Дипломная работа: Реконструкция электроснабжения г. Барнаула

                Продолжение таблицы 1.3

2 Определение центра электрических нагрузок

2.1 Картограмма нагрузок

Геометрическое изображение средней интенсивности распределения нагрузок на картограмме выполняем с помощью окружностей. В качестве центра окружности выбираем центр электрической нагрузки (ЦЭН) приемника электроэнергии нагрузок. В данном случае предполагаем, что центры нагрузок совпадает с месторасположением ТП и РП потребителей.

Значение радиуса круга находим из условия равенства расчетной мощности  площади круга

                                                                                         (2.1)

где  - радиус круга, мм;

       - масштаб, кВт/мм;

      , отсюда

                                                                                             (2.2)

Силовые и осветительные нагрузки изображаем в виде сектора круга. Угол сектора a определяем из соотношения активных расчетных и осветительных нагрузок предприятия.

Выбираем масштаб m=1 кВт/мм2. Расчетные значения приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Определение центра электрических нагрузок

На генплане района произвольно наносим оси координат. Координаты ЦЭН района определяем по формулам:

                                                                                     (2.3)

                                                                                        (2.4)

2.2 Определение центра зоны рассеяния

Каждый приемник электроэнергии (ТП, РП, промышленное предприятие) работают в соответствии со своим графиком нагрузки. Нагрузки приемников с течением времени изменяются в соответствии с технологическим процессом производства. Поэтому нельзя говорить о ЦЭН как о стабильной точке, координаты ЦЭН в каждый момент времени будут принимать значение, определенные нагрузками графика.

Рассмотрим приемники электроэнергии района электроснабжения, для каждого приемника существуют графики нагрузок, тогда координаты ЦЭН являются значениями функции времени:

                                                                                 (2.5)

                                                                                               (2.6)

Эти функции описывают перемещения ЦЭН, значения их, вычисленные в дискретные моменты времени t=1, 2, 3…24Т, образуют множество точек, заполняющих некоторую область, которую называют зоной рассеяния ЦЭН.

3 Выбор числа и мощности трансформаторов

потребителей с учетом компенсации реактивной мощности

Выбор оптимальной мощности низковольтных батарей конденсаторов (НБК) осуществляется одновременно с выбором трансформаторов потребителей электрической энергии, т.е. при выборе числа и мощности трансформаторов должен решаться вопрос об экономически целесообразной мощности реактивной энергии, передаваемой через трансформатор в сеть напряжением 0,4 кВ.

Рассчитаем мощность трансформаторов, устанавливаемых на подстанции 2 цех элеватора – МИС, при числе трансформаторов N равное 2.

Определяем мощность трансформаторов по формуле:

,                                                                               (3.1)

где  - число трансформаторов,

      - коэффициент загрузки трансформаторов; принимаем  равным 0,7 (для потребителя 2-й категории).

 кВА

Принимаем к установке два трансформатора мощностью кВА.

Находим реактивную мощность, которую можно предать через трансформаторы в сеть 0,4 кВ.

квар                                                 (3.3)

Мощность НБК по первому этапу расчета

                                                                              (3.4)

 1577,3 – 1441,677 = 135,623 квар

Определяем дополнительную мощность НБК по условию снижения потерь по формуле

,                                                                  (3.5)

где - расчетный коэффициент, зависящий от расчетных параметров Кр1 и Кр2 и схемы питания.

Значение Кр1 зависит от удельных потерь, приведенных затрат на НБК и потерь активной мощности. Значение Кр1 принимаем по таблице [4] равным15. Значение Кр2 принимаем по таблице равным 10. В зависимости от выбранных Кр1 и Кр2 по кривым определяем значение =0,45, тогда

,

т.е. =1,7, тогда = 135,6 + 1,7=137,3 кВар.

Расчетную мощность НБК округляем до ближайшей стандартной мощности комплектных конденсаторных установок (ККУ). Принимаем к установке ККУ типа ККУ-0,38-1-150 НУЗ левого и правого исполнения вводных ячеек суммарной мощности  кВар.

Реактивная нагрузка, отнесенная на шины НН ГПП с учетом потерь в трансформаторах составит:

= 1577,3 - 150 + 13,6 = 1440,9 кВар              (3.6)

Аналогичный расчет проведен для всех предприятий района. Данные расчетов занесены в таблицу 3.1.

Согласно исходным данным для РП-8, РП-5, ТП-6 установка БК не требуется.

Суммарная реактивная нагрузка на шинах НН ГПП составит:

                                                                                            (3.7)

=1440,9 + 280,97 + 359,19 + 246,1 + 260,87 + 516,27 +

+ 1597,44 + 503,07 + 1523,94 = 6729,05 кВар

 = 2028 + 1310,4 + 1298,7 = 4637,1 кВар

                                                                     (3.8)

= 6729,05 + 4637,1 = 11356,15 кВар

Это удовлетворяет условию поддержания коэффициента мощности района на уровне cosj = 0,93.

