Проект реконструкції системи електропостачання машинобудівного заводу в м.Коростень Житомирської обл

. 

Тоді:

 

 

 

 

3.Розрахунок  параметрів трансформаторної підстанції

 

3.1. Вибір напруги електропостачання споживачів.

 

   Вибираємо  напругу міжцехових розподільних  мереж 10 кВ, як найбільш економічне з двох напруг 6 і 10 кВ.

   Розподіл електроенергії  до електроприймачів напругою до  1 кВ здійснюється на напругу 380/220 В.

 

3.2. Вибір параметрів  ліній електропередачі.

 

З огляду на, що траса від РПС до підприємства проходить по відкритій місцевості, то виконання живлення підприємства приймаємо повітряною лінією (ПЛ) 110 кВ, що в даному випадку економічно доцільніше ніж живлення кабельними лініями.

Приймаємо повітряні  лінії на залізобетонних опорах і  на ГПП споруджуємо ВРУ 110 кВ.

Максимальне значення струму однієї лінії дорівнює:

,

.

Згідно ПУЕ, як розрахунковий  струм при виборі проводів  рекомендується приймати очікуваний розрахунковий  струм нормального режиму роботи  на 5-му році експлуатації з урахуванням  динаміки росту електричного навантаження, тобто :

,

де 

де  - відношення максимальних струмів лінії першого і п'ятого років експлуатації;

- відношення найбільшого лінійного  струму I_нб за межами 5-го року експлуатації до струму I_м5.

З обліком 10% росту електричних навантажень (i₁=l,5), знаходимо струм I_м5:

,

.

 При довжині  лінії 1<50 км приймаємо згідно  ПУЕ інб=1,5.

 .

.

Перетин лінії зі сталеалюміневим  проводом вибираємо по припустимому нагріванню в нормальному, післяаварійному режимах, і за умовами корони.

Згідно ПУЕ  мінімально припустимий перетин  проводів повітряної лінії 110 кВ, за умовами  корони складає 70 мм². До виконання намічаємо провід АС-70 (I_д=265 А).

Перевіряємо обраний  перетин на припустиме нагрівання в  нормальному і післяаварійному режимах, виходячи з умов:

;

,

де   К_п.а. - коефіцієнт перевантаження, рівний 1,35;

262,7 А < 265 А - умова виконується;

262,7-2 > 1,35·265 - умова  не виконується.

Збільшимо перетин  ПЛ на 2 ступіні - АС-120 (Ід=380 А).

Умова  практично виконується - 525,4 А ≈ 513 А.

Прийнятий перетин  проводу проходить за умовою нагрівання.

3.3.  Вибір кількості і потужності трансформаторів ГПП.

 

З огляду на те , що проектоване  підприємство відноситься до підприємств середньої потужності, і на ньому маються споживачі I категорії, передбачена установка двох трансформаторів на ГПП.

Живлення трансформаторів  здійснюється радіальними лініями 110 кВ. Згідно передбачаємо спорудження  однієї ГПП, тому що Рм-48,972 МВА, менше навантаження 75 МВА, при перевищенні якої доцільне спорудження двох і більш ГПП.

Потужність трансформаторів  ГПП S_ном.т. попередньо оцінюємо по формулі:

,

де   S_p - розрахункове навантаження ГПП, приймається рівному максимальному навантаженню , МВА;

К_з - коефіцієнт завантаження трансформаторів у нормальному режимі, рівний 0,7.

.

Як альтернативні  варіанти розглянемо наступні:

I - установка двох трансформаторів по 40 МВА, що, з урахуванням динаміки росту електричних навантажень, через n- років необхідно буде замінити на трансформатори більшої потужності.

II - установка  двох трансформаторів 63 МВА, що  у початковий период експлуатації будуть недовантаженими.

Вибір оптимального варіанта робимо за старою методикою /14/, яка ще застосовується . При цьому  знаходимо коефіцієнт завантаження Кз.₁ першого року експлуатації трансформатора першого варіанта і порівнюємо його з Кз._про по таблиці в /14/ при S_ном._т =  40 МВА і числі робочих змін Z=2.

Величина Кз.₁ дорівнює:

,

.

Величина Кз._про  згідно /14/ дорівнює 0,56.

Тому що Кз.₁⁼ Кз._про, до виконання приймаємо перший варіант, тобто 2х40 МВА.

При другому варіанті величина Кз.₁ буде дорівнює:

.

Тобто коефіцієнт завантаження в початковий период експлуатації буде занадто низьким.

Максимальне навантаження, що доводиться на один трансформатор  ГПП у нормальному режимі дорівнює:

 кВА.

Тому що , то оцінку перевантажувальної здатності трансформатора в нормальному режимі не робимо.

Оцінимо допустимість перевантаження трансформатора в післяаварійному  режимі /4/. У цьому режимі коефіцієнт перевантаження к₂ дорівнює:

,

.

Коефіцієнт  к₁, що передує перевантаженню, дорівнює Кз.₁ , і дорівнює 0,61.

При к₁=0,61 і к₂=1,22 по таблиці аварійних перевантажень /4/ при _о.с.=30°С одержуємо тривалість аварійного перевантаження не менш 8 годин, що цілком прийнятно.

На ГПП передбачається спорудження ВРП-110 кВ і ЗРП-10 кВ .

Вибір устаткування ВРП і ЗРП представлений у розділі 5 "Вибір струмоведучих частин і апаратів".

 

 

4. Розрахунок струмів  короткого замикання.

4.1. Розрахунок струмів короткого замикання в вузлах системи електропостачання.

 

Для розрахунків  струмів короткого замикання (струмів  к.з..) складаємо розрахункову схему  від енергосистеми до цехової  підстанції, включаючи одну гілку  від однієї обмотки трансформатора ТРНД-40000-110/10-10 і одну секцію РП-5 (рис. 4.1). На підставі цієї схеми складаємо схему заміщення (рис. 4.2). Розраховуємо параметри даної схеми і приводимо їхній до базисних умов. За базисні величини приймаємо: S_б=1000 MBA; U_б= 115 чи 10,5 чи 0,4 кВ у залежності від того, у якій мережі знаходиться точка К.З.

Розрахунок  робимо по формулах :

1. Енергосистема:

,

де   Х_С*б - відносний опір енергосистеми, приведений до базисних умов.

2. Повітряна лінія електропередачі:

,

де   Х_Л*б - відносний опір ПЛ, приведене до базисних умов.

 Х₀ - реактивний опір на 1 км довжини лінії, дорівнює 0,4 Ом/км;

l - довжина ПЛ, дорівнює 8 км.

3. Трансформатор ГПП:

для двухобмоточного трансформатора з розщепленою обмоткою  значення  реактивного опору визначають окремо для кожного ланцюга, при 

U_к.В-Н=10,5 %, одержимо:

                         

                           

;

.

4. Кабельні лінії:

,                             

де X₀ – реактивний опір 1км лінії, Ом/км;

l – довжина кабельної лінії, км.

;

;

;

;

;

.

Оцінимо попередньо періодичну складову струму к.з. у  точці   КЗ для  рішення питання вибору оптимальних значень  струмів  к.з.

Сумарний опір до точки КЗ дорівнює:

;

.

Базисний струм:

,                                

.

;                  

Визначимо періодичну складову струму к.з.  у точці К8. Розрахункова схема  для цього випадку представлена на рис.4.3

;

.

;                          

;

.

;

.

;

.

 

,

де  ;

;

;

;

;

;

;

;

 

Визначимо значення ударних  струмів к.з.  у точці К8  по формулі:

,                     

де  ;

,                                

,                              

де  r₀ – активний опір 1 км лінії, Ом/км;

l – довжина кабельної лінії, км.

;                    

де  - постійна загасання при К.З. на виводах АД;

X_*ВН - зовнішній опір до точки К.З..

1. Система:

;

;

.

2. Синхронні двигуни:

СД₁:

;

;

;

СД_2,3:

;

.

3. Асинхронні двигуни:

;

;

;

.

.

Якщо зробити  розрахунок цього струму без обліку підживлення від високовольтних двигунів, то одержимо:

 кА.

Похибка:

  %.

Тому що в  інших точках К.З. струми підживлення від високовольтних двигунів будуть незначними, то ними зневажаємо, тобто величину i_y знаходимо по формулі:

.                                   

Діюче значення періодичних  складових струму к.з.  у цих  точках так само визначається без обліку підживлення високовольтних двигунів. Дані розрахунків заносимо в таблицю 4.1

Таблиця 4.1

Значення струмів короткого  замикання у вузлах системи електропостачання

Точки к.з.			iу, кА
K1	0,33	15,2	38,8
К2	0,57	8,82	22,5
К3	5,46	10,1	25,6
К4	5,525	9,95	25,3
К5	5,62	9,79	24,8
Кб	5,71	9,63	24,7
К7	5,757	9,55	24,5
K8	5,72	9,62	28
К9	5.72	9,65	25,96
К10		21,3	30,42

 

У цій таблиці  також приведені дані розрахунку стрімав к.з.. на стороні 0,4 кВ (К₁₀).

 

4.2.  Розрахунок  струмів короткого замикання  на шинах 0.4 кВ.

 

При розрахунку струмів к.з на шинах 0,4 кВ  ТП37 враховуємо  активні і реактивні опори всіх елементів мережі.

Активні опори:

1. Системи:

.

2. Повітряної лінії (АС-150):

,

де r₀ – погонний опір  проводу АС-120, Ом/км, дорівнює 0,27 Ом/км.

.

3. Трансформатора ТРНД-40000-110/10, приведені до U_б = 115 кВ:

;                              

;

.

Опору трансформатора, приведені  до базисних умов:

,                                     

;

4. Кабелю ААШвУ-10 (3х50) (К₂):

Згідно (2.37) при r₀ = 0,62 Ом/км і l = 0,09 км:

;

5.  Трансформатора ТМ-1600 ( %;  %):

;                                     

;

;

.

6. Опір перехідних контактів при К.З. на вторинній  стороні КТП 1600 кВА дорівнює 5,51·10³ Ом /15/.

Приведемо його до базисних умов:

 ;                                

.

7. Еквівалентний опір:

;

;

;

;

,                              

де  ;

.

Тому що схема  з'єднання обмоток трансформатора   на ГПП  Υ/Δ/Δ, то  струм нульової  послідовності  в мережі  10 кВ буде відсутній.

4.3. Розрахунок струму однофазного короткого замикання на лінії 110 кВ, що живить ГПП.

 

Зробимо розрахунок струму  однофазного К.З. на лінії 110 кВ, що живить ГПП  (точка К₂).

Схема заміщення  нульової послідовності представлена  на рис. 4.4