Файл: Проектирование электроснабжения предприятия.doc

1.4 Выбор оборудования цеховой трансформаторной подстанции

1.4.1 Выбор числа и типа цеховых трансформаторов ТП-10/0,4

В системах электроснабжения промышленных предприятий широко применяются комплектные трансформаторные подстанции (КТП). КТП комплектуются трехфазными силовыми трансформаторами с первичным напряжением 6-10 кВ и вторичным напряжением 0,4-0,66 кВ.

На промышленных предприятиях применяются КТП и КТПН внутренней и наружной установки. На стороне высшего напряжения устанавливают:

выключатели нагрузки с предохранителями;

разъединители с предохранителями.

На стороне низшего напряжения: автоматические выключатели типа ВА.

Число трансформаторов и питающих линий определяется в зависимости от категории надежности потребителей.

Определяющим фактором при выборе числа трансформаторов цеховой подстанции является категории потребителей.

Согласно ПУЭ (п.1.2.18, гл.1.2 "Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения"), в отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие:

Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники II категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Электроприемники токарного цеха относятся ко II и III категориям.

---

Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников II категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

В соответствии с перечисленными требованиями, для электроснабжения токарного цеха рассмотрим установку двухтрансформаторной подстанции.

Для КТП-10/0,4 кВ применяют силовые трансформаторы следующих типов:

ТМ (ТМЗ) - трансформатор с естественным масляным охлаждением (закрытого типа);

ТМГ - трансформатор с естественным масляным охлаждением с гофрированным баком;

Для внутренней установки наиболее широко применяются масляные трансформаторы, так как они обладают перегрузочной способностью. Основная особенность, ограничивающая их применение в производственных зданиях, - наличие масла, что обуславливает пожароопасность трансформаторов.

Выбирается два трансформатора типа ТМГ. Мощность трансформаторов определяется исходя из возможности покрытия полной нагрузки ТП-10/0,4 и допустимой перегрузке при утяжеленном рабочем режиме.

1.4.2 Выбор мощности цеховых трансформаторов

Мощность трансформаторов выбираем исходя из возможности покрытия полной нагрузки ТП-10/0,4.

Суммарная активная мощность нагрузки ТП-10/0,4 определяется выражением:



где - расчетная активная мощность получасового максимума силовых шкафов ШС-1…ШС-8 по стороне 0,4 кВ ТП 10/0,4 кВт.

Аналогично, суммарная реактивная мощность нагрузки ТП-10/0,4:

---

где - расчетная реактивная мощность получасового максимума силовых шкафов ШС-1…ШС-8 по стороне 0,4 кВ КТП-10/0,4, кВар.

Полная мощность нагрузки ТП:



Компенсация реактивной мощности осуществляется на стороне низкого напряжения трансформатора 0,4 кВ и обеспечивает снижение потерь мощности в трансформаторе и питающей его кабельной линии.

Расчет и выбор компенсирующего устройства

Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:

• 
  расчетную реактивную мощность КУ;
  
• 
  тип компенсирующего устройства;
  
• 
  напряжение КУ.
  

Расчетную реактивную мощность КУ можно определить из соотношения

где Q_{к. p} - расчетная мощность КУ, квар;

α - коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, принимается α =0,9;

tgφ, tgφ_к - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации. Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cosφ_к = 0,92.0,95.

Задавшись cosφ_к из этого промежутка, определяют tgφ_к.

Значения Р_м, tgφ выбираются по результату расчета нагрузок из "Сводной ведомости нагрузок".

Задавшись типом КУ, зная Qк. p и напряжение, выбирают стандартную компенсирующую установку, близкую по мощности.

Применяются комплектные конденсаторные установки (ККУ) или конденсаторы, предназначенные для этой цели.

После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение cos φφ

где - стандартное значение мощности выбранного КУ, квар. По tgφφ определяют cos φφ:

Таблица 6

Параметр	cosφ	tgφ	Pm, кBт	QM, квар.	SM, кВ*А
Всего на НН без КУ	0,83	0,68	495,81	287,02	572,89

---

Определяется расчетная мощность КУ.
Q_{к. р} = α Р_м (tgα - tgφ_к) = 0,9495,81 (0,68 - 0,29) = 174,02 квар.
Принимается cosφ_к = 0,96, тогда tgφ_к = 0,29.

Находим нагрузку трансформатора после компенсации и его коэффициент загрузки при этом:





Для установки выбираем автоматизированную конденсаторную установку типа2 АУКРМ 0,4-100-20-4 УХЛ4

Ток компенсирующего устройства находится по формуле:

где 1,3 - коэффициент запаса (30% номинального значения);

- напряжение в линии, 0,4 кВ.

Поскольку мы имеем 2 секции шин с секционным выключателем, то мощность КУ для каждой секции будет определятся нагрузкой каждой из секций. В первой секции будут подключены силовые шкафы 1,2,3,4; во второй секции будут подключены 5,6,7,8.



Таблица 7

Наим	P, кВт			k		Тип и мощность КУ	Количество ступеней	Номинальный Ток фазы, А
1 секция	277,81	0,80	0,96	0,46	115,01	АУКРМ-0,4-125-25-УХЛ4	5	234,54
2 секция	218	0,88	0,96	0,25	49,05	АУКРМ-0,4-50-10-УХЛ4	5	93,81

---

где - средневзвешенный коэффициент мощности всех ШС;

- требуемый коэффициент мощности на шинах ТП (не менее 0,95).

где k - коэффициент, получаемый из таблицы в соответствии со значениями коэффициентов мощности и ;

На 1 секции требуется больше компенсации реактивной мощности из-за ШС-1, в котором низкий коэффициент мощности.

Общая сумма компенсированной реактивной мощности на обоих секциях

Для двух трансформаторных подстанций номинальная мощность трансформатора определяется по условию допустимой перегрузки одного трансформатора на 40% при условии аварийного отключения другого в течение 6 часов в сутки за 5 рабочих дней.

В таком случае номинальная мощность трансформатора ТП-10/0,4 определяется по выражению:

где k=1,4 коэффициент допустимой перегрузки трансформатора;

n=2 - число трансформаторов на подстанции.

Из ряда стандартных номинальных мощностей выбираем два трансформатора ТМГ-400/10.

Справочные данные по трансформатору приведены в таблице 8.
Таблица 8 - Паспортные данные трансформатора ТМГ-400/10

Sном, КВА	Uном, кВ	∆Рхх, кВт	∆Ркз, кВт	Uкз, %	Iхх,%	Габаритные размеры	Масса, кг
400	10	0,8	5,5	4,5	2,1	1650х1080х1780	1650

---