Проектирование электроснабжения здания и трансформаторной подстанции (стр. 2 из 14)

Значение первичного напряжения (6 кВ) существенное не влияет на экономические показатели. Более важным является вопрос выбора напряжения, на котором производится трансформация. Так как большинство потребителей работают на напряжении 380 В (220 В), то обоснование выбора этих напряжений отпадает само собой.

5. Выбор мощности и числа питающих трансформаторов

Мощность трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечивать питание всех приемников электроэнергии потребителя. Мощность трансформаторов выбирают с учетом экономически целесообразного режима работы и соответствующего обеспечения резервирования питания потребителей при отключении одного трансформатора и тго, что нагрузка трансформаторов в нормальных условиях не должна (по нагреву) вызывать сокращение естественного срока его службы.

Основными требованиями при выборе числа трансформаторов является надежность электроснабжения потребителей (учет категории приемников электроэнергии в отношении требуемой надежности), а также минимум затрат на трансформаторы с учетом динамики роста электрических нагрузок.

Для выбора числа и мощности трансформаторов необходимо определить значение коэффициента загрузки и количество трансформаторов устанавливаемых на каждой подстанции.

Так как представлены потребители I и II категории, то

, а число трансформаторов не менее двух.

Выбор мощности трансформатора производится по формуле:

где n – число трансформаторов на подстанции (n=2),

S – мощность данной подстанции,

- коэффициент загрузки.

Полная мощность:

Предварительно:

Производим технико-экономическое сравнение вариантов (таблица №3)

I вариант – 2 трансформаторов мощностью 1000 кВА,

II вариант –2 трансформаторов мощностью 630 кВА.

Таблица №3. Технико-экономическое сравнение вариантов.

Вариант I	Вариант II
Капитальные затраты на трансформаторы, которые включают в себя стоимость трансформаторов и затраты на строительно-монтажные работы. , где n – количество трансформаторов, С_тр– стоимость оборудования (средняя), С_ст.мр. –строительно-монтажных работ (ФЕРм-2006).
С_тр =130 т.р. и С_ст.мр.=5 т.р. К = 2612 т.р.	С_тр =100 т.р. и С_ст.мр.=5 т.р. К = 2010 т.р.
Стоимость амортизационных отчислений при проценте амортизации α=6,3%. .
С_а = 164 т.р.	С_а = 126,3 т.р.
Потери электроэнергии , где Т_т – максимальное годовое число часов использования максимальной нагрузки, Т_т = 3000 часов.
ΔW = 42 тыс. кВт ч	ΔW = 37 кВт ч
Стоимость потерь электроэнергии где С₀ = 1,24 руб/кВт ч – стоимость потерь электроэнергии.
С_э/э = 200 т.р.	С_э/э = 168 т.р.

Для определения потерь электроэнергии находят потери в трансформаторах (таблица №4):

Общие суммарные потери на трансформаторе:

Таблица №4. Технические данные трансформаторов.

Вариант	Тип	Iх, %	Uк, %	ΔРхх кВт	ΔРкз кВт	ВН	НН
I	ТС 1000	1,5	8,0	2,15	8,4	6	0,4
II	ТС 630	2,0	5,5	1,65	5,73	6	0,4

(Данные взяты из «ИнформЭлектро» 03.20.01-98).

Как видно из расчетов, капитальные затраты и эксплуатационные расходы имеют различия, оценив варианты и учитывая технические показатели и возможности трансформаторов по перегрузкам выбираем вариант №1.

6. Выбор схемы электроснабжения

Электроснабжение Бизнес-центра осуществляется от двух- трансформаторной подстанции 6/0,4кВ с мощностью трансформаторов 1000 кВА.

При выборе схемы электроснабжения главной задачей является выбор между радиальной и магистральной схемами, также есть вариант применения смешанных схем.

Схема радиального питания трансформаторов широко применяется в базовых отраслях промышленности (с глухим присоединением). Радиальная схема надежнее, чем магистральная, и поэтому чаще применяется для электроснабжения потребителей I и II категории. В Бизнес-центре установлены потребители I и II категории, следовательно, при любой аварии все они должны быть резервно запитаны по другим линиям, трансформаторам.

Магистральная схема отличается меньшей надежностью электроснабжения и большим числом отключенных потребителей (что в некоторых случаях недопустимо), но она экономичнее за счет меньшего количества используемых ячеек и меньшей длины кабельных линий. Также не рекомендуется присоединять к одной магистрали более трех трансформаторов (по 1000 кВА). Магистральные схемы в основном применяются для трансформаторов небольшой мощности.

Электроснабжение ТП 6/0.4 осуществляется по двум кабельным линиям (КЛ) от ПС-127 и ПС-29, длина КЛ менее 3 км, значит необходимости устанавливать вводной выключатель, нет. С другой стороны ПС-127 и ПС-29 находятся в ведении другой эксплуатирующей организации, что требует установку коммутационной аппаратуры. Следующий фактор необходимости установки аппаратуры – создание видимого разрыва (при осмотрах и ремонтных работах).Схема электроснабжения представлена на рисунке №1.

Рис. 1. Схема электроснабжения Бизнес-центра.

7. Расчет токов короткого замыкания

Для электроустановок характерны четыре режима: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный, причем аварийный режим является кратковременным, а остальные – продолжительными режимами.

Электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов, и проверяются по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания.

Коротким замыканием называется всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановок системы электроснабжения между собой или с землей.

Причинами КЗ являются: обрыв, схлестывание проводов; механические повреждения изоляции (перенапряжение, старение изоляции); пробой изоляции; удар молнии в ЛЭП (ВЛ, КЛ).

Вследствие КЗ в цепях возникают опасные для элементов сети токи, приводящие к их повреждению. Поэтому для обеспечения надежной работы электрической сети, электрооборудования, устройств релейной защиты производится расчет токов КЗ.

Расчетные условия для короткого замыкания выбираются наиболее тяжелые, но достаточно вероятные.

Различают следующие виды КЗ:

- однофазное,

- двухфазное,

- трехфазное,

- двухфазное на землю,

- двухфазное с одновременным замыканием, обрывом

Вид и точка КЗ определяются необходимостью расчета. Расчетная точка КЗ находится в непосредственной близости от рассматриваемого элемента с учетом наиболее тяжелых условий в данном режиме КЗ.

Расчетным видом КЗ для выбора или проверки параметров электрооборудования принято трехфазное КЗ.

Для расчетов токов КЗ необходимо составить расчетную схему замещения, в которой все элементы заменены сопротивлениями, а магнитные связи – электрическими (рисунок №2).

Расчет токов КЗ выполняем в именованных единицах.

В данных указаны токи КЗ на подстанциях №№ 27, 129:

- точка К1: I_no=10 кА,

- точка К1,1: I_no=8 кА.

Данные токи приведены, для того чтобы можно было определить сопротивление системы:

- до точки К1:

- до точки К1,1:

Электроснабжение Бизнес-центра производится от двух независимых подстанций, поэтому для нахождения токов КЗ вначале предполагается, что предприятие подключено только к ПС-127, затем - только к ПС-29.

Рис. 2. Схема замещения

Сопротивления элементов схемы замещения.

Сопротивление КЛ до ТП:

где l - длина КЛ, км.

- от ПС-127: l=1.3 км,

- от ПС-29: l=0.04 км,

Сопротивление КЛ: