Выбор напряжения внешнего электроснабжения

Для предварительного определения напряжения системы внешнего энергоснабжения согласно рекомендациям из [10] (l < 250 км, Р <60 МВт) воспользуемся формулой Стилла по [10]:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.1)

где l = 90 км – длинна питающей линии;

Р – предаваемая мощность с учётом мощности субабонентов Sсуб = 25 МВА

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.2)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru (7.3)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru МВт;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru (7.4)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru Мвар;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru Мвт; (7.5)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru Мвт;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru кВ.

Ориентировочно напряжение питания внешнего электроснабжения выбирается ближайшее большее и сравнивается с вариантом на порядок выше выбранного. В данном случае 35 кВ и 110 кВ.

Приёмники I-ой категории (цеха №1,6) потребляют мощность:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru кВт,

что составляет (1639,66/3955,74∙100%) 41% от Рз.

Приёмники II-ой категории (цеха №4,5,7) потребляют мощность:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru кВт,

что составляет (1569,98/3955,74∙100%) 40% от Зз.

Так как есть приёмники I-ой и II-ой категории, принимаем к установке на ГПП два трансформатора.

Учитывая рекомендации в [8] при малой мощности завода на напряжение 35 и 110 кВ принимаем схему с отделителем и короткозамыкателем в цепях трансформаторов.

7.2. Уточнённый выбор напряжения и схемы внешнего электроснабжения

Выбор производится по условию минимума приведенных затрат в общем для разных вариантов напряжения и по минимуму приведенных затрат для трансформаторов, и методу экономических интервалов для ВЛ от УРП до ГПП.

Рассмотрим варианты 35 и 110 кВ.

Технико-экономический расчёт первого варианта напряжения (35 кВ)

1) Ориентировочная мощность трансформаторов, устанавливаемых на ГПП, из учёта, что потребителей I категории 41% - Кз = 0,6;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.2)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru МВА.

Намечаем 2 варианта мощности трансформаторов: 2 × 25 МВА и 2 × 32 МВА.

Таблица 7.1.

Каталожные данные трансформаторов напряжением 35/10 кВ

Тип Sном, МВА Пределы регулир., % Uн, кВ uк, % ∆Рк, кВт ∆Рх, кВт Iх, % К0, тыс.у.е.
ВН НН
ТДН-25000 35/10 ±9×1,78 37,5 10,5 9,5 0,7 48,1
ТДН-32000 35/10 ±9×1,78 37,5 10,5 11,5 0,7 56,8

2) По рис 2.49 [10] при KЗ.Г. = 0,69 и Тм = 5086 определяем допустимую систематическую перегрузку трансформаторов в соответствии с суточным графиком нагрузки:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.3)

За счёт неравномерности годового графика нагрузки (недогрузки в летние месяцы) может быть допущена дополнительная перегрузка трансформатора в размере:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.4)

Определяем сумму допустимых перегрузок трансформаторов в нормальном режиме при максимальной нагрузке завода:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.5)

Так как допустимая перегрузка должна составлять не более 30%, принимаем Sдоп = 0,3∙Sном.т.

3) Нормальный режим.

Коэффициент загрузки в часы максимума:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru . (7.6)

Вариант 1:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ;

Вариант 2:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ;

С точки зрения работы в нормальном режиме приемлемы оба варианта.

4) Проверяем возможность работы намеченных трансформаторов в аварийном режиме:

Вариант 1:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru МВА;

Вариант 2:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru МВА;

Оба варианта приемлемы, т.к. трансформаторы в аварийном режиме могут обеспечить электроэнергией всю нагрузку завода.

5) Определим экономически целесообразный режим работы трансформаторов.

Определяем потери мощности энергии в трансформаторах за год при их работе в экономически целесообразном режиме.

Принимаем при расчётах kИ.П. = 0,05 кВт/квар.

Вариант 1:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.7)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru квар;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.8)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru квар;

Приведённые активные потери холостого хода и короткого замыкания:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.9)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru кВт;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.10)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru кВт.

