Определим число трансформаторных подстанций. Предприятие получает питание от двух подстанций, причем расчетная их нагрузка неизвестна, поэтому количество цеховых ТП и их мощность будем выбирать исходя из равномерности нагрузки шин НН (при 2-х трансформаторных подстанциях).

Исходя из указанной плотности нагрузки 0,25 кВА/м 2 за основную мощность трансформаторов выбираем 1600 кВА.(1 , 2)

Распределим нагрузки следующим образом:

1 ТП: Корпус 1, Корпус 2, Корпус 3, склад ГСМ, вентиляция, станочное отделение.

2 ТП: Корпус 5, Корпус 6, сторонние.

3 ТП: Корпус 4, КНС, очистные, компрессорная, гараж.

Определим коэффициенты загрузки трансформаторов:

для КТП 1 -

для КТП 2-

  для КТП 3 -

Итоги удовлетворительны, однако данные коэффициенты загрузки даны без учета компенсации.

Расчет, приведенный выше, показал целесообразным установить в сети до 1 кВ конденсаторные батареи, суммарная мощность которых составляет 1458 кВАр. Проверим перегрузочную способность трансформаторов:

Согласно ГОСТ 14209 - 69 общая перегрузка не должна превышать 30% сверх номинальной мощности трансформатора, ГОСТ 14209-85 допускает максимальное значение систематической перегрузки 1,5. Однако, для расчета систематических перегрузок необходимы графики нагрузок. Систематическая перегрузка трансформаторов, установленных в помещении не должна превышать 20 % сверх номинальной мощности и 30% для трансформаторов, установленных открыто, причем среднегодовая температура не должна превышать 5 градусов. Расчетная мощность трансформаторов выбирается с учетом систематической перегрузки с помощью коэффициентов кратности, определяемых временем перегрузки и коэффициентом заполнения графика. В нашем случае определение таких коэффициентов невозможно, поэтому выбор был осуществлен по максимальной нагрузке.

Таким образом, проверка сведется к перегрузочной способности в аварийном режиме.

Для ТП 1: кВА где коэффициент 0,8 взят при условии отключения потребителей 3 категории, количество которых можно условно принять 20% от общего числа потребителей, получаемых питание от данной КТП.

Для КТП 2: 2240 > кВА

Для КТП 3: 2240 > 1963 кВА

Таким образом, все трансформаторы ТП удовлетворяют условиям аварийной перегрузки.

Определим коэффициент мощности на 5 уровне системы электроснабжения.

Для этого вводится коэффициент разновременности максимумов: примем

.

Тогда расчетная нагрузка на шинах РП Sрасч = 6814,61 кВА.

Коэффициент мощности: ;

По условию задачи

Таким образом, необходимо принять меры по обеспечению повышения коэффициента мощности.

Предварительный расчет показал целесообразным  установить ККУ Суммарной мощностью 1458 кВАр.

Однако данные расчеты производились без учета потерь в трансформаторах. Поэтому примем к рассмотрению потери активной и реактивной мощности в трансформаторах. На трансформаторных подстанциях установлены трансформаторы типа ТМЗ-1600/6. 

1.4. Компенсация реактивной мощности

Данные трансформаторов: Потери ∆Pхх =2650 Вт, ∆Pкз = 16500 Вт, Uкз = 6%,   Iхх = 1%.

Определим потери в трансформаторах:

Активные потери:

Потери реактивные

Аналогично, для других комплектных трансформаторных подстанций:

Таким образом, суммарная нагрузка на шинах РУ-6 кВ:

Pрасч = 6088 + 77,9 = 6166 кВт;

Qрасч = 4501,54 + 456,628 = 4958 кВАр.

С учетом коэффициента разновременности:

Pрасч = 5549 кВт; Qрасч = 4462 кВАр.

Определяем коэффициент мощности предприятия:

Определяем расчетную мощность КУ:

Выбираем  компенсирующую установку 4ģУКМ58-0,4-402-67-У3 с 6 ступенями регулирования по 67 кВАр и  2ģУКМ58-0,4-536-67-У3 с 8 ступенями регулирования по 67 кВАр (промышленный каталог «Информэлектро» 04.10.03 - 00  взамен 04.10.03 - 94).

Тогда фактическое значение

Предварительно примем вариант подключения к шинам ТП:

2ģУКМ58-0,4-402-67-У3 к ТП 1;

2ģУКМ58-0,4-402-67-У3 к ТП 3;

2ģУКМ58-0,4-536-67-У3 к ТП 2.

