Подстанциях

Цель расчета - произвести выбор типа, числа и мощности трансформаторов, устанавливаемых на трансформаторных подстанциях (ТП), рассчитать компенсирующие устройства (КУ) на напряжение 0,4 кВ.

Расчет производится согласно методике, приведенной в /9, 10/.

Исходные данные для проведения расчета:

-расчетная активная мощность цехов (силовая и осветительная нагрузка);

-реактивная мощность цехов;

-площади цехов.

Для питания низковольтных ЭП применим двухтрансформаторные комплектные трансформаторные подстанции (КТП), так как в цехах присутствуют ЭП I и II категории надежности. Выбираем для установки двухтрансформаторные комплектные промышленные подстанции, на номинальное напряжение на стороне ВН 10 кВ, на номинальное напряжение на стороне НН 0,4 кВ - типа 2КТП-СЭЩ®-П-ХХХ/10/0,4-03-ТЗ /11/. Для установки на КТП выбираем трансформаторы ТМГ.

Загрузка трансформатора на двухтрансформаторных ПС должна обеспечивать резервирование питания ЭП I и II категории надежности, подключенных к данной КТП. Для выбора коэффициента загрузки трансформатора в послеаварийном режиме используется приложение H /12/:

1) t_w - длительность аварийной перегрузки, определяется по /9/. Для предприятия, работающего в 2 смены t_ав=8 ч.

2) вид охлаждения трансформатора ONAN-естественная циркуляция

масла.

3) температура окружающей среды внутри цеха Т_окр=20° - /9/.

Для этих данных коэффициент аварийной перегрузки β_ав=1,4 /12/.

В нормальном режиме работы β_н = 0,7 - п.6.4.5 /9/.

Номинальная мощность трансформаторов выбирается в общем случае на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов. В проекте номинальная мощность трансформаторов выбирается исходя из значения расчетной мощности цеха и плотности нагрузки цеха. Выбранный трансформатор должен обеспечивать передачу, прежде всего, активной мощности, чтобы снизить число и мощность установленных трансформаторов.

Сначала произведем объединение цехов в группы, питаемые от одной КТП, для сокращения общего числа КТП. Эти группы имеют следующий состав:

- первая группа - цеха № 1, 6, 9, 19;

- вторая группа - цеха № 15, 17, 18;

- третья группа - цеха № 3, 4, 16;

- четвертая группа - цеха № 5, 7, 21;

- пятая группа – цеха № 2, 11, 13, 14;

- шестая группа – цеха № 8, 10, 12, 20.

Дальнейший расчет проведем для первого цеха, у остальных цехов расчет производится аналогично, исходные данные и результаты расчетов приведены в табл.2.1.

Первоначальный выбор числа и мощности трансформаторов произво­дится по удельной плотности нагрузок и значениям расчетной нагрузки:

где Sp - полная расчетная мощность цеха, найденная с учетом, как силовой так и осветительной нагрузки, равная для первого цеха 122,1 кВА;

F - площадь цеха, равная 13000,7 м².

По найденным значениям расчетной нагрузки цеха и S_уд выбираем к установке трансформаторы с S_ном = 1000 кВА. Находим минимальное число трансформаторов для первого цеха как

где β - коэффициент загрузки, равный 0,7.

Таблица 2.1 Выбор числа и мощности трансформаторов КТП
Исходные данные	Расчетные величины
№ цеха	QP0,4, квар	βT	FЦ, м2	PP0,4, кВт	Sp0,4, кВА	Sуд, кВА/м2	SнТ, кВА	NT	№КТП
	31,75	0,7	13000,70	117,90	122,10	0,009		0,17
	736,55	0,7	3900,21	674,46	998,70	0,256		0,96
	771,63	0,7	20421,94	782,53	1098,98	0,054		0,70
	1017,14	0,7	9750,53	923,63	1373,92	0,141		0,82
	1262,66	0,7	13650,74	1168,73	1720,53	0,126		1,04
	777,47	0,7	18309,32	855,42	1155,94	0,063		1,22
	631,33	0,7	9533,85	592,44	865,77	0,091		0,53
	606,67	0,7	9533,85	512,20	793,98	0,083		0,46
	19,05	0,7	9533,85	97,87	99,71	0,010		0,14
	633,33	0,7	11917,31	564,38	848,31	0,071		0,50
	557,77	0,7	24376,32	1154,73	1282,39	0,053		1,03
	310,43	0,7	19501,06	469,01	562,44	0,029		0,42
	123,93	0,7	12133,99	255,85	284,29	0,023		0,37
	4,28	0,7	23238,76	183,14	183,19	0,008		0,16
	11,20	0,7	4766,92	34,62	36,38	0,008		0,05
	380,25	0,7	14084,10	638,69	743,31	0,053		0,57
	493,87	0,7	4766,92	614,34	788,24	0,165		0,88
	911,92	0,7	4766,92	806,22	1217,20	0,255		1,15
	200,00	0,7	10725,58	225,08	301,10	0,028		0,32
	90,00	0,7	9750,53	221,89	239,45	0,025		0,20
	247,90	0,7	16684,24	491,76	550,71	0,033		0,44

Далее для первой КТП выполним расчет значений мощности конденсаторных батарей, для остальных КТП расчет представлен в табл. 2.2. Расчетная активная нагрузка первой КТП определяется как

где Ррцi - расчетная активная нагрузка, включающая силовую и осветительную нагрузку, i-го цеха, кВт.

