Электроснабжение конверторного цеха металлургического комбината

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Такие энергоемкие предприятия, как «НЛМК» предъявляют серьезные требования к надежности электроснабжения, поскольку основные вида оборудования на данном предприятии относятся к приемникам первой категории, перебой в электроснабжении которых может привести к нарушению технологического процесса, а также к угрозе здоровья обслуживающего персонала.

Надежность электроснабжения осуществляется строительством радиальных схем электроснабжения, использование устройств автоматического включения резерва на секционных выключателях. Благодаря этому, схемы электроснабжения подстанций «НЛМК» имеют до одиннадцати режимных схем.

Все это дает возможность в кратчайшие сроки производить ремонт, выполнение строительно-монтажных работ без нарушения технологического процесса. Также схемы электроснабжения должны обладать определенным уровнем гибкости, обеспечивающая возможность расширения при развитии предприятия без существенного усложнения и удорожания.

ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» является крупнейшим предприятием черной металлургии, который выпускает агломерат, чугун, сталь прокатную, трубы литые и другие виды металлургического производства. Машиностроение, автомобиле- и судостроение, энергетика, сельское хозяйство - это лишь несколько отраслей, поставщиком металлов для которых является Новолипецкий металлургический комбинат. В производственную структуру предприятия входят цеха основного производства: доменный, конвертерный, сталеплавильный, прокатный, коксохимический, агломерационное производство, топливно-энергетический комплекс, железнодорожный, автоцеха и другие.

1. Характеристика объекта электроснабжения и окружающая среда

1.1 Описание системы электроснабжения конверторного цеха №2

В комплекс конвертерного цеха входят главный корпус с конверторным отделением, отделения непрерывной разливки стали и миксерное, ряд насосных, дымососная, вентиляционная и кислородная станции, а также ряд вспомогательных объектов. Характерными особенностями технологического процесса, определяющими основные требования к электроприводу и электрооборудованию конверторного цеха, являются цикличность процесса, необходимость его безаварийного завершения при отказах отдельных приводов, ограниченность ускорений в связи с операциями с жидким металлом, тяжелые температурные условия в отдельных зонах цеха, высокая концентрация токопроводящей пыли. Электроприемники основного технологического конверторного цеха относятся к I категории по бесперебойности электроснабжения. Это оборудование обеспечивается питанием от двух независимых источников, и перерыв в питании осуществляется только на время включения резерва. Из этой категории в конверторном цехе выделяются электроприемники так называемой особой группы, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства. Практика показала, что даже при наличии двух независимых источников питания может иметь место полное или частичное отключение электроснабжения. Питание конверторного отделения кислородно-конверторного цеха №2 ОАО «НЛМК» осуществляется от главной понизительной подстанции №7 и ТЭЦ. Секции шин 10кВ распределительного устройства ГПП-7 и ТЭЦ питают соответствующие секции шин распределительного пункта №20. В курсовом проекте рассмотрены основные вопросы, связанные с электроснабжением конверторного отделения.

Питание ГПП-7 осуществляется от распределительного пункта (РП-1) тремя кабельными вводами 110 кВ по блочной схеме линия-трансформатор от ячеек 21, 16, 18. Главная понижающая подстанция (ГПП-7) 110/10 кВ предназначена для электроснабжения комплекса КЦ №2 НЛМК. ГПП-7 обеспечивает питание всего технологического комплекса КЦ №2, в том числе и вспомогательные производства. Принципиальная схема ГПП-7 приведена на рис. 1.1.

На ГПП-7 установлены три силовых двухобмоточных трансформатора с расщепленной обмоткой напряжением 110/10/10 кВ мощностью 63 МВА типа ТРДЦНК (с регулированием под нагрузкой, с дутьем и принудительной циркуляцией масла). Трансформаторы с регулированием под нагрузкой (РПН) являются основным средством регулирования напряжения в сетях промышленного предприятия.

Первый ввод от трансформатор Т1 подключен к 69 ячейке первой секции шин, второй ввод трансформатора Т1 - к 70 ячейке второй секции шин. Четыре ввода трансформатора Т2 подключены так: первый ввод - к 78 ячейке третьей секции шин; второй ввод - к 74 ячейке четвертой секции шин; третий ввод - к 121 ячейке пятой секции шин; четвертый ввод - к 124 ячейке шестой секции шин. Третий трансформатор Т3 подключен первым вводом к 143 ячейке пятой секции шин, вторым вводом - к 150 ячейке шестой секции шин.

Для ограничения токов короткого замыкания применяются бетонные реакторы РБА-10-3000-12 и РБДГ-10-4000-0,18 (выбор реакторов производится по условиям длительной работы, то есть по номинальному напряжению, номинальному току и величине индуктивного сопротивления, необходимого для желаемой степени ограничения тока короткого замыкания).

Для предотвращения роста токов короткого замыкания на ГПП-7 применяются трансформаторы с расщепленной обмоткой (их сопротивление в режиме короткого замыкания примерно в 2 раза больше по сравнению с трансформаторами без расщепления) и токоограничивающие реакторы (токоограничивающий реактор - это катушка без стального магнитопровода с изолированными друг от друга витками, укрепленными в бетонных колоннах). Применение на подстанции реактора также позволяет использовать сравнительно легкую аппаратуру (выключатели, разъединители) и не завышать сечение кабелей.

Рис. 1.1 Принципиальная схема электроснабжения ГПП-7 ККЦ-2

1.2 Система электроснабжения РП №7-2

В отделе непрерывной разливки стали (ОНРС) расположено РП-7-2 с распределительным устройством (РУ) 10 кВ. Принципиальная схема РП-7-2 приведена на рис.2 в ПРИЛОЖЕНИИ. Распределительное устройство 10 кВ №7-2 расположено в электропомещении (ЭП) №7. РП-7-2 питается двумя кабельными линиями от ГПП-7 и одной кабельной линией от подстанции №21, в свою очередь запитанной от ТЭЦ. Распределительное устройство комплектуется из камер КРУ2-10-20 и ШВВ (шкафов высоковольтного ввода) Хмельницкого и Запорожского трансформаторного заводов. РУ состоит из трех секций шин.

РУ предназначено для питания следующих объектов участка огневой зачистки слябов: насосных, КТП механизмов цеха, непосредственно линии огневой зачистки. От РУ питается также КТП блоков №2 и №2 участка непрерывной разливки стали (УНРС). Согласно проекту расчетные нагрузки секций РУ составляют: первая секция - 6200 кВА; вторая секция - 4750 кВА; третья секция - 4550 кВА. Категория нагрузки - первая.

Вводы 10 кВ и секционные выключатели снабжены устройством автоматического включения резерва (АВР) с пуском по частоте и по напряжению. Проектом предусмотрено АВР двустороннего действия между вводами 1 и 2, и одностороннего действия между вводами 2 и 3 - включение секционного выключателя между вторым и третьим вводами происходит в случае исчезновения напряжения на вводе №3.

Реле косвенного действия воздействуют на отключение и включение выключателей с помощью специальных электромагнитов, питаемых от сети постоянного или переменного тока, называемого оперативным. Оперативный ток используется также для различных вспомогательных реле (промежуточных, указательных, времени) в схемах релейной защиты, а также для работы сигнализации. На РП-7-2 автоматика, релейная защита и управление масляными выключателями осуществляется на постоянном оперативном токе с напряжением 220 кВ.

Схема электроснабжения РП-7-2 приведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2 Схема электроснабжения РП-7-2 ККЦ-2

1.3 Окружающая среда конверторного цеха №2 и ее влияние на работу электрооборудования

В Российской Федерации за последние несколько десятилетий в условиях ускоренной индустриализации и химизации производства подчас внедрялись экологически грязные технологии. Это не только ухудшило условия, в которых живет человек (воздух, которым он дышит; вода, которую он пьет; земля, на которой он живет), но и нанесло непосредственный вред экономике России.

Каждый крупный регион, представляющий собой территорию с определенными природными условиями и конкретным типом хозяйственного освоения, заслуживает особого рассмотрения с экологической точки зрения. Важность регионального экологического анализа заключается в том, что его результаты имеют большое прикладное значение. Помимо этого экологическое состояние регионов, в конечном счете, определяет и глобальное состояние природных компонентов.

При выборе конструкций воздушных линий электропередачи необходимо уточнить климатические условия. Должно быть установлено действие как природных условий, так и существующих или проектируемых инженерных сооружений.

Для полного представления о характере местности, в которой будет работать электрооборудование, следует также учитывать такие природные факторы как атмосферные осадки (дождь, снег, роса, туман), изморозь, гололед, ветер, грозы, промерзание почвы, а также сейсмичность. Атмосфера может оказывать на электрооборудование неблагоприятное влияние не только вследствие особенностей своего теплового и влажностного состояния, но также и по своей агрессивности и электропроводности из-за наличия в ней различных примесей, аэрозолей газового характера и в виде жидких и твердых растворимых и нерастворимых частиц. Повсюду, где не производится ежедневная очистка, пыль, проникая в корпуса оборудования даже через небольшие отверстия, накапливается слоями. В результате в электрических машинах засоряются вентиляционные каналы, чувствительные приборы теряют точность из-за повышенного трения. Пыль, особенно непроводящая, обычно не ухудшает качества изоляции, однако оседая на изоляции и токоведущих частях, она способствует их увлажнению.

Гололед и изморозь являются важными факторами климата, подлежащими учету. Изморозь и гололед, сопровождающиеся сильным ветром часто приносят ущерб воздушным линиям, приводя к механическим перенапряжениям и как следствие к обрыву проводов, а в отдельных случаях даже к разрушению опор.

Экологические проблемы города связаны с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, образованием антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния экологического равновесия.

Обобщенные данные свидетельствует о сложном экологическом состоянии Липецка. Город стремительно растет, сливается с близлежащими селами. Сотни источников выбрасывают в воздух большое количество вредных веществ. Промышленные предприятия выбрасывают в атмосферный воздух пыль, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, сероводород. В среднем валовый выброс вредных веществ составляет ежегодно примерно 350 тыс. тонн. Большой процент приходится на долю крупных предприятий: ОАО «НЛМК», Липецкая ТЭЦ-2, ОАО «ЛМЗ Свободный Сокол», Тепловые сети ОАО «Липецкэнерго», МУП «Липецктеплосеть».

При проектировании электроснабжения должны учитываться некоторые климатические особенности, которые определяются по картам климатического районирования с уточнением по региональным картам и материалам многолетних наблюдений гидрометеорологических станций и метеопостов. Согласно картам климатического районирования, предложенных в ПУЭ, Липецк находится во II районе по толщине стенки гололеда, II районе по скоростным напорам ветра и II районе по пляске проводов. Согласно ГОСТ 15150-69 тип атмосферы в Липецке - II, что соответствует атмосфере промышленных районов.

Основные показатели состояния окружающей среды в городе Липецке и Липецкой области приведены в табл.1.1.

Таблица 1.1 Основные показатели состояния окружающей среды

Основной параметр	Значение его в г. Липецке и Липецкой области
Средняя годовая температура	+7?С
Средняя температура января	-10?С
Средняя температура июля	+20?С
Амплитуда температурных колебаний в течение года	25-30?С
Распределение осадков по временам года	равномерное
Среднегодовой уровень осадков	500-600 мм
Средняя относительная влажность воздуха	75-93%
Среднегодовое количество грозовых дней в год	40-60
Среднее давление ветра	35 Н/м
Средняя толщина ледяного покрова	3-5 мм
Промерзание почвы в местах отсутствия снежного покрова	180-200 см
Уровень просыхания почвы	85-100 см

Метеорологические условия производственных помещений зависят от наружных факторов и в значительной мере от особенностей производственного процесса. Часто тепловыделения настолько велики, что возникает необходимость удаления тепла и подачи снаружи атмосферного воздуха, что достигается устройством вентиляции. Для создания в помещениях нормальных условий работы, даже при отсутствии тепловыделений, необходимо постоянно заменять внутренний воздух наружным чистым. Помещения кислородно-конверторного цеха относится к помещениям с нормальной средой, они сухие, отапливаемые, не опасные к коррозии, пожару, взрыву. Всё электрооборудование распределительной подстанции находится в электрозале. Для поддержания температуры в заданном пределе и влажности воздуха, в вентиляционных камерах установлены блоки очистки воздуха, охлаждения и подогрева. В зависимости от температуры окружающей среды в электропомещениях, в том числе и в РП-20 подаётся подогретый или охлаждённый воздух по коробам приточной вентиляции.

Надежность электротехнических устройств в значительной степени зависит от условий эксплуатации. Удары, вибрация, перегрузки, перепады температуры, повышенная влажность, электрические и магнитные поля, солнечная радиация, песок, плесень, вызывающие коррозию жидкости и газы - все это влияет на работу электротехнического устройства. Поэтому особенно важно, чтобы обслуживающий персонал хорошо знал уровень, продолжительность, характер воздействия каждого из этих факторов и степень их влияния на надежность электротехнического устройства, так как от этого зависит срок службы электроустановки.

2. Характеристика электрооборудования РП №7-2

2.1 Маломасляные выключатели типа ВМПЭ-10

На РП-7-2 в КРУ применяются выключатели серии ВМПЭ, трехполюсные маломасляные подвесные с электромагнитным приводом.

Принцип работы выключателя основан на гашении электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, потоком газомасляной смеси, образующейся в результате интенсивного разложения трансформаторного масла под действием высокой температуры дуги. Этот поток получает определенное направление в специальном дугогасительном устройстве, размещенном в зоне горения дуги. После гашения дуги пары масла конденсируются под верхней крышкой выключателя в маслоотделителе и вновь заполняют камеру, а газы выбрасываются наружу через отверстие в верхней крышке.

Эффективность дугогасящего устройства (ДУ) и ресурс масляных выключателей в значительной мере обусловливается физико-химическими процессами, происходящими в зоне дугогашения. Образующиеся под действием дуговых разрядов продукты разложения масла (в особенности углерод), ионизированный газ, пары материала контактов снижают отключающую способность ДУ. Свободные частицы углерода снижают электрическую прочность промежутка, ухудшают процесс включения на короткое замыкание из-за преждевременного пробоя межконтактного промежутка. При взаимодействии продуктов разложения масла и изоляционных элементов ДУ с материалом контактов поверхность последних приобретает рыхлую структуру, что приводит к их быстрому разрушению. Так, на медных контактах образуется рыхлый слой карбида меди. Теплопроводность и дугостойкость этого слоя значительно ниже, чем у меди. Это затрудняет теплоотвод из зоны оснований дуги на контактах и снижает их ресурс. Кроме того, оседание продуктов разложения масла на контактах увеличивает их переходное сопротивление.

Технические данные выключателя серии ВМПЭ приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Технические данные ВМПЭ-10К-600А

Параметр	Значение
Номинальное напряжение, кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	12
Номинальный ток, А	630
Номинальный ток отключения, кА	20
Номинальный ток включения, кА	эффективное значение периодической составляющей	20
	амплитудное значение	52
Амплитуда предельного сквозного тока, кА	52
Действующее значение полного тока, кА	30
Предельный ток термической устойчивости для промежутка времени 4 с, кА	20
Собственное время включения выключателя с приводом, не более, с	0,3
Минимальная бестоковая пауза при автоматическом повторном включении (АПВ), с	0,4
Собственное время отключения выключателя с приводом, не более, с	0,09
Номинальное напряжение постоянного тока электромагнита включения, В	110 или 220
Номинальное напряжение постоянного тока электромагнита отключения, В	110/220
Потребляемый ток отключающего электромагнита, А, не более	при 110 В	5
	при 220 В	2,5
Потребляемый ток включающего электромагнита	при 110 В	180
	при 220 В	90
Таблица 2.1 (окончание)
Габаритные размеры, мм	высота	1093
	ширина	670
	глубина	650
Масса выключателя без масла, кг	220±10
Масса масла, кг	5,5±0,5

Исследования показывают, что длительность горения дуги с увеличением числа отключений возрастает уже после 10-15 отключений. Это обусловлено весьма интенсивным увеличением продуктов разложения, что увеличивает длительность горения дуги и приводит к весьма высоким резкому снижению сопротивления внутренней изоляции уже после одного - трех отключений, а после восьми-десяти отключений оно снижалось до 50-30 Мом. После слива и очистки масла сопротивление изоляции восстанавливалось до первоначального значения, превышающего 10000 Мом.

Таким образом, анализ экспериментальных данных показывает, что основными факторами, влияющими на отключающую способность дугогасительных устройств, являются:

- увеличение длины межконтактного промежутка до оптимального значения в момент перехода тока через ноль;

- ускорение режима истечения газопаровой смеси, что обеспечивается минимальным расстоянием между неподвижным контактом и первой дутьевой щелью;

- улучшение теплоотвода от ствола дуги, что достигается увеличением сечений дутьевых щелей;

- повышение давления газопаровой смеси при переходе через нуль путем применения воздушных подушек и наддува надкамерного пространства.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

- надежное отключение любых токов;

- быстрое действие;

- пригодность для быстродействующего автономного повторного включения, то есть быстрого включения выключателя сразу же после отключения;

- легкость ревизии и осмотра контактов;

- взрыво- и пожаро-безопасность;

- удобство транспортировки и эксплуатации.

По сравнению с баковыми и воздушными маломасляные выключатели обладают следующими преимуществами:

- они имеют меньшую массу и габаритные размеры при малом объеме масла;

- ДУ всегда готово к работе независимо от наличия сжатого воздуха;

- осмотр и ремонт дугогасительных камер и контактов возможен без слива масла, что обеспечивает удобство эксплуатации.

Однако эти выключатели имеют и недостатки:

- они менее надежны в работе, чем баковые; изоляционные детали - рубашки, опорная изоляция - подвергаются повышенным механическим нагрузкам;

- номинальный ток отключения маломасляных выключателей пока ниже, чем у баковых;

- маломасляные выключатели, как правило, не допускают установки встроенных трансформаторов тока.

Для управления выключателями служат электромагнитные приводы постоянного тока ПЭ-11 и ПЭГ-10. Электромагнитные приводы относятся к приводам прямого действия: энергия, необходимая для включения, сообщается приводу в процессе самого включения от источника постоянного тока. Усилие для включения выключателя создается стальным сердечником, катушка которого получает питание от источника постоянного тока. Ток, потребляемый электромагнитом включения привода ПЭ-11, 58 А, электромагнитом отключения-1,25, А при напряжении 220 В Недостатки: большой потребляемый ток и как следствие этого необходимость установки мощной аккумуляторной.

2.2 Вакуумные выключатели типа ВВ/TEL-10-15,5/630

Выключатели состоят из трех полюсов, установленных на металлическом корпусе, в котором размещаются электромагнитные приводы каждого полюса с магнитной защелкой, удерживающей выключатель неограниченно долго во включенном положении после прерывания тока в катушке электромагнита привода.

Конструктивно полюс выключателя состоит из следующих основных элементов:

- вакуумной дугогасящей камеры (ВДК), включающей в себя верхний (неподвижный) и нижний (подвижный) контакты, керамические изоляторы и внешний сильфон;

- ошиновки, включающей в себя верхнюю и нижнюю токоведущую шину, а также гибкий токосъем;

- тяговый изолятор;

- электромагнитный привод с "магнитной" защелкой, включающей в себя якорь, катушку и кольцевой магнит, отключающую пружину и пружину дополнительного поджатия.