Приведенные потери мощности в одном трансформаторе:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.11)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru кВт.

Приведённые потери мощности в двух параллельно работающих трансформаторах:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.12)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru кВт.

где kз0,5 - коэффициент загрузки за счёт разделения нагрузки пополам между трансформаторами. Нагрузка при которой необходимо переходить на работу с двумя трансформаторами по [10]:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.13)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru МВА.

Вариант 2:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru квар;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru квар;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru кВт;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru кВт;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru кВт;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru кВт;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru МВА.

До мощности SСГ целесообразна работа одного из трансформаторов во время работы на первых ступенях графика нагрузки (kЗ), а после SСГ – трансформаторы работают параллельно, без отключений одного из них, круглосуточно (kЗ0,5).

Определяем коэффициенты загрузки трансформаторов в обоих случаях для каждой ступени по вариантам, в зависимости от приведенных потерь мощности при – kЗ или kЗ0,5 и заносим в табл. 7.2

Далее определяются потери электроэнергии в трансформаторе для каждой ступени графика по формуле:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.14)

Расчёты по определению годовых потерь мощности и энергии сведены в табл. 7.2Таблица 7.2

Расчёты по определению годовых потерь мощности и энергии (35 кВ)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Стоимость потерь электроэнергии для вариантов:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.15)

где С0 = 0,04·10-3 тыс.у.е./кВт·ч – стоимость потерь электроэнергии;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.

Суммарные затраты:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.16)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Издержки определим по формуле:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.17)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Т.к. капиталовложения на первый вариант меньше, чем на второй, а издержки на второй вариант меньше чем на первый, то необходимо проверить по времени окупаемости:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru лет;

Т.к. время окупаемости меньше восьми лет принимаем к установке первый вариант.

Итоговые затраты на вариант 35 кВ: Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.

Техноко-экономический расчёт варианта 110 кВ

Намечаем 2 варианта мощности трансформаторов: 2 × 25 МВА и 2 × 32 МВА.

Таблица 7.3

Каталожные данные трансформаторов напряжением 110/10 кВ

Тип Sном, МВА Пределы регулир., % Uн, кВ uк, % ∆Рк, кВт ∆Рх, кВт Iх, % К0, тыс.у.е
ВН НН
ТДН-25000 110/10 ±9×1,78 10,5 10,5 0,8
ТДН-32000 110/10 ±9×1,78 10,5 10,5 0,75 73,4

Порядок расчёта аналогичен предыдущему, т.к. используются трансформаторы той же мощности, но на напряжение UВН = 110 кВ. С точки зрения работы в нормальном и аварийном режиме приемлемы все варианты.

Определяем экономически целесообразный режим работы трансформаторов по (7.9), (7.10) и (7.15). Результаты заносим в таблицу 7.4

Таблица 7.4

Потери мощности в трансформаторах

Sном [кВА] ∆Qк [квар] ∆Qх [квар] ∆P'к [кВт] ∆P'х [кВт] ∆P'1 [кВт] ∆P'2 [кВт] Sсг [МВА]
221,25 46+k2з∙221,25 92+k2з∙442,5 15,128
56+k23∙313 112+k23∙626 19,142

Расчёты по определению годовых потерь мощности и энергии сведены в табл.7.5

Таблица 7.5

Расчёты по определению годовых потерь мощности и энергии (110кВ)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Стоимость потерь электроэнергии определим по формуле (7.15):

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Суммарные затраты по вариантам определим по формуле (7.16):

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Издержки определим по формуле (7.17):

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Т.к. капиталовложения и издержки по второму варианту меньше, чем по первому принимаем к установке второй вариант.

Итоговые затраты варианта 110 кВ: Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.

Выбор линии, питающей ГПП

Вариант исполнения линии на напряжение 35 кВ,

СТР 21 скан шеф

Выбор производим по методу экономических интервалов.

