Разработка системы электроснабжения

 

 

 

 

 

 

3 Вибір кількості та потужності трансформаторів тягової підстанції

  

Кількість та потужність силових  трансформаторів тягової підстанції (ТП) вибирають на основі техніко-економічного порівняння варіантів з урахуванням їхньої здатності до перевантаження.

Вибрати номінальну потужність трансформаторів ТП залежно від вихідних даних можна за розрахунковим повним навантаженням у нормальному режимі роботи з урахуванням режиму електропередавальної організації за реактивною потужністю, яка визначається як:

                                               (3. 1)

де Р_р. – розрахункова активна потужність підприємства (дані з таблиці 1. 3);

       Q_е.5 – економічна реактивна потужність, що споживається цехом з мережі енергосистеми.

При проектуванні величину економічної реактивної потужності доцільно визначати за формулою:

                                                 (3. 2)

кВAр

кВА

Також враховуємо навантаження тягової підстанції постійного струму. Приблизно вважаємо, що вона дорівнює 3000 кВА. Тому:

S_р.н = 6380,5+(2·3000) = 12380,5 кВА

Якщо на ТП два трансформатори, то номінальна потужність S_ном.т кожного з них має відповідати двом умовам:

1) номінальна  потужність одного з них не  повинна бути менше половини розрахункового повного навантаження ПС S_р.н,

                                                                                                         (3.3)

 

кВА

 

2) Повинна виконуватись  умова:

 

                                                  (3. 4)

 

де S_р.н.а – розрахункове повне навантаження в після аварійному режимі, яке визначається з урахуванням сезонної зміни навантаження;

       К_2ав – коефіцієнт, який визначає величину допустимого аварійного перенавантаження залежно від тривалості перенавантаження

Виконання другої умови необхідно  перевірити для зимової та літньої  температур повітря при відповідних  навантаженнях за формулами:

 

                                                    (3. 5)

 

                                                    (3. 6)

 

де К_2ав.з – коефіцієнт допустимого аварійного перевантаження в зимовий період (при температурі –10 °С  К_2ав.з = 1,7).

             К_2ав.л – коефіцієнт допустимого аварійного перевантаження в літній період (при +20 °С  К_2ав.л = 1,4).

             К – коефіцієнт відношення  літнього розрахункового навантаження  до зимового К=0,8.

кВА

 

кВА

Отже, остаточно обираємо два трансформатори типу ТДНС- 10000/35, технічні дні яких наведені в таблиці 3. 1. Також обираємо перетворювальний трансформатор для тягової підстанції постійного струму (таблиця 3.2).

 

 

 

 

Таблиця 3. 1 – Технічні дані трансформаторів ТП

Тип	Номінальна  потужність, кВА	Поєднання напруг, кВ		Втрати, кВт		Напруга КЗ, %	Струм ХХ, %
		ВН	НН	ХХ	КЗ
ТДНС-10000/35	10000	35	6,3	14,5	65	8	0,8

 

Таблиця 3.2 - Технічні дані трансформатора ТМПУ

Тип	Номінальна  потужність, кВА	Поєднання напруг, кВ		Напруга КЗ, %
		ВН	НН
ТМПУ – 6300/6-У1	4640	6	3,3	9,5

 

 

 

4 Вибір кількості та потужності цехових трансформаторів

 

Цехова трансформаторна  підстанція – це підстанція з первинною напругою 10  кВ, яка перетворює електроенергію на напругу до 1 кВ і безпосередньо живить споживачів одного чи кількох цехів або частину цеху.

При виборі кількості та потужності трансформаторів цехових  ПС враховують такі фактори: категорію  надійності електропостачання ЕП, розрахункове навантаження на ІІІ рівні електропостачання, компенсацію реактивних навантажень при напрузі до 1 кВ, навантажувальну спроможність трансформаторів в нормальному та післяаварійному режимах.

При трьох і  менше трансформаторах їх стандартну номінальну потужність вибирають за формулою:

       (4.1)

де ^{S_ном.т.р –} повна номінальна розрахункова потужність трансформатора;

Р_р.3 – розрахункове активне навантаження на ІІІ рівні електропостачання (розрахункове активне навантаження цеху Р_р.ц  таблиці 1.3);

N - кількість трансформаторів ПС;

β_т – коефіцієнт завантаження трансформатора цехової ПС.

Так, для електровозного депо № 1 (таблиця 1.3) номінальна потужність трансформаторів цехової ПС становить

кВА

      Згідно з розрахунком для цехової ТП вибираються два трансформатори типу ТСЗ-1000/6 напругою 10/0,4 кВ.

      Аналогічні розрахунки для вибору номінальної потужності трансформаторів цехових ПС інших цехів наводяться в таблиці 4.1

 

 

 

 

Таблиця 4.1 – Вибір кількості та номінальної потужності трансформаторів

                                   цехових підстанцій

№	Назва цеху	Рр.ц, кВт	N, шт.	Βт, в.о	Sном.т.р., кВА	Трансформатор
1	Електровозне  депо № 1	1210,2	2	0,8	756,4	ТСЗ – 1000/6
2	Електровозне  депо № 2	873,7	2	0,8	546,1	ТСЗ – 630/6
3	Моторвагонне  депо	716,8	2	0,8	448,02	ТСЗ – 630/6
4	Депо по ремонту	838,4	1	0,9	931,6	ТСЗ – 1600/6
5	Фільтрувальна станція	919,2	2	0,8	574,5	ТСЗ – 630/6
6	Тепловозне  депо	1273,1	1	0,9	1414,6	ТСЗ – 1600/10
7	Компресорна станція	209,95	2	0,65	275,9	ТСЗ – 400/6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технічні дані трансформаторів цехових підстанцій, вибраних після розрахунку наведено в таблиці 4.2.

 

Таблиця 4. 2 – Технічні дані трансформаторів цехових підстанцій

Тип	Номінальна  потужність,  кВА	Номінальна  напруга, кВ		Втрати, кВт		Напруга КЗ, %	Струм ХХ, %
		ВН	НН	ХХ	КЗ
ТСЗ – 1600/6	1600	6	0,4	4,2	11,2	8	2,5
ТСЗ – 1000/6	1000	6	0,4	2,6	6,3	8	3
ТСЗ – 630/6	630	6	0,4	2,3	8,7	8	3,5
ТСЗ – 400/6	400	6	0,4	1,4	6	8	3,5

 

 

 

 

5 Вибір потужності компенсуючих пристроїв у системі електропостачання електричної станції

 

5. 1. Визначення реактивної потужності компенсуючих пристроїв споживачів електроенергії станції

 

Потужність компенсуючих пристроїв підприємства визначається як:

                                                     (5. 1)

      де Q_р.5 – розрахункова реактивна потужність цеху електропостачання, кВАр.

 

     Загальна  встановлена потужність компенсуючого  пристрою підприємства при наявності  СД визначається як:

                                              (5. 2)

де Q_н.к – реактивна потужність конденсаторних установок (КУ) споживача з напругою конденсаторів до 1 кВ, кВАр;

              Q_СД – реактивна потужність, одержувана від СД, кВАр;

              Q_в.к – реактивна потужність КУ споживача з напругою конденсаторів понад 1 кВ, кВАр.

 

5. 2. Визначення потужності конденсаторних установок з номінальною напругою конденсаторів до 1 кВ

 

Потужність цих КУ визначається при розрахунках систем внутрішньозаводського та внутрішньоцехового електропостачання. Максимальна реактивна потужність, яку доцільно передавати через трансформатор 10 / 0,4 кВ у мережу напругою до 1 кВ для забезпечення заданого коефіцієнта його завантаження β_т, становить

                                      (5. 3)

де N – кількість трансформаторів ТП, шт.;

               S_ном.т – повна номінальна потужність трансформатора цехової ПС, кВА;

               Р_р.3 – розрахункова активна потужність навантаження на III рівні електропостачання (розрахункова активна потужність цеху Р_р.ц з таблиці 1. 3), кВт.

      Потужність КУ із конденсаторами номінальною напругою напругою 0,4 кВ визначається як

                                                   (5. 4)

де Q_р.т. - розрахункова реактивна потужність на III рівні електропостачання, яка дорівнює розрахунковій реактивній потужності цеху Q_р.ц з таблиці 1. 3, кВАр.

Так, для електровозного депо № 1 (дані з таблиць 4.1 і 1. 3):

кВAр

кВAр

     Аналогічні  розрахунки для вибору номінальної  потужності конденсаторів номінальною  напругою 0,4 кВ для цехових ПС інших цехів наводяться в табл. 5. 1. На рисунку 5.1 зображена схема приєднання низьковольтних КУ.

Рисунок 5.1

 

 

 

Таблиця 5. 1 - Визначення потужності комплектних конденсаторних установок

                              номінальною наругою 0,4 кВ

 

№	Qт, кВАр	Qн.к, кВАр	Тип і номінал	Потужність, кВАр	Кількість ККУ
1	1046	357,8	УКРП – 0,4 – 360 – 40УЗ	360	1
2	502,7	525,4	УКРП – 0,4 – 540 – 60УЗ	540	1
3	708,7	9,53	УКРП – 0,4 – 25 – 5УЗ	25	1
4	327,2	716,1	УКРП – 0,4 – 360 – 40УЗ	720	2
5	413,8	839,3	УКРП – 0,4 – 475 – 25УЗ	950	2
6	672,9	644,7	УКРП – 0,4 – 360 – 40УЗ	720	2
7	376,4	25,6	УКРП – 0,4 – 35 – 5УЗ	35	1