Мартеновское производство

К_спр.i – соответствующий коэффициент спроса;

cos φ _i – коэффициент мощности соответствующей нагрузки ;

2. определяется значение расчетной реактивной мощности нагрузки. Расчет реактивной мощности для упрощения производим без учета компенсации реактивной мощности:

            Q _{расч i} = Р _{расч i} × tg φ_i,  (1.2)

где  tg φ_i – коэффициент реактивной мощности, определяется из значения cos φ _I ;

3. определяются суммарные значения активной и реактивной мощности  
   нагрузки всех ЭП:

            Р_{расч Σ} = Σ Р_{расч i} ; (1.3)

            Q_{расч Σ} = Σ Q_{расч i} ; (1.4)

 

            

4. определяется значение полной суммарной мощности нагрузки:

                       . (1.5)

       Производим  расчёт нагрузки для рассматриваемого случая, используя значения, указанные в исходных данных:

– определяем значение расчетной активной мощности нагрузки эксгаустеров агломерационной фабрики:

                    Р_{расч 1} = Р_эксг × К_спр.1 × cos φ ₁ , 

                    Р_{расч 1} = 16500 × 0,95 ×0,82 = 12854 кВт ;

    – определяем значение расчетной активной мощности прочей нагрузки:

                    Р_{расч 2} = Р_пр. × К_спр.2 × cos φ ₂ ; 

                    Р_{расч 2} = 5100 × 0,6 × 0,67 = 2050 кВт ;

– определяем значение расчетной реактивной мощности нагрузки эксгаустеров агломерационной фабрики:

                    Q_{pacч 1} = Р_{расч 1} × tg φ ₁ ,

где - tg φ ₁ определяется из значения cos φ ₁ (для cos φ ₁ = 0,82    tg φ ₁= 0,7);

                     Q_{pacч 1} = 12854 × 0,7 = 9000 квар ;

    – определяем значение расчетной реактивной мощности прочей нагрузки:

                     Q_{pacч 2} = Р_{расч 2} × tg φ ₂ ,

где  tg φ ₂ – определяется из значения cos φ ₂ (для cos φ ₂ = 0,67  tg φ ₂ = 1,1);

                     Q_{pacч 2} = Р_{расч 2} × tg φ = 2050 × 1,1 = 2255 квар;

– определяем суммарные значения активной и реактивной мощности нагрузки всех ЭП:

                  Р_{расч Σ} = Р_{расч  1} + Р_{расч  2} = 12854 + 2050 = 14904 кВт;

                  Q_{pacч Σ} = Q_{pacч 1} +  Q_{pacч 2} = 9000 + 2255 = 11255 квар;

    – определяем полную суммарную мощность подстанции:

                 .

 

2. Выбор количества и определение мощности и типа силовых трансформаторов на подстанции

 
 

       Выбор количества и определение мощности трансформаторов в первую очередь  необходимо производить для самых крупных и ответственных узлов электроснабжения. В данном случае предпочтение для расчета отдается подстанции глубокого ввода с уровнями напряжения 35/6 кВ, т.е. с использованием условия задания.

       Количество  силовых трансформаторов в первую очередь определяется категорийностью электроприемников. По условию задания потребителями подстанции являются эксгаустеры агломерационной фабрики, которые относятся к потребителям 1 категории надежности, а в этом случае, в соответствии с ПУЭ, необходима установка не менее двух силовых трансформаторов.[1]

       Мощность  каждого из силовых трансформаторов  определяется следующим образом:

       – определяется мощность силового трансформатора, исходя из следующего условия

                               , (1.6)

    где  S _{расч Σ} – полная суммарная мощность подстанции, кВ·А ;

          n_тр – количество трансформаторов n_тр = 2;

К_{загр.ном} – номинальный коэффициент загрузки силового трансформатора в номинальных условиях, равен 0,7;

 кВ·А .

       Предварительно  принимается к установке два  силовых трансформатора типа ТДНС-16000/35 с мощностью по 16 МВ·А каждый, т.к. 16000 > 13340 - ближайшее большее стандартное значение мощности силового трансформатора.

       Производим  проверку выбранных типов силовых  трансформаторов по двум условиям в  режиме нормальной загрузки и в режиме аварийной перегрузки:

а) определяем коэффициент загрузки силового трансформатора в нормальном режиме К_{загр.ном}, т.е. при параллельной работе двух трансформаторов:

                            , (1.7)

К_{загр.ном}

< 0,7 .

   Следовательно, данное условие выполняется, т.к. 0,58< 0,7 – по условию ПУЭ [1];

б) определяем коэффициент загрузки силового трансформатора в аварийном режиме работы К_{загр.ав} , т.е. при выходе из строя одного из силовых трансформаторов:

                              (1.8)

К_{загр.ав}

.

    Следовательно, условие выполняется, т.к. 1,17 < 1,4 – по условию ПУЭ [1];

    Исходя  из полученных результатов окончательно принимаем к установке на ПГВ  два силовых трансформатора типа ТДНС-16000/35 со следующими техническими характеристиками:

    – номинальная мощность трансформатора S_ном.тр = 16 МВ·А;

– номинальный уровень напряжения на высокой стороне U_{ном ВН} = 36,75 кВ, диапазон регулирования напряжения ± 6×1,5 % ;

    – номинальный уровень напряжения на низкой стороне U_{ном НН} = 6,3 кВ;

    – напряжение короткого замыкания : U_к% = 10;

    – ток холостого хода : I_х% = 0,7;

    – потери короткого замыкания: ∆Р_н = 85 кВт;

    – потери холостого хода: ∆Р_о = 17 кВт.

