2.2 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов и подстанций.
Выбираем число подстанций и мощность трансформаторов для питания потребителей U=0.4 кВ, если установленная мощность на предприятии S=3776,в составе предприятия имеются потребители первой категории, так как в составе предприятия есть потребители первой категории, то для обеспечения надежности и бесперебойности электроснабжения на каждой трансформаторной подстанции необходимо предусмотреть установку двух одинаковых по мощности трансформаторов, загрузку трансформаторов нужно производить так, в нормальном режиме каждый трансформатор должен работать в экономически целесообразном режиме, то есть с загрузкой 60-70% от его номинальной мощности. В аварийном режиме, когда один трансформатор отключился, а оставшийся в работе трансформатор взял бы на себя нагрузку отключившегося трансформатора, и его перегрузка составляла 20-40%. для питания низковольтной нагрузки будем использовать трансформаторные подстанции, на которых устанавливается специальные силовые трансформаторы ТМЗ.
Эти трансформаторы выпускают напряжением на первичной обмотки 6-10 кВ, а вторичной 0,4 кВ. Номинальной мощности 630, 1000, 1600 кВА.
Допустим, что в нормальном режиме каждый трансформатор на подстанции работает с коэффициентом загрузки 0,65. Когда в аварийном режиме один трансформатор берет на себя двойную загрузку коэффициент загрузки 1,3. Так как ни один из выпускаемых трансформаторов ТМЗ с учетом допустимых перегрузок не может взять на себя всю нагрузку предприятия то необходимо выбрать несколько трансформаторных подстанций.
Здесь и далее по тексту формул использованы сокращения:
S max - максимальная полная мощность.
S п/ст. - мощность подстанции.
n - количество подстанций.
S тр. - мощность трансформатора.
К з.а - коэффициент загрузки в аварийном режиме.
К з.н - коэффициент загрузки в нормальном режиме.
Найдем необходимое число подстанций.
1) Определяем мощность для двух подстанций.
Определяем ореинтеровочную мощность трансформатора, считая, что в аварийном режиме его коэффициент загрузки должен быть 1,3.
Определим коэффициент загрузки в нормальном режиме для каждого подварианта.
1а) Трансформатор мощностью 1000 кВА.
1б) Трансформатор мощностью 1600 кВА.
2) Определяем мощность для трех подстанций.
Определяем ореинтеровочную мощность трансформатора, считая, что в аварийном режиме его коэффициент загрузки должен быть 1,3.
Определим коэффициент загрузки в нормальном режиме для каждого подварианта.
2а) Трансформатор мощностью 630 кВА.
2б) Трансформатор мощностью 1000 кВА.
Вывод: Из всех вариантов выбираем 2б. Ориентировочная мощность трансформатора 630 кВА, считаем, что в аварийном режиме его коэффициент загрузки должен быть от 0,6 до 0,7.
Марка трансформатора ТМЗ-1000/10-65 первичная обмотка напряжением 10 кВ вторичная 1 кВ.
DР х.х = 3,3 кВА
DР к.з =12,3 кВА
U к.з = 5,5 %
I х.х = 2,8 %
Для высоковольтной линии берем одну трансформаторную подстанцию, в аварийном режиме трансформатор возьмет на себя всю нагрузку и будет перегружен на 30%, то есть будет работать с коэффициентом загрузки 1,3.
Определяем ореинтеровочную мощность трансформатора.
Определим коэффициент загрузки.
а) Трансформатор мощностью 6300 кВА.
б) Трансформатор мощностью 10000 кВА.
Вывод: Из всех вариантов выбираем 2а. Ориентировочная мощность трансформатора 630 кВА считая, что в аварийном режиме его коэффициент загрузки должен быть от 0,6 до 0,7.
Марка трансформатора ТМ-6300/10 первичная обмотка напряжением 10 кВ вторичная 6,3 кВ.
D Р х.х = 12,3 кВА
D Р к.з = 46,5 кВА
U к.з = 6,5 %
I х.х = 3 %
2.5 Расчет потерь мощностей в трансформаторах.
Здесь и далее по тексту формул использованы сокращения:
Q - реактивная мощность.
X - индуктивное сопротивление.
P - активная мощность.
U - напряжение.
Рассчитываем потери мощности в силовом трансформаторе марки
ТМ-6300/10 напряжение питающей цепи 10 кВ.
S max = 417 кВА,
Найдем потери мощности холостого хода.
Найдем потери мощности при коротком замыкании.
Определим индуктивное сопротивление.
Зная индуктивное сопротивление определим реактивные потери трансформатора.
Найдем потери мощности в трансформаторе.
Найдем потери полной мощности в трансформаторе.
Определяем полную мощность.
Зная полную мощность, найдем ток.
Рассчитываем потери мощности в силовом трансформаторе марки
ТМ-1000/10 напряжение питающей цепи 10 кВ.
Найдем потери мощности холостого хода.
Найдем потери мощности при коротком замыкании.
Определим индуктивное сопротивление.
Зная индуктивное сопротивление, определим реактивные потери трансформатора.
Найдем потери мощности в трансформаторе.
Найдем потери полной мощности в трансформаторе.
Определяем полную мощность.
Зная полную мощность, найдем ток.
Все исходные и полученные данные заносим в таблицу №2.
Таблица №2.
|
№ п.п |
S тр |
U н1 |
U н2 |
I х.х |
U к.з |
DP х.х |
DP к.з |
DQ х.х |
К н |
К з.а |
X тр |
|
кВ |
кВ |
кВ |
% |
% |
кВт |
кВ |
кВар |
кВар кВар |
|
Ом |
|
|
1 |
6300 |
10 |
6 |
3 |
6,5 |
12,3 |
46,5 |
189 |
0,05 |
1,36 |
0,00103 |
|
2 |
1000 |
10 |
0,4 |
2,8 |
5,5 |
3,3 |
12,2 |
28 |
0,05 |
1,26 |
0,0055 |
Продолжение таблицы №2.
|
К з.н |
DP тр |
DQ тр |
DS тр |
P max |
Q max |
S max |
S n |
I n |
|
|
кВар |
кВар |
кВА |
кВт |
кВар |
кВА |
кВа |
А |
|
0,68 |
140 |
755 |
769 |
7020 |
4843 |
8560 |
9329 |
534 |
|
0,63 |
28 |
115 |
118 |
1069 |
648 |
1258 |
1376 |
79 |
2.4 Выбор марки и сечения кабелей.
Принимаем следующие длины кабелей.
L1 = 2.4 км.
L2 = 50 м.
L3 = 200 м.
L4 = 200 м.
L5-7 = 100 м.
Поправочные коэффициенты на число кабелей лежащих рядом в земле или в трубах.
|
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
k |
1 |
0,9 |
0,85 |
0,8 |
0,78 |
0,75 |
Для кабелей проложенных по воздуху поправочные коэффициенты не учитываются.
В качестве высоковольтных кабелей будем выбирать марку ААШВ. В качестве низковольтных АВВГ (5-7 кабель).
Примем экономическую плотность тока по ПУЭ jэк =1,8 А/мм2. Эта величина будет использоваться при выборе высоковольтных кабелей.
Для выбора низковольтных кабелей табличное значение экономической плотности тока увеличиваем на сорок процентов .
Принимаем Xо =0,08 Ом/км.
Здесь и далее по тексту формул использованы сокращения:
I - ток.
S эк. - сечение кабеля.
j эк - экономическую плотность тока.
n каб. - число кабелей.
DU - потери напряжения.
r - активное сопротивление.
h- коэффициент полезного действия двигателя.
К ПК – поправочный коэффициент.
1. Выбираем марку и сечения первого кабеля.
Найдем полный ток нагрузки.
Определяем экономическое сечение кабеля.
Зная полный ток нагрузки, находим ток кабеля.
Определим пропускной ток кабеля.
Выбираем наибольшее сечение кабеля, а по нему ближайшее стандартное и длительно допустимый ток по таблице.
S длит. доп. = 185 мм2, I длит. доп. = 310 А.
Найдем пропускной ток линии.
Рассчитаем активное сопротивление.
Находим коэффициент мощности.
Зная cosj, находим при помощи калькулятора sinj.
Рассчитаем потери напряжение.
Так как потери напряжения меньше пяти процентов значит кабель марки ААШВ-10-3(3C185) выбран правильно и подходит по длительно допустимому току.
