ЭСН и ЭО механического цеха серийного производства

4.Несимметрией напряжений, причиной которых, является включение                                 в трехфазную сеть однофазных электроприёмников, а так же различие нагрузки   на фазах и допускается  не более 2% для трёхфазного электроприёмника.

5. Несинусоидальность формы кривой напряжений и токов причиной которых, является подключение к электрической сети  отдельных электроустановок  имеющие  нелинейные характеристики (вентильные и тиристорные преобразователи и т.д.).

           При прохождении в сетях реактивной мощности увеличиваются полный ток, полная мощность, активные потери и потери напряжения. А также  снижается пропускная способность электрических сетей системы ЭСН и коэффициента мощности. Для устранения этих недостатков применяются следующие способы компенсации реактивной мощности:

        1.Способы естественной  компенсации реактивной мощности, которые не требуют значительных  материальных затрат и должны  проводиться на промышленных  предприятиях в первую очередь:

Упорядочение технологического процесса производства, ведущее к выравниванию графиков нагрузки и улучшенному энергетическому режиму электрооборудования, следовательно, и к  увеличению коэффициента мощности;

Создание рациональной схемы электроснабжения, за счёт уменьшения количества ступеней трансформации;

Замена малозагруженного электрооборудования большой мощности на электрооборудование малой мощности, но более загруженное, за счёт уменьшения потерь мощности;

Применение синхронных двигателей, вместо асинхронных двигателей, если это возможно по технологическим условиям, кроме реверсивных режимов;

Замена устаревшего электрооборудования на более новое,   с наименьшими магнитными потерями  на перемагничивание;

Отключение одного трансформатора на двухтрансформаторной подстанции в период минимальных нагрузок;

       2.Способы искусственной  поперечной компенсации реактивной  мощности, требующие применения  больших затрат на установку  специальных компенсирующих устройств, являющиеся  источниками реактивной энергии:

Применение конденсаторных установок и батарей, включаемых параллельно электроприёмниками реактивной мощности на напряжении 0,38 – 10,5 кВ;

Применение синхронных компенсаторов, включаемых на стороне низкого напряжения узловых распределительных подстанций 6 - 10,5 кВ;

Применение статических источников реактивной мощности, включаемые параллельно с электроприёмниками реактивной мощности с резкопеременной ударной нагрузкой на напряжении 0,38 – 10,5 кВ (дуговые печи, индукционные печи, прокатные станы и т.д.);

 

2.3.1 Исходные данные для расчета  компенсирующих устройств.

=0,94

Рр=142,1 кВт

Qр=112,3 кВАр

Sр=181,2 кВА

Uвн=10 кВ

Uнн=0,4 кВ

Рх.х.=0,56 кВт

Рк.з.=2,65 кВт

Uк.з.=7,5%

Iк.з.=0,8%

2.3.2 Определяем tg φэс

tg φэс=tg(arccos( )                       (3.1)

tg φэс= tg(arccos(0.94)=0.36

2.3.3 Определяем Qэс в кВАр, которую может выдать энергосистема при данной активной расчетной мощности.

Qэс = Рр * tgφэс                                         (3.2)

Qэс =142,1*0,36=51,16 кВАр

2.3.4 Если энергосистема может выдать всю необходимую  реактивную, то  есть если выполняется условие Qэс ≥ Qр , расчёт компенсирующих устройств не производиться.

Если энергосистема  не может выдать всю необходимую  реактивную, то есть если выполняется условие Qэс ≤ Qр , то расчёт компенсирующих устройств должен производиться обязательно.

Qэс ≥ Qр

51,16<112,3

Данное условие не выполняется и энергосистема не может выдать все реактивную мощность потребляемую предприятием. Необходим расчет и и выбор компенсирующих устройств.

2.3.5 Определение пропускной мощности, которую может пропустить трансформаторы при  нормальном режиме работы

                  (3.3)

=112,29 кВАр

2.3.6 Определяем пропускную мощность, которую может пропустить трансформатор  в послеаварийном режиме.

                        (3.4)

=173,149 кВАр

2.3.7 Определяем возможность пропуска реактивной мощности через трансформаторы и место установки компенсирующих устройств.