Определим коэффициенты загрузки трансформаторов после компенсации:

 - для КТП 1;

- для КТП 2;

- для КТП 3.

.
    Результаты удовлетворительны. Все трансформаторы удвлетворяют условиям аварийной перегрузки.

  Таким образом, был произведен выбор экономически оптимального числа цеховых трансформаторов. Действительно, значения коэффициентов загрузки после компенсации реактивной мощности приблизились к значениям 0,7.

Таким образом, выбор экономически оптимального числа и мощности цеховых трансформаторов показал, что необходимо установить 6 трансформаторов, мощность каждого из которых составляет 1600 кВА с учетом компенсации.

Итогом становится принятие трех 2-х трансформаторных комплектных подстанций с трансформаторами ТМЗ-1600/6 (г.Чирчик, Узбекистан).

Учитывая достаточно большую мощность компенсирующих устройств

 (402 кВАр и 536 кВАр) оптимальным вариантом станет подключение этих КУ к шинам подстанций. При этом необходимо предусмотреть симметричность установки, КУ 536 кВАр установлены на КТП 2 ввиду относительно большого коэффициента мощности. Принимаем тип УКМ58-0,4-402-67-У3 и УКМ58-0,4-536-67-У3 (г. Серпухов, Россия, АО «Электроинтер»). Суммарная мощность конденсаторных установок составила 2680 кВАр (причем половина этой мощности была найдена как экономически целесообразная).

1.5. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов питающей подстанции

Наиболее часто ГПП (ПГВ) промышленных предприя­тий выполняют двухтрансформаторными. Однотрансформаторные ГПП допустимы только при наличии централизо­ванного резерва трансформаторов и при поэтапном строи­тельстве ГПП. Установка более двух трансформаторов возможна в исключительных случаях: когда требуется вы­делить резкопеременные нагрузки и питать их от отдельно­го трансформатора, при реконструкции ГПП, если установ­ка третьего трансформатора экономически целесообразна.

Выбор мощности трансформаторов ГПП производится на основании расчетной нагрузки предприятия в нормаль­ном режиме работы с учетом режима энергоснабжающей организации по реактивной мощности. В послеаварийном режиме (при отключении одного трансформатора) для на­дежного электроснабжения потребителей предусматривает­ся их питание от оставшегося в работе трансформатора. При этом часть неответственных потребителей с целью сниже­ния нагрузки трансформатора может быть отключена.

В нашем случае питание производится от 2-х подстанций, причем нет точных данных о подстанции №1. Поэтому первоначально выбор силовых трансформаторов будем производить на подстанции №2.

Для этого необходимо определить нагрузки на пятом уровне т.е. на шинах НН подстации.

 В задании указан рост нагрузки 8500 кВт. Следовательно,

Причем необходимо учитывать нагрузку, которая была на подстанции до подключения нашего предприятия и роста нагрузки.

Так как на подстанции установлены два трансформатора, то общая нагрузка может быть найдена:

;

Таким образом, общая нагрузка подстанции с учетом предприятия и роста нагрузок:

Учтем тот факт, что эта нагрузка дана для аварийного режима, когда отключен ввод №1, и вся нагрузка приходится на ПС №2.

В нормальном режиме при условии равномерного распределения нагрузки на шинах РУ - 6 кВ (см. схему):

Тогда мощность трансформатора:

- нормальный режим

Очевидно, что приходится переходить на следующую ступень мощности, так как трансформатор мощностью 25 МВА не проходит условия аварийной перегрузки 25∙1,4(35000)< 47730∙0,8(38000). При этом принимаем количество потребителей 3 категории 20%.

Шаг 1,6, следовательно, трансформатор следующей мощности будет 40 МВА.

В настоящее время, трансформаторы мощностью 32000 кВА практически не применяются. Следовательно, уже на данном этапе можно сделать выбор трансформатора подстанции в сторону 40000 кВА, однако в силу учебного характера проекта примем к рассмотрению два варианта 40 МВА и 32 МВА, (трансформатор мощностью 63 МВА будет иметь низкий коэффициент загрузки).

Находим коэффициенты загрузки:

- 1-ый вариант;

- 2-ой вариант;

- 3-ий вариант;

3-ий вариант неудовлетворителен

Принимаем к рассмотрению трансформаторы

ТДН - 32000/110 и ТДН -40000/110, сведем данные трансформаторов в таблицу 2:

Таблица 2

Стоимость оборудования согласно УПСС (Москва, 1986), Технические данные трансформаторов согласно (14).

