Проектирование электроснабжения цеха

Технические данные трансформатора ТМЗ-1600/10 приведены в таблице 7.1.

 

  Таблица 7.1 – Технические данные ТМЗ-1600/10

Наименование  показателя	Значение
Номинальная мощность, кВ·А	1600
Номинальное напряжение обмотки ВН, кВ	10
Номинальное напряжение обмотки НН, кВ	0,4
Напряжение КЗ, Uк, %	5,5
Ток ХХ, Iх, %	1,3
Потери КЗ, ΔPк, кВт	16,5
Потери ХХ, ΔPх, кВт	3,3
Схемы – группа соединения обмоток	Δ/Y0 - 11

 

 

Фактический коэффициент загрузки:

	(7.3)

 

Обмотки трансформатора на стороне 0,4 кВ имеют коэффициент загрузки 0,7, что допустимо для масляных трансформаторов  в цехе с потребителями второй категории электроснабжения.

 

8 Расчет необходимой компенсирующей мощности, выбор компенсирующего оборудования и места его размещения

 

Передача реактивной мощности вызывает дополнительные затраты на увеличение сечения проводников сетей и  мощностей трансформаторов, создаёт  дополнительные  потери электроэнергии. Кроме того, увеличиваются потери напряжения за счёт реактивной составляющей, пропорциональной реактивной нагрузке и индуктивному сопротивлению, что  снижает качество электроэнергии по напряжению. 

Вследствие этого компенсация  реактивной мощности имеет большое  значение в системах электроснабжения предприятия. Под компенсацией подразумевается  установка местных источников реактивной мощности, благодаря которой повышается пропускная способность сетей и  трансформаторов, а также уменьшаются  потери электроэнергии. В рассматриваемом  цехе, при отсутствии синхронных электродвигателей, можно использовать батареи статических  конденсаторов, устанавливаемые на шинах 0,4 кВ цеховой КТП.

Суммарная мощность компенсирующего  устройства:

(8.1)

где Q_р.ц., P_р.ц – активная и реактивная мощности цеха, кВар, кВт;

tg φ_ЭК – заданный экономический коэффициент мощности на напряжение 0,4 кВ.

Принимаем две конденсаторные установки АУКРМ-0,4-400-25-УХЛ4, технические данные которых приведены в таблице 8.1, подключаемые к двум секциям шин 0,4 кВ КТП цеха и размещаемые рядом.

 

   Таблица 8.1 – Технические данные АУКРМ-0,4-400-25-УХЛ4

Наименование  показателя	Значение
Наименование установки	АУКРМ-0,4-400-25-У1
Номинальное напряжение, В	400
Номинальная мощность, кВар	400
Количество ступеней регулирования	8
Мощность ступеней, кВар	25
Общие потери, Вт/кВар	2
Исполнение	напольное
Степень защиты	IP23

 

 

 

9 Уточнение расчетных нагрузок и мощности трансформаторов с учетом компенсации

9.1 Уточнение расчетных нагрузок цеха

 

В результате использования конденсаторных батарей, при их загрузке на номинальную мощность (2 × 400 кВар), расчетная реактивная мощность цеха уменьшается и будет равна:

	(9.1)

Расчетная активная мощность также  изменится в результате появления  потерь в конденсаторных установках, но не значительно, т.к. эти потери составляют 1600 Вт (таблица 8.1). Ввиду небольшого значения этих потерь, а также их изменения при регулировании мощности конденсаторных установок, их учет не будет произведен.

Расчетная полная мощность цеха при  применении компенсации реактивной мощности:

	(9.2)

 

9.2 Выбор мощности цеховых трансформаторов

 

В результате применения компенсации  реактивной мощности расчетная нагрузка цеха была уменьшена, необходимо произвести повторный выбор мощности цеховых  трансформаторов, который был произведен в разделе 7.

Мощность трансформаторов цеха выбирается по (7.1):

Компенсация реактивной мощности позволила  значительно снизить нагрузку цеха и разгрузить цеховые трансформаторы. Номинальная мощность выбранного трансформатора не меняется, технические характеристики трансформатора приведены в таблице 7.1

Фактический коэффициент загрузки цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности:

Расчетный ток трансформатора в  нормальном режиме на стороне 0,4 кВ:

(9.3)

 

 

где U_НН – номинальное напряжение обмотки НН трансформатора;

S_НОМ.ТР – номинальная мощность трансформатора.

Расчетный ток трансформатора в  аварийном режиме на стороне 0,4 кВ:

(9.4)

где k_з п – коэффициент перегрузки цехового трансформатора в аварийном (ремонтном) режиме.

Также произведем уточнение типа КТП: 2КТП-1600/10/0,4-УХЛ1

Выбор вводного автомата производится по условиям:

	(9.5)
	(9.6)

где U_{ном выкл}, U_сети – номинальное напряжение выключателя и сети соответственно, В;

I_выкл – номинальный ток выключателя, А;

I_р – расчетный ток, проходящий через выключатель.

Принимаем вводной выключатель: Э40B-УХЛ3. Характеристики выключателя:

• номинальное напряжение автомата: 400 В;
• номинальный ток автоматического выключателя: 4000 А;
• номинальный ток теплового расцепителя: 4000 А;
• предельная отключающая способность: 70 кА;
• уставка номинального тока максимального расцепителя 12000 А;
• уставка срабатывания защиты мгновенного действия (отсечка) при коротком замыкании: 31200 А;
• габариты (Ш×В×Г): 900 × 750 × 750 мм;
• износостойкость под нагрузкой: 1600 циклов.

Принимаем секционный выключатель, расчётный ток для которого равен половине от расчётного тока вводного выключателя : Э25B-УХЛ3. Характеристики выключателя:

• номинальное напряжение автомата: 400 В;
• номинальный ток автоматического выключателя: 1600 А;
• номинальный ток теплового расцепителя: 1600 А;
• предельная отключающая способность: 50 кА;
• уставка номинального тока максимального расцепителя 4800 А;
• уставка срабатывания защиты мгновенного действия (отсечка) при коротком замыкании: 12480 кА;
• габариты (Ш×В×Г): 900 × 750 × 750 мм;

• износостойкость под нагрузкой: 1600 циклов.

Принимаем трансформаторы тока ТШМС 0,66К-II. Характеристики трансформаторов тока:

• Номинальный рабочий ток: 4000 А;
• Номинальный вторичный ток: 5 А;
• Номинальная вторичная нагрузка: 60 В·А.

 

 

10 Выбор питающих кабелей

10.1 Выбор питающих кабелей от ГПП до КТП

 

Кабельная линия, по которой трансформаторная подстанция получает питание, прокладывается в земле. Выбираем кабель марки АПвП на напряжение 10 кВ. Материал жил – алюминий, число жил – 3, изоляция жил и оболочка кабеля выполнена из сшитого полиэтилена.

Выбор сечения данных кабелей производится по трём условиям: по экономической плотности тока; по нагреву в длительном режиме; по стойкости к току короткого замыкания. Затем из трех найденных стандартных сечений выбирается наибольшее.

10.2 Выбор сечения кабеля по нагреву

 

Условие выбора кабеля по нагреву:

(10.1)

где I_д.д – длительно допустимая токовая нагрузка на кабель, А;

I_р – расчётный ток, А.

Согласно ПУЭ проводники должны удовлетворять требованиям в  отношении предельно допустимого  нагрева с учётом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, режимов  после ремонта. Так как цеховая двухтрансформаторная подстанция получает питание по двум кабелям и при отключении одного из них (в ремонтном или послеаварийном режимах) нагрузка другого возрастает, то:

(10.2)

где U_ном – номинальное напряжение трансформатора, кВ.

Принимаем сечение кабеля 50 мм²  с I_д.д = 156 А [1].

10.3 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

 

Определяем экономическую плотность тока для кабеля АПвП в зависимости от продолжительности использования максимума нагрузки по данным ПУЭ. Для химического цеха Т_м = 2250 ч.  При данном Т_м для предприятия, при алюминиевых жилах кабеля и изоляции из сшитого полиэтилена экономическая плотность тока составляет j_эк = 1,6 А/мм² [6].

Экономически выгодное сечение:

 

(10.3)

где I_{р ГПП 10} – расчётный ток линии, который принимается из условий нормальной работы и при его определении не учитывается увеличение тока в линии при авариях или ремонтах в каком-либо элементе сети, А.

	(10.4)

Ближайшее стандартное сечение кабеля 35 мм².

10.3 Выбор сечения кабеля по термической стойкости

 

Сечение, обеспечивающее термическую  устойчивость проводника к току короткого  замыкания, определяется по выражению:

(10.5)

где С – термический коэффициент, А·с^0,5/мм². Для кабелей с алюминиевыми жилами и АПвП изоляцией С = 78 А·с^0,5/мм²;

I_∞ – установившийся ток короткого замыкания (взято из задания), А;

t_ф – фиктивное время срабатывания релейной защиты (возможное время прохождения тока через кабель, складывается из времени действия релейной защиты и времени отключения выключателя), взято из задания, с.

Ближайшее большее стандартное  сечение кабеля 150 мм².

На основании расчётов для питания  цеховой двухтрансформаторной подстанции принимаем два кабеля марки АПвП 3× 150 мм² с I_д.д = 300 А.

 

 

 

11 Выбор аппаратуры ячейки КРУ на ГПП