2.3.6.1 Qпр. норм. ≥ Qр

112,3=112,3

2.3.6.2 Qпр. авр. ≥ Qр

173,149>112,3

Так как два данных условия выполняются, то установка компенсирующих устройств возможна на любой стороне трансформатора, но устанавливаем на низкой стороне, так как компенсирующие устройства на 35 кВ не выпускаются.

2.3.8 Определяем потери реактивной мощности в силовых трансформаторах.

   (3.5)

=6,14 кВАр

2.3.9 Определяем суммарную мощность компенсирующих устройств на подстанции.

QКУ расч = Qр - Qэс + (nтр*ΔQтр)                (3.6)

QКУ расч =112,3-51,16+(2*6,14)=73,42 кВАр

2.3.10пределяем реактивную мощность компенсирующих устройств на каждую секцию шин подстанции.

Q´КУ расч = QКУ расч / nтр                                (3.7)

Q´КУ расч=73,42/2=36,71 кВАр

2.3.1 1Выбор компенсирующих устройств по напряжению и мощности по таблице 3.1. Рекомендуется выбирать количество и мощность установленных компенсирующих устройств таким образом, чтобы их суммарная мощность, как можно ближе подходила к расчётной реактивной мощности,  определённой на каждую секцию шин.

 

Таблица 3.1

Марка, тип	Uном, кВ	Qном, кВАр
КЭ1-0,38-25-2У3	0,38	25,0
КЭ1-0,38-25-3У3	0,38	25,0
КЭ2-0,38-40-2У3	0,38	40,0
КЭ2-0,38-40-3У3	0,38	40,0
КЭ2-0,38-50-2У3	0,38	50,0
КЭ2-0,38-50-3У3	0,38	50,0
КЭК1-0,4-33,3-2У3	0,4	33,3
КЭК1-0,4-33,3-3У3	0,4	33,3
КЭК1-0,4-67-2У3	0,4	67,0
КЭК1-0,4-67-3У3	0,4	67,0
КМПС-0,4-12,5-3У3	0,4	12,5

 

Выбираем:

КМПС-0,4-12,5-3У3  (в количестве трех штук)

Q´КУ уст ≈ Q´КУ расч

37,5 ≈ 36,71

2.3.12Определяем общую реактивную мощность устройств

QКУ уст = Q´КУ уст *nтр        (3.8)

QКУ уст=37,5*2=75 кВАР

2.3.13 Определяется погрешность, обусловленная неточностью выбора мощности компенсирующих устройств  с расчётной мощностью компенсирующих устройств, которая не должна превышать ΔQКУ  ≤ ± 5%.

ΔQКУ = ((QКУ расч - QКУ уст)/ QКУ расч)*100   (3.9)

ΔQКУ=((73,42-75)/73,42)*100%=-2%

2.3.14 Определяем полную расчетную мощность предприятия с учетом установки.

                      (3.10)

=146,92 кВА

2.3.15 Проверяется возможность установки трансформатора меньшей стандартной мощности.

1,4*S´тр. ном.  ≥ 0,75*S´р

где

 1,4 – коэффициент, учитывающий максимально возможную перегрузку трансформатора в послеаварийном режиме двухтрансформаторной подстанции;

          S´тр. ном – ближайшая меньшая стандартная номинальная мощность трансформатора, выбираемая по таблице 2.2 по сравнению с ранее  выбранной мощностью трансформатора, определенная в расчёте  трансформаторов, в  кВА;

          S´р - максимальная полная расчётная нагрузка объекта, завода или цеха , кВА;

          0,75 – коэффициент, учитывающий отключение неответственных потребителей в период послеаварийной перегрузки.

 

1,4*100≥0,75*146,73

140≥110,19

Выбранный трансформатор ТМ с Sном=100 кВА по выбранной номинальной мощности подходит.

βфакт = S´р  /(nтр* S´тр. ном)

βфакт=146,92/2*100=0,73

Выбранный трансформатор ТМ с Sном=100 к ВА по фактическому коэффициенту загрузки подходит, так как не превышает допустимых значений (βфакт=0,6-0,8).