В выключателях применяется современная конструкция ВДК с аксиальным магнитным полем. Дуга в таком поле находится все время в диффузионном состоянии, что существенно уменьшает износ, который не превышает 1 мм после исчерпания коммутационного ресурса. Вакуумная дугогасительная камера состоит из следующих основных элементов: изоляционного корпуса, токоведущих стержней с коммутирующими контактами, системы металлических контактов, фланцев и сильфона.

Гашение дуги переменного тока осуществляется в вакуумной дугогасительной камере (ВДК) при разведении контактов в глубоком вакууме (остаточное давление порядка 10-6 мм рт. ст.). Носителями заряда при горении дуги являются пары металла. Из-за практического отсутствия среды в межконтактном промежутке, конденсация паров металла в момент перехода тока через естественный ноль осуществляется за чрезвычайно малое время (10-5 с), после чего происходит быстрое восстановление электрической прочности ВДК. Электрическая прочность вакуума составляет порядка 30 кВ/мм, что гарантирует отключение тока при расхождении контактов более 1 мм.

Вакуумные выключатели типа ВВ/TEL применяются в ячейках КРУ внутренней установки. В основе конструктивного решения выключателя лежит использование пофазных электромагнитных приводов с «магнитной защелкой», механически связанных с валом. Параллельно соединенные катушки электромагнитных приводов фаз выключателя при выполнении команд подключаются к предварительно заряженным конденсаторам в блоках управления.

Такая конструкция позволила достичь следующих отличительных особенностей по сравнению с традиционными вакуумными выключателями типа ВВЭ: высокий коммутационный и механический ресурс; малое потребление по цепям включения и отключения; малые габариты и вес; возможность управления как по цепям оперативного постоянного, так и по цепям оперативного переменного тока; отсутствие необходимых ремонтов в эксплуатационных условиях в течение всего срока службы (выключатель BB/ TEL действительно не требует проведения планово-предупредительных ремонтов на протяжении всего срока эксплуатации благодаря высокой надежности конструкции, отсутствию изнашивания деталей и высокой стабильности заводских регулировок); низкая трудоемкость производства и умеренная цена. Технические характеристики выключателей серии ВВ/TEL приведены в табл.2.2.

Сейчас на РП-7-2 предполагается производить замену других типов выключателей именно выключателями ВВ/TEL, поскольку они имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными вакуумными и масляными выключателями.

Таблица 2.2 Технические характеристики выключатели типа ВВ/TEL-10-15,5/630

Наименование параметра	Норма
Номинальное напряжение, кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	12
Номинальный ток, А	630
Сквозной ток короткого замыкания	наибольший пик, кА, не более	52
	начальное действующее значение периодической составляющей, кА	12,5
Номинальный ток отключения, кА	12,5
Нормированное процентное содержание апериодической составляющей, %	40
Среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток термической стойкости), кА	12,5
Время протекания тока (время КЗ), с	3
Собственное время отключения выключателя, с, не более	0,01
Полное время отключения, с, не более	0,03
Собственное время включения, с, не более	0,07
Неодновременность замыкания и размыкания контактов, с, не более	0,004
Номинальное напряжение питания блока управления, В	220
Диапазон напряжения питания привода, % от номинального	85-110
Масса ВВ/TEL-10-15,5/630-У2-41, кг	35
Срок службы до списания, лет	25

2.3 Вакуумные выключатели типа ВВЭ-10

На РП-7-2 используются также вакуумные выключатели типа ВВЭ-10. Технические характеристики вакуумных выключателей типа ВВЭ-10 приведены в табл.2.3.

Таблица 2.3 Технические характеристики вакуумных выключателей типа ВВЭ-10

Наименование параметра	Норма
Номинальное напряжение, кВ	10
Номинальная сила тока, А	630
Номинальный ток отключения, кА	20
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	12
Сила тока термической стойкости, кА (в течение 3 с)	20
Сила тока электродинамической стойкости, кА	52
Сила тока включения, кА	наибольший пик	52
	начальное действующее значение периодической составляющей	20
Полное время отключения, с, не более	0,07
Собственное время отключения, с, не более	0,055
Собственное время включения, с, не более	0,3
Номинальное постоянное напряжение электромагнитов включения и отключения, В	110 или 220
Диапазон рабочих напряжений на зажимах электромагнитов, в % от номинального	включающего	85-110
	отключающего	70-110
	катушки контактора	85-110
Масса выключателя, кг	140
Таблица2.3 (окончание)
Габаритные размеры, мм	высота	880
	ширина	640
	длина	633
Масс привода, кг	51

Использование вакуумных выключателей имеет свои преимущества и недостатки. Достоинства: простота конструкции; высокая надежность; высокая коммутационная износостойкость; малые размеры; пожаро- и взрывобезопасность; отсутствие шума при операциях; отсутствие загрязнения окружающей среды; малые эксплуатационные расходы. Недостатки: сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения; возможность коммутационных перенапряжений при отключении малых индуктивных токов.

2.4 Комплектные распределительные устройства типа КРУ2-10-20

РУ-10 кВ комплектуется из шкафов КРУ2-10-20. ( комплектное распределительное устройство (КРУ) с выключателями ВМПЭ - 10, ВВЭ-10 с электромагнитным приводом ПЭ-11, расположенном на выкатной тележке).

Шкаф КРУ с выключателем состоит из трех основных частей: корпуса шкафа, выдвижного элемента (тележки), релейного шкафа. Корпус разделен металлическими перегородками на следующие основные части: отсек сборных шин; отсек верхних контактов розетки разъединителей; отсек трансформаторов тока, который комплектуется из трансформаторов тока типов ТПЛ и ТЗЛМ, ножей розетки разъединителя, эпоксидной заделки силовых высоковольтных кабелей, ножей заземляющих; отсек для размещения выдвижного элемента отделен от отсеков верхних и нижних контактов розетки разъединителей металлическим съемным листом и шторками, открывающимися при вкатывании выдвижного элемента в рабочее положение.

Технические характеристики шкафов КРУ2-10-20 приведены в табл.2.4.

Таблица 2.4 Технические характеристики шкафов КРУ2-10-20

Наименование параметра	Значение параметра
Номинальное напряжение, кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	12
Номинальный ток главных цепей шкафов КРУ, А	400,630,1000,2000,2500
Номинальный ток токопровода, А	630,1000,1600,2000,2500
Номинальный ток отключения выключателя, встроенного в КРУ, кА	20
Стойкость к токам КЗ главных цепей	электродинамическая, кА	51
	Термическая в течение 3 с, кА	20
	эффективное значение периодической составляющей	20

Для обеспечения безопасности труда и предотвращения аварий предусматриваются специальные блокировки, которые делают невозможным:

- вкатывание тележки в корпус при включенном выключателе;

- включение выключателя в нефиксированном положении тележки;

- выкатывание тележки из рабочего положения при включенном выключателе;

- включение заземляющих разъединителей при рабочем положении тележки;

- вкатывание тележки в рабочее положение при включенных заземляющих ножах.

Применение КРУ позволяет ускорить монтаж распределительного устройства. КРУ безопасно в обслуживании, так как все части, находящиеся под напряжением, закрыты металлическим кожухом.

2.5 Измерительные трансформаторы тока

Трансформатором тока (ТТ) называется измерительный аппарат, служащий для преобразования тока, у которого первичная обмотка включается в цепь последовательно, а вторичная - содержит измерительные приборы и реле защиты и автоматики.

В трансформаторе тока первичная обмотка изолирована от вторичной на полное напряжение. Вторичная обмотка в эксплуатации имеет потенциал близкий к потенциалу земли, так как один конец этой обмотки обычно заземлен. С помощью трансформатора тока можно измерять и учитывать ток высокого напряжения приборами низкого напряжения, доступными для непосредственного наблюдения персонала, и свести к измерению любого первичного тока.

Измерительные ТТ обладают следующими признаками:

- измерительный ТТ работает в условиях, близких к короткому замыканию, так как сопротивление во вторичной цепи у него весьма мало; этот режим является нормальным режимом работы;

- индукция в измерительном трансформаторе тока непостоянна и определяется измеряемым током и режимом эксплуатации трансформатора (в силовом трансформаторе индукция постоянна);

- ток во вторичной цепи измерительного трансформатора в известных пределах не зависит от нагрузочного сопротивления и в основном изменяется в соответствии с изменением первичного тока (в силовом трансформаторе ток изменяется в зависимости от нагрузки вторичной обмотки)

Трансформаторы тока предназначены для установки в комплектные распределительные устройства и служат для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам или устройствам защиты и управления, а также для отделения цепей измерения и защиты от цепей высокого напряжения в электрических установках переменного тока на класс напряжения до 10 кВ. В КРУ должно быть исключено воздействие на трансформатор солнечной радиации и существенно ограничено воздействие пыли.

Трансформатор выполнен в виде катушечной опорной конструкции. Блок катушек, состоящих из двух вторичных и общей первичной обмоток, залит изоляционным компаундом на основе эпоксидной смолы. В нижней части магнитопровода укреплены угольники, служащие опорой трансформатора. На одном из угольников расположены зажимы заземления.

В комплектных распределительных устройствах на РП-7-2 применяются

следующие трансформаторы тока: ТПЛ - 10-150/5, ТПЛ - 10-100/5, ТПЛ - 10-400/5, ТПЛ - 10-600/5, ТЗЛМ. Использовать эти многовитковые трансформаторы серии ТПЛ на РП-7-2 возможно благодаря тому, что первичные тока невелики. Технические данные трансформаторов тока серии ТПЛ приведены в табл.2.5.

Таблица 2.5 Технические данные трансформаторов тока серии ТПЛ

Наименование параметра	Норма
Номинальное напряжение, кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	12
Номинальная частота, Гц	50
Номинальный первичный ток, А	100,150,400,600
Номинальный вторичный ток, А	5
Число вторичных обмоток	1 или 2
Номинальная вторичная нагрузка вторичной обмотки для защиты, В·А	15
Номинальная вторичная нагрузка вторичной обмотки для измерений, В·А	10
Номинальный класс точности вторичной обмотки	для измерений	0,5
	для защиты	10

Трансформаторы выпускаются в различных исполнениях вторичных обмоток: одной обмоткой для защиты; двумя обмотками - одна для измерений, другая для защиты; двумя обмотками для защиты.

Для схем релейной защиты от замыкания на землю применяются трансформаторы тока ТЗЛМ, которые устанавливаются на кабель и встраиваются в КРУ. Следует отметить, что в схемах включения трансформаторов тока исключается установка предохранителей, так как разрыв ими вторичной обмотки мог бы привести к недопустимому повышению напряжения на вторичной обмотке ( это может привести к перегреву и пробою изоляции вторичной обмотки трансформатора). Трансформатор тока работает в своем классе точности только при нормальной нагрузке; при увеличении нагрузки погрешности также увеличиваются.

При выборе трансформатора тока необходимо учитывать, что его реальной нагрузкой являются не только обмотки измерительных приборов и реле, но и сопротивления соединительных проводов.

2.6 Трансформаторы напряжения

Измерительным трансформатором напряжения (ТН) называется аппарат, предназначенный для преобразования высокого напряжения в низкое напряжение стандартной величины, удобное для измерений.

Первичная обмотка ТН изолируется от вторичной на полное рабочее напряжение. Для безопасности обслуживания один конец вторичной обмотки обязательно заземляется. Поэтому ТН изолирует вторичную обмотку, приборы и реле от цепи высокого напряжения и делает безопасным их обслуживание. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает с небольшой нагрузкой в режиме, близком к холостому ходу. Вторичная нагрузка измерительных приборов и реле не должна превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, так как это приведет к увеличению погрешностей.

На РП-7-2 используются трансформаторы напряжения НТМИ-10-66.

Технические данные трансформатора напряжения серии НТМИ приведены в табл.2.6.

Таблица 2.6 Технические характеристики трансформатора напряжения серии НТМИ

Параметр	Норма
Номинальное напряжение, В	ВН	10000
	НН	100
Максимальная мощность, В·А	960
Масса, кг	110
Номинальная мощность в классе точности, В·А	0,5	120
	1	200
	3	500

Трансформатор напряжения по схеме включения напоминает силовой трансформатор, его первичная обмотка включена на напряжение сети, а ко вторичной обмотки присоединяются параллельно катушки измерительных приборов в реле. Трехфазные масляные трансформаторы типа НТМИ (трансформатор контроля напряжения с масляным охлаждением трехфазный для контроля изоляции) имеют пятистержневой магнитопровод и 3 обмотки. Этот трансформатор имеет 2 вторичные обмотки - для измерения напряжения и для контроля изоляции. В нормальном режиме на выводах вторичной обмотки напряжение близко к нулю, при замыкании на землю в первичной сети симметрия напряжений нарушается и на обмотке появляется напряжение, достаточное для срабатывания реле, которое сигнализирует о повреждении. Вторая обмотка предназначена для измерений линейных и фазных напряжений. Обмотки и магнитопровод трансформатора находятся в баке с маслом. Выводы первичной и вторичной обмоток выполняются через фарфоровые изоляторы и располагаются на крышке трансформатора.

