Электроснабжение компрессорной станции (стр. 4 из 8)

S_m_ц' =

= 755,1 кВА.

Находим коэффициенты мощности после компенсации

сosφ' =

= 0,96 > сosφ_э=0,94,

tgφ' =

= 0,29 < tgφ_э=0,36.

Итак, т.к. полученные значения не превышают требуемого коэффициента реактивной мощности энергосистемы, то КБ принимаем к окончательной установке, все полученные данные сводим в таблицу 2.

Таблица 2 Компенсация реактивной мощности

до компенсации						после компенсации
PP_m, кВт	QQ_m, квар	SS_m, кВА	II_m(10)А	ccos φ	ttg φ	PP_m′, кВт	QQ_m′, квар	SS_m′, кВА	II_m(10)А	ccos φ′	ttg φ′
725,12	480,72	870	550,2	00,83	00,66	725,12	210,72	755,1	443,6	00,96	00,29

Im(₁₀) =

= 50,2 А,

Im(₁₀) =

= 43,6 А.

Таким образом, в результате установки двух КБ, с мощностью по Q_КБ = 135 квар получили снижение полной максимальной мощности на величину 113,66 кВА, что позволяет выбирать трансформатор меньшей мощности и питающие сети высокого напряжения меньшего сечения. Увеличение коэффициента активной мощности дает снижение потерь активной мощности при транспортировании электроэнергии.

6. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции.

Выбор типа подстанции

Однотрансформаторные цеховые подстанции напряжением 6…10 кВ можно применять при наличии складского резерва для потребителей всех категорий по надёжности электроснабжения, даже для потребителей первой категории, если величина их не превышает 15…20% общей нагрузки и их быстрое резервирование обеспечено при помощи автоматически включаемых резервных перемычек на вторичном напряжении.

Двухтрансформаторные подстанции применяются в тех случаях, когда большинство электроприёмников относится к первой или второй категориям. Также эти подстанции целесообразно применять при неравномерном графике нагрузки.

Применение подстанций с числом трансформаторов более двух экономически невыгