Максимальные нагрузки групп трансформаторов за наиболее

Расчетные нагрузки

	Рmax, МВт	cosj
1 РП:
ТП 1	4,5	0,75
ТП 2	7,2	0,81
ТП 3		0,86
2 РП:
ТП 4		0,8
ТП 5	5,8	0,7
ТП 6	6,7	0,8
3 РП:
ТП 7	4,1	0,75
СД	-	-
ТП 8	10,1	0,9
ТП 9	8,4	0,9

 

 

Таблица 2

Данные синхронных двигателей

Рсд2, МВт	1,5	3,5
Qсд ном, МВАр	0,76	1,76
n, об/мин
bсд	0,85	0,8
cosj
Кол-во СД

 

ОГЛАВЛЕНИЕ.

 

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................ 5

1. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ..................... 6

2. ВЫБОР ЧИСЛА И ТИПА ТРАНСФОРМАТОРОВ ГЛАВНОЙ

ПОНИЗИТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ........................................... 7

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ БАТАРЕЙ

КОНДЕНСАТОРОВ....................................................................... 8

4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ БАТАРЕЙ КОНДЕНСАТОРОВ

В СЕТИ ДО 1 кВ............................................................................. 14

5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ БАТАРЕЙ КОНДЕНСАТОРОВ

В СЕТИ ВЫШЕ 1 кВ...................................................................... 21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................... 25

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ

ИСТОЧНИКОВ......................................................................................... 26

ВВЕДЕНИЕ

 

В системе электроснабжения потери в сетях составляют 8-12 % от объема производства. Для уменьшения этих потерь необходимо: правильно определять электрические нагрузки; рационально передавать и распределять электрическую энергию; обеспечивать необходимую степень надежности; обеспечивать необходимое качество электроэнергии; обеспечивать электромагнитную совместимость приемника с сетью; экономить электроэнергию. Мероприятия, могущие обеспечить вышеперечисленные задачи это - создание быстродействующих средств компенсации реактивной мощности, улучшающей качество; сокращение потерь достигается компенсацией реактивной мощности, увеличением загрузки трансформаторов, уменьшением потерь в них, приближением трансформаторов к нагрузкам, использование экономичного оборудования и оптимизация его режимов работы, а также использование автоматических систем управления электроснабжением. Режим работы энергосистемы характеризуется тремя параметрами: напряжением, током и активной мощностью. Вспомогательный параметр - реактивная мощность. Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях. Реактивную мощность потребляют такие элементы питающей сети как трансформаторы электростанций; главные понизительные электростанции, линии электропередач - на это приходится 42 % реактивной мощности генератора, из них 22 % на повышающие трансформаторы; 6,5 % на линии электропередач районной системы; 12,5 % на понижающие трансформаторы. Основные же потребители реактивной мощности - асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %. Говоря иначе, существуют приемники электроэнергии, нуждающиеся в реактивной мощности. Одной реактивной мощности, выдаваемой генератором явно недостаточно. Увеличивать реактивную мощность, выдаваемую генератором нецелесообразно из-за вышеперечисленных причин, т.е. нужно выдавать реактивную мощность именно там, где она больше всего нужна. Задача данной курсовой работы - определить наиболее рациональное место присоединения батарей конденсаторов (определив их мощность и тип) для оптимизации работы системы электроснабжения.

1. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

 

Рис.1. Структурная схема электроснажения

2. ВЫБОР ЧИСЛА И ТИПА ТРАНСФОРМАТОРОВ ГЛАВНОЙ ПОНИЗИТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ

 

При выборе числа и мощности трансформаторов, которые следует установить на главной понизительной подстанции следует учитывать электроприемники первой категории, подключенные к шинам 10 кВ. Расчет начинаю с определения максимальной нагрузки групп трансформаторов за наиболее загруженную смену. Результаты расчета приведены в табл.3.

Таблица 3

Максимальные нагрузки групп трансформаторов за наиболее

загруженную смену

РП	ТП	Р, МВт	сosj	Q=P*tg(j), МВАр
	ТП1	4,5	0,75	3,97
РП1	ТП2	7,2	0,81	5,21
	ТП3		0,86	1,78
	ТП4		0,8	9,00
РП2	ТП5	5,8	0,7	5,92
	ТП6	6,7	0,8	5,03
РП3	ТП7	4,1	0,75	3,62
	ТП8	10,1	0,9	4,89
	ТП9	8,4	0,9	4,07

 

Максимальная активная нагрузка синхронных двигателей за наиболее загруженную смену:

 

Р_сд=b_сд*Р_сд.ном,

 

где b_сд - коэффициент загрузки синхронных двигателей.

 

Р_сд =2×0,85×1,5+3×0,8×3,5=10,95, МВт.

 

Общая максимальная активная нагрузка группы трансформаторов:

 

Р_т.мах=к_нд*åР_i,

 

где к_нд - коэффициент неодновременности нагрузки, равен 0,9.

 

Р_т.мах =0,9×(4,6+7,2+3+12+5,8+6,7+4,1+10,1+8,4)=55,62, МВт.

Р_å=Р_т.мах+Р_сд =55,62+10,95=66,57, МВт.

Q_å=к_нд×åQ =0,9×(3,97+5,21+1,78+9+5,92+5,03+3,62+4,89+4,07)=

=39,14, МВАр.

S_å= МВ×А.

 

По данному значению следует произвести выбор трансформаторов главной понизительной подстанции.

Максимальная полная расчетная мощность приемников, запитанных от выбираемых трансформаторов равна 77,22 МВ×А. Из условий надежности электроснабжения выбираем схему с двумя трансформаторами. Среднегодовая температуру принимаем 5⁰С. Так как подстанция снабжает электроэнергией потребителей первой категории и учитывая необходимость 100%-ного резервирования, находим номинальную мощность одного из двух трансформаторов[5]

 

МВ*А

 

Исходя из этого по [3] выбираю 2 трансформатора марки ТРДН 63000/110/10, технические данные которого представлены в табл. 4.. При аварии одного из трансформатора оставшийся в работе сможет обеспечить заданную мощность, работая с перегрузкой.

Таблица 4

Технические характеристики трансформатора типа ТРДН

 

Мощность КВ×А	Напряжение, кВ	Потери РХ, кВт	Потери РК, кВт	Ток ХХ, %	Напряжение КЗ, %
ВН	НН
		10,5			0,5	10,5

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ БАТАРЕЙ КОНДЕНСАТОРОВ

 

Оптимизация баланса реактивной мощности в системе, выбор мощности и места присоединения компенсационных установок (КУ) проводится путем сравнения затрат на различные варианты. Исходя из расчетной нагрузки предприятия, имеющихся источников реактивной мощности и задания энергосистемы на переток реактивной мощности на предприятии определяют мощность КУ при минимальных затратах.

Суммарная расчетная реактивная мощность определяется по минимуму приведенных затрат в два этапа. Это выбор экономически оптимального числа трансформаторов в цеховых подстанциях и определение дополнительной мощности батарей конденсаторов для оптимального уменьшения потерь в сети 6-10 кВ и в трансформаторах.

Суммарная мощность батарей конденсаторов на низкой стороне:

 

Q_нк=Q_нк1+Q_нк2 (1)

 

где Q_нк1 - мощность, определяемая на 1 этапе;

Q_нк2 - дополнительная часть мощности, определяемая на 2 этапе.

Суммарная мощность батарей конденсаторов распределяется между трансформаторами пропорционально их реактивным нагрузкам. Сначала определяют минимальное число трансформаторов подстанции. Для каждой группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности минимальное их число определяется наибольшей расчетной активной нагрузкой:

 

N_т.min=Р_ст/(b_т*S_т)+DN, (2)

 

где Р_ст - средняя суммарная активная нагрузка за наиболее загруженную смену;

b_т - коэффициент загрузки трансформаторов;

S_т - мощность одного трансформатора;

DN - добавка до ближайшего целого числа.

Экономически оптимальное число трансформаторов [1]:

 

N_т.э.= N_т.min + m, (3)

 

где m – добавочное число трансформаторов;

N_т.э определяется удельными затратами на передачу реактивной мощности с учетом постоянной составляющей капитальных затрат:

 

З^*=b_т*З^*_пс, (4)

 

где З^*_пс -усредненные приведенные затраты на конденсаторы на подстанции. При отсутствии достоверных стоимостных показателей для практических расчетов принимают З^*_пс =0,5. Тогда m определяется в зависимости m (N_т.min;DN) из графиков [1] для заданного коэффициента использования трансформаторов.

По выбранному числу трансформаторов N_т.э определяется реактивная мощность, которую целесообразно передать через трансформатор в сеть до 1 кВ:

Q_т=. (5)

 

Полученное значение используется при расчете мощности батарей конденсаторов ниже 1 кВ для данной группы трансформаторов:

 

Q_нк1= Q_т.max - Q_т. (6)

 

где Q_т.max, Р_т.max - максимальные нагрузки данной группы трансформаторов за наиболее загруженную смену.

Если Q_нк1 £ 0, то по 1-му этапу расчета установка батарей конденсаторов не требуется и следует принять Q_нк1 =0.

Дополнительная мощность батарей конденсаторов Q_нк2 для данной группы трансформаторов равна:

 

Q_нк2= Q_т.max- Q_нк1-g*N_т.э.*S_т, (7)

 

где g - коэффициент, зависящий от некоторых показателей к1 и к2 и схемы питания цеховой подстанции (магистральная или радиальная). Коэффициенты к1 и к2 зависят от расчетной стоимости потерь электроэнергии, от района страны, от сменности работы предприятия и от других факторов, причем, к1 - коэффициент удельных потерь, к2 - коэффициент, зависящий от конструкции линии. Из [1] значение коэффициента к1:

 

к1=10³*(З_нк-З_вк)/С_o, (8)

где З_нк и З_вк - усредненные приведенные затраты на конденсаторы низкой и высокой стороны, С_о - удельная стоимость батарей конденсаторов. При отсутствии достоверных стоимостных показателей для практических расчетов к1 рекомендуется принимать по таблице [1], для объединенной энергосистемы центра при двухсменной работе к1=12. При мощности трансформатора 1000 кВ×А и принятой длине линий до 0,5 км находим к2=2 по графику [1]. Тогда из графиков [1] определяю g =0,6.

Зная максимальные нагрузки групп трансформаторов за наиболее загруженную смену табл.3., для каждой группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности минимальное их число определяю наибольшей расчетной активной нагрузкой:

N_т.min=Р_ст/(b_т*S_т)+DN.

 

При выборе числа и мощности трансформаторов для питания сети ниже 1 кВ цехов следует учитывать, что при повышении мощности трансформаторов 10/0,4 кв выше 1000 кВ×А резко возрастает их стоимость. Для цеховых трансформаторных подстанций ТП1-ТП9 выбираю трансформаторы мощностью 1000 кВ*А каждый марки ТМ (номинальные данные которого в табл. 4).

Таблица 4