4. Расчёт системы питания

4.1 Выбор рационального напряжения питания

Рациональное построение системы электроснабжения во многом зависит от правильного выбора напряжения системы питания. Под рациональным напряжением U_рац. понимается такое значение стандартного напряжения, при котором сооружение и эксплуатация СЭС имеют минимальное значение приведённых затрат.

В проектной практике обычно используют следующие выражения для определения приближенного значения рационального напряжения U_рац :

(43)

где L - расстояние от источника питания до завода (известно из задания), км; – расчётная нагрузка завода, МВт.

Принимаем за рациональное напряжение ближайшее большее напряжение из предложенных в задании вариантов (220, 110, 35 кВ), то есть 110 кВ.

Воздушные линии длинной L = 10 км выполнены сталеалюминевыми проводами марки АС на железобетонных опорах.

Район по гололеду принимаем II.

4.2 Компенсация реактивной мощности системы распределения

Реактивную мощность, которую может потреблять предприятие от энергосистемы, можно определить через нормативное значение коэффициента реактивной мощности [11]:

Тогда экономическая величина перетока реактивной мощности в часы максимальных (активных) нагрузок системы, передаваемой в сеть потребителя:

(44)

Величина - реактивной мощности, разрешенной энергосистемой превышает расчётную реактивную мощность завода .

Следовательно, выбранных компенсирующих устройств достаточно для выполнения требования нормативных документов по компенсации реактивной мощности.

4.3 Выбор силовых трансформаторов пункта приёма электрической энергии (пгв)

Выбор силовых трансформаторов сводится к определению числа (количества), мощности и типа трансформатора.

При выборе количества трансформаторов необходимо учитывать условия надёжности электроснабжения потребителей [1].

Так как на промышленных предприятиях, как правило, и в нашем случае именно так, присутствуют электроприёмники 1-й и 2-й категории, на подстанции ПГВ необходимо установить не менее двух трансформаторов.

Выбор мощности данных силовых трансформаторов ПГВ производится по среднеквадратичной мощности графика перетока мощности через трансформатор с учётом допустимой нагрузки их в нормальном режиме и допустимой перегрузки в послеаварийном режиме [12].

Среднеквадратичная мощность рассчитывается по формуле:

(45)

(46)

(47)

Полученное значение S_ср.кв отметим на рисунке 6.

Мощность одного трансформатора для двух трансформаторной подстанции находится по формуле:

(48)

где – 0,7 коэффициент загрузки трансформатора; 2 – количество трансформаторов на подстанции.

Предварительно, выбираем трансформатор ТРДН-40000/110/6 (S_ном = 40 MBA; U_вн = 115 кВ; U_нн = 6,3 - 6,3 кВ; P_хх = 36 кВт; Р_кз = 172 кВт; U_кз = 10,5 %; I_хх = 0,65 %; с регулировкой напряжения под нагрузкой (пределы регулирования ± 9×1,78 %), с регулировкой напряжения под нагрузкой (РПН) и делаем его проверку на эксплуатационную перегрузку.

Коэффициент предварительной загрузки:

(49)

где – предварительно выбранная мощность трансформатора, МВА; - мощность нагрузки завода, меньшая мощности предварительно выбранного трансформатора, за интервал времени , МВА, – интервал времени данной нагрузки, ч.

Коэффициент перегрузки (когда общая полная мощность завода больше мощности трансформатора ПГВ):

(50)

Найдём коэффициент максимума:

(51)

Если К₂ ≥ 0,9 × , следует принять К₂^{`</sup> = К<sub>2</sub>, если К<sub>2</sub> ≤ 0,9 × , следует принять К<sub>2</sub><sup>`} = 0,9 × .

В нашем случае принимаем К₂^` = 0,9 × = 1,4.

По кривым или по таблицам [13], определяем зависимости коэффициента К₂^{`</sup> от значения К<sub>2</sub> с учётом: продолжительности перегрузки; системы охлаждения трансформаторова и температуры окружающей среды, определяется значение коэффициента допустимой перегрузки К<sub>2доп</sub><sup>`} = 1,125.

Если выполняется неравенство К_2доп^{`</sup> < К<sub>2</sub><sup>`}, то трансформатор выбран правильно. В нашем случае - К₂^{`</sup> > К<sub>2доп</sub><sup>`}, тоесть выбранный трансформатор не проходит по перегрузочной способности.

В связи с этим выбираем, с учётом перспективы развития завода, а как следствие увеличения потребляемой им мощности, выбираем трансформатор ТРДН-63000/110/6 (S_ном = 63 MBA; U_вн = 115 кВ; U_нн = 6,3 кВ; P_хх = 46 кВт; Р_кз = 245 кВт; U_кз = 10,5 %; I_хх = 0,25 %; с регулировкой напряжения под нагрузкой (пределы регулирования ± 16×9 %), с регулировкой напряжения под нагрузкой (РПН) и делаем его проверку на эксплуатационную перегрузку.

Коэффициент предварительной загрузки:

где – предварительно выбранная мощность трансформатора, МВА; - мощность нагрузки завода, меньшая мощности предварительно выбранного трансформатора, за интервал времени , МВА, – интервал времени данной нагрузки, ч.

Коэффициент перегрузки (когда общая полная мощность завода больше мощности трансформатора ПГВ):

Найдём коэффициент максимума:

Если К₂ ≥ 0,9 × , следует принять К₂^{`</sup> = К<sub>2</sub>, если К<sub>2</sub> ≤ 0,9 × , следует принять К<sub>2</sub><sup>`} = 0,9 × .

В нашем случае принимаем К₂^` = 0,9 × = 0,8.

По кривым или по таблицам [13], определяем зависимости коэффициента К₂^{`</sup> от значения К<sub>2</sub> с учётом: продолжительности перегрузки; системы охлаждения трансформаторова и температуры окружающей среды, определяется значение коэффициента допустимой перегрузки К<sub>2доп</sub><sup>`} > 2.

Если выполняется неравенство К_2доп^{`</sup> < К<sub>2</sub><sup>`}, то трансформатор выбран правильно. В нашем случае - К_2доп^{`</sup> > К<sub>2</sub><sup>`}, тоесть выбранный трансформатор проходит по перегрузочной способности.

Полученное значение S_тр отметим на рисунке 6.