Произведем пересчет с учетом нынешних цен:

Общие капиталовложения (замена трансформаторов) состоят из монтажных работ и стоимости оборудоания:

 (для 2-х трансформаторов)

 (для 2-х трансформаторов)

Проверим возможность перегрузки намеченных трансформаторов при выходе одного из них из строя и выходе из строя ввода №1:

1,4Ĥ40000 (56000) > 47730

1.4Ĥ31500 (44100) < 47730 однако, приняв общую мощность потребителей 3 категории 20% от общей, при отключении данных потребителей трансформатор проходит условие аварийной перегрузки:

47730Ĥ0,8 = 38160 < 44100

Определим экономически целесообразный режим работы трансформаторов на основании технико-экономических данных, приведенных в таблице 2. В расчетах принимаем Ки.п.= 0,07 кВт/кВАр.

Потери мощности в трансформаторах составят:

Найдем нагрузку, при которой целесообразно переходить на параллельную   работу трансформаторов:

1 вариант:

2 вариант:

При некруглосуточной работе завода с нагрузкой потери энергии в обоих трансформаторах составят

1 вариант:

Определим время максимальных потерь:

2 вариант:

Проведем технико-экономическое сопоставление вариантов.

Первый вариант:

К1 =4504 тыс. руб. (капиталовложения даны для 2-х трансформаторов)

Амортизационные отчисления:

Cа1 = 0,063ĤК1 = 283,75 тыс. руб.

Стоимость годовых потерь электроэнергии при С0п = 0,65 руб./(кВтч):

∆Сп1 = 0,65Ĥ4,104Ĥ10 6=2668 тыс. руб.

Суммарные эксплуатационные  расходы:

Сэ1 = 283,75 + 2668 = 2952 тыс. руб.

Второй вариант:

К2 =4251 тыс. руб. (капиталовложения даны для 2-х трансформаторов)

Амортизационные отчисления:

Cа2 = 0,063ĤК1 = 267,81 тыс. руб.

Стоимость годовых потерь электроэнергии при С0п = 0,65 руб./(кВтч):

∆Сп2 = 0,65Ĥ3,619Ĥ10 6=2352 тыс. руб.

Суммарные эксплуатационные  расходы:

Сэ2 = 267,81 + 2352 = 2620 тыс. руб.

Определения срока окупаемости в данном случае не требуется и экономически выгодным становится применение трансформаторов мощностью 32000 (31500) кВА, так как капитальные и эксплуатационные затраты оказались во втором случае меньше. Однако по техническим условиям вариант с трансформаторами 40000 кВА более целесообразен, так как трансформаторы мощностью 32000 кВА на сегодняшний день практически не применяются и сняты с производства; авторы многих книг и справочников по проектированию не рекомендуют применять такие трансформаторы. Ответ на вопрос о шкале номинальных мощностей трансформаторов неоднозначен. Наш расчет  показал экономическую целесообразность использования трансформатора мощностью 32000 кВА. В книге (3)  демонстрируются преимущества старой шкалы 1,35 в отличие от 1,6 (введена в 1961 г.).

При наличии соответствующей информации завода-изготовителя можно принять к рассмотрению трансформаторы мощностью 32 МВА.

Устанавливаем на подстанции два трансформатора:

ТДН - 32000/110.

Для подстанции №1 (при условии роста 8500 кВт) можно установить трансформаторы такого же типа.

В настоящее время на практике редко встречаются случаи применения двухобмоточных трансформаторов, основное применение находят трехобмоточные трансформаторы или трансформаторы с расщепленной обмоткой.

Поэтому примем к рассмотрению вариант с установкой трансформаторов с расщепленной обмоткой типов:

Стоимость оборудования увеличивается пропорционально данным стоимости трансформаторов, коэффициент роста равен примерно 1,3.

Определим потери мощности

 1 вариант

 2 вариант

 1 вариант

 2 вариант

Определим приведенные потери короткого замыкания:

 1 вариант

  2 вариант

Потери электроэнергии в трансформаторе составят (в расчетах составляющую потерь на охлаждение не учитываем ввиду отсутствия в справочных материалах, поэтому в действительности потери в трансформаторе будут примерно на 5% больше расчетных)

Распределим нагрузку следующим образом:

Нагрузку 35000 кВА распределим равномерно 35000/2 = 17500 кВА;

Рост нагрузки 8783/2 = 4391;

Суммарная нагрузка предприятия приходится на одну секцию ЗРУ ГПП - 2914 КВА.

Таким образом, коэффициенты загрузки для обмоток двух трансформаторов:

1 вариант. Трансформатор №1 и №2 (при работающем секционном выключателе):

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6