Расчетная реактивная нагрузка КТП определяется как

где Q_рцi - расчетная реактивная нагрузка i-го цеха, квар.

Минимальное число трансформаторов

Принимаем число трансформаторов N = 2. Окончательный выбор первой КТП - 2КТП-СЭЩ®-П-1000/10/0,4-03-ТЗ.

Определяем реактивную мощность, которую можно пропустить через трансформаторы группы как

Таблица 2.2 Расчет мощности компенсирующих устройств
№КТП	№Цеха с КТП	Цеха, подключенные к КТП	NT и ST	PP, кВт	Qp, квар	QT, квар	QKY, квар	QKYФ, квар	βфак
		1,9,19	2*1000	1296,27	1028,27	831,433	196,8366		0,74
		15,18	2*1000	1455,18	1416,99	504,0374	912,9572		0,74
		3,4	2*1600	2344,85	2169,02	756,9637	1412,055		0,74
		5,21	2*1600	2252,93	2141,89	997,8004	1144,087		0,74
		2,11,13	2*1600	2268,19	1422,53	962,6102	459,9239		0,74
		10,12,20	2*1600	1767,48	1640,43	1716,771	-76,3361		0,75

Определяем мощность компенсирующих устройств как

К установке принимаем конденсаторную батарею с номинальной мощностью Q_куф, равной 300 квар (одна батарея АУКРМ-0.4-300-50-УХЛ4 мощностью 300 квар /13/). В завершении расчета определяем фактический коэффициент загрузки КТП1 по следующей формуле:

Суммарная мощность низковольтных батарей конденсаторов

Q_кн =300+1200+1800+1400+700=5400 квар.

Затем определяются потери мощности в трансформаторах, согласно методике, приведенной в /10/. Потери активной мощности в трансформаторах при передаче электроэнергии определяются как

где ∆Р_ХХ и ∆Р_КЗ - соответственно потери холостого хода и короткого замыкания, кВт;

β_Ф - коэффициент фактической загрузки трансформатора, определяется по табл.2.2.

Потери реактивной мощности в трансформаторах определяются как

где ∆Q_xx и ∆Q_haгр - соответственно потери холостого хода и нагрузочные потери, квар.

Далее рассчитываются результирующие нагрузки цеховых КТП, с учетом силовой и осветительной нагрузок 0,4 кВ и потерь в трансформаторах и компенсации реактивной мощности. Результаты расчета приводятся в табл.2.3.

Определим потери для КТП №1. На ней установлены трансформаторы с номинальной мощностью 2*1000 кВА. Для них значения потерь /10/:

∆Р_ХХ = 2,45 кВт, ∆Р_КЗ = 12,5 кВт, ∆Q_XX = 14 квар, ∆Q_нагр = 55 квар.

Далее находим нагрузку на стороне ВН КТП №1 как:

где Р₀,₄ - активная нагрузка на стороне 0,4 кВ, выбирается по табл.2.2;

Q₀,₄ - реактивная нагрузка на стороне 0,4 кВ с учетом компенсации реактивной мощности, равная для первой КТП:

Q_0,4 = Q_р – Q_куф= 1028,27 - 300 = 728,27 квар.

Р = 1926,27 + 18,59 = 1314,86 кВт. Q = 728,27 + 88,24= 816,51 квар.

Таблица 2.3 Результирующие нагрузки КТП
Наименование	Расчетная нагрузка	N и SHT, штук и кВА
РР, кВт	QP, квар	SP, кВА
КТП №1
Итого на стороне 0,4 кВ	1296,27	728,27		2*1000
Потери в трансформаторах	18,59	88,24
Итого на стороне ВН	1314,86	816,51	1547,75
КТП №2
Итого на стороне 0,4 кВ	1455,18	216,99		2*1000
Потери в трансформаторах	18,59	88,24
Итого на стороне ВН	1473,77	305,23	1505,05
КТП №3
Итого на стороне 0,4 кВ	2344,85	369,02		2*1600
Потери в трансформаторах	26,31	143,14
Итого на стороне ВН	2371,16	512,16	2425,84
КТП №4
Итого на стороне 0,4 кВ	2252,93	741,89		2*1600
Потери в трансформаторах	26,31	143,14
Итого на стороне ВН	2279,24	885,03	2445,04
КТП №5
Итого на стороне 0,4 кВ	2268,19	722,53		2*1600
Потери в трансформаторах	26,31	143,14
Итого на стороне ВН	2294,50	865,67	2452,37
КТП №6
Итого на стороне 0,4 кВ	1767,48	1640,43		2*1600
Потери в трансформаторах	26,31	143,14
Итого на стороне ВН	1793,80	1783,57	2529,59