Составление схемы электроснабжения предприятия

Характерной особенностью схем внутризаводского распределения электроэнергии является большая разветвленность сети. При построении общей схемы внутризаводского электроснабжения необходимо принимать варианты, обеспечивающие рациональное использование ячеек распределительных устройств, минимальную длину распределительной сети, максимум экономии коммутационно-защитной аппаратуры.

Внутризаводское распределение электроэнергии выполняют по магистральной, радиальной и смешанной схеме. Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей, их территориальным размещением, особенностями режимов работы;

- радиальная схема электроснабжения (Рисунок 2(а)), схема в которой электроэнергия от источника питания передается непосредственно к приемному пункту. Применяются в основном для питания сосредоточенных потребителей (насосные станции, печи, преобразовательные установки, цеховые подстанции), расположенные в различных направлениях от центра питания.

- двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП (Рисунок 2(б)), применяются для питания через РП (имеющих высоковольтную нагрузку) потребителей электроэнергии, так как нецелесообразно загружать основной центр питания предприятия, с дорогими ячейками РУ, большим количеством мелких отходящих линий. От вторичных РП питание подается на цеховые ТП без сборных шин высшего напряжения. В этом случае используют глухое присоединение трансформаторов или предусматривают выключатель нагрузки, реже разъединитель. Коммутационно-защитную аппаратуру при этом устанавливают на РП.

- магистральные схемы распределения электроэнергии (Рисунок 2(в)), применяют в том случае, когда потребителей много и радиальные схемы нецелесообразны. Основное преимущество магистральной схемы заключается в сокращении звеньев коммутации. Магистральные схемы целесообразно применять при расположении ТП, близко к линейному, что способствует прямому прохождению магистрали от источника питания до потребителей и тем самым сокращению длины линии.

Рисунок 2. Схемы внутризаводского электроснабжения; а) радиальная схема; б) магистральная схема; в) двухступенчатая радиальная схема с промежуточным РП.

Примеры схем электроснабжения представлены на рисунках 3.1а и 3.1б

Рисунок 3.1б Схема электроснабжения трансформаторных подстанций и высоковольтной нагрузки от РП 1

Рисунок 3.1в – Схема электроснабжения трансформаторных подстанций и высоковольтной нагрузки от РП 2

Расчет реактивной мощности подлежащей компенсации на

Стороне 0,4кВ

Определив число трансформаторов соответствующей мощности и схему внутризаводского электроснабжения, необходимо выбрать мощность компенсирующих устройств на шинах 0,4кВ ТП.

Наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы одного типоразмера в сеть 0,4кВ по формуле:

; (3.4)

где и - соответствуют значениям, принятым в расчетах по формуле (3.2)

- при этом не должно получиться отрицательным.

- если все-таки получается отрицательным то:

а) необходимо изменить коэффициент загрузки трансформаторов в формуле (3.2) и соответственно в формуле (3.4), при этом нужно следить, чтобы новое значение, получаемое по формуле (3.2) не изменило бы общее число принятых трансформаторов;

б) вернуться к пункту 3.1 и пересмотреть число и мощность выбираемых трансформаторов.

Дополнительная мощность батарей статических конденсаторов устанавливаемых на шинах ТП в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в сети напряжением 6-10кВ рассчитывается по формуле:

; (3.5)

где и - суммарные мощности батарей конденсаторов, определенные на двух указанных этапах расчета.

Первый этап расчета мощности низковольтных батарей конденсаторов:

- суммарная мощность батарей конденсаторов на напряжение 0,4 кВ рассчитывается по формуле:

; (3.6)

где - суммарная реактивная мощность всех потребителей цеховых ТП где установлены одинаковые по мощности трансформаторы;

- принимаем из расчета по формуле (4)

- суммарная мощность НБК, приходящаяся на один трансформатор рассчитывается по формуле:

(3.7)

Второй этап расчета мощности низковольтных батарей конденсаторов:

- дополнительная мощность батарей конденсаторов для данной группы трансформаторов на ТП определяется по формуле:

; (3.8)

где - суммарная реактивная мощность потребителей на данном ТП;

- количество трансформаторов на ТП

- расчётный коэффициент, зависящий от расчётных параметров и , и схемы питания цеховой ТП

- для радиальной схемы определяют по рисунку П.Е.2;

- для магистральной схемы с двумя трансформаторами по рисунку П.Е.3;

- для магистральной схемы с тремя и более трансформаторами ;

- для двухступенчатой схемы питания трансформаторов от РП 6-10 кВ, на которых отсутствуют источники реактивной мощности; ;

- значение для Дальнего Востока принимается равным 2 (таблица 4.6 /Ф-87);

- значение принимается по таблице П.Е.1;

- если ТП питается от РП с СД, то

Если в расчетах окажется, что < 0, то для данной группы трансформаторов на ТП реактивная мощность принимается равной нулю.

Результаты расчёта свести в таблицу 3.4.

Таблица 3.4- Реактивная мощность, подлежащая компенсации

Qм(ТПi)

Sном.тр. ТПi, кВА

Схема питания ТП.

γ

Выбор низковольтных БСК

Выбор комплектные конденсаторные установки напряжением 0,38 кВ с автоматическим регулированием по напряжению заключается в подборе мощности БСК для компенсации реактивной нагрузки на ТП.

Необходимо выбрать оптимальный вариант, т.е. подобрать мощность и количество БСК на ТП так, чтобы было скомпенсировано максимальное потребление реактивной мощности, но, чтобы суммарная мощность конденсаторной установки не превышала всю реактивной нагрузки ТП. На каждый трансформатор цехового ТП выбирается одинаковое количество БСК одного типа.

Мощность компенсирующего устройства приходящегося на один трансформатор:

(3.9)

Тип и необходимая мощность конденсаторной установки выбирается по таблице П.Е.2

Пример выбора БСК приведен в таблице 3.5. На шины каждого трансформатора выбрано две батареи БСК (по одной БСК каждого типа), компенсация реактивной мощности составит 275 квар, а на ТП в целом компенсируется 550 квар из 563,174 квар реактивной нагрузки.

Таблица 3.5- Выбор БСК на 0,4 кВ

№ ТП	QНК(ТПi), квар			Количество и тип БСК
	563,174		281,587	2хУКБН-0,38-200-У3, 2хУК3-0,38-75У3

3.5 Расчёт потерь мощности в трансформаторах на ТП

Для определения расчетной нагрузки на шинах ВН подстанций необходимо учитывать потери мощности в трансформаторах цеховых ТП.

В данном пункте выбираются тип трансформаторов на ТП и рассчитываются потери мощности в них

По таблице П.Ж.3 выбираются тип трансформаторов устанавливаемых на ТП. В таблице 3.6 необходимо представить технические данные принятых трансформаторов.

Таблица 3.6- Паспортные данные трансформаторов

Тип	кВА	ВН, кВ	НН, кВ	Потери, кВт	, %	, %
РХ	РК

Расчет потерь мощности в трансформаторах цеховых ТП производится в следующем порядке:

1. Реактивная мощность, проходящая через трансформаторы после установки БСК:

(3.10)

2. Максимальная мощность нагрузки на ТП с учетом компенсации реактивной мощности на напряжение 0,4 кВ без учета потерь в трансформаторах, рассчитываем по формуле:

; (3.12) где - суммарная активная нагрузка на каждом ТП (таблица 3.1);

3. Коэффициент загрузки трансформаторов на ТП:

(3.13)

4. Реактивная мощность режима холостого хода:

(3.14)

где - ток холостого хода, % принимаем по таблице 3.6 для каждого типоразмера трансформатора;

5. Реактивная мощность режима короткого замыкания:

(3.15)

где - напряжение короткого замыкания, % также принимаем по таблице 3.6

6. Приведенные потери активной мощности режима холостого хода трансформатора:

(3.16)

где - коэффициент повышения потерь, для цеховых ТП =0,07кВт/кВар.

-потери активной мощности трансформатора режима холостого хода, кВт принимаем по таблицы 3.3.

7. Приведенные потери активной мощности режима короткого замыкания трансформатора:

(3.17)

где - потери активной мощности трансформатора режима короткого замыкания;

8. Полные приведенные потери активной мощности в трансформаторах ТП:

(3.18)

9. Полные приведенные потери реактивной мощности в трансформаторах ТП:

(3.19)

10. Полная активная мощность с учетом потерь в трансформаторах:

(3.20)

11. Фактическая реактивная мощность, проходящая через трансформаторы ТП

с учетом приведенных потерь в ТП:

(3.21)

12. Полная максимальная мощность нагрузки на ТП с учетом потерь в трансформаторах:

(3.22)

Результаты расчетов заносятся в таблицу 3.7

Таблица 3.7- Расчетные потери мощности в трансформаторах ТП и расчетные нагрузки на шинах 10 кВ ТП

№ ТП	кВт	квар	квар	квар	кВА	Кз	кВт	квар	кВт

№ ТП	квар	кВт	кВт	кВт	квар	кВт	квар