Таблица 2.4

Марка транс-ра	Мощность, Sном, кВА	Напряжение, кВ		Потери, кВт		Uкз   %	Iхх   %	группа соеди- нений
		ВН	НН	Рхх	Ркз
ТМ	100	6;10	0,4	0,36	1,97	4,5	2,6	Δ/Υ-11

 

Вывод:

Так как при выборе трансформатора меньшей мощности все условия совпали, то мы  выбираем трансформатор меньшей мощности.

 

     2.4 Анализ и выбор принципиальных схем подстанций.

 

 

Схемы  в  основном  выбираются  с  учетом  общей  схемы  электроснабжения,  т.е.  вида  схемы  сетей  (радиальной  или  магистральной)  значительно  влияет  на  вид схем  подстанций,  входящих  в  общую  систему  электроснабжения.

При разработке схем коммутации стремятся к максимальному их упрощению и применению в них минимума коммутационной аппаратуры. Такие схемы не только дешевле, но и надёжнее, что подтверждается практикой эксплуатации. Упрощению схем способствует применение автоматики (АВР, АПВ), позволяющие быстро и безошибочно осуществлять резервирования отдельных элементов и тем самым повышающее их надёжность.

На  вводах  напряжением  6…10кВ  распределительных  подстанций  и  на  выводах  вторичного  напряжения  ГПП  и  ПГВ,  как  правило,  следует  устанавливать  выключатели  для  автоматического  включения  резерва.

При  секционировании  разъединителями  шин  на  напряжении  6…10кВ  рекомендуется  устанавливать  два  разъединителя  последовательно  для  безопасной  работы  персонала  на  отключенной  секции,  а  также  на  самом  секционном  разъединителе  при  работающем  другой  секции.                 Рис.  4.1 Схема тупиковой ТП для потребителей 2 и 3 категории, для питания электроприемников и потребителей электроэнергии, имеющие больше пусковые токи.

 

Рис. 4.2 Схема  ТП  с  АВР  на  двух  сторонах  трансформатора  и  автоматическими  выключателями на  стороне  НН.

 

Вывод:

Так как прессовый участок цеха относится ко 2 категории

Электроснабжения, то выбираем схему тупиковой ТП для 2 и 3 категории, имеющие большие пусковые токи.  

 

              2.5 Анализ и выбор компоновок  подстанций.

 

Распределительным устройством называется электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы.

  Открытым распределительным  устройством (ОРУ) называется РУ, все  или основное оборудование которого  расположено на открытом воздухе.

  Закрытым распределительным  устройством (ЗРУ) называется РУ, оборудование  которого расположено в здании.

  Комплектным распределительным  устройством называется РУ, состоящее  из полностью или частично  закрытых шкафов или блоков  со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или  полностью подготовленном для сборки виде.

  Комплектное распределительное  устройство, предназначенное для  внутренней установки, сокращенно  обозначается КРУ. Комплектное распределительное  устройство, предназначенное для  наружной установки, сокращенно  обозначается КРУН.

  Комплектные  распределительные  устройства  напряжением  до  1 кВ  состоят  из  полностью  или  частично  закрытых  шкафов  или  блоков  со  встроенными  в  них  аппаратами,  устройствами  защиты  и  автоматики,  измерительными  приборами  и  вспомогательными  устройствами.

  К комплектным  распределительным  устройствам  напряжением  до  1 кВ  относятся  распределительные  щиты,  посты  управления,  силовые  пункты,  щиты  станций  управления  и  т.п.

  Комплектные  распределительные  устройства  напряжением  выше  1  кВ.

  Комплектные  распределительные  устройства  на  напряжение  6…10кВ  имеют  два  принципиально  различных  конструктивных  исполнения  в  зависимости от  способа  установки  аппаратов:  выкатные  (типа  КРУ,  КРУН),  в  которых  аппарат  напряжением  выше  1 кВ  с  приводом  располагается  на  выкатной  тележке,  и  стационарные  (типа  КСО,  КРУН)  в  которых  аппарат,  привод  и  все  приборы  устанавливаются  стационарно.