких нежелательных явлений, как прогиб роликов в рольганговых печах или массовый брак изделий при прекращении работы. Поскольку мощность печей сопротивления пропорциональна квадрату питающего напряжения и при снижении напряжения производительность установок резко падает, они предъявляют повышенные требования к точности поддержания питающего напряжения, особенно высокотемпературные печи.

3. Составление и обсчёт группового графика нагрузки

 

Электрические нагрузки характеризуют потребление электроэнергии отдельными приемниками или группой приёмников, предприятием в целом.

Правильное определение ожидаемых электрических нагрузок при проектировании является основой для рационального электроснабжения промышленного предприятия. От их значения зависят выбор всех токоведущих элементов и аппаратов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения.

На этапе проектирования и при эксплуатации систем электроснабжения основными являются следующие нагрузки: активная мощность Р, реактивная мощность Q, кажущаяся мощность S и ток I. Графики нагрузок разделяют на индивидуальные и групповые.

Групповые графики используются для проектирования систем электроснабжения, а индивидуальные – для определения нагрузок мощных приёмников электроэнергии (электрических печей, преобразовательных агрегатов главных приводов прокатных станов и т.д.). По продолжительности различают суточные и годовые графики нагрузок.

Для комплексного учета нагрузок при проектировании и анализе схемы электроснабжения недостаточно наличия только графиков нагрузки. Необходимо учитывать и ряд дополнительных характеристик. К ним относятся:

1. Номинальная мощность приемника. Групповые номинальные активная и реактивная мощности представляют собой сумму номинальных мощностей отдельных приемников, приведенных к продолжительному режиму (ПВ=100%):

2. Средние активные и реактивные нагрузки приёмника:

3. Среднеквадратичные нагрузки:

4. Максимальные нагрузки Р_max – наибольшие из соответствующих средних величин. Они оцениваются значением и ожидаемой частотой появления за тот или иной период времени.

 При наличии данных об удельном расходе электроэнергии на единицу продукции (тонну, штуку и т.д.) w_уд и годового выпуска продукции М расчет максимальной нагрузки по цеху можно вести по формуле:

где Т_max – число рабочих часов в году.

5. Расчетная нагрузка по допустимому нагреву – это длительная неизменная нагрузка элемента системы электроснабжения, которая эквивалентна ожидаемой изменяющейся нагрузке по тепловому воздействию.

Для мощностей всегда должно выполняться соотношение:

6. Коэффициент использования равен отношению средней активной мощности отдельного приемника (или группы их) к ее номинальному значению:

7. Коэффициент включения – отношение продолжительности включения приемника в цикле ко всей продолжительности цикла:

8. Коэффициент загрузки – отношение фактически потребляемой приемником активной мощности за время включения в течение цикла к номинальной его мощности:

9. Коэффициент формы графика нагрузок – отношение среднеквадратичной полной мощности приёмника (или группы) за определенный период времени к среднему значению его за тот же период:

10. Коэффициент максимума – отношение расчетной активной мощности к средней нагрузке за исследуемый период времени:

11. Коэффициент спроса по активной мощности – отношение расчетной или потребляемой активной мощности к номинальной активной мощности группы приёмников:

График нагрузки рассчитываем для участка с пятью печами Ц105 и установкой эндогаза. Групповой график составляется на основе индивидуальных графиков силовой нагрузки каждой ЭТУ, так чтобы не было большого пика нагрузки из-за включения всех агрегатов одновременно. На рисунке 2 представлены индивидуальные графики нагрузок печи Ц105 и установки эндогаза. Рисунок 3 представляет собой общий график нагрузки.

Рис.2

Рис 3

1.

2. Для нахождения среднего значения нагрузки необходимо определить площадь, описываемую ломаной группового графика нагрузки. Для этого разобьем на определенное количество прямоугольников.

,

где P_i-мощность выбранного интервала времени,

t_i- интервал времени, в течение которого мощность остаётся постоянной.

P_∑ = 482·1·18+397·0,2·18=10105,2 кВт

Тогда среднее значение нагрузки будет:

 

3. Найдём среднеквадратичную мощность:

4. Максимальная мощность

 

Определим коэффициенты графика нагрузки:

Коэффициент использования:

Коэффициент включения:

Коэффициент загрузки:

Коэффициент формы:

Из рис.1.9./9/ находим .

Расчётная мощность равна:

 

Коэффициент спроса:

Заявленная мощность:

 

4. ВЫБОР КОМПЛЕКТНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ

Комплектной трансформаторной подстанцией (КТП) называется подстанция, состоящая из трансформаторов или преобразователей и блоков КРУ, поставляемых в сборном или полностью подготовленном для сборки виде.

Трансформаторы для КТП должны допускать аварийные перегрузки на 30% сверх номинального тока не более чем 3 ч в сутки, если длительная предварительная нагрузка составляла не более 70% номинального тока трансформатора.

КТП могут быть одно- и двухтрансформаторными с их расположением в один или два ряда.

На проектируемом участке находятся следующие потребители электроэнергии:

Пять печей Ц105 с

Вспомогательные механизмы: вентилятор и механизм подъема крышки

Установка эндогаза ЭМ-60М1 с

Вспомогательные механизмы: привод газодувки

Таблица 4.1 Параметры определения расчетных нагрузок.

Электроприемник	Количество(n)	Суммарная установленная мощность, кВт			Расчетные нагрузки
					, кВт	, кВт	, кВA
Ц105	5	525	0,8	0,9	420	201,6	466,6
вентилятор	5	5	0,75	0,8	3,75	2,8	4,68
механизм подъема крышки	5	5	0,75	0,8	3,75	2,8	4,68
установка эндогаза	1	34	0,8	0,9	27,2	13,1	30,2
механизм газодувки	1	3	0,2	0,6	0,6	0,8	1
Суммарный показатель	5	535	-	-	455,3	221,1	507,16

Расчет производился по следующим выражениям:

Выбираем следующую КТП:

КТП – 630

Номинальная мощность, кВА 630

Номинальное напряжение, кВ 10/0,4-0,23

Тип силового трансформатора ТМФ

Ставим двухтрансформаторную КТП, общий вид которого представлен на рис.4, для обеспечения необходимой мощности. Все пять печей Ц105 питаются от одного трансформатора КТП, а установка эндогаза ЭН-60М1 и другие установки питается от второго трансформатора КТП.

Рис 4. общий вид двухтрансформаторной КТП – 630:

1 – высоковольтный ввод; 2 –силовой трансформатор; 3 – распределительный шкаф; 4 – шкаф секционного выключателя; 5 − линейный шкаф;

5. РАСЧЕТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ШИНАХ КТП.

Питание агрегатов участка и необходимых механизмов осуществляется по схеме представленной на рис. 5. Рассчитаем предложенную схему электроснабжения. Последовательность расчета токов короткого замыкания следующая:

- составляется расчетная схема установки;

- выбирается место условного короткого замыкания;

- задаемся базисными условиями, выражаем сопротивления всех элементов в относительных единицах и составляем схему замещения;

- путем постепенного преобразования сводим расчетную схему к простейшему виду;

- определяем ток короткого замыкания.

При расчетах принимаем следующие допущения:

- в течение всего процесса короткого замыкания ЭДС всех генераторов системы совпадают по фазе;

- не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и независящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

- пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов;

- не учитывают емкости всех элементов короткозамкнутой цепи, включая и воздушные и кабельные линии;

- считают, что трехфазная система является симметричной.

Исходные данные: схема 2 (Рис.5) задание 2 (Таблица 5.1)

Таблица 5.1

Система	Напряжение, кВ	220
	Мощность, МВА	∞
	Сопротивление, о.е.	−
ТЭЦ	генератор	ТВФ-120-2
	трансформатор	ТДЦ-125000/220
	реактор	РБДГ 10-4000-0,18
ГПП	Трансформатор трёхобмоточный	ТДТН–40000/220
Длина линий, км	AL1, AL2	150
	AL3, AL4	150
	CL1, CL2	10
	CL3, CL4	0,3

Рис.5 Схема внешнего электроснабжения

Т.к. приемниками электрической энергии являются печи сопротивления, то секционный выключатель между двумя линиями отходящими от ГПП находятся в разомкнутом состоянии, это необходимо для снижения тока КЗ. Ток повышается из – за того, что две ветви становятся параллельными. Более высокий ток КЗ требует более сложного и дорогого оборудования. Тогда из заданной схемы (рис. 5) получим схему замещения представленную на рис. 6.

Рис.6 Схема замещения питания участка для расчета тока КЗ на шинах КТП.

Зададимся базисными величинами.

Определим сопротивления:

Для турбогенераторов

Для трансформаторов ТДЦ−125000/220

Для реактора

Для воздушной линии электропередачи АЛ-1, АЛ-2, АЛ-3

Сопротивление кабельных линий CL1

Сопротивление кабельных линий CL3

Сопротивление трехобмоточного трансформатора определим по следующей формуле:

сопротивление средней обмотки не считаем т.к. оно не влияет на ток КЗ.

Используя полученные выражения, получим значения относительных базисных сопротивлений для каждой обмотки трансформатора.

Упростим схему замещения питания участка (рис.6) до схемы рис.7.

Рис.7 Упрощенная схема замещения питания участка.

Упростим схему (рис.7) до схемы рис.8

Рис. 8

Упростим схему (рис.8) до схемы рис.9

Рис.9

Упростим схему (рис.9) до схемы рис.10

Рис.10

Упростим схему (рис.10) до схемы рис.11

Рис.11

Упростим схему (рис.11) до схемы рис.12

Рис. 12

Рис.13 Схема расчета тока КЗ

Ток КЗ определим методом наложения, так как имеем два разнотипных источника − конечной и бесконечной мощности.

От турбогенераторов для определения тока КЗ определим расчетное сопротивление

где  - суммарная мощность генераторов.

Точка КЗ незначительно удалена от источника питания т.е.  

От системы бесконечной мощности ток КЗ в точке К.

Для ТЭЦ:

По расчетным кривым рис. 1.58 [1] определяем кратность тока КЗ :

;

где

;

Определим токи КЗ в точке К: