Электроснабжение

5       Выбор числа и мощности трансформаторов  ГПП

5.1     Методика выбора трансформаторов  ГПП

Выбор числа, типа и мощности силовых трансформаторов для питания электрических нагрузок промышленного предприятия производится на основании расчётов и обоснований по изложенной ниже методике:

- определяется число  трансформаторов на подстанции, исходя из необходимости обеспечения высокой надежности с учётом категории потребителя;

 

• намечаются варианты мощности выбираемых трансформаторов с учё 
  том допустимой нагрузки их в нормальном режиме и допустимой перегрузки в 
  послеаварийном режиме;

• определяется экономически целесообразное решение из намеченных 
  вариантов;

• учитывается возможность расширения или развития подстанции, ре 
  шается вопрос о возможной установки более мощных трансформаторов на тех 
  же фундаментах либо предусматривается возможность расширения подстанции 
  за счёт увеличения числа трансформаторов.

5.2    Расчёт трансформаторов ГПП

Выбор номинальной мощности трансформаторов 11111 ведётся по полной расчётной мощности:

SpZ =KZ>/(Pps +АРТ)2 +(Qps + AQT -QKy)2,

где Kjf=0,9-0,92 - коэффициент одновременности максимумов; Рр1=Рр.сил.(о,4кВ)~|"Рр.освет=9017,5 - расчётная активная мощность завода; QP£=Qp.ciui.(o,4 кВ)+Рр.освет=Ю046квар - расчётная реактивная мощность завода;

APT=0,02S'pS - потери активной мощности в трансформаторах ГПП; AQT=0,lS'ps - потери реактивной мощности в трансформаторах ГПП;

QKy=PcI(tgcpi-tgcp2) — мощность компенсирующих устройств;

Pci=PPi(TM/Tr);

Тм=5000 - число часов использования максимальной нагрузки; Тг=8760 - число часов в году; tg(pi=0,68 - естественный коэффициент мощности; 1§ф2=0,4 - требуемый коэффициент мощности. Произведём расчёты:

Учитывая наличие потребителей I и II категорий по надёжности электроснабжения, принимаем к установке два трансформатора. Номинальная мощность одного трансформатора равна:

8„ом.т=8рЕ/(2-0,7)=13761,4/(2-0,7)=9829,6кВА.

Принимаем к установке трансформаторы с номинальной мощностью ЮОООкВА.

 

Проверим перегрузочную способность трансформаторов в аварийном режиме по условию:

1,4*10000=14000 кВА>13761,4 кВА. Принимаем к исполнению два трансформатора ТДН-10000/3 5.

6       Картограмма нагрузок

Картограмма нагрузок завода представляет собой окружности, размещенные на генплане. Площади окружностей пропорциональны расчётным нагрузкам цехов. Для каждого цеха в выбранном масштабе, строится соответствующей площади окружности, центр которой совпадает с центром нагрузок данного цеха.

Центр нагрузок отдельного цеха или предприятия в целом является символическим центром потребления электрической энергии. Г1111, РП и ТП следует располагать возможно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии, и, как следствие, существенно сократить протяженность как сетей высокого напряжения, так и цеховых сетей низкого напряжения, уменьшить расход материала для проводников и заметно снизить потери электрической энергии.

Радиусы окружностей, наносимых на генплан, определим по формуле:

где Рр1=Рр.сил.(о,4 кв>+ Рр.освет - расчётная активная мощность цеха;

т=0,5 кВт/мм2 - масштаб для определения площади круга.

Осветительная нагрузка представляется в виде сектора, площадь которого соответствует мощности, идущей на освещение цеха. Угол сектора осветительной нагрузки определим по формуле:

a = (Pp.0./PZp)-360°. Полученные при расчете значения занесены в таблицу 6.

 

Таблица 6 — Данные для построения картограммы нагрузок

 

8» &JS S  5 £*	Наименование цехов и нагрузок	Рр, кВт	рр.о., кВт	г, мм	а, град
1	Склад ГСМ	31,2	1,4	7,2	16
2	Склад вспомогательный	8,3	0,3	3,7	13
3	Склад тарного хранения 1	9,8	0,8	4,1	29
4	Автотранспортный цех	128,7	16,2	15,2	45
5	Склад цемента	64,9	1,2	10,3	7
6	Ремонтно-механический цех	174,4	8,0	17,0	17
7	Инженерно- лабораторный корпус	115,9	9,7	14,1	30
8	Заводоуправление	50,1	3,6	9,2	26
9	Корпус административно-бытовой	81,4	9,4	12,0	42
10	Комбинат общественного питания	75,2	3,2	11,2	15
11	Овощехранилище	25,5	1,5	6,6	21
12	Склад арматуры	24,3	0,9	6,3	13
13	Кислородная станция	162,2	2,7	16,2	6
14	Градирня	26,3	0,3	6,5	4
15	Станция газификации	146,3	0,5	15,3	1
16	Корпус тарный	96,5	5,3	12,7	20
17	Корпус 3 -Западный	1828,1	148,1	56,1	29
18	Склад тарного хранения 2	66,1	2,3	10,4	13
19	Корпус 4-КПЦ	360,6	24,6	24,8	25
20	Литейный цех	1539,9	52,4	50,3	12
21	Склад мазута	22,4	1,4	6,2	23
22	Испытательная станция	243,5	4,1	19,9	6
23	Склад готовой продукции	30,9	2,3	7,3	27
24	Корпус 2-Восточный	874,9	160,9	40,6	66
25	Корпус 1 -Главный	3059,2	259,2	72,7	31
26	Заготовительный цех	172,4	52,8	18,9	110

7       Выбор напряжения внутреннего  электроснабжения

Выбор напряжения распределительной сети тесно связан с решением вопроса электроснабжения предприятия. Окончательное решение принимают в результате технико-экономического сравнения вариантов, учитывающих различное сочетание напряжений отдельных звеньев системы.

С применением схем глубокого ввода напряжение первых ступеней распределения электроэнергии возросло до 220 кВ. Широкому распространению напряжения ПО кВ для небольших и средних по мощности предприятий способствует выпуск силовых трансформаторов с минимальной мощностью 2500 кВА. Более высокое номинальное напряжение и отсутствие промежуточных трансформаций значительно сокращает потери электроэнергии в системе электроснабжения.

 

Напряжение 35 кВ применяют для питания предприятий средней мощности и для распределения электроэнергии на первой ступени электроснабжения таких предприятий при помощи глубоких вводов.

Напряжения 10 и 6 кВ широко используют на промышленных предприятиях: на средних по мощности предприятиях - для питающих и распределительных сетей; на крупных предприятиях — на второй и последующих ступенях распределения электроэнергии.

Напряжение 10 кВ является более экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ. Напряжение 6 кВ допускается применять только в тех случаях, если на предприятии преобладают приемники электроэнергии с номинальным напряжением 6 кВ или когда значительная часть нагрузки предприятия питается от заводской ТЭЦ, где установлены генераторы напряжением 6 кВ.

Примем напряжение схемы внутреннего электроснабжения 35 кВ/6 кВ.

8       Определение места ГПП

8.1    Определение  условного центра электрических  нагрузок

На основании построенных картограмм находим координаты условного центра электрических нагрузок (УЦЭН) активных (ха; уа) электрических нагрузок цеха, а затем завода по следующим формулам:

Найденные координаты УЦЭН не позволяют до конца решить задачи выбора места расположения ГТП, так как в действительности ЦЭН смещается по территории предприятия. Это объясняется следующими причинами:

• изменением потребляемой мощности отдельными приемниками в соот 
  ветствии с графиками их нагрузок;
• изменением сменности предприятия;
• дальнейшим развитием предприятия.
 

Таблица 8.1 - Определение УЦЭН

 

о а£ о   га 1   § Ж	Наименование цехов и нагрузок	Координаты нагрузки		Интервал времени графика нагрузки	Установленная мощность, кВт
			X			Y
1	Склад ГСМ	40	340	1	70
2	Склад вспомогательный	35	315	1	10
3	Склад тарного хранения 1	60	305	1	30
4	Автотранспортный цех	180	330	1	250
5	Склад цемента	185	280	1	250
6	Ремонтно-механический цех	155	135	1	385,25
7	Инженерно-лабораторный корпус	290	340	1	250
8	Заводоуправление	360	340	1	100
9	Корпус административно-бытовой	360	320	1	160
10	Комбинат общественного питания	490	330	1	160
11	Овощехранилище	490	300	1	30
12	Склад арматуры	95	240	1	90
13	Кислородная станция	140	210	1	200
14	Градирня	165	200	1	40
15	Станция газификации	190	165	1	200
16	Корпус тарный	75	170	1	160
17	Корпус 3 -Западный	90	70	1	3000
18	Склад тарного хранения 2	160	35	1	250
19	Корпус 4-КПЦ	280	105	1	600
20	Литейный цех	385	95	1	2500
21	Склад мазута	350	15	1	70
22	Испытательная станция	415	35	1	300
23	Склад готовой продукции	470	55	1	100
24	Корпус 2-Восточный	490	200	1	1200
25	Корпус 1 -Главный	390	190	1	5000
26	Заготовительный цех	390	255	1	800

Таблица 8.2 - Координаты УЦЭН

Координаты УЦЭН
X	Y
306,5	157,4

8.2    Выбор  места ГПП

Место расположения источника питания (главной понизительной подстанции) выбирают в любой наиболее удобной точке максимально приближенной к центрам нагрузок соответствующих групп потребителей электроэнергии. В этом случае высшее напряжение будет максимально приближено к центру потребления электроэнергии, а распределительные сети будут иметь минимальную протяженность. Если по каким-либо причинам (технологическим, архитектурным, и др.) нельзя расположить источник питания в центре условных нагрузок, то его смещают в сторону внешнего источника питания. При этом

 

увеличатся годовые приведенные затраты на систему электроснабжения, обусловленные этим смещением.

9       Выбор схемы внутризаводского  электроснабжения

Внутризаводское распределение электроэнергии выполняют по магистральной, радиальной или смешенной схеме. Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей электроэнергии, их территориальным размещением, особенностями режимов работы.

Радиальными схемами являются такие, в которых электроэнергия от источника питания передается непосредственно к приемному пункту. Чаще применяют радиальные схемы с числом ступеней не более двух.

Одноступенчатые радиальные схемы применяют на небольших и средних по мощности предприятиях для питания сосредоточенных потребителей (насосные станции, печи, преобразовательные установки, цеховые подстанции), расположенных в различных направлениях от центра питания. Радиальные схемы обеспечивают глубокое секционирование всей системы электроснабжения, начиная от источников питания и кончая сборными шинами до 1 кВ цеховых подстанций.

Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП применяют на больших и средних по мощности предприятиях для питания через РП крупных пунктов потребления электроэнергии, так как нецелесообразно загружать основной центр питания предприятия с дорогими ячейками РУ большим количеством мелких отходящих линий. От вторичных РП питание попадает на цеховые подстанции без сборочных шин высшего напряжения. В этом случае используют глухое присоединение трансформаторов или предусматривают выключатель нагрузки, реже — разъединитель. Коммутационно-защитную аппаратуру при этом устанавливают на РП.

Магистральные схемы распределение электроэнергии применяют в том случае, когда потребителей много и радиальные схемы нецелесообразны. Основное преимущество магистральной схемы заключается в сокращении звеньев коммутации. Магистральные схемы целесообразно применять при расположении подстанций на территории предприятия, близком к линейному, что способствует прямому прохождению магистралей от источника питания до потребителей и тем самым сокращению длины магистрали.

Недостатком магистральных схем является более низкая надежность по сравнению с радиальными схемами, так как исключается возможность резервирования на низшем напряжении однотрансформаторных подстанций при питании их по одной магистрали. Рекомендуется питать от одной магистрали не более двух-трёх трансформаторов мощностью 2500-10000 кВА и более четырёх-пяти при мощности 250-630 кВА.

Поэтому используем для внутризаводского распределения электроэнергии радиальную схему.

 

Список литературы

1. Порошенко А.Г., Хомутов О.И., Сташко В.И., Хомутов С.О. «Элек 
   троснабжение промышленных предприятий». Задание по курсовому и диплом 
   ному проектированию для студентов специальности 10.04 - «Электроснабже 
   ние» (по отраслям) всех форм обучения /АлтГТУ им И.И. Ползунова. - Барна 
   ул: Изд-во АлтГТУ, 2002. - 71 с.
2. Правила устройства электроустановок. /М-во топлива и энергетики 
   РФ. - 6-е изд., перераб. и доп. с изм. - М: Главгосэнергонадзор России, 1998. - 
   608с.

 

4. Фёдоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и ди 
   пломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: 
   Учеб. пособие для вузов, - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.
5. Порошенко А.Г. «Проектирование электроснабжения с применением 
   ПЭВМ». Учебное пособие Алт. гос. техн. ун-т. им. И.И. Ползунова. Барнаул: 
   Изд-во АлтГТУ, 1994. - 162 с.

6. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. В 2-х 
   кн. Под ред. А.А. Фёдорова и Г.В. Сербинского. Кн. 2. Технические сведения об 
   оборудовании. М., «Энергия», 1987.