Следовательно, установка высоковольтных батарей конденсаторов не требуется.

Таблица 3.1 – Расчет мощности трансформаторов потребителей и конденсаторных установок

4 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП

Учитывая наличие потребителей I и II категории надежности, принимаем к установке на ГПП два трансформатора.

Для определения номинальной мощности трансформаторов найдем среднюю нагрузку по суточному графику в соответствии с выражением

,                                                                                     (4.1) 

Рассчитаем коэффициент y:

,                                                 (4.2)

где  - стоимость 1 кВт×ч потерь энергии к.з.

Так как y > 0,1, то мощность трансформаторов выбирается по перегрузочной способности.

На графике выделим типовую часть из условия Sпик > Sср и определим коэффициент начальной нагрузки Кз и коэффициент перегрузки Кп' по формулам:

                                                                                           (4.3)

,                                                                                          (4.4)

где вместо  принимаем среднее значение мощности .

Полученное значение  меньше, чем 0,9 Кmax = 1,3, поэтому принимаем = 1,3 и корректируем продолжительность перегрузки по формуле:

                                                                   (4.5)

Расчет показывает, что уточненные значения Н незначительно отличается от определенного Н’ по графику, поэтому в дальнейшем будем считать, что Н=14.

По полученным значениям = 0,59 и Н= 14 по графику [5] определяем допустимое значение перегрузки Кп = 1,05.

Определим номинальную мощность трансформатора в соответствии с формулой:

 кВА                                                 (4.6)

На основании выполненного расчета принимаем к рассмотрению два варианта трансформаторов: вариант 1 трансформаторы номинальной мощностью 16000 кВА, вариант 2 – с номинальной мощностью25000 кВА.

Проверим возможность перегрузки намеченных трансформаторов при выходе из строя одного из них.

Вариант 1. При отключении одного трансформатора мощностью 16000 кВА оставшийся в работе трансформатор сможет пропустить мощность, равную 1,4 SH = 1,4×16000 = 22400 кВА, т.е. 76% всей потребляемой районом мощности.

Коэффициент 1,4 учитывает допустимую предельную перегрузку трансформатора в аварийном режиме.

Вариант 2. При отключении одного трансформатора мощностью 25000 кВА оставшийся в работе может пропускать мощность, равную     1,4 SHТ2 = 1,4×25000 = 35000 кВА, т.е. всю потребляемую районом мощность.

5 Расчет токов короткого замыкания

5.1 Расчет токов короткого замыкания в электроустановках

выше 1000 В

Питание потребителей осуществляется от системы бесконечной мощности.

Расчет выполнен в базисных единицах. Принимаем за базисные единицы номинальную мощность трансформатора районной подстанции   МВА и Иб=115 кВ.

Находим базисный ток:

 кА                                                  (5.1)

Составляем схему замещения и нумеруем ее элементы в порядке их расположения от системы бесконечной мощности в направлении к точкам к.з.

Определяем в соответствии с таблицей сопротивления элементов схемы замещения в базисных единицах.

Трансформатор Т1

                                                 (5.2)

                   (5.3)

линия ВЛ-110

                                                     (5.4)

где - протяженность линии, км.

К расчету токов к.з.

                                                                                               (5.5)

где xуд – удельное реактивоное сопротивление на 1 км длины линии Ом/км;

       - активное сопротивление на 1 км длины линии, определяемое как

                                                                                           (5.6)

где - удельная проводимость проводов, принимаемое равным 32 м/Ом×мм2 по справочным данным;

       - сечение проводов, равное 120 мм2. Тогда

 Ом/км

Суммарное сопротивление для точки К1

Т.к. , активное сопротивление не учитывается.

Таким образом

 кА                                                        (5.7)

Ударный ток в рассматриваемой точке составит

 кА,                                          (5.8)

где - ударный коэффициент.

Для точки короткого замыкания  принимаем Uб=10,5 кВ, Sб=125 МВА

кА

С учетом влияния сопротивления нагрузки xнагр = 1,2 суммарное сопротивление до точки К2 составит:

                     (5.9)

                              (5.10)

 кА                                                    (5.11)

кА

 МВА                           (5.12)

Для точки короткого замыкания расчетные точки достаточно взять на шинах ГПП (точка К2), т.к. протяженность линии незначительна (l = 0,84 км).

Для расчета заземлания ГПП (К1) необходимо определить ток однородного к.з. в точке К1. Для этого составляем схему нулевой последовательности до точки К1, в которую войдет лишь линия 110 кВ своим индуктивным сопротивлением. Сопротивление нулевой последовательности линии определяется из соотношения  [7]. Отсюда = 3 , где Ом, = 3×2 = 6 Ом.

