Электрические нагрузки

       При решении задач оптимизации промышленного  электроснабжения возникает необходимость  сравнения большого количества вариантов. Многовариантность задач промышленной энергетики обуславливает проведение технико-экономического расчета, целью которого является определение оптимального варианта схемы, параметров электросети и ее элементов.

       Для технико-экономического сравнения  вариантов электроснабжения завода рассмотрим два варианта: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

        
 

         
 

       Рисунок 3.1 - Первый вариант схемы электроснабжения 
 
 
 

         
 

Рисунок 3.2 - Второй вариант схемы электроснабжения

 

       

       1. Выбираем трансформаторы ГПП.  Определяем полную расчетную  мощность трансформаторов ГПП,  кВА: 

       Sр_{тр гпп} =                                            (3.12)    

Sр_{тр гпп} =

 

       Возьмем трансформаторы 2 16000кВА. Коэффициент загрузки найдем по формуле:

       Кз =                                                  (3.13) 

К_з =

 

       Окончательно  принимаем 2 трансформатора типа ТДН - 16000/110 табл. 3.6, стр. 146 [3]. Паспортные данные трансформаторов:

       S_н=16000кВА, U_вн=115кВ, U_нн=6,6кВ, DР_хх=18кВт, DР_кз=85кВт,   U_кз=10,5%. 

       Найдем  потери электроэнергии в трансформаторах  ГПП по следующей формуле, кВт×ч: 

        DW_{тр гпп}=2 (DР_хх Т_вкл + DР_кз τ К_з²)                            (3.14) 

DW_{тр гпп} =2

(18 4400+85 5541,62 0,51²) =402094,88 

       где τ =(0,124+ )² 8760=5541,62 ч- время максимальных потерь

       2. Определяем количество ячеек  ОРУ на 10кВ. 

       По  I варианту – 27 ячеек.

       По  II варианту – 30 ячеек. 

       3. Определим потери электроэнергии в КЛ 10кВ по I варианту: 

       Потери  ЭЭ от  ГПП до АД, кВт^.ч: 

       DW=3Iр² r₀ ^. l 10^-3 t                                       (3.15) 

DW=3

218,11² 0,258 0,67 10^-3 5541,62=136711,06

       где r₀=0,258 табл 7.28, стр.421 [3].

       l – длина КЛ, км. 

       Потери  ЭЭ от  ГПП до ТП-6 по формуле (5.14), кВт^.ч: 

DW=3

63,16² 0,62 0,61 10^-3 5541,62=25082,09 
 

       Определим потери электроэнергии в КЛ 10кВ по II варианту: 

       Потери  ЭЭ от  ГПП до РП-1 по формуле (5.14), кВт^.ч: 

DW=3

281,29² 0,129 0,65 10^-3 5541,62=110298,51 

       Потери  ЭЭ от  ГПП до ТП-2 по формуле (5.14), кВт^.ч: 

DW=3

63,16² 0,62 0,007 10^-3 5541,62=287,82 

       Экономическая целесообразность схемы определяется минимальными приведёнными затратами:

                       (3.16) 

       где р_н =0,125 – нормативный коэффициент экономической эффективности;

       К – капиталовложения на сооружение установки, тыс.тг.

       С_а – стоимость отчислений на амортизацию, ремонт и обслуживание, тыс.тг.

       С_п – стоимость потерь электроэнергии, тенге тыс.тг. 

       Капиталовложения  на сооружение установки, тыс.тг: 

       К =Ст_{р гпп}+С_яч                                                  (3.17) 

     К₁ =48000+27∙1200=80400  

     К₂ =2350+23∙1200=84000 

       Стоимость амортизационных отчислений определяем по формуле: 

                                                                       (3.18) 

       где р_а =15,7 - норма амортизационных отчислений от капитальных затрат. 

     

 

 

 

       Стоимость потерь электроэнергии, тыс.тг:  

                                                                   (3.19) 

       где – удельная стоимость потерь, тенге/кВт∙ч 

     

 

     

  

       Определяем  минимальные приведённые затраты по формуле (3.16), тыс.тг.:

         З₁ = 0,125*80400 +12622,8+3469,03=26141,83 

     З₂ = 0,125*84000+13188+3154,01=26842,01 

       Вывод: т.к. З₁<З₂  для дальнейших расчётов принимаем I вариант. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 
 

   4.1 Общие положения

     Расчет  токов К.З. необходим для выбора и проверки коммутационных аппаратов  по отключающей способности, на динамическую и термическую стойкость, на стойкость  к токам К.З. кабельных линий  и измерительных трансформаторов, для расчета токов срабатывания и коэффициентов чувствительности релейной защиты. При расчете токов  К.З. на напряжении выше 1000В принимаем  следующие расчетные условия:

1. Все источники участвующие в подпитке места К.З. работают одновременно и с номинальной нагрузкой.
2. Все синхронные машины работают с АРВ и форсировкой возбуждения.
3. При расчете токов К.З. учитывают влияние синхронных и асинхронных электродвигателей за исключением электродвигателей мощностью до 100 кВт если они отделены одной ступенью трансформации от места К.З. и электродвигателей любой мощности если отделены двумя и более трансформациями.

       В системе электроснабжения нашего промышленного  предприятия имеются 6 асинхронных  двигателей мощностью 800 кВт. В связи  с отсутствием конкретных данных о сверхпереходных сопротивлениях  по асинхронным двигателям принимаем  среднестатистические сопротивление - .

 

       

       

     Рисунок 4.1 - Принципиальная схема электроснабжения 

       

       Рисунок 4.2 - Схема замещения 

       Расчёт  будем вести в относительных  единицах, для этого принимаем  следующие базисные условия: , _, , . 

       4.2 Расчёт токов короткого замыкания в точке К-1 

       Рассчитаем  базисные токи, кА:

                                                                          (4.1) 

     

 

     

 

       где S_б – базисная мощность, МВА,

       U_б – базисное напряжение, кВ.

       Рассчитывают  сопротивления всех элементов схемы  замещения.

       Сопротивление системы, в о.е.:

                                                          (4.2) 

     

 

       где S_кз – мощность короткого замыкания, МВА. 

       Сопротивление воздушной линии, в о.е.:  

                                                                          (4.3) 

                              

       где х_уд =0,4 – удельное сопротивление линии, Ом/км,

       L – длина линии, км,

       Сопротивление трансформатора, в о.е.: 

                                                               (4.4) 

       

 

       Определяем  ток короткого замыкания в  точке К-1, кА: 

                               (4.5) 

     

       где =1 эдс системы. 

       Определяем  значение ударного тока по следующей  формуле, кА: 

                                               (4.6) 

     

 

       где k_уд=1,6– ударный коэффициент, табл 3.8, стр. 150 [4]. 

       Находим мощность короткого замыкания по формуле, МВА: 

                                                         (4.7) 

     

 

       4.3 Расчёт токов короткого замыкания в точке К-2 

       Значения  токов кз в точке К-2 определяем с учётом подпитки при коротком замыкании от асинхронных двигателей.

       Ток короткого замыкания от энергосистемы, кА: 

                                 (4.8) 

     

 

       Ток подпитки от асинхронных двигателей, кА: 

                   (4.9) 

     

 

       где - переходное сопротивление двигателя, о.е.

        - суммарный ток двигателей, А 

                                  (4.10) 

         

 

       Где Р_ном – номинальная мощность двигателя, кВт,

        - коэффициент мощности двигателя. 

       Действующее значение суммарного тока КЗ в точке  К-2, кА: 

                                        (4.11)