Электроснабжение завода "Полимер"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

выключатель нагрузка трансформатор электроснабжение

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией электроприемников предприятия и должны отвечать определенным технико-экономическим требованиям: они должны обладать минимальными затратами при соблюдении всех технических показателей; обеспечивать требуемую надежность электроснабжения и надлежащее качество электрической энергии; быть удобны в эксплуатации и безопасны в обслуживании; иметь достаточную гибкость, позволяющую обеспечивать оптимальные режимы работы как в нормальном, так и в послеаварийном режимах; позволять осуществление реконструкций без существенного удорожания первоначального варианта.

По мере развития электропотребления к системам электроснабжения предъявляются и другие требования, например, возникает необходимость внедрения систем автоматического управления и диагностики СЭС, систем автоматизированного контроля и учета электроэнергии, осуществления в широких масштабах диспетчеризации процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления.

Чтобы система электроснабжения удовлетворяла всем предъявляемым к ней требованиям, необходимо при проектировании учитывать большое число различных факторов, то есть использовать системный подход к решению задачи, учитывающий взаимовлияние факторов, и учет их динамичности.

Таким образом, создание рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия является сложной задачей, включающей в себя выбор рационального числа трансформаций, выбор рациональных напряжений, правильный выбор места размещения цеховых подстанций и ГПП, совершенствование методики определения электрических нагрузок, рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, схемы внешнего электроснабжения и ее параметров, а также сечений проводов и жил кабелей, способов компенсации реактивной мощности, автоматизации, диспетчеризации и др. Принятие оптимальных решений на каждом этапе проектирования ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации построения систем электроснабжения.

Технический паспорт проекта

Основные характеристики потребителей и системы электроснабжения завода «ПОЛИМЕР».

1) На территории предприятия присутствуют следующие электроприемники: в таблице 1 приведены данные для электроприемников напряжением до 1000В, в таблице 2 данные для электроприемников напряжением выше 1000В, дополнительные данные в таблице 3, в таблице 4 приведены данные нагрузки по цеху.

Таблица 1 - Данные для электроприемников напряжением до 1000В

Наименование цеха, отделения, участка	Рном электроприёмников, напряжением 0,4 кВ, кВт	nэ	Ки	cos
1. Автотранспортный участок	143	10	0,25	0,70
2. Центральный склад	260	5	0,20	0,50
3. Тарная мастерская	525	25	0,45	0,80
4. Водонасосная	197	20	0,65	0,80
5. Аглофабрика	675	70	0,60	0,85
6. Цех №1	4084	12	0,54	0,50
7. Столовая	170	16	0,50	0,80
8. Компрессорная	519	50	0,65	0,85
9. Заводоуправление	95	11	0,50	0,80
10. Ремонтно - строительный участок	528	43	0,43	0,90
11. Участок энергоцеха	114	29	0,70	0,90
12. Администрация энергоцеха	177	39	0,40	0,90
13. Котельная	1633	30	0,75	0,89
14. Цех №2	10 089	300	0,63	0,78
15. Ремонтно - механический цех	-	-	-	-
16. Проходная	119	10	0,25	0,75
17. Телефонная станция, медпункт	215	16	0,60	0,70

Таблица 2 - Данные для электроприемников напряжением выше 1000В

Номер цеха на плане	Наименование цеха, отделения, участка	Вид высоковольтных электро приёмников	Установленная мощность одного электро приёмника, кВт	Кол-во электр.	Коэффициент использования, Ки	Коэффициент мощности, cos
4	Водонасосная	Асинхронные двигатели	400	4	0,70	0,82
8	Компрессорная станция	Синхронные двигатели	1600	4	0,80	0,90
13	Котельная	Синхронные двигатели	630	2	0,75	0,85

Номинальное напряжение всех высоковольтных электроприёмников - 10 кВ.

Таблица 3 - Дополнительные данные

Расстояние от предприятия до подстанции энергосистемы, км	1 и 5
Существующие уровни напряжений U1 и U2 на подстанции энергосистемы, кВ	10 и 110
Мощность короткого замыкания (МВА) на шинах подстанции энергосистемы напряжением	U1	200,0
	U2	3000,0
Стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу	за 1 кВт максимальной нагрузки,	согласно действующим тарифам
	за 1 потребленный кВт·ч,
Наивысшая температура, оС	окружающего воздуха	27,3
	почвы (на глубине 0,7 м)	13,0
Коррозионная активность грунта предприятия	Низкая
Блуждающие токи в грунте	Есть
Наличие колебаний и растягивающих усилий в грунте	Есть незначительные усилия

Таблица 4 - Данные для расчета нагрузок по цеху

Наименование оборудования	Мощность одного электроприемника, кВт	Количество потребителей
Сварочное отделение
Тр-тор сварочный, однофазный, Uном = 220 В	10,0	3
Агрегат сварочно-зарядный	2,1	4
Выпрямитель сварочный	21,0	2
Машина контактной сварки, однофазная, Uном = 380 В	86,0	I
Машина стыковой сварки, однофазная, Uном = 380 В	96,5	2
Подвесной наждак	0,7	2
Термическое отделение
Электропечь сопротивления	30,0	4
Электропечь индукционная	20,0	2
Вентилятор	7,5	8
Механическое отделение 1
Кран-балка	2,2	3
Станок вертикально-сверлильный	7,3	5
Станок настольно-сверлильный	0,6	3
Станок вертикально долбежный	3,8	4
Станок токарно винторезный	4,1	3
Станок широкоуниверсальный	7,5	2
Станок копировально универсальный	3,0	3
Станок горизонтально-фрезерный	5,5	4
Станок плоско-шлифовальный	3,6	2

2) Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением до1000 В: 21041,5 кВт; свыше 1000 В: 9260 кВт.

3) Полная расчетная активная мощность на шинах ГПП: 16148,1 кВт.

4) Коэффициенты реактивной мощности:

- заданный энергосистемой tgЭ=0,31;

- расчетный tgР=0,298;

- естественный tgе=0,522.

5) Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ.

6) Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме питающих предприятие линий: 3000 МВА.

7) Расстояние от предприятия до питающей подстанции энергосистемы 5 км; питающая воздушная линия выполнена проводом марки АС-70/11.

8) Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия: 10 кВ.

9) Тип принятых ячеек распределительного устройства ГПП: СЭЩ-59.

10) Для питания потребителей напряжением ниже 1000 В устанавливается 12 цеховых трансформаторных подстанций с трансформаторами типа ТМГ мощностью 160, 400, 1000, 2000 кВА, а также 6 НРП.

11) Марка кабельных линий: ААП2лУ, сечения: 50, 95, 120, 150, 185, 240 мм² (с учетом проверки на термическую стойкость).