Сопротивление трансформатора 125 МВА в именованных единицах равно

 Ом                                               (5.13)

Ом.

Результирующее сопротивление схем обратной и прямой последовательности равны

= =14 Ом

Ток однофазного к.з. в точке К1 составит:

 кА        (5.14)

5.2 Расчет токов короткого замыкания в электроустановках до 100

В элеватора

Расчет токов к.з. в сети напряжением 0,4 кВ выполняем в именованных единицах. Все элементы сети на стороне ВН трансформатора рассматриваются как источник неограниченной мощности. Работа трансформаторов предприятия раздельная. Сопротивление элементов схемы высшего напряжения до трансформатора предприятия в именованных единицах составляет

 Ом, = 0,07 Ом.

Приводим сопротивление ситемы электроснабжения к напряжению  0,4 кВ

 мОм           (5.15)

 мОм                        (5.16)

Определяем сопротивление трансформаторов предприятия

 мОм                                            (5.17)

мОм (5.20)

Рассчитаем ток к.з. в точке К1 (рисунок 2) на вводе низшего напряжения ТП.

Суммарное реактивное сопротивление равно

 мОм                                   (5.21)

Суммарное сопротивление активное (кроме сопротивлений элементов системы электроснабжения высшего напряжения и трансформатора ТП) должно учитывать переходные сопротивления контактов. Для этой цели в расчет вводим добавочное сопротивление, которое на шинах подстанции составит             15 мОм.

 мОм         (5.22)

Ток в точке К1 равен:

 кА                          (5.23)

Ударный ток в точке К1

 кА                                    (5.24)

Аналогично рассчитываем ток к.з. в других точках цеховой сети, при этом учитываем сопротивление контактов. Результаты расчетов приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Расчетные значения токов к.з. в низковольтной сети

К расчету току к.з.

Рисунок 3

6 Выбор и проверка оборудования

6.1 Выбор высоковольтных кабелей для распределительной

сети напряжением 10 кВ

Передачу электроэнергии от источника до приемного пункта осуществляем кабельными линиями. Сечение жил кабелей выбираем по техническим и экономическим условиям.

Начальное условие соответствие выбранного номинального питающего напряжения 10 кВ напряжению устанавливаемого оборудования, в данном случае кабельных линий.

                                                                                            (6.1)

Далее, согласно ПУЭ, определяем экономическое сечение в зависимости от экономической плотности тока по формуле

                                                                                                 (6.2)

где - максимальный расчетный ток линии при нормальной работе сети;

       - экономическая плотность тока, А/мм2, определяемая в зависимости от материала и времени использования максимальной нагрузки.

Расчетный ток линии принимаем при нормальной нагрузки без учета повышенной нагрузки при авариях и ремонтах. полученное сечение проводника округляем до ближайшего стандартного значения.

Выбираем сечение кабеля для питания трансформаторной подстанции 3 цеха элеватора с учетом транзитной мощности, потребляемой вторым цехом и МИС.

 Максимальная нагрузка составит S = 4276,55 кВА. Токовая нагрузка между питающими кабелями распределяется поровну. Продолжительность использования максимальной нагрузки 4500 часов.

Определяем расчетный ток нагрузки

А                                                           (6.3)

Расчетный ток на один кабель

 А

Для кабеля с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами = 1,4 А/мм2 определяем экономическое сечение кабеля

=88 мм2.

Принимаем ближайшее стандартное значение 95 мм2. Длительно допустимый ток по нагреву для кабеля 95 мм2, лежащего в земле составит Iдоп = 205 А. Введем поправочные коэффициенты на число кабелей, лежащих в одной траншее.

Iдоп.к = 205×0,9 = 184,5 А

I1 = 126,3 А Следовательно, сечение кабелей, выбранное по экономической полотности тока, проходит по условию нагрева.

Выбранное сечение проверяем на термическую устойчивость к току переходного к.з. по формуле:

,                                                                               (6.4)

где  - установившееся значение тока к.з. принимаем равным 4,57 кА;

         - приведенное время к.з., равное 0,59 с;

       - температурный коэффициент, учитывающий ограничение допускаемой температуры нагрева жил кабеля принимаем 95 А/мм2.

мм2.

Коэффициент предварительной нагрузки:

                                                                             (6.5)

В аварийном режиме, при выходе одного кабеля из строя, и на время ликвидации аварии допускается перезагрузка в течении 5 суток в пределах до 6 часов составляющая 1,25. Допустимый ток нагрузки линии с учетом перегрузки

 А                                     (6.6)

Это составляет 93% от  в аварийном режиме, т.е. в аварийной ситуации предприятию необходимо в часы максимума предусмотреть снижение нагрузки на 7%.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7