Разработка системы электроснабжения промышленного предприятия (расстояние от районной подстанции до предприятия - 13,5 км)

время действия релейной защиты (предохранитель), равное 0,2 с;

ступень селективности, с;

время отключения коммутационного аппарата, с;

постоянная времени, с.

 12,5² · 3 = 468,75 кА²·с.

Тепловой импульс для секционного выключателя:

;

468,75 кА²·с > 69,42 кА²·с.

Тепловой импульс для выключателей установленных на отходящих кабельных линиях:

;

468,75 кА²·с > 53,21 кА²·с.

6.3.3. Выбор разъединителей на  110 кВ

Устанавливаем разъединители типа:

РДЗ -110/1000;                                   

 110 кВ;                          

 1000 А;                           

 80 кА.

6.3.4. Выбор трансформатора напряжения на стороне 110 кВ

На стороне 110 кВ принимаем к установке трансформатор напряжения типа:

НКФ-110-83 У1:

 110 кВ;

Схема соединения  Y₀/Y₀/∆-0.

Проверяем по условию:

 110 кВ.

6.3.5.Выбор трансформатора напряжения на стороне 10 кВ

На стороне 10 кВ принимаем к установке трансформатор напряжения типа:

НАМИТ-10-2 УХЛ2:

Схема соединения  Y₀/Y₀/∆-0;

 10 кВ.

Выбор электрических аппаратов сведен в табл.  6.1.

6.3.6. Определение минимально-допустимого по термической стойкости токов К3 сечения кабельных линий 10 кВ.

Считая, что за сопротивлением x_С система бесконечной мощности, принимаем, что периодическая составляющая тока К3 неизменна во времени,определяем минимально-допустимое сечение по термической стойкости отходящих кабелей по выражению:

, мм²        ,                                                                (48)

где   - параметр, зависящий от материала проводника: для кабелей напряжением 10 кВ с                                         алюминиевыми многопроволочными жилами и бумажной изоляцией  90 ,таб. 3.14. [4];

 тепловой импульс (по данному расчету принимается для выключателей установленных на отходящих кабельных линиях.).

 =  81,1 мм²

Так как q_{тер min} > 50 , то выбираем ближайшее стандартное сечение 95 мм².

Отходящие от ГПП кабели 10 кВ не могут быть меньше этого сечения.

Таблица 6.2

7.  Выбор типа, числа и мощности трансформаторов цеховых ТП,  количества ТП в каждом корпусе и мест их расположения

7.1.  Выбор типа и  количества трансформаторов цеховых ТП

Выбираем трансформаторы типа [3]:

ТМН – 1000:                                                         ТМН – 1600:

S =  1000 кВ∙А;                                             S =  1600 кВ∙А;

U_вн = 10 кВ;                                                          U_вн = 10 кВ;

U_нн = 0,4 кВ;                                                 U_нн = 0,4 кВ;

Р_хх = 2,1 кВт;                                                Р_хх = 2,8 кВт;

Р_кз = 12,2 кВт;                                              Р_кз = 18 кВт;

I_хх = 1,4% ;                                                            I_хх = 1,5%;

U_кз = 1,4 %.                                                           U_кз = 1,3 %.

Если основную нагрузку, т.е. 80 – 85% составляют электроприемники I и II категории, то применяются 2-х трансформаторные подстанции.

Если нагрузка III категории, то применяется однотрансформаторная подстанция.

Если преобладает нагрузка III категории, но есть потребители I и II категории, то применяется однотрансформаторная подстанция, но предусматривается на вторичном напряжении резервирующая перемычка.

7.2.   Выбор коэффициента загрузки трансформаторов

Согласно ГОСТу 14209 – 85 принимаем коэффициент загрузки трансформаторов равным 0,9.

Данные коэффициента  представлены в табл. 8.

7.3.   Выбор единичной мощности трансформаторов

Единичную мощность трансформаторов определяем как функцию удельной плотности нагрузки цеха  (табл. 1.1).

Рекомендуется принимать к установке трансформатор (КТП) мощностью  в зависимости от значения :

а)при        ,;

б)при        ,;

в)при        , то ставится трансформаторная подстанция 2500 кВ·А или две по 1000 кВ·А.

Т.к. нагрузка и площади цехов 2 и 3 небольшая, то  для уменьшения количества трансформаторов и  большего удобства обслуживания цехового оборудования, объединяем нагрузки цехов 1 и 2, 3 и 4, 6 и 7, 11 и 12 по вторичному напряжению 0,4 кВ. ТП 10/0,4 кВ располагая трансформаторы на территории цехов №1, №4, №6, №11.

Ориентировочный выбор числа и мощности трансформаторов производится по удельной плотности нагрузки:

,    ,                                                                 (49)

где = 3088 кВА.

Расчет для первого корпуса:

 = 0,235 , выбираем трансформатор       кВ·А, выбираем коэффициент загрузки β = 0,9.

N_{min расч} = , шт,                                                             (50)

где Р_{расч 1,2} = Р_{расч 1} + Р_{расч 2}  = 2393 кВт;

N_{min расч} = = 1,66  принимаем N_min = 2 шт.

∆N = N_min – N_{min расч} – добавка до ближайшего целого числа        ,                        (51)

∆N = 2 – 1,66 = 0,34.

Экономически оптимальное число трансформаторов находим как:           

N_опт =        N_min + m = 2      m = 0 (для 1-го цеха),                                         (52)

где m  - дополнительное число трансформаторов, определяемое по графику на рис.4.7 [5] .

m = f (N_min; ∆N).

Окончательное количество трансформаторов 2 шт., т.к. подстанция двухтрансформаторная.

Производим аналогичные расчеты для всех цехов и заносим данные  в табл. 7.1.

Таблица 7.1.

8.  Выбор схемы распределительной сети 10 кВ

Выбор схемы распределительной сети определяется категорией надежности потребителей электроэнергии, их территориальным размещением, особенностями режимов работы.

Ширина всех цехов более 50 м, поэтому в остальных цехах выбираем встроенные ТП, КТП внутренней установки.

Выбираем 2-х трансформаторные ТП (т.к. во всех цехах есть потребитель I  и  II категории) которые получают питание от двух различных линий, идущих не только от двух разных секций, но и от разных трансформаторов (по соображениям надежности).

Кабельные линии укладываются в траншеи. Согласно ПУЭ в одну траншею укладывается не более 6 кабелей. Траншеи идут вдоль стен. Если траншей несколько они идут параллельно. Кабельные лини, питающие двухтрансформаторную ТП цеха в котором преобладающей является нагрузка I  категории надежности должны проходить в разных траншеях.

Корпусах ТП располагаем вдоль одной из длинных сторон цеха, желательно ближайшей к ГПП, или же при небольшой ширине цеха в шахматном порядке вдоль двух его сторон. Минимальное расстояние между ТП допускается 10 м.

С учетом места расположения ГПП по отношению к цеховым подстанциям выбираем смешанную схему (радиальную и магистральную) распределения электроэнергии.

К одной магистрали могут подключаться 2-3 ТП с трансформаторами мощностью 1000 кВ·А и 2 ТП с трансформаторами мощностью 1600 кВ·А.

Места расположения ТП указаны на чертеже лист 1.

9.  Компенсация реактивной мощности. Выбор компенсирующих устройств

9.1. Компенсация реактивной мощности на стороне 0,4 кВ, устанавливаемых в цехе

По выбранному количеству трансформаторов определяют наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В:

Q_нк =  Q_нк1  + Q_нк2      ,                                                                (53)

где Q_нк1 – мощность компенсирующей установки, необходимая для снижения числа трансформаторов в цехе от максимального до оптимального;

Q_нк2 – дополнительная мощность компенсирующей установки, необходимая для снижения потерь мощности и энергии в цеховых трансформаторах и питающих их кабелях 10 кВ.

;                                                                   (54)

  ,                                               (55)

где Q_т – мощность которую целесообразно передать через трансформатор в сеть напряжением до 1000 В.

Сделаем расчет для первого цеха ( цех  1 объединен с цехом 2.):

=  = 1602 квар;

= (1850 + 101 ) – 1902 = 349 квар,

Т.к.  Q_НК1,2 > 0, то требуется установка конденсаторных батарей для уменьшения количества трансформатор в цехе.

,                                                        (56)

где ,  рис. 4.8. и  рис. 4.9. [6]

К_Р1 и К_Р2  определяем по таб. 8.1.  и  таб. 8.2.  [6].

К_Р1 зависит от питающей энергосистемы и числа смен; для Северо-запада и 2-х сменной работе, характерной  для данного предприятия.

К_Р2  зависит от мощности питаемых трансформаторов и расстояния от источников до трансформатора (при магистральной схеме – до первого трансформатора).

К_Р1 = 12 ;  γ= К_Р1/ 30 – для магистральной схемы с тремя и более трансформаторами.

= 1951 – 349 – 0,4 · 2 · 1600 = 322 квар,

Т.к.  Q_НК2 < 0, то установка конденсаторных батарей для уменьшения потерь мощности и энергии в цеховых трансформаторах и питающих их кабелях 10 кВ не требуется.

Суммарная мощность компенсирующих устройств:

Q_нк =  Q_нк1  + Q_нк2 =349 +322 = 671 квар.

Для каждой трансформаторной подстанции ранее найденная мощность НКБ распределяется в ее сети, исходя из соображений