На основании суточного графика построим годовой график по продолжительности (рис. 2).

Потребляемая активная и реактивная суточная энергия:

Средняя полная мощность предприятия за сутки:

Из годового графика нагрузки по продолжительности определяем :

3. Выбор трансформаторов на ГПП

Учитывая наличие потребителей I и II категории, устанавливаем на ГПП два трансформатора.

Из суточного графика нагрузок завода определяем:

Определяем коэффициент заполнения графика нагрузки:

По и с помощью номограммы [1] определяем коэффициент кратности допустимой перегрузки:

Определяем номинальную мощность трансформатора:

Намечаем для дальнейшего рассмотрения трансформаторы двух номинальных мощностей:

и

При этом коэффициент загрузки трансформатора:

Определяем допустимую систематическую перегрузку трансформаторов в соответствии с суточным графиком:

За счет неравномерности годового графика нагрузки (недогрузка в весенне-летний период) может быть допущена дополнительная перегрузка, но не более 15%:

Определяем суммарную допустимую перегрузку трансформаторов в нормальном режиме при максимальной нагрузке завода:

Проверяем возможность работы трансформатора в послеаварийном режиме при перегрузке 40% и обеспечении потребителей I и II категории:

,

где - доля потребителей I и II категории.

4. Определение экономически целесообразного режима работы трансформаторов

· ТМН - 4000/35

Приведенные потери:

, где

(при ) - экономический эквивалент реактивной мощности

, где

, где

Суммарные приведенные потери для первого трансформатора:

Суммарные приведенные потери для второго трансформатора:

Суммарные приведенные потери для двух трансформаторов:

Кривые приведенных потерь для одного работающего трансформатора и для двух трансформаторов строятся на основе полученных уравнений.

Для построения кривых приведенных потерь составим таблицу изменения :

Таблица 2

Рис. 3 Графики приведенных потерь для варианта 1 (;)

1 - работают два трансформатора; 2 - работает первый трансформатор; 3- работает второй трансформатор;

Определим аналитически мощность (), при которой целесообразно переходить от одного трансформатора к двум:

Погрешность между графическим и аналитическим способами составляет:

Для остальных вариантов расчет аналогичен, результаты расчетов сводим в таблицы.

Вариант 2:

Задачей технико-экономических расчетов является выбор оптимального варианта передачи, преобразования и распределения электроэнергии от источника питания до потребителей.

Критерием оптимального варианта служит минимум приведенных годовых затрат:

, где

- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений

- единовременные капитальные вложения

- суммарные годовые эксплуатационные расходы

7.1 Выбор и обоснование схемы внешнего электроснабжения

В качестве схемы внешнего электроснабжения принимаем схему: два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой со стороны линий [2].

Рис. 7 Схема внешнего электроснабжения

Данная схема удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к схемам электрических соединений:

· Схема обеспечивает надежное питание присоединенных потребителей в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах.

· Схема обеспечивает надежность транзита мощности через подстанцию в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах.

· Схема является простой, наглядной и экономичной.

7.2 Выбор сечения проводников для двух классов напряжений

Выбор сечения проводов проводим по экономической плотности тока в нормальном и послеаварийном режимах.

Правильно выбранное сечение должно удовлетворять следующим требованиям:

· По перегрузке

· По допустимой потере напряжения ( - нормальном режиме, - в послеаварийном)

· По потере на корону (для 110 кВ и выше)

Экономическое сечение:

, где

- нормированное значение экономической плотности тока при

Вариант 1:

Принимаем ближайшее стандартное сечение . Выбираем сталеалюминевые провода марки АС-70, допустимый ток [2].

Для принятого сечения проводим все необходимые проверки:

1) По аварийному току:

2) По механической прочности:

Для сталеалюминевых проводов минимальное сечение по условию механической прочности составляет .

3) По допустимой потере напряжения:

Допустимая длина питающей линии:

, где

- длина линии, при полной нагрузке на которой, потеря напряжения равна 1% [3].

- допустимая потеря напряжения в нормальном режиме

4) По короне:

Проверка на корону осуществляется для линий напряжением 110 кВ и выше. Следовательно, для данного варианта данную проверку не проводим.

Выбранное сечение удовлетворяет всем условиям.

Вариант 2:

Принимаем ближайшее стандартное сечение . Выбираем сталеалюминевые провода марки АС-70 [2].

Для принятого сечения проводим все необходимые проверки:

1) По короне:

Условие: , где

Если , то:

- начальная напряженность возникновения коронного разряда

- радиус провода марки АС-70[4]

- коэффициент гладкости провода

- относительная плотность воздуха, определяемая атмосферным давлением и температурой воздуха

- напряженность электрического поля около поверхности нерасщепленного провода

- для железобетонной двухцепной опоры ПБ-110-4 (СК-4), подвеска проводов типа «бочка» [5]

Таким образом,

- условие выполняется.

Выбранное сечение удовлетворяет всем условиям.

2) По аварийному току:

3) По механической прочности:

Для сталеалюминевых проводов минимальное сечение по условию механической прочности составляет .

4) По допустимой потере напряжения:

Допустимая длина питающей линии:

Выбранное сечение удовлетворяет всем условиям.

7.3 Технико-экономические сравнения рассматриваемых вариантов ВЛЭП

Отчисления на амортизацию и обслуживание элементов:

Полные затраты

Рис. 9 Расчетная схема сети 0,4 кВ

Суммарная мощность КБ на стороне 0,4 кВ, приходящаяся на кузнечный цех:

· расчетная реактивная нагрузка 0,4 кВ вагоноремонтного завода:

· расчетная реактивная нагрузка 0,4 кВ инструментального цеха:

· доля потребления реактивной нагрузки 0,4 кВ кузнечного цеха по отношению ко всему заводу:

· общая мощность КБ на стороне 0,4 кВ вагоноремонтного завода:

· тогда суммарная мощность КБ на стороне 0,4 кВ, приходящаяся на кузнечный цех:

Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана через трансформатор цеховой ТП-7 в сеть 0,4 кВ:

, где

- расчетная активная нагрузка ТП-7

Мощность, передаваемая со стороны 6 кВ в цех:

, тогда распределение КБ для радиальной сети производится по формуле:

, где

- искомая мощность i-ой линии, передаваемая в сеть 0,4 кВ со стороны 6 кВ

- суммарная распределяемая мощность

- эквивалентное сопротивление сети, напряжением до 1000 В

- сопротивление радиальной i-ой линии

Эквивалентное сопротивление сети:

Тогда:

Расчетная мощность батарей конденсаторов, устанавливаемых у ШР:

Учитывая шкалу номинальных мощностей принимаем:

Суммарная мощность КБ:

Заключение

В данной работе было проведено технико-экономическое обоснование выбора компенсирующих устройств и напряжения питающей линии ГПП вагоноремонтного завода.

В результате расчетов был определен наиболее оптимальный вариант схемы внешнего электроснабжения предприятия. Была выбрана двухцепная ВЛЭП 110 кВ, выполненная на железобетонных опорах проводом марки АС-70; на ГПП установлено два параллельно работающих трансформатора мощностью 6300 кВА (ТМН-6300/110).

После проведения технико-экономического сравнения вариантов установки компенсирующих устройств было принято решение об установке 9 цеховых трансформаторов мощностью 630 кВАр и 11 конденсаторных батарей марки УКБ-0,38-200У3, общей мощностью 2200 кВАр.

Таким образом, технико-экономического сравнение нескольких вариантов позволило выбрать наиболее оптимальный вариант, критерием которого служит минимум приведенных затрат.

Литература