1. Сравнение отечественных и передовых зарубежных технологий и решений

Высоковольтные выключатели нагрузки начали применять в электроустановках среднего напряжения около 60 лет тому назад в качестве альтернативы обычным выключателям относительно дорогим, занимающим много места и, кроме того, требующим для своего управления применения трансформаторов тока и релейной защиты. Вначале их устанавливали лишь в электрических сетях малоответственных потребителей: на тупиковых подстанциях небольшой мощности, для размыкания кольцевых линий, для коммутации двигателей высокого напряжения и т.п.

Поскольку в то время ток нагрузки электроустановок был сравнительно небольшим, то первоначально такие коммутационные аппараты выполнялись в виде комбинации двух простых устройств: обычных разъединителей, включавших токи нагрузки и токи холостого хода (XX) и отключавших только токи XX, и высоковольтных плавких предохранителей, которые служили для защиты электроустановки от перегрузки и от токов короткого замыкания (КЗ). Затем, по мере роста токов нагрузки и токов XX электроустановок, для осуществления коммутации все более и более возраставших токов, а также для устранения весьма неприятных явлений феррорезонанса, возникающих при однополюсном отключении цепи тока, вместо обычных разъединителей стали применять разъединители мощности на среднее напряжение, т.е. устройства, объединявшие в одном коммутационном аппарате выключатель, имеющий дугогасительное устройство небольшой мощности, и разъединитель.

Однако в случае коммутации трансформаторов и конденсаторных батарей такой разъединитель требовал, чтобы для защиты от токов КЗ последовательно с ним были включены также высоковольтные плавкие предохранители. Сам же разъединитель мощности использовался исключительно для коммутации токов нагрузки и отключения небольших перегрузочных токов. Такой разъединитель мощности был более надежен в работе, хотя и стоил дороже, чем комбинация предохранитель разъединитель, поскольку при его создании разработчики в то время не учитывали специфику коммутации сети, а исходили из конструкции обычного выключателя.

Намного плодотворней оказалась идея отказа от установки разъединителя мощности и переход к сочетанию обычного разъединителя с простейшими дешевыми дугогасительными камерами. Именно реализация этой идеи привела к созданию коммутационных аппаратов, получивших название выключателей нагрузки. Такие аппараты просты в обслуживании, надежны, гораздо дешевле разъединителей мощности и к тому же обладают способностью отключать довольно большие емкостные токи работающих на холостом ходу линий электропередачи даже очень высокого напряжения.

В настоящее время применение выключателей нагрузки значительно расширилось: их с успехом стали применять во многих ответственных электроустановках, например, в качестве генераторных выключателей в мощных энергоблоках для коммутации рабочих токов (без защитных функций), в установках компенсации реактивной мощности для коммутации конденсаторных батарей большой мощности (до 400 кВА) и в целом ряде других случаев.

Широко используются выключатели нагрузки и за рубежом, причем применяемые в них способы гашения дуги весьма разнообразны. К числу таких способов дугогашения относятся: быстрые коммутации в воздухе; коммутация в сжатом воздухе; дутье предварительно сжатым воздухом или азотом; коммутации в маслонаполненной дугогасительной камере; магнитное дутье; гашение дуги в элегазе; гашение дуги в вакууме; гашение дуги многоступенчатым отключением и др.

За последние 10… 15 лет значительно возрос интерес к выключателям нагрузки, ставших основными устройствами электрических подстанций 6, 10/0,4 кВ, и на Украине и в России. Это вызвано несколькими причинами, основная из которых состоит в том, что из-за значительного сокращения в этих странах энергоемких и ориентированных на военно-промышленный комплекс потребителей электроэнергии, произошло перераспределение потребления электроэнергии с высокого напряжения на низкое напряжение 380 В и 220 В, которое повсеместно используется в многочисленных офисных центрах, оснащенных компьютерами и другой оргтехникой, а также в быту. Для использования в таких сетях наиболее подходящими оказались недорогие, надежные в работе выключатели нагрузки напряжением 6…10 кВ.

1.1 Краткий обзор типичных конструкций выключателей нагрузки

Выключатель нагрузки имеет следующую конструкцию: на общей раме на опорных изоляторах находятся дугогасительные камеры с неподвижными контактами - основными и дугогасительными, а также подвижные контакты - основные и дугогасительные. Все три полюса имеют общий приводной вал, связанный с полюсами изоляционными тягами.

Дугогасительная камера выключателя состоит из двух пластмассовых щек, внутри которых заложены изготовленные из оргстекла сменные вкладыши, образующие узкую щель, в которой движется дугогасительный контакт. Отключение выключателя осуществляется двумя отключающими пружинами. Электрическая дуга, образующаяся между дугогасительными контактами при отключении выключателя, вызывает интенсивное газовыделение из стенок вкладышей, что приводит к росту давления в камере. Поскольку газы могут выходить только через щель между подвижным контактом и стенками камеры, то при их выходе по этому пути происходит интенсивное продольное обдувание дуги и ее гашение. Дугогасительные камеры выключателя нагрузки типа ВН-16 рассчитаны на большое число отключений (без замены вкладышей). Так, ток 50А отключается выключателем 300 раз, ток 100А - 200 раз, ток 200А - 75 раз, ток 400А - 3 раза.

Процесс замыкания и размыкания контактов при включении и отключении выключателя происходит следующим образом: при включении выключателя сначала замыкаются дугогасительные контакты, затем главные; при его отключении, наоборот, причем в отключенном положении подвижный дугогасительный контакт образует достаточно большой видимый воздушный зазор с дугогасительной камерой. Выключатели нагрузки могут снабжаться стационарными заземляющими ножами с блокировкой от непра­вильного включения.

Для управления выключателем нагрузки типа ВН-16 (как и для управления, выключателями нагрузки других типов, таких как ВНП-16, ВНП-17, ВНП-11 и др.) обычно применяется привод типа ПРА-17 (ручной автоматический), снабженный механизмом свободного расцепления и имеющий встроенный электромагнит для дистанционного отключения аппарата. Этот привод имеет простую достаточно надежную конструкцию, удобен в эксплуатации, однако обладает существенным недостатком: с его помощью невозможно включить выключатель нагрузки дистанционно и автоматически.

В случае необходимости применения дистанционного включения выключателя нагрузки используется электромагнитный либо пневматический привод. Такой привод, являющийся приводом прямого действия, поскольку в нем энергия для включения непосредственно потребляется от источника большой мощности, прост по конструкции и надежен в работе. Однако основным его недостатком является потребность в мощном источнике оперативного постоянного тока.

Кроме выключателя нагрузки типа ВН-16 в Советском Союзе, а также в странах СНГ показали хорошие результаты в процессе эксплуатации и получили широкое распространение выключатели нагрузки типов ВН-10, ВН-11, ВНП-16, ВНП-17 и др., представляющие собой сочетание трехполюсного разъединителя рубящего типа внутренней установки с автогазовыми дугогасительными камерами, изготовляемыми из оргстекла.

Эти аппараты предназначаются для включения и отключения токов нагрузки 200…400А и не могут служить для защиты электрической сети от токов КЗ. Поэтому, в случае необходимости объединения функций нормальной коммутации и защиты от токов КЗ и токов перегрузок, выключатель нагрузки должен быть снабжен высоковольтными кварцевыми предохранителями (ПК).

Рассмотрим принцип действия автогазового выключателя нагрузки типа ВН-10, с ручным приводом на номинальное напряжением 10 кВ, с номинальным током 400А и током термической стойкости, составляющим 10 кА.

Принцип действия этого выключателя, также как и выключателя нагрузки типа ВН-16, основан на гашении дуги потоком газов, образующихся вследствие разложения вкладыша из оргстекла. При отключении выключателя сначала размыкаются главные контакты, затем дугогасительные, размещенные в дугогасительном устройстве. Возникающая при этом дуга воздействует на стенки вкладыша и, вследствие разложения оргстекла, вызывает интенсивное газообразование. В период прохождения дугогасительным контактом канала в дугогасительном устройстве выход газов затруднен, что приводит к повышению давления внутри камеры. Вихревые потоки газов, находящихся под давлением, гасят дугу. Управление выключателем осуществляется ручным приводом, снабженным механизмом свободного расцепления, и электромагнитом отключения, питаемым от независимого источника тока.

Включается выключатель только вручную, с помощью рукоятки привода, отключается - вручную и дистанционно электромагнитом отключения.

Выключатели нагрузки типа ВН-10 снабжены стационарными заземляющими ножами, заземляющими верхние и нижние выводные контакты. Высоковольтные предохранители устанавливаются как с верхней, так и с нижней стороны выключателя.

Кратко охарактеризуем сравнительно недавно модернизированные конструкции выключателей нагрузки, сведения о которых отсутствуют в справочниках, а приводятся лишь в отдельных журнальных публикациях.

Выключатель нагрузки автогазового типа ВНП-М1-10/630-20. Модернизированные безопасные в эксплуатации выключатели этого типа в настоящее время выпускает Нальчикский завод высоковольтной аппаратуры. Эти выключатели предназначены для работы в шкафах комплектных распределительных устройств (КРУ), ячейках камер стационарных одностороннего и двустороннего обслуживания (КСО) и комплектных трансформаторных подстанций (КТП) напряжением 10 кВ трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц для систем с заземленной или изолированной нейтралью. Выключатель снабжен встроенным пружинным приводом с ручным заводом, предназначенным для местного и дистанционного управления. Кроме применения ВНП-М1-10/630-20У в качестве выключателя нагрузки во вновь строящихся электроустановках среднего напряжения, он предназначается также для замены находившихся в эксплуатации морально и физически устаревших аналогичных выключателей нагрузки типов ВН3-16, ВНр-10, ВНП-10 и др., не подлежащих ремонту (в связи с прекращением выпуска к ним запасных частей). При его разработки были учтены все пожелания Госэнергонадзора России и предприятий электрических сетей СНГ, что позволило существенно улучшить его основные технические параметры.

По сравнению с другими аналогичными типами выключателей нагрузки модернизированный выключатель нагрузки ВНП-М-10/630-20 с автономным блоком питания имеет следующие преимущества:

- в случае отключения напряжения на трансформаторной подстанции (ТП) с его помощью возможно осуществлять дистанционное управление коммутационными аппаратами (можно осуществить не менее шести циклов О-В-О без подзарядки импульсных конденсаторов энергии);

- в бестоковую паузу может быть выделен (отключен) поврежденный участок электросети, подана команда АПВ выключателю на ВП (Т) и АВР в пункте деления сети, что значительно дешевле, чем применение схемы с другими коммутационными аппаратами, например, вакуумными;

- выключатель может быть (с минимальными затратами) использован для замены отработавшего свой ресурс аналогичного выключателя устаревшей конструкции в камерах КСО и КТП.

Компании ОАО «ПО Электротехника», первой в России освоившей производство трехпозиционных разъединителей и выключателей нагрузки 6 (10) кВ.

Выпускаемые этой компанией выключатели нагрузки типа ВНТ, разъединители РТ и ЗР разработаны с учетом современных требований МЭК и ГОСТ Р к надежности оборудования, безопасности его эксплуатации и обслуживания.

Главное преимущество коммутационных аппаратов данного типа - трехпозиционная конструкция коммутационного устройства, имеющего три фиксированных положения: «включено», «отключено» или «заземлено», что исключает возможность заземления частей, находящихся под напряжением.

Другие преимущества рассматриваемого коммутационного устройства:

- устройство имеет современный энергонезависимый привод, обеспечивающий высокую скорость срабатывания выключателя и гашения дуги;

- трехпозиционная конструкция выключателя и разъединителя отличается надежностью в работе и способна обеспечить безопасность обслуживания в процессе эксплуатации, которое сведено до минимума;

- основные элементы и узлы выключателей нагрузки и разъединителей унифицированы, что значительно сокращает сроки изготовления и обеспечивает высокое качество сборки.

1.2 Выключатели нагрузки зарубежных производителей

Из большого количества разнообразных типов выключателей нагрузки, выпускаемых зарубежными фирмами, рассмотрим только два наиболее характерные типы выключателей - автопневматические аппараты французской фирмы Merin Gerin и выключатели нагрузки серии ISARC итальянского концерна VEI. Выключатели нагрузки французской фирмы Merin Gerin.

Конструкция

- полюсы выключателя установлены на единой раме, изготовленной из оцинкованной стали, и управляются одним встроенным пружинным приводом, пружина которого взводится вручную с помощью рукоятки управления или же моторным приводом;

- коммутационный аппарат выполнен так, что обеспечивается механическое перекрытие отсека сборных шин изолирующими шторками. Предусмотрены все необходимые блокировки.

- каждый полюс выключателя оборудуется автокомпрессионным воздушным дугогасительным устройством;

- выключатели имеют встроенные предохранители (при соответствующем исполнении) и ножи заземления, а разъединители имеют конструкцию, аналогичную конструкции выключателей, однако не оснащаются системой гашения дуги.

Основные узлы

На стальной раме установлены несущие опорные эпоксидно-резиновые изоляторы, на которых закреплены контактные элементы. На верхнем изоляторе снаружи установлен верхний вывод, внутри располагается верхний неподвижный контакт, состоящий из контактного гнезда и стержня контакта. При отключенном положении выключателя механическая заслонка 6, связанная с валом привода заземляющих ножей, закрывает доступ к верхнему контакту и сборным шинам. На нижнем изоляторе закреплен нижний вывод, подвижный контактный цилиндр и нижнее контактное гнездо.

Включение

Вал, взводящий пружину механизма включения, приводится в движение штатной рукояткой. При этом при срабатывании пружины нижний контакт перемещается по направляющему цилиндру, и контакты замыкаются. Под действием пружинного механизма контакты быстро замыкаются, что исключает риск возникновения дуги.