Ток, протекающий в линии:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.18)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru А;

Сечение при jэ = 1,2 А/мм2 по [3]:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.19)

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru мм2;

С учётом требований по короне намечаем три варианта:

Таблица 7.5

Каталожные и расчётные параметры линии 35 кВ

Марка F, мм2 Iдоп, А R0, Ом/км R, Ом К0, тыс.у.е./км К, тыс.у.е.
АС-185 0,17 15,3 15,1
АС-240 0,13 11,7 16,4
2×АС-150 2×150 0,105 9,45 28,6

Определяем расчетную токовую нагрузку линии по [5.271]:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.20)

где αi – 1,05 – коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по годам эксплуатации линии 35-110 кВ;

αТ – 0,8 – коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной нагрузкилинии и коэффициент её попадания в максимум энергосистемы из [5.271].

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru А;

Годовые затраты на сооружение линии:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru ; (7.21)

где n = 2 – число параллельно прокладываемых линий;

αэ = 0,048 – отчисления на амортизацию, ремонт и обслуживание;

τмакс = 3505,6 ч – время максимальных потерь, п.3;

β = 0,04 – тыс.у.е./кВт·ч – стоимость потерь 1 кВт·ч энергии;

Тогда затраты:

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.

Т.о. принимаем к исполнению двухцепную ВЛЭП 35 кВ, выполненную проводом АС-240 с Iдоп = 610 А. Суммарные затраты на сооружение линий и трансформаторов: Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс. у.е.

Вариант исполнения линии на напряжение 110 кВ

Ток, протекающий по линии, определим по (7.18):

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru А;

Сечение при jэ = 1,2 А/мм2 по (7.19):

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru мм2;

С учётом требований по короне намечаем три варианта:

Таблица 7.6

Каталожные и расчётные параметры линии 110 кВ

Марка F, мм2 Iдоп, А R0, Ом/км R, Ом К0, тыс.у.е./км К, тыс.у.е.
АС-95 0,33 29,7 16,6
АС-120 0,27 24,3 17,15 1543,5
АС - 150 0,21 18,9 17,85 1606,5

Определяем расчетную токовую нагрузку линии по (7.20):

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru А;

Годовые затраты на сооружение линии по (7.21):

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.;

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.

Т.о. принимаем к исполнению двухцепную ВЛЭП 110 кВ, выполненную проводом АС-95 с Iдоп = 330 А. Суммарные затраты на сооружение линий и трансформаторов: Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru тыс.у.е.

Принимаем вариант с меньшими затратами, т.е. 110 кВ.

Приложение

Таблица 2.1

Зависимость между коэффициентами Ки и Кс

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Таблица 2.2

Расчетные коэффициенты электрических нагрузок промышленных предприятий

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Продолжение табл. 2.2

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Продолжение табл. 2.2

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Таблица 2.3

Удельная мощность освещения

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Продолжение табл. 2.3

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Таблица 2.4

КОЭФФИЦИЕНТ СПРОСА ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК

Помещение Ксо
Мелкие производственные здания и торговые помещения. 1,00
Производственные здания, состоящие из отдельных больших пролетов. 0,95
Административные здания, библиотеки и предприятия общественного питания. 0,90
Производственные здания, состоящие из нескольких отдельных помещений. 0,85
Лабораторные и конструкторско-бытовые здания, лечебные, детские и учебные учреждения. 0,80
Складские здания, распределительные устройства и подстанции. 0,60
Наружное и аварийное освещение. 1,00

Таблица 6.1

Экономическая плотность тока

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Таблица 6.2

Технико-экономические характеристики кабелей трехфазных с алюминиевыми жилами без стоимости траншей и конструкций

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Выбор напряжения внешнего электроснабжения - student2.ru

Литература

1. Б.А. Князевский, Б.Ю. Липкин «Электроснабжение промышленных предприятий» Москва ВШ 1986г

2. Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин, В.А. Яшков «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» Москва ВШ 2001г

3. В.Н. Радченко «Методические указания для выполнения курсового проектирования»

4. А.А. Федоров, Г.В. Сербиновский «Справочник»

5. М.А.Беркович; В.В.Молчанов; В.А.Семенов – «Основы техники релейной защиты».

Наши рекомендации