    Т – трансформатор трехфазный;

    Д – принудительная циркуляция воздуха  и естественная циркуляция масла;

    Н – наличие системы регулирования  напряжения;

    С – для систем собственных нужд электростанций.[3, с. 114,115,142]

 

1.3   Разработка принципиальной  схемы подстанции и выбор типа  распределительных устройств высокого и низкого напряжений 
 

       Различают два вида основных схем: а) - схемы электрических соединений первичных цепей и б) - схемы электрических соединений вторичных цепей. Схемы первичных цепей по форме изображения подразделяют на однолинейные и трехлинейные. В однолинейных схемах три фазы установки условно обозначают на чертеже одной линией, а в трехлинейных – каждую трехфазную цепь тока изображают тремя линиями.

       Однолинейная  схема является основной схемой электрической  установки. Ею пользуются при эксплуатации электроустановки, при выборе ее электрооборудования, при разработке принципиальных схем релейной защиты, управления, сигнализации и их монтажных схем, а также конструкций распределительных устройств. На действующих электроустановках однолинейной схемой, выполняемой в виде оперативной схемы, пользуются при эксплуатационных операциях.

       На  однолинейных схемах указывают основные элементы установки, такие как, трансформаторы, выключатели, разъединители, реакторы, измерительные трансформаторы тока и напряжения и т. д.. Кроме того, показывают приборы измерения (амперметры, ваттметры, счетчики и т. д.), релейной защиты и автоматических устройств (АПВ, АВР и т. д.). При этом коммутационные аппараты изображают, как правило, в отключенном положении, т. е. при отсутствии тока во всех цепях схемы и отсутствии внешних принудительных сил, воздействующих на подвижные контакты. При необходимости коммутационные аппараты можно изображать и во включенном положении, но с соответствующей оговоркой на самой схеме. Довольно часто на схеме указывают тип и технические данные основного оборудования.

       Перед составлением и подробным изображением однолинейной схемы необходимо разработать  упрощённую принципиальную однолинейную схему электроустановки. На этой схеме указывают основные принципы построения схемы будущей электроустановки: количество питающих вводов, количество устанавливаемых силовых трансформаторов, количество шин низкого напряжения, количество отходящих присоединений, уровни высокого и низкого напряжений, коммутационные элементы и основные места их установки.

       В данном конкретном случае будем строить  схему на основании того, что мы уже выбрали к установке два  силовых трансформатора, соответственно будет два питающих ввода. Так  как принят тип трансформатора ТДНС (двухобмоточный), то соответственно на стороне низкого напряжения будет одна система шин с двумя секциями. Этого вполне достаточно на данном этапе, чтобы обеспечить питанием ряд потребителей, в том числе и эксгаустеры агломерационной фабрики. Электрическую сеть выполним  по радиальной схеме. Под радиальной схемой подразумевается такая, при которой от источники питания (районной энергосистемы или промышленной ТЭЦ) линии электрической сети выполняются независимыми друг от друга и без ответвлений по пути следования. Радиальные схемы обладают большой гибкостью, удобством эксплуатации.

       Каждая  линия и трансформатор должны быть рассчитаны на покрытие всех нагрузок I и II категорий данной ТП при послеаварийном режиме. Взаимное резервирование в объеме 15–30 % осуществляется при помощи перемычек вторичного напряжения .

       На  рисунке 1 приведена схема двухтрансформаторной подстанции  
35/6 кВ, подключаемой к питающим линиям 35 кВ с помощью разъединителей и вакуумных выключателей. При повреждении трансформатора релейная защита воздействует на вакуумный выключатель, что приводит к отключению головного участка линии, снабженного устройством автоматического повторного включения (АПВ). При «бестоковой» паузе АПВ происходит отключение выключателей поврежденного трансформатора. После отключения выключателем поврежденного трансформатора устройство АПВ, имеющее необходимую выдержку времени, вновь автоматически включает линию, и тем самым восстанавливается питание неповрежденного трансформатора. Большая гибкость схемы достигается установкой на стороне 35 кВ перемычки-«мостика», с помощью которой можно подключать любой трансформатор к любой линии при выводе из работы другого трансформатора или линии.

       Секционные  выключатели РУ 6 кВ   позволяют  в случае аварии на трансформаторе резервировать две секции распределительного устройства и переводить всю нагрузку подстанции на оставшийся в работе трансформатор [6, 7]. 

 

 

4. Расчёт  токов короткого замыкания в  максимальном и минимальном режиме работы для принятой принципиальной схемы подстанции (по исходным данным)

 
 

       Основной  причиной нарушения нормальной работы энергосистемы является возникновение короткого замыкания в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов короткого замыкания, а также для быстрого восстановления нормального режима работы энергосистемы необходимо правильно определить токи короткого замыкания, и далее по этим значениям выбрать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов короткого замыкания в случае необходимости.

       Для проведения расчёта составляется расчётная  схема, на которой наносятся технические характеристики всех элементов схемы электроснабжения. По расчётной схеме далее составляют схему замещения, на которой изображаются сосредоточенные электрические сопротивления в соответствии со схемой их замещения. На схеме замещения указываются точки, в которых будет производиться расчёт токов короткого замыкания. Расчетное напряжение принимается на 5% выше номинального.