Выключение

Подвижный цилиндр, приводимый в движение пружинным механизмом, перемещаясь вниз по направляющему цилиндру, создает давление воздуха, который вырывается через сопло и гасит дугу, образовавшуюся между неподвижным верхним контактом и подвижным контактом (оба контакта изготовлены из сплава Cu-W).

Система гашения дуги

Для гашения дуги в выключателе используется продольное одностороннее дутье автокомпрессорного типа. Процесс гашения дуги происходит следующим образом. При размыкании контактов, т.е. после выхода подвижного контакта из контактного гнезда, из сопла в дугогасительную камеру подается воздушный поток, который возникает вследствие сжатия воздуха подвижным контактом, перемещающимся по цилиндру. Под действием этого потока происходит деионизация и гашение дуги при переходе тока через ноль. Особенностью процесса гашения дуги является то, что она все время находится внутри верхнего изолятора, который не дает ей перекинуться на соседние фазы и элементы конструкции, а также ограничивает объем, в котором происходит ее гашение.

Выключатели нагрузки серии ISARC полностью отвечают современным требованиям рынка, зарубежным и российским стандартам. Преимущества их применения в ячейках КСО следующие:

- простота и надежность конструкции;

- простота установки и обслуживания;

- малый вес подвижных частей;

- наличие дугогасительной камеры;

Наличие механической заслонки, полностью разделяющей шинный и высоковольтный отсеки; возможность дистанционного управления (по запросу) - моторный привод включения, электромагнитная катушка включения.

Следует обратить внимание на тот факт, что отмеченные выше преимущества выключателя в силу разных причин все еще остаются не реализованными в выключателях нагрузки, серийно выпускаемых в странах СНГ.

Итальянский концерн VEI не стремится монополизировать российский рынок электрооборудования среднего напряжения. Он готов напрямую сотрудничать с российскими производителями этого оборудования, в частности, с производителями выключателей нагрузки. Об этом свидетельствует тот факт, что этот концерн вместе с компанией «Располь-Электро» предложил российским производителям выключателей нагрузки осуществить взаимовыгодную рентабельную комбинацию: ячейка КСО собственного производства + коммутационный аппарат ISARC.

Это предложение концерна VEI нуждается в пояснении. Основной компонент любого коммутационного аппарата - силовой выключатель (обычно вакуумный или элегазовый) - и на российском, и на украинском рынках представлен в изобилии. В то же время хорошие, высоконадежные выключатели нагрузки и разъединители попали в разряд дефицитной продукции, поскольку выключатели нагрузки российского производства имеют устаревшую конструкцию, недостаточно надежны, а иностранные фирмы предлагают в основном компактные, почти не нуждающиеся в обслуживании элегазовые аппараты. Однако эксплуатационные службы России и Украины привыкли к воздушным выключателям ввиду их ремонтопригодности (элегазовые выключатели после разгерметизации практически не поддаются восстановлению). Кроме того, воздушные выключатели дешевле элегазовых и имеют видимый разрыв контактов (многие производители элегазовых аппаратов готовы предложить такую опцию, но ее реализация неизбежно приведет к появлению дополнительной точки возможной утечки элегаза).

Российские предприятия в настоящее время преимущественно выпускают ячейки КСО устаревшей конструкции, разработанные еще в советское время. Это происходит по следующим причинам. Разрабатывать собственную конструкцию ячейки КСО и дорого и долго. В то же время покупать лицензию у зарубежных производителей на сборку ячеек КСО также дорого и к тому же, если такая лицензия и будет закуплена, то все равно необходимо будет внести определенные изменения в конструкцию ячейки.

Компания «Располь-Электро» (Санкт-Петербург) и итальянский концерн VEI Power Distribution SpA предлагают следующий путь решения проблемы: российское предприятие, стремящееся выйти на рынок с новым оборудованием, но не имеющее возможности разработать ячейку с нуля, может получить от них документацию по конструкции ячейки, которую вправе изменять по своему усмотрению в соответствии с требованиями заказчика. В эти ячейки (выпускаемые уже от собственного имени) производитель может устанавливать современные выключатели нагрузки и разъединители - выключатели серии ISARC (ИСАРК) и ячейками серии UNISARC (УНИСАРК). Положительный опыт такого сотрудничества уже имеется: российская компания «БЭМП» (Санкт-Петербург) установила в России на ряде объектов ячейки UNISARC с выключателями ISARC, которые хорошо себя зарекомендовали в работе.

2. Расчет электрических нагрузок предприятия «Полимер»

2.1 Расчет электрических нагрузок механического цеха

Согласно исходным данным, необходимо рассчитать электрическую нагрузку по механическому цеху. Суммарная установленная мощность электроприемников находится по формуле [1, 2.3]:

где n - общее число электроприемников;

p_нi - номинальная мощность одного электроприемника i-го типа.

Расчетные активная и реактивная нагрузки участка цеха, питающегося от распределительного шинопровода, могут быть найдены по формулам [1, 3.2.7, 3.2.8]:

(2.1)

(2.2)

где - коэффициент расчетной нагрузки по активной мощности, определяемый для питающих сетей до 1 кВ по [1, табл. 1] в зависимости от n_э и К_иа;

- коэффициент использования установленной мощности i-го электроприемников;

- средневзвешанный коэффициент реактивной мощности электроприемников i-го типа, найденный по средневзвешанному коэффициенту мощности , который находится по [2, табл. 4-10];

К_р - коэффициент расчетной нагрузки по реактивной мощности, можно рассчитать:

, (2.3)

где - эффективное число электроприемников для участка цеха, питающегося от распределительного шинопровода. Согласно [1]:

(2.4)

Средневзвешенный коэффициент использования найдем по формуле [1, 2.8]:

(2.5)

По рассчитанным n_э и К_и находим [1, табл. 1].

Расчетные полную мощность и ток найдем по известным формулам:

(2.6)

(2.7)

где - номинальное напряжение сети 0,4 кВ.

Нагрузка в узлах совместного питания однофазных и трёхфазных электроприёмников учитывается в зависимости от числа и схемы их включения. В общем случае однофазная нагрузка распределяется между фазами таким образом, чтобы загрузка фаз была как можно равномерней. При относительно малом числе электроприёмников наиболее загруженную фазу целесообразно определять по средней активной мощности фаз. При относительно большом числе электроприёмников целесообразно определять по полной средней мощности.

Средние мощности фаз, для общего случая, когда от рассматриваемого узла СЭС получает питание большое количество электроприёмников, определяются по выражениям:

где - коэффициент приведения активных мощностей потребителей, подключенных на линейное напряжение i и j к фазе i;

- коэффициент приведения реактивных мощностей потребителей, подключенных на линейное напряжение i и j к фазе i.

Значения этих коэффициентов зависят от коэффициента мощности электроприёмников и должны удовлетворять следующим условиям:

Условную установленную трехфазную мощность однофазных электроприемников, количество однофазных электроприемников, средневзвешенные коэффициенты использования и реактивной мощности внесены в таблицу 2.2 под графой «Однофазные электроприемники» для расчета электрических нагрузок ШР-1, по которому питаются электроприемники сварочного отделения.

Расчет нагрузок по цеху заканчивается расчетов электрических нагрузок на шинах цеховой ТП. В отличие от предыдущих расчетов, расчетная реактивная мощность находится по формуле:

(2.8)

Расчетная активная мощность также считается по формуле (2.1). При расчете по формулам (2.1) и (2.8) коэффициент берется [1, табл. 2] в зависимости от средневзвешанного и . По формуле (2.4) находится , однако при этом используются установленные мощности всех электроприемников МЦ.

Расчет однофазных нагрузок представлен в таблице 2.1. Расчеты электрических нагрузок механического цеха приведен в таблице 2.2.

Результаты итогового расчета приведены в таблице 2.3.

2.2 Расчет низковольтных нагрузок по предприятию

В исходных данных заданы суммарные установленные мощности электроприемников по цехам и эффективное число использования электроприемников для низковольтной нагрузки.

Расчет начинается с определения низковольтных нагрузок по цехам. Расчетные активная и реактивная мощности определяются по формулам (2.1) и (2.8) соответственно. Средневзвешенные коэффициенты использования и реактивной мощности tg по цехам задаются в исходных данных.

Коэффициент расчетной нагрузки для цехов, которые планируется питать с помощью НРП (см. раздел 3), берется по [1, табл. 1]. Для цехов, питающихся от собственных ТП берется по [1, табл. 2].

Таблица 2.1 - Расчет нагрузок однофазных электроприёмников

Наименование однофазных ЭП	?Рнi, кВт	ni, шт.	ni•(Рнi)2, кВт	Установленная мощность ЭП подключенных на Uл	Коэффициенты приведения Р и Q	Установленная мощность ЭП подключенных на Uф	Киа	tgц	cosц	Средняя мощность за наиболее загруженную смену
										Pср, кВт	Qср, кВт
				АВ	ВС	СА	Кф	к	q	A	B	C				A	B	C	A	B	C
Сварочное отделение (ШР-1)
Потребители подключенные на Uл
4. Машина контактной сварки однофазная	86,0	1	7396,00	86,0	-	-	A	0,79	0,22	-	-	-	0,3	1,02	0,70	20,5	5,3	-	5,7	20,6	-
							B	0,21	0,80
4. Машина стыковой сварки однофазная	96,5	1	9312,25	-	96,5	-	B	0,88	0,38	-	-	-	0,3	1,33	0,60	-	25,6	3,3	-	10,9	27,6
							C	0,12	0,96
4. Машина стыковой сварки однофазная	96,5	1	9312,25	-	-	96,5	C	0,88	0,38	-	-	-	0,3	1,33	0,60	3,3	-	25,6	25,6	-	10,9
							A	0,12	0,96
Потребители подключенные на Uф
1. Трансформатор сварочный, однофазный	10,0	1	100,00	-	-	-	-	-	-	10	-	-	0,3	2,68	0,35	3,0	-	-	8,0	-	-
1. Трансформатор сварочный, однофазный	10,0	1	100,00	-	-	-	-	-	-	-	10	-	0,3	2,68	0,35	-	3,0	-	-	8,0	-
1. Трансформатор сварочный, однофазный	10,0	1	100,00	-	-	-	-	-	-	-	-	10	0,3	2,68	0,35	-	-	3,0	-	-	8,0
Итого от потребителей подключенных на Uл и Uф																26,8	33,9	31,9	41,4	39,5	46,6
																A	B	C
Итого	309,0	6	26320,50												S, кВА	49,3	52,1	56,5

Таблица 2.2 - Расчет электрических нагрузок механического цеха

Исходные данные	Расчетные величины	nэ	Кра	Расчетная мощность	Iр, А
по заданию технологов	по справочным данным	Киа•Pн	Киа•Рн•tgц	n•pн2			Pр, кВт	Qр, квар	Sр, кВ•А
Наименование ЭП		Номинальная (установленная) мощность, кВт	Киа	коэффициент реактивной мощности
		Pн.ед.	Pн=n•Pн.ед.		cosц	tgц
Сварочное отделение (ШР-1)
Однофазные ЭП	6	-	309,0	0,30	-	-	92,70	169,58	26320,50
1. Агрегат сварочно-зарядный	4	2,1	8,4	0,16	0,50	1,73	1,34	2,33	282,24
2. Выпрямитель сварочный	2	21,0	42,0	0,16	0,50	1,73	6,72	11,64	3528,00
3. Подвесной наждак	2	0,7	1,4	0,12	0,40	2,29	0,17	0,38	3,92
Силовая низковольтная нагрузка по ШР-1	14		360,8	0,28			100,93	183,93	30134,66	4,32	1,43	144,33	206,70	252,10	363,88
Термическое отделение (ШР-2)
4. Электропечь сопротивления	4	30,0	120,0	0,70	0,95	0,33	84,00	27,61	3600,00
5. Электропечь индукционная	2	20,0	40,0	0,70	0,80	0,75	28,00	21,00	800,00
6. Вентилятор	8	7,5	60,0	0,65	0,80	0,75	39,00	29,25	450,00
Силовая низковольтная нагрузка по ШР-2	14		220,0	0,69			151,00	77,86	4850,00	9,98	1,00	151,00	86,36	173,95	251,08
Механическое отделение 1 (ШР-3)
7. Кран-балка	3	2,2	6,6	0,10	0,50	1,73	0,66	1,14	14,52
8. Станок вертикально-сверлильный	5	7,3	36,5	0,16	0,50	1,73	5,84	10,12	266,45
9. Станок настольно-сверлильный	3	0,6	1,8	0,16	0,50	1,73	0,29	0,50	1,08
10. Станок вертикально долбежный	4	3,8	15,2	0,16	0,50	1,73	2,43	4,21	57,76
11. Станок токарно винторезный	3	4,1	12,3	0,16	0,50	1,73	1,97	3,41	50,43
12. Станок широкоуниверсальный	2	7,5	15,0	0,16	0,50	1,73	2,40	4,16	112,50
13. Станок копировально-универсальный	3	3,0	9,0	0,16	0,50	1,73	1,44	2,49	27,00
14. Станок горизонтально-фрезерный	4	5,5	22,0	0,16	0,50	1,73	3,52	6,10	121,00
15. Станок плоско-шлифовальный	2	3,6	7,2	0,16	0,50	1,73	1,15	2,00	25,92
16. Станок настольно-сверлильный	4	0,6	2,4	0,16	0,50	1,73	0,38	0,67	1,44
17. Станок токарно-карусельный	2	34,3	68,6	0,16	0,50	1,73	10,98	19,01	2352,98
18. Станок резьбо-шифовальный	3	7,5	22,5	0,16	0,50	1,73	3,60	6,24	168,75
19. Ножницы гильотинные	2	1,6	3,2	0,16	0,50	1,73	0,51	0,89	5,12
Силовая низковольтная нагрузка по ШР-3	40		222,3	0,16			35,17	60,92	3204,95	15,40	1,49	52,41	67,06	85,11	122,84
Механическое отделение 2 (ШР-4)
20. Станок кругло-шлифовальный	4	10,2	40,8	0,17	0,65	1,17	6,94	8,11	416,16
21. Станок поперечно-строгальный	5	3,1	15,5	0,17	0,65	1,17	2,64	3,08	48,05
22. Станок: токарно-винторезный	2	10,0	20,0	0,17	0,65	1,17	3,40	3,98	200,00
23. Станок горизонтально-фрезерный	1	7,5	7,5	0,17	0,65	1,17	1,28	1,49	56,25
24. Станок вертикально-сверлильный	3	4,8	14,4	0,17	0,65	1,17	2,45	2,86	69,12
25. Станок вертикально-фрезерный	4	7,5	30,0	0,17	0,65	1,17	5,10	5,96	225,00
26. Станок вертикально-сверлильный	6	0,6	3,6	0,17	0,65	1,17	0,61	0,72	2,16
27. Станок зубофрезерный	3	11,4	34,2	0,17	0,65	1,17	5,81	6,80	389,88
28. Станок настольно-сверлильный	6	0,6	3,6	0,17	0,65	1,17	0,61	0,72	2,16
29. Полуавтомат отрезной	1	9,5	9,5	0,17	0,65	1,17	1,62	1,89	90,25
30. Ножовка механическая	4	1,8	7,2	0,17	0,65	1,17	1,22	1,43	12,96
31. Пресс-ножницы	2	7,5	15,0	0,17	0,65	1,17	2,55	2,98	112,50
32. Кран-балка	2	2,2	4,4	0,10	0,50	1,73	0,44	0,76	9,68
Силовая низковольтная нагрузка по ШР-4	43		205,7	0,17			34,66	40,77	1634,17	25,90	1,20	41,59	44,45	60,87	87,86

Расчетная нагрузка осветительных электроприемников определяется по удельной осветительной нагрузке на единицу производственной или иной поверхности пола с учетом коэффициента спроса:

где - коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки. Определяется по [3];

- удельная осветительная нагрузка на 1 м² производственной поверхности пола цеха. Определяется согласно [2, табл 4.16];

- поверхность пола цеха, м²;

- коэффициент реактивной мощности с учетом индивидуальной и групповой компенсации реактивной мощности источников света. При отсутствии информации допускается брать .

Расчетная полная мощность для каждого цеха находятся по формуле:

Результаты расчетов силовой низковольтной нагрузки, полной расчетной мощности, осветительной нагрузки для освещения территории предприятия, представлены в таблице 2.4.

2.3 Расчет высоковольтной нагрузки и нагрузки в целом по предприятию

В качестве высоковольтной нагрузки представлены синхронные и асинхронные двигатели. Расчетная активная и реактивная мощности высоковольтной нагрузки согласно [1, 3.3.6] находятся по формулам:



При определении расчетной нагрузки высоковольтных электроприемников мы учитываем, что коэффициент расчетной нагрузки К_ра=1, тогда расчетные активная и реактивная мощности будут равны соответственно средним активной и реактивной мощностям, для нахождения которых имеются все исходные данные.

Таблица 2.4 - Расчет нагрузки предприятия по цехам

Наименование подразделения	Pн, кВт	nэ	Ки	cosц	tgц	Ки•Pн	Ки•Pн•tgц	Кра	Pр, кВт	Qр, квар	Fц, м2	Pуд.осв, кВт	tgцосв
1. Автотранспортный участок	143	10	0,25	0,70	1,02	35,75	36,47	1,20	42,90	43,77	1846,99	0,016	0,3
2. Центральный склад	260	5	0,20	0,50	1,73	52,00	90,07	1,72	89,44	154,91	5079,22	0,015	0,3
3. Тарная мастерская	525	25	0,45	0,80	0,75	236,25	177,19	0,85	200,81	150,61	1593,48	0,016	0,3
4. Водонасосная	197	20	0,65	0,80	0,75	128,05	96,04	0,90	115,25	86,43	1294,70	0,015	0,3
5. Аглофабрика	675	70	0,60	0,85	0,62	405,00	251,00	0,80	324,00	200,80	3259,39	0,015	0,3
6. Цех №1	4048	12	0,54	0,50	1,73	2185,92	3786,12	0,85	1858,03	3218,21	4232,68	0,016	0,3
7. Столовая	170	16	0,50	0,80	0,75	85,00	63,75	1,00	85,00	63,75	3001,36	0,015	0,3
8. Компрессорная	519	50	0,65	0,85	0,62	337,35	209,07	0,80	269,88	167,26	1412,40	0,015	0,3
9. Заводоуправление	95	11	0,50	0,80	0,75	47,50	35,63	0,85	40,38	30,28	2707,11	0,016	0,3
10. Ремонтно - строительный участок	528	43	0,43	0,90	0,48	227,04	109,96	0,75	170,28	82,47	4454,50	0,016	0,3
11. Участок энергоцеха	114	29	0,70	0,90	0,48	79,80	38,65	1,00	79,80	38,65	4617,47	0,015	0,3
12. Администрация энергоцеха	177	39	0,40	0,90	0,48	70,80	34,29	0,75	53,10	25,72	1593,48	0,016	0,3
13. Котельная	1633	30	0,75	0,89	0,51	1224,75	627,46	0,85	1041,04	533,34	3064,74	0,015	0,3
14. Цех №2	10089	300	0,63	0,78	0,80	6356,07	5099,36	0,80	5084,86	4079,49	8976,91	0,016	0,3
15. Механический цех	1535	49	0,28	0,64	1,21	429,88	519,47	0,75	322,42	389,60	7044,00	0,016	0,3
16. Проходная	119	10	0,25	0,75	0,88	29,75	26,24	1,20	35,70	31,48	1593,48	0,015	0,3
17. Телефонная станция, медпункт	215	16	0,60	0,70	1,02	129,00	131,61	0,90	116,10	118,45	1901,31	0,016	0,3
18. Освещение территории											250158,35	0,002	0,3
Итого по низковольтной нагрузке по предприятию	21041		0,57			12059,91	11332,36		9928,97	9415,21

В дипломном проекте электроснабжение высоковольтных асинхронных и синхронных двигателей установленных в цехах 4 и 8, будет осуществляться от отдельных высоковольтных РП. Учитывая технологическую необходимость оперативного управления высоковольтными электродвигателями, принимаем решение питать их от промежуточного РП. Тогда средневзвешанный коэффициент использования будет равен коэффициенту использования одного двигателя.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.5.

2.4 Расчет картограммы электрических нагрузок предприятия

Картограмма нагрузок представляет собой размещенные на генплане окружности, центры которых совпадают с центрами нагрузок цехов, а площади кругов пропорциональны расчетным активным нагрузкам. Каждый круг делится на сектора, площади которых пропорциональны расчетным активным нагрузкам электроприемников напряжением до 1000 В, электроприемников напряжением выше 1000 В и электрического освещения. Поскольку в исходным данных ничего не сказано о размещении электроприемников в цехах (за исключением МЦ), то примем центры электрических нагрузок цехов совпадающими с физическими центрами цехов. Примем центр электрических нагрузок МЦ совпадающим с физическим центром МЦ.

Радиусы окружностей и углы секторов для каждого цеха находятся по формулам:

где - расчетные активные нагрузки соответственно всего цеха, электроприемников напряжением до 1000 В, электроприемников напряжением выше 1000 В и электрического освещения, которые берутся для соответствующих цехов из таблиц 2.4 и 2.5;

- масштаб площадей картограммы нагрузок,

Масштаб m найдем из следующего условия: радиус круга для цеха с наименьшей расчетной нагрузкой должен быть равен

Тогда масштаб m находится по формуле:

(2.9)

Таблица 2.5 - Расчет нагрузки от высоковольтных электроприемников

Исходные данные	Расчетные величины	Кра	Расчетная мощность
по заданию технологов	по справочным данным	Ки•Pн	Ки•Рн•tgц		Pр, кВт	Qр, квар	Sр, кВА
Наименование подразделения и высоковольтных электроприемников	n, шт.	Номинальная (установленная) мощность, кВт	Ки	коэффициент реактивной мощности
		Рн	Pн•n		cosц	tgц
4. Водонасосная
4.1. Асинхронные двигатели	4	400	1600	0,70	0,82	0,698	1120	781,77	1,00	1120,00	781,76	1365,85
8. Компрессорная станция
8.1. Синхронные двигатели	4	1600	6400	0,80	0,90	-0,484	5120	-2479,73	1,00	5120,00	-2479,73	5688,89
13. Котельная
13.1Синхронные двигатели	2	630	1260	0,75	0,85	-0,619	945	-585,66	1,00	945,00	-585,66	1111,76
Итого по в/в нагрузке	10		9260	0,78			7185	-2283,62	0,95	6825,75

Расчетную мощность по цеху определим по формуле:

По результатам расчетов, наименьшую расчетную активную нагрузку потребляет проходная. Поэтому по формуле (2.9):

Центр электрических нагрузок предприятия является символическим центром потребления электрической энергии (активной мощности) предприятия, координаты которого находятся по выражениям:

где - координаты центра электрических нагрузок i-го цеха.

Поскольку на предприятии присутствует цех с грязной средой (Аглофабрика), разместим ГПП предприятия недалеко от центра электрических нагрузок с учетом розы ветров. Результаты расчетов приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Расчет картограммы нагрузок

Наименование подразделения	Pр.н, кВт	Pр.о, кВт	Pр.в, кВт	Pр.У, кВт	Xi, м	Yi, м	R, мм	бн, град	бо, град	бв, град
1. Автотранспортный участок	42,90	25,12	0	68,02	63,83	112,77	5,83	227,05	132,95	0,00
2. Центральный склад	89,44	60,95	0	150,39	670,21	276,60	8,67	214,10	145,90	0,00
3. Тарная мастерская	200,81	21,67	0	222,48	40,43	325,53	10,54	324,93	35,07	0,00
4. Водонасосная	115,25	16,51	1120	1251,75	112,77	221,28	25,01	33,14	4,75	322,11
5. Аглофабрика	324,00	41,56	0	365,56	489,36	93,62	13,51	319,07	40,93	0,00
6. Цех №1	1858,03	57,56	0	1915,60	308,51	329,79	30,94	349,18	10,82	0,00
7. Столовая	72,25	42,77	0	115,02	148,94	63,83	7,58	226,14	133,86	0,00
8. Компрессорная	269,88	18,01	5120	5407,89	542,55	40,43	51,98	17,97	1,20	340,84
9. Заводоуправление	49,40	41,15	0	90,55	178,72	221,28	6,73	196,40	163,60	0,00
10. Ремонтно - строительный участок	227,04	60,58	0	287,62	500,00	148,94	11,99	284,17	75,83	0,00
11. Участок энергоцеха	79,80	58,87	0	138,67	672,34	93,62	8,32	207,16	152,84	0,00
12. Администрация энергоцеха	53,10	24,22	0	77,32	582,98	255,32	6,22	247,23	112,77	0,00
13. Котельная	1041,04	39,08	945	2025,11	174,47	157,45	31,81	185,06	6,95	167,99
14. Цех №2	5084,86	122,09	0	5206,94	463,83	382,98	51,00	351,56	8,44	0,00
15. Механический цех	322,42	95,80	0	418,21	323,40	242,55	14,45	277,54	82,46	0,00
16. Проходная	35,70	14,34	0	50,04	117,02	387,23	5,00	256,83	103,17	0,00
17. Телефонная станция, медпункт	116,10	28,90	0	145,00	178,72	357,45	8,51	288,25	71,75	0,00
Итого				17936,18	401,99	215,86

3. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия

Выбор трансформаторов является важным этапом проектирования. Он существенно влияет на основные технические и экономические показатели разрабатываемой схемы электроснабжения промышленного предприятия.

Мощность трансформаторов цеховой ТП зависит от величины нагрузки электроприемников, их категории по надежности электроснабжения, от размеров площади, на которой они размещены и т.п.

Выбор трансформаторов цеховой ТП рассмотрим на примере электроснабжения цехов 1,7,13. Согласно [6, 2.7] выбор типа мощности и других параметров подстанций, а также их расположение должны обуславливаться значением и характером электрических нагрузок и размещением их на генеральном плане предприятия. При этом должны учитываться также архитектурно-строительные и эксплуатационные требования, расположение технологического оборудования, условия окружающей среды, требования взрывопожарной и экологической безопасности. Из предыдущего расчета нагрузок следует, что 1 и 7 цех потребляет относительно небольшую расчетную активную мощность (30-100кВт), а цех 13 - большую активную мощность 1080кВт. Так как указанные подразделения предприятия расположены близко друг к другу принимаем решение о питании цехов 1 и 7 на напряжении 0,4кВ от ТП, установленной в цехе №13.

Удельная плотность нагрузки может быть найдена по формуле:

(3.1)

где - удельная плотность нагрузки, кВА/м²;

- расчетная нагрузка цеха 0,4 кВ, кВА;

- площадь цеха, м².

По формуле (3.1), используя предыдущие данные расчета электрических нагрузок, рассчитываем удельную плотность нагрузки.

В зависимости от полученного значения удельной плотности нагрузки выбираем единичную мощность трансформатора.

Учитывая первую категорию по надежности электроснабжения элекроприемников, установленных в цехе №13, в ТП цеха №13 устанавливаем 2 трансформатора типа ТМГ. Согласно [6, 6.4.5] допустимый коэффициент загрузки в нормальном режиме масляного трансформатора для двухтрансформаторной подстанции К_з.д=0,7.

Оптимальное количество трансформаторов, устанавливаемых в цехе, определяется по формуле:

, (3.2)

где m - добавка к минимальному числу трансформаторов до оптимального;

- минимальное количество трансформаторов в цеховой ТП, определяется по формуле:

(3.3)

- минимальное количество трансформаторов в цехе по условию надежности;

- минимальное количество трансформаторов в цехе, при условии принятия , определяется по формуле:

(3.4)

где - количество трансформаторов в цехе, по условию экономической целесообразности;

- расчетная нагрузка цеха напряжением 0,4 кВ;

- экономически целесообразная мощность одного трансформатора, соответствующая расчетной плотности нагрузки цеха;

- добавка до целого значения.

Мощность одного трансформатора находим по формуле:

(3.5)

Наибольшая реактивная мощность, которую трансформаторы могут пропустить из сети внутреннего электроснабжения предприятия в сеть напряжением 0,4 кВ находится по формуле:

(3.6)

где - число трансформаторов, установленных в цехе.

Величина Q_1Р является расчетной, поэтому в общем случае реактивная

нагрузка трансформаторов Q₁ не равна ей:

, (3.7)

где Q_Р - расчетная реактивная нагрузка цеха (группы цехов), квар.

При Q_1Р<Q_Р трансформаторы ТП не могут пропустить всю реактивную нагрузку, и поэтому часть ее должна быть скомпенсирована с помощью батарей конденсаторов, которые устанавливаются на стороне низшего напряжения данной трансформаторной подстанции. Мощность этих конденсаторов будет равна:

. (3.8)

Коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах могут быть найдены по формулам:

где - полная расчетная мощность, приходящаяся на один трансформатор ТП.

Для нашего примера:

По формуле (3.1):

При плотности нагрузки 0,2-0,5 кВА/м² единичная мощность трансформатора равняется 1600 кВА.

По формуле (3.4):

По формуле (3.3):

Оптимальное количество трансформаторов по формуле (3.2) равно:

Мощность одного трансформатора по формуле (3.5):

Принимаем по [7, табл. 1] для установки в цеховую ТП два трансформатора типа ТМГ номинальной мощностью 1000 кВА.

Наибольшая реактивная мощность, которую трансформаторы могут пропустить из сети внутреннего электроснабжения предприятия в сеть напряжением 0,4 кВ находится по формуле (3.6):

.

По формуле (3.7):

.

Трансформаторы не могут пропустить всю реактивную мощность следовательно необходима компенсация по формуле (3.8):

.

Коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах по формулам (3.9), (3.10):

Параметры холостого хода и короткого замыкания для трансформатора ТМГ-1000, взятые из [7, табл. 2] в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Параметры трансформатора ТМГ-1000

ДPхх, кВт	ДPкз, кВт	Iхх, %	Uк, %
1,9	10,8	1,2	5,5

Потери активной и реактивной мощности в трансформаторах можно найти по формулам:

 (3.9)

;

(3.10)

Активная и реактивная мощности соответственно, потребляемые ТП-10 из сети внутризаводского электроснабжения, могут быть определены по формулам:

,

кВт;

,

квар.

Полная мощность, потребляемая ТП-10 из сети внутризаводского электроснабжения, может быть найдена по формуле:

кВА.

Расчетный коэффициент реактивной мощности на вводе ГПП (без учета мощности, поступающей от энергосистемы):



.

Расчеты для остальных ТП приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Выбор трансформаторных подстанций

Порядковый номер и наименование цеха	Ном. ТП	Кат ЭП	Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВА	Fц, м2	у, кВА/м2	Sэ.т, кВА	Тип тр-ра	Sн.т, кВА	ni, шт.	Kз.дi	Q1р, квар	Q1, квар	Мощность КУ, Qр-Q1, квар	Кз.н.	Кз.п.
14. Цех №2	1	2	2603,47	2058,06	3318,68	4488,46	0,74	2500	ТМГ	2000	2	0,70	1030,50	1030,50	1027,55	0,70	1,40
14. Цех №2	2	2	2603,47	2058,06	3318,68	4488,46	0,74	2500	ТМГ	2000	2	0,70	1030,50	1030,50	1027,55	0,70	1,40
6. Цех №1	3	2	1915,60	3235,48	3760,03	4232,68	0,89	2500	ТМГ	2000	2	0,70	2042,18	2042,18	1193,30	0,70	1,40
15. Механический цех	4	2	418,21	418,34	591,54	7044,00	0,08	630	ТМГ	400	2	0,70	372,42	372,42	45,92	0,70	1,40
16. Проходная	5	2	50,04	35,79	61,52
17. Телефонная станция, медпункт		2	145,00	127,12	192,83
	Итого		195,04	162,90	254,12	1901,31	0,10	630	ТМГ	160	2	0,70	110,16	110,16	52,74	0,70	1,40
3. Тарная мастерская	6	3	222,48	157,11	272,37	1593,48	0,17	1000	ТМГ	160	2	0,70	26,02	26,02	131,09	0,70	1,40
8. Компрессорная	7	2	287,89	172,66	335,69
11. Участок энероцеха		2	138,67	56,31	149,67
	Итого		426,56	228,97	484,13	1412,40	0,34	1600	ТМГ	400	2	0,70	362,83	228,97	0,00	0,61	1,21
4. Водонасосная	8	2	131,75	91,39	160,34
9. Заводоуправл.		2	81,52	42,63	91,99
	Итого		213,28	134,01	251,88	1294,70	0,12	800	ТМГ	160	2	0,70	68,48	68,48	65,53	0,70	1,40
2. Центральный склад	9	3	150,39	173,20	229,38
12. Администрация энергоцеха		2	77,32	32,98	84,06
	Итого		227,71	206,18	307,19	5079,22	0,05	400	ТМГ	160	2	0,70	35,09	35,09	171,09	0,70	1,40
1. Автотранс портн.участок	10	2	68,02	51,30	85,20
7. Столовая		3	127,77	76,58	148,96
13. Котельная		1	1080,11	545,06	1209,85
	Итого		1275,90	672,95	1442,49	3064,74	0,39	1600	ТМГ	1000	2	0,70	576,26	576,26	96,68	0,70	1,40
5. Аглофабрика	11	1	365,56	213,26	423,22	3259,39	0,44	2000	ТМГ	400	2	0,70	424,23	213,26	0,00	0,53	1,06
10. Ремонтно-строительный участок	12	3	230,86	100,64	251,85	4454,50	0,10	630	ТМГ	400	1	0,93	291,70	100,64	0,00	0,63	-

Необходимо проверить целесообразность установки в НРП в цехах 1, 2, 7, 11, 16. Для этого необходимо произвести технико-экономическое сравнение двух вариантов схем, в качестве примера произведем необходимые расчеты для ТП-8 устанавливаемой в цехе №4 и НРП, устанавливаемый в цехе №9.