Выбор числа цеховых трансформаторов на предприятии с учетом степени компенсации реактивной мощности

Предварительный выбор числа цеховых трансформаторов на предприятии

При выбранной единичной мощности цеховых трансформаторов число их в целом по предприятию зависит от степени компенсации реактивной мощности в сетях напряжением до 1 кВ и допустимых перегрузок в нормальных и возможных послеаварийных режимах.

Число трансформаторов при практически полной компенсации реактивной мощности в сети напряжением до 1 кВ (Nmin) и при отсутствии компенсации в сети напряжением до 1 кВ (N_max) определяется следующим образом:

P                 P

т                              расч^н _        ^ j                         J- расч^н                                /1 о \

^{N mm} = (К S _т)' ^{N max} = (К S _т)'                    '

з.т ном.т                                                                з.т ном.т

Полученные по (17.3) величины Nmin, Nmax должны быть округлены до ближайшего боль­шего целого числа.

Далее необходимо провести сравнение вариантов числа трансформаторов и размещения мощности компенсирующих устройств для выбранного типоразмера трансформатора.

Варианты числа трансформаторов:

Nt = Nmn^ Nmn +DN t V". Nmax; ANt = ^"^Nmax " NmJ ⁽¹⁷.⁴⁾

Определение мощности конденсаторов напряжением до и выше 1 кВ

Число трансформаторов N_x определяет наибольшую реактивную мощность, которая может быть передана со стороны 10 кВ в сеть низшего напряжения без увеличения числа трансформаторов:

N_T

\2

i.m

V Q = (К S )² - (P )²                                                 (17.5)

^^                       \          з.т О ном.т                 ^J- расчЕн'                                                                         ^ ' '

^ * т

^Пр^и у^{словии Q} расч Ха > V ^Q т

Мощность компенсирующих устройств в сети напряжением до 1 кВ определяется по ус­ловию баланса реактивной мощности на шинах низшего напряжения цеховых трансформатор­ных подстанций. В данном проекте в качестве КУ напряжением до 1 кВ приняты батареи кон­денсаторов, мощность которых Q_m определяется из уравнения баланса реактивных мощностей

N_T

БН ^QрасчЕн ^{V Q}T'                                          ⁽¹⁷⁶⁾

Мощность компенсирующих устройств в сети напряжением выше 1 кВ определяется по условию баланса реактивной мощности на шинах вторичного напряжения главной понижаю­щей подстанции. В данном проекте в качестве компенсирующих устройств напряжением выше 1 кВ приняты батареи конденсаторов, мощность которых

Q = Q - Q                                                                 (17 7)

2C-БВ ZC-КУ ZC-БН

Выбор варианта числа цеховых трансформаторов

Число трансформаторов при принятой единичной мощности выбирается с учетом их взаимного резервирования и при разной степени компенсации реактивной мощности в сети низкого напряжения таким образом, чтобы при выходе из работы одного соседние транс­форматоры восприняли бы на себя всю нагрузку отказавшего с учетом допустимой перегрузки в послеаварийном режиме и возможного временного частичного отключения потребителей третьей категории.

Чтобы выбрать наиболее рациональный вариант электроснабжения, обычно сравнивают не менее двух вариантов числа и мощности трансформаторов по их технико-экономическим показателям.

Число трансформаторов со вторичным напряжением до 1 кВ выбирается на основании технико-экономического расчета.

Технико-экономическое сравнение вариантов числа трансформаторов и размещения мощности компенсирующих устройств производится для каждого типоразмера трансформато­ра.

Для решения поставленной задачи следует сравнивать расчетные затраты для вариантов с числом трансформаторов N_T = N^,..., Nm_m + AN_T,..., Nmax

Величина затрат для первого варианта с N = N_min определяется как сумма затрат на ге­нерацию реактивной мощности в сетях высшего (10 кВ) - Q^ и низшего - Q^ напряжений.

Для следующих вариантов должны быть учтены затраты на дополнительную установку DN_T трансформаторов:

Зт = з_БН Q_mn + з^ Q_BBm + EDN т K т,    ⁽¹⁷⁸⁾

где з_БН и з_БВ - удельные приведенные затраты на конденсаторные батареи соответственно в сетях напряжением до и выше 1 кВ; К_т -стоимость КТП с трансформатором мощностью S_номт;

Е - суммарные отчисления от капитальных затрат.

Изменение потерь электроэнергии при изменении числа цеховых трансформаторов в данном расчете не учитывается так же, как и изменение стоимости внутрицеховой сети.

На основании технико-экономических расчетов выбирается оптимальный вариант при принятой единичной мощности трансформатора.

При окончательном выборе числа цеховых трансформаторов в целом по заводу прини­маются во внимание также следующие требования:

необходимость обеспечения требований к надежности электроснабжения;

длина кабельных линий напряжением до 1 кВ не должна превышать 200 м;

учет взаимного расположения трансформаторов и питающих линий напряжением 6... 10 кВ на генплане предприятия.

Обычно в качестве одного из возможных вариантов числа цеховых трансформаторов принимается вариант с минимальным числом трансформаторов или вариант с минимальным числом трансформаторов плюс один-два трансформатора, т. е. N = N_min + (1...2)

Если в качестве источника реактивной мощности используются синхронные двигатели, располагаемая реактивная мощность которых достаточна по условию обеспечения требований питающей энергосистемы по балансу реактивных нагрузок, то возможно принятие варианта с максимальным числом трансформаторов, т. е. Ы_т = N_max .

Определение числа трансформаторов в каждом цехе

Реактивная мощность Q_T, протекающая через один трансформатор цеховой ТП, опреде­ляется по условию минимума потерь активной мощности без учета активных сопротивлений кабельных линий сети напряжением 10 кВ для группы из N трансформаторов с одинаковой номинальной мощностью:

_Q = (Q ^ - Q_SJ

т

т

В этом случае можно определить число трансформаторов N_w, необходимое для каждого подразделения w (цеха) предприятия:

P

N     г^---------- ,                                            (17.10)

2 2 zV

лК з.m ном.т zr, _m

где Рщ _w. активная (силовая напряжением до 1 кВ и осветительная) расчетная нагрузка цеха; w - подразделения завода. Проверкой может служить ^ N_w = Ы_т.

Ориентируясь на взаимное расположение цехов на генплане и значения N_w, необходимо подобрать ареал нагрузок, для которых сумма N_w дает целое число трансформаторов, причем в первую очередь для нагрузок первой категории.

Подбор совокупностей электроприемников, питаемых от трансформаторной

Подстанции цеха

Совокупность электроприемников, питаемых от трансформаторной подстанции цеха, определяется мощностью трансформатора и его желаемым коэффициентом загрузки, мощно­стью батарей конденсаторов, а также размещением ТП, трассой и схемой распределительных линий.

Совокупности ЭП, питаемых от ТП, подбираются таким образом, чтобы их средняя мощность с точностью ±10% была равна желаемой активной Р_чж и реактивной Q_tjx нагрузкам

трансформатора в нормальном режиме.

Qt_JX примерно равна Q_T, полученной ранее по (17.9),

Ртж =V (k₃._}S_mj - (QJ².                                    (^17Л1)

Здесь же необходимо решить вопрос о питании осветительной нагрузки. Если освети­тельная нагрузка цеха значительная, то целесообразно питать ее от отдельного трансформатора соответствующей мощности, что обязательно при невозможности совместного питания с сило­вой нагрузкой резкопеременного характера, создающей значительные колебания напряжения.

Если принят вариант с совместным питанием осветительной и силовой нагрузки и в цехе имеются два (или больше) трансформатора, то необходимо осветительную нагрузку Р_ОН] питать

от двух трансформаторов, присоединенных к разным линиям. Тогда при подборе совокупно­стей, состоящих из силовых приемников, питаемых от j-го ТП, при числе ЭП больше 10 долж­ны быть соблюдены условия:

Pmj @pj/0,75)+ РоН] при KИ] <0,5;

Pmj @ р,/0,85)+ Ро_Щ при к_щ > 0,5 .                                    (¹⁷.¹²)

Подбор совокупностей ведется итерационно с учетом взаимного расположения электро­приемников, трансформаторов и конфигурации цеховых сетей. При получении Р_чж = Р_т (с точ­ностью ± 10%) расчет заканчивается.

После подбора совокупности по активной мощности необходимо определить ее реактив­ную нагрузку Q j по описанной выше методике и определить мощность батарей конденсато­ров:

Q_BH- = Q . - Q .                                   (1713)

БН]              расч]             т]

По полученному значению Q_ehj следует определить стандартное значение мощности конденсаторной установки Q_Kyj

Подобранная совокупность определяет конфигурацию сети в нормальном режиме.

Глава 18