Проектирование главной понизительной подстанции промышленного предприятия (стр. 2 из 6)

Магистральная схема не рассматривается, так как такие схемы применяются, когда линии от центра питания до пунктов приёма могут быть проложены без значительных обратных направлений. Также магистральные схемы менее надёжны чем радиальные и смешанные, а так как категория потребителей вторая, то одним из основных показателей схем должна быть высокая надёжность.

В дальнейшем, будет произведен сравнительный анализ выбранных схем и выбор наиболее оптимальной.

4. Определение расчётных нагрузок на шины подстанции и длины питающих проводов

4.1 Расчёт нагрузок на шины подстанции

Расчетные нагрузки на шинах главной понизительной подстанции складываться из нагрузок потребителей предприятия.

Активная мощность системы:

P=5,1+2,1+3,1+3,8+2,2,+1,9=18,2

Реактивная мощность системы:

Q=j(3,7+0,3+1,2+2,7+0,9+0,8)=j9,6

Полная мощность системы равна

S=18,2+j9,6

4.2 Расчёт длин питающих линий

Длины линий для радиальной схемы:

Для смешанной схемы питания:

5. Определение мощности и места установки компенсирующих устройств

Одним из способов компенсации реактивной мощности является применение силовых конденсаторов. Силовые конденсаторы могут применяться в силовых сетях высокого и низкого напряжения. Они могут применяться как отдельными единицами, там и в виде комплектных батарей статических конденсаторов (БСК).

Поставленная цель: увеличение коэффициента мощности системы, поэтому необходимы конденсаторные установки для повышения коэффициента мощности.

5.1 Расчёт реактивной мощности компенсирующих устройств

Реактивная мощность компенсирующих устройств находится из выражения:

QК.У.=Q- QВ=P(tgφ- tgφВ) (2)

где, Q – расчётная мощность нагрузки в пункте его присоединения к питающей энергосистеме; QВ – то же, но отвечающая установленным предприятию условиям получения энергии; tgφ – тангенс угла, соответствующий коэффициенту мощности нагрузки; tgφВ – то же, но отвечающий установленным предприятию условиям получения энергии (tgφВ=0,31); P – расчётная мощность активной нагрузки в пункте его присоединения к питающей энергосистеме.

Тангенс угла мощности нагрузки:

Коэффициент мощности энергосистемы:

Определяем реактивную мощность компенсирующих устройств (2):

QК.У.=18,2∙(0,527 – 0,31) = 3,958 Мвар

5.2 Выбор компенсирующей установки

КУ представляет собой ячейки, в которых размещена аппаратура управления, измерения, сигнализации и конденсаторы, соединённые по схеме «треугольник».

Автоматическое отключение конденсаторов при нагрузке по току за счёт увеличения напряжения и внешних гармоник обеспечивает электротоковое реле. Защита от токов КЗ осуществляется плавкими предохранителями для групповой или индивидуальной защиты. Для отключения и включения ступеней в установках применяются магнитные пускатели.

Выбираем КУ типа УКРМ-6,3/10,5-2250, с номинальной реактивной мощностью Q=2250 квар, с количеством ступеней, равной 5, высотой – 1800 мм, шириной – 5192 мм, массой – 1340 кг.

КУ присоединяется к шине 6 кВ в количестве 1 с общей мощностью 4500 квар.

После компенсации реактивной мощности тангенс угла мощности нагрузки равен:

Реактивная мощность скомпенсирована на 47%, тогда выражения для полной мощности и мощности для шин ГПП будут иметь вид:

S=18,2+j9,6∙(1-0,469) = 18,2+j9,6∙0,531 = 18,2+j 5,1

S=18,901

5.3 Место установки компенсирующих устройств

При подключении к шинопроводу конденсаторной батареи, необходимо выполнение условия:

Qm≥QК.У.≥Qm+1, (3)

где QК.У. – реактивная мощность конденсатора дальнего; Qm, Qm+1 – реактивная мощность предыдущего и последующего после КУ фидера на шинопроводе.

Распределение реактивной мощности на шинопроводе показано на Рис. 3.

Рисунок 3. Распределение реактивной мощности на шинопроводе

Проверка выполнения условия для 1-ой секции шин:

Для пролёта 1-2: 1,966≥2,25≥3,131 – условие не выполняется.

Для пролёта 2-3: 2,125≥2,25≥2,975 – условие не выполняется.

Для пролёта 3-4: 2,763≥2,25≥2,337 – условие не выполняется.

Для пролёта 4-5: 4,197≥2,25≥0,903 – условие выполняется.

Устанавливаем КУ между 4 и 5 фидером.

Проверка выполнения условия для 2-ой секции шин:

Для пролёта 1-2: 1,966≥2,25≥3,131 – условие не выполняется.

Для пролёта 2-3: 2,125≥2,25≥2,975 – условие не выполняется.

Для пролёта 3-4: 2,763≥2,25≥2,337 – условие не выполняется.

Для пролёта 4-5: 4,197≥2,25≥0,903 – условие выполняется.

Устанавливаем КУ между 4 и 5 фидером.

6. Выбор трансформаторов и питающих линий

6.1 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов ГПП

Таблица 3. Расчётная полная мощность ЭН с учётом компенсации

ЭН №	1	2	3	4	5	6
Sp, МВА	5,466	2,106	3,165	4,062	2,251	1,947

Суммарная расчётная полная мощность ЭН:

ΣSp = 18,901 МВА

ГПП желательно выполнять с числом трансформаторов не больше двух. Двухтрансформаторные подстанции экономически более целесообразны, чем подстанции с одним или большим числом трансформаторов. При сооружении двухтрансформаторных подстанций желательно выбирать простую схему электрических соединений со стороны высших напряжений с числом выключателей, меньшим числа присоединений.

При питании потребителей второй категории от донной подстанции для обеспечения надёжности питания необходимо иметь по одному трансформатору на каждой секции шин, при этом мощность трансформатора должна быть выбрана так, чтобы при выходе из строя одного из них, второй (с учётом допустимой перегрузки) обеспечил питание всех потребителей первой категории.

Таким образом, мы выбираем двухтрансформаторную подстанцию. Это обеспечит требуемую надёжность электроснабжения потребителей второй и третьей категории.

Силовые трансформаторы двухтрансформаторной подстанции должны соответствовать условию оп перегрузке:

(4)

Т.е. в нашем случае мощность силовых трансформаторов должна быть

По справочнику [6] выбираем трнсформатор ТД 16000/35

UВН = 38,5 кВ

UНН = 6,3 кВ

SТР = 16000 кВт

PХХ = 21 кВт

PКЗ = 90 кВт

UКЗ = 8%

IХХ = 0,6%

6.2 Выбор трансформаторов отходящих ЭН

По справочнику [6] выбираем трансформаторы для отходящих ЭН

№ ЭН	SР	Тип	SН, кВА	UВН, кВ	UНН, кВ	PХХ, кВт	PКЗ, кВт	UКЗ, %	IХХ, %
1	5,466	ТСЗУ	4000	6	0,4	5,7	33,5	6,5	1
2	2,106	ТМ	1600	6	0,4	3,3	18	5,5	1,3
3	3,165	ТМ	2500	6	0,4	4,6	26	5,5	1
4	4,062	ТМ	2500	6	0,4	4,6	26	5,5	1
5	2,251	ТМ	1600	6	0,4	3,3	18	5,5	1,3
6	1,947	ТМ	1600	6	0,4	3,3	18	5,5	1,3

7. Выбор проводов воздушных линий и кабельных линий

7.1 Выбор сечения проводника по нагреву

Сечение проводника выбирается по условию:

(5)

Для ввода 35 кВ №№1,2:

Определим номинальный ток линии:

По справочнику [6] выбираем сечение проводника, а по справочнику [6] выбираем марку сталеалюминевый провод марки АС с Iдоп=330 А S=95 мм2.

Для других линий расчёт ведётся аналогично, результаты расчёта сводим в таблицы №№4,5.

Таблица 4. Расчёт сечения проводников для радиальной схемы питания

Параметр	Линия
	Ввод 35 кВ №№1,2	ЭН 1	ЭН 2	ЭН 3	ЭН 4	ЭН 5	ЭН 6
Iн, А	283	501	193	290	372	206	178
Температура среды С⁰	25	25	25	25	25	25	25
Iдоп, А	330	300	225	300	390	225	190
F, мм2	95	2х150	95	150	240	95	70
kп	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Марка провода	АС	ААБл	ААБл	ААБл	ААБл	ААБл	ААБл

Таблица 5. Расчёт сечения проводников для смешанной схемы питания

Параметр	Линия
	Ввод 35 кВ №№1,2	ЭН 1, 2, 3	ЭН 5	ЭН 4, 6
Iн, А	283	984	206	551
Температура среды С⁰	25	25	25	25
Iдоп, А	330	510	225	260
F, мм2	95	2х240	95	2х120
kп	1,0	1,0	1,0	1,0
Марка провода	АС	СРБГ	ААБл	ААБл

7.2 Выбор сечения проводника по потерям напряжения

Потери напряжения в линии определяются:

, (6)

где S – полная мощность в линии, МВА; U – номинальное напряжение в линии, кВ; z – полное сопротивление, Ом.