2.7 Плавкие предохранители серии ПКТ

Высоковольтный предохранитель - коммутационный аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи посредством расплавления плавкой вставки под действием тока, превышающего определенное значение.

Предохранители являются простейшими аппаратами токовой защиты, действие которых основано на перегорании плавкой вставки. После отключения цепи необходимо заменить перегоревшую вставку на исправную. Предохранитель включают последовательно в защищаемую цепь, для создания видимого разрыва используют неавтоматические выключатели (рубильник). Основными элементами предохранителя являются корпус, плавкая вставка, контактная часть, дугогасительное устройство и дугогасительная среда.

На РП-7-2 используют плавкие предохранители серии ПКТ-10. Технические данные предохранителей ПКТ-10 приведены в табл.2.7.

Таблица 2.7 Технические данные ПКТ-10

Параметр	Норма
Номинальное напряжение, кВ	10
Наибольший отключающий ток КЗ, А	50
Наибольший пик тока при отключении наибольшего тока КЗ, А	1000
Габаритные размеры патрона, мм	длина	210
	диаметр	55
Общий вес предохранителя с патроном без цоколя, кг	6,4
Вес заряженного патрона, кг	1

Предохранители серии ПКТ, применяемые для защиты трансформаторов напряжения имеют константановую вставку, намотанную на керамический сердечник. Указатель срабатывания у них отсутствует, о перегорании судят по показаниям приборов, включенных во вторичную цепь трансформатора. Благодаря малому сечению плавкой вставки предохранители ПКТ создают значительный токоограничивающий эффект.

2.8 Кабельные распределительные линии

Кабель состоит из токоведущих медных или алюминиевых жил, имею-

щих изоляцию жил и поясную изоляцию. Внутренняя оболочка (поясная изоляция) служит для усиления изоляции жил. Для защиты от механических повреждений в конструкцию кабеля входит броня, поверх которой накладывается внешняя покровная оболочка - для защиты металлической брони кабеля. Для прокладки в трубах по условиям протяжки не рекомендуется применять провода сечением выше 120 мм2. На РП-7-2 для питания переносных и передвижных механизмов применяют шланговые многожильные гибкие провода или кабели с медными жилами и резиновой изоляцией марки КРПТ. Для цепей управления и возбуждения механизмов особой и первой категории применены кабели и провода с медными жилами. Все остальные кабели и провода с алюминиевыми жилами. В данных конструкциях применены кабели и провода с негорючими покровами: АВВГ, АКВВГ, КВВГ. Буквы в обозначении силовых кабелей указывают на материал жилы, изоляции, оболочки и защитного покрова. Медные токопроводящие жилы в маркировке кабеля не отмечаются специальной буквой, алюминиевая жила обозначается буквой А. Следующая буква обозначает материал изоляции (бумажная изоляция не имеет буквенного обозначения): П - полиэтиленовая, В - поливинилхлоридная, Р - резиновая. Далее следует буква, соответствующая типу защитной оболочки: А - алюминиевая, С - свинцовая, П - полиэтиленовый шланг, В- оболочка из поливинилхлорида, Р- из резины. Последние буквы указывают на тип защитного покрова ( Б- бронированный стальными лентами, Г - голый, без брони).

На рис. 2.1 приведена структурная схема цеха с распределительной сетью с указанием типов кабелей.

Рис. 2.1 Генеральный план КЦ №2 с нанесением распределительной сети

3. Анализ электрических нагрузок цеха

3.1 Определение расчетных электрических нагрузок

Электрические нагрузки определяют для выбора и проверки токоведущих элементов (шин, кабелей, проводов), силовых трансформаторов и преобразователей по пропускной способности (нагреву), а также для расчета потерь, отклонений и колебаний напряжения, выбора защиты и компенсирующих устройств.

При определении электрических нагрузок величины и коэффициенты, относящиеся к одному электроприемнику (ЭП), обозначаются строчными, а относящиеся к группе электроприемников - прописными буквами латинского или греческого алфавита. Следовательно, нужно рассчитать нагрузки, приходящиеся на каждый фидер 10 кВ, подходящий к проектируемой подстанции. Электрическая нагрузка - это потребляемая мощность, которую получает предприятие (потребитель), установка. Величина электрической мощности постоянно меняется, следовательно меняются и нагрузки. Существует множество методов расчета электрических нагрузок. Самым перспективным и более точным является метод вероятностно - статистических значений [1]. Этот метод представляет собой попытку преодоления недостатков метода упорядоченных диаграмм. Существенный недостаток метода упорядоченных диаграмм заключается в том, что ошибки накапливаются от уровня к уровню. Происходит простое суммирование мощностей и коэффициентов в соответствии с расчетными выражениями, хотя электроприемники оказываются из разных групп. Но простое суммирование здесь недопустимо, так как многие из групп приемников совместно не работают. В статистическом методе учитывается, что даже для одной группы механизмов, работающих на данном участке производства, коэффициенты и показатели меняются в широких пределах, а так же учитывается то, что от одной линии питаются потребители с разными режимами работы. Этот статистический метод использует две интегральные характеристики: генеральную среднюю нагрузку Рср и генеральное среднее квадратичное математическое отклонение , где дисперсия D P берется для того же интервала осреднения.

Максимум нагрузки определяется так:

(3.1)

где - статический коэффициент, зависящий от закона распределения и принятой вероятности превышения графиком нагрузки P(t) уровня Pmax;

Методами математической статистики определяют Рср (как математическое ожидание) и дисперсию:

; (3.2)

. (3.3)

Значение?? принимается различным. В данном случае используется правило трех сигм: ? что при нормальном распределении соответствует предельной вероятности 0,9973.

Рассчитанные по формулам (3.1) - (3.3) данные для активной мощности представлены в табл. 3.1 для подходящих фидеров распределительного устройства напряжением 10 кВ.

Все формулы, данные выше, равнозначно справедливы и для реактивной мощности. Рассчитанные по формулам (3.1) - (3.3) данные для активной мощности представлены в табл. 3.2 для подходящих фидеров распределительного устройства напряжением 10 кВ.

Таблица 3.1 Значения активных нагрузок подходящих фидеров 10 кВ

Час	Ввод №2 П/СТ-20	Ввод №2 П/СТ-20	Ввод №3 П/СТ-20	Ввод №2 РП-20	Ввод №2 РП-20	Ввод №3 РП-20
0	3441,999	1913,234	3291,8971	535,706	515,662	526,595
1	3343,656	1858,570	3175,5000	520,400	500,929	511,549
2	3310,875	1840,349	3144,3677	515,298	496,018	506,534
3	3179,752	1767,464	3019,8383	494,890	476,374	486,473
4	3245,314	1803,906	3082,1030	505,094	486,196	496,504
5	3409,218	1895,013	3257,7648	522,604	510,751	521,580
6	3474,780	1731,455	3300,0295	542,650	520,573	531,610
7	3310,875	1840,349	3144,3677	515,298	496,018	506,534
8	3409,218	1895,013	3187,7648	530,604	510,751	521,580
9	3146,971	1749,243	2988,7059	489,788	471,463	481,458
10	3115,847	1796,357	2864,1765	469,380	451,818	461,397
11	3310,875	1840,349	3044,3677	535,298	496,018	506,534
12	3474,780	1931,455	3410,0295	540,808	520,573	531,610
13	3343,656	1998,570	3175,5000	520,400	500,929	511,549
14	3409,218	1895,013	3238,7648	530,604	510,751	521,580
15	3440,999	1912,234	3268,8971	535,706	515,662	526,595
16	3310,875	1840,349	3144,3677	515,298	496,018	506,534
17	3376,437	1876,915	3206,6324	525,502	505,840	516,565
18	3540,342	2067,898	3262,2942	551,011	530,395	541,640
19	3507,561	1949,677	3421,1618	545,909	525,484	536,625
20	3671,466	1980,783	3486,8236	571,419	550,040	561,701
21	3769,809	1995,447	3581,2206	586,725	564,773	576,747
22	3212,533	1785,685	3050,9706	499,992	481,285	491,489
23	3245,314	1803,906	3112,1030	505,094	486,196	496,504
Таблица 3.1 (окончание)
24	3507,561	1949,677	3331,1618	545,909	525,484	536,625
PСР	3380,397	1876,756	3207,632	526,055	505,840	516,565
дисп	23896,552	7242,521	26537,642	643,171	594,925	620,419
СКО	154,585	85,103	162,904	25,361	24,391	24,908
PMAX	3844,153	2132,066	3696,344	602,138	579,0133	591,289

Таблица 3.2 Значения реактивных нагрузок подходящих фидеров 10 кВ

час	Ввод №2 П/СТ-20	Ввод №2 П/СТ-20	Ввод №3 П/СТ-20	Ввод №2 РП-20	Ввод №2 РП-20	Ввод №3 РП-20
0	1306,46	723,38	1255,44	204,62	196,79	200,43
1	1269,13	702,72	1219,57	198,77	191,17	194,71
2	1256,69	695,83	1207,61	196,82	189,29	192,8
3	1206,92	668,27	1159,79	189,03	181,80	185,16
4	1231,81	682,05	1183,70	192,93	185,54	188,98
5	1294,023	716,50	1243,48	202,67	194,92	198,53
6	1318,90	730,27	1267,40	206,57	198,66	202,34
7	1256,69	695,83	1207,61	196,82	189,29	192,8
8	1294,02	716,50	1243,48	202,67	194,92	198,53
9	1194,48	661,38	1147,83	187,08	179,92	183,25
10	1144,71	633,82	1100,01	179,29	172,43	175,62
11	1256,69	695,83	1207,61	196,82	189,29	192,8
12	1318,90	730,27	1267,40	206,57	198,66	202,34
13	1269,13	702,72	1219,57	198,77	191,17	194,71
14	1294,02	716,50	1243,48	202,67	194,92	198,53
15	1306,46	723,85	1255,44	204,62	196,79	200,43
Таблица 3.2 (окончание)
16	1256,69	695,83	1207,619	196,82	189,29	192,8
17	1281,58	709,51	1231,533	200,72	193,04	196,62
18	1343,09	744,05	1291,31	210,13	203,41	205,37
19	1331,35	737,16	1279,359	208,52	200,54	204,22
20	1393,56	771,90	1339,14	218,04	209,91	214,8
21	1430,89	792,28	1375,012	224,3	215,53	219,52
22	1219,36	675,16	1171,18	190,27	183,67	187,78
23	1231,81	682,48	1183,70	192,93	185,54	188,81
24	1331,35	737,16	1279,35	208,52	200,54	204,25
ср.знач	1281,55	709,64	1231,51	200,68	193,08	196,645
дисп	3815,18	1171,8	3529,22	94,05	87,46	90,304
СКО	61,76	34,23	59,40	9,69	9,352	9,503
Q МАХ	1466,85	812,34	1409,73	229,77	221,13	225,153

3.2 Графики электрических нагрузок

Графики электрических нагрузок, то есть кривые изменения потребляемой активной мощности, являются наиболее достоверной информацией о режиме электропотребления. Они позволяют провести анализ режимов электропотребления и разработать рекомендации по их оптимизации. Снятие графиков нагрузок производилось с помощью счетчиков активной и реактивной энергии, показания счетчиков записывались через каждые полчаса в течение суток, они приведены в табл. 3.3.

На основании табл. 3.3. построен график (рис. 3.1) зависимости потребляемой активной энергии (МВт) от времени, на основании других данных системы АСКУЭ построены графики нагрузок за месяц и за год, которые приведены на рис.3.2, 3.3.

Таблица 3.3 Расход активной энергии на КЦ №2 за сутки (28.06.05)

Время	Суммарный расход активной энергии на КЦ №2, МВт	Время	Суммарный расход активной энергии на КЦ №2, МВт
0:30	27,889	7:30	32,349
1:00	27,855	8:00	30,221
1:30	27,462	8:30	34,704
2:00	26,57	9:00	35,383
2:30	26,629	9:30	34,31
3:00	26,875	10:00	33,365
3:30	26,916	10:30	33,42
4:00	27,917	11:00	32,999
4:30	28,941	11:30	20,000
5:00	30,378	12:00	29,916
5:30	28,439	12:30	30,276
6:00	29,055	13:00	30,894
6:30	29,842	13:30	29,773
7:00	32,585	14:00	30,184
14:30	30,715	19:30	31,525
15:00	28,649	20:00	31,234
15:30	27,51	20:30	25,465
16:00	27,894	21:00	30,12
16:30	27,987	21:30	30,807
17:00	31,037	22:00	31,396
17:30	30,546	22:30	32,273
18:00	31,489	23:00	32,612
18:30	31,352	23:30	30,231
19:00	30,747	24:00	32,613



Рис.3.1 График потребляемой активной энергии за сутки на КЦ №2

Рис. 3.2 Количество электроэнергии за месяц (июнь) на КЦ №2



Рис. 3.3 Количество электроэнергии за год (2004 г.) на КЦ №2

4. Технический анализ варианта питания цеха

Правильный, технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторов имеет существенное значение для рационального построения схемы электроснабжения металлургического предприятия. Выбор мощности трансформаторов ГПП производится в зависимости от расчетной нагрузки, характера суточного графика нагрузки и категории потребителей. В аварийных режимах при отключении одного трансформатора оставшиеся в работе должны обеспечить необходимую мощность с учетом допустимой перегрузки. Рекомендуется устанавливать трансформаторы одинаковой мощности. ГПП необходимо выполнять с числом трансформаторов не менее двух. Расчет проведем на основании методики изложенной в [2]. В начале определяется суммарная максимальная мощность всех цехов по следующей формуле:

Sм?=kр,.м, (4.1)

где Pi , Qi - максимальные расчетные нагрузки цехов (из табл. 4.3); kр,.м - коэффициент разновременности максимумов нагрузок, kр,.м=0,9

Sм?=0,9·=107150, кВ·А.

Номинальная мощность трансформаторов для конкретных условий определяется по формуле:

, (4.2)

где Sн.т.n - номинальная паспортная мощность трансформатора, кВА; ис.г - среднегодовая температура, ?С.

Среднегодовая температура в городе Липецке равна 5 ?С. Следовательно, согласно формуле (4.2)

.

Учитывая необходимость 100 %-ного резервирования потребителей первой категории и ответственных потребителей второй категории надежности, номинальная мощность одного трансформатора из рассматриваемых должна быть:

, (4.3)

где Smax - максимальная расчетная полная мощность потребителей, запитанных от выбранных трансформаторов с учетом возможного отключения потребителей третьей категории надежности, кВА; n - количество рассматриваемых трансформаторов, шт.

Так как у нас имеются потребители первой и второй категории то число трансформаторов должно быть не менее двух. Согласно формуле (4.3) номинальная мощность двух трансформаторов для первого варианта составит:

, кВА.

Для второго варианта выбираем три трансформатора, для него номинальная мощность составит:

, кВА.

Из справочника [4] выбираем трансформаторы ТРДЦНК 80000/110 - для первого варианта и ТРДЦНК 40000/110 - для второго варианта.

Расчет мощности трансформаторов целесообразно осуществлять с учетом перегрузочной способности. Наличие перегрузки зависит от особенностей графика нагрузок, который характеризуется коэффициентом заполнения графика Кз.г. Его значение определяют следующим образом:

Кз.г=, (4.4)

где Sср - средняя расчетная мощность группы потребителей за наиболее загруженную смену, получающих питание от выбранного трансформатора, кВА; Sмакс - максимальная расчетная полная мощность группы потребителей, кВА .

Для первого и второго варианта согласно (4.4) коэффициент заполнения графика составит:

Кз.г=.

Зная величину продолжительности максимальной нагрузки, по кривым [4] устанавливается величина допустимой нагрузки. Ею можно перегружать трансформатор ежедневно в часы максимума его нагрузки. Допустимую длительную нагрузку трансформатора определяет согласно зависимости

, (4.5)

где Sн.т.n - номинальная паспортная мощность трансформатора, кВА.

Допустимая нагрузка трансформатора в часы максимума:

, кВА.

Для второго варианта:

, кВА.

Наблюдаются ситуации, когда необходимо перегрузить трансформатор зимой. Это возможно за счет снижения нагрузки в летнее время. Если снижена нагрузка трансформатора вообще, то срок службы его увеличивается. Происходит это из-за снижения температуры металла обмоток при летних нагрузках. В результате на каждый процент недогрузки в летнее время допустима перегрузка на 1% в зимнее время, но перегрузка не должна превышать 15%. Перегрузочная способность характеризуется коэффициентом загрузки трансформаторов

, (4.6)

где - суммарная номинальная мощность рассматриваемых трансформаторов, кВА. Подставив значения в формулу (4.6), получим:

Для первого варианта

.

Для второго варианта

.

Коэффициент допустимой перегрузки мл трансформатора зимой

. (4.7)

Подставив значения в формулу (4.7), определим коэффициент загрузки трансформатора. Для первого варианта: .

Для второго варианта: .

Коэффициент мл по величине следует принимать не более 0,15. Обе перегрузки суммируют. В результате получают суммарный коэффициент кратности допустимой перегрузки:

. (4.8)

Подставив значения в формулу (4.8), определим суммарный коэффициент кратности допустимой перегрузки. Для первого варианта

.

Для второго варианта

.

Суммарная допустимая мощность трансформаторов при их одновременной работе с учетом систематической перегрузки определяется по формуле

. (4.9)

Допустимая перегрузка на трансформаторы с учетом допустимой систематической перегрузки в номинальном режиме согласно (4.9) равна при первом варианте

, кВА.

Для второго варианта

, кВА.

Из проведенного технического расчета следует, что оба варианта удовлетворяют представленным требованиям. Оба варианта можно рекомендовать к использованию. Для окончательного выбора какого-либо варианта необходимо провести экономический расчет. Паспортные данные выбранных трансформаторов представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1 Технические данные выбранных трансформаторов

Номинальная мощность, кВА	Номинальное напряжение, кВ	Потери, кВт	Номинальный ток, А	uk, %	iХ, %
	ВН	НН	Рk	РХ	ВН	НН
80000	115	10,5	70	310	420	1800	0,60	10,5
40000	115	10,5	42	175	316	1730	0,65	10,5

5. Анализ оптимального расположения главной понизительной подстанции

Чтобы правильно выбрать местоположение главной понизительной подстанции необходимо определить центр электрических нагрузок. Центр тяжести активных нагрузок служит непосредственно для выбора места положения подстанции [2]. Наибольшее распространение для построения центров нагрузок получил метод, заключающийся в том, что если считать нагрузки объекта равномерно распределенными по его площади, то центр нагрузок можно принять совпадающим с центром тяжести фигуры, изображающей объект в генеральном плане. Погрешность расчетов этим способом не превышает 5-10% и определяется точностью исходных данных. Исходя из аналогии между массами и расчетными активными электрическими нагрузками цехов (Рi), координаты их центра для размещения ГПП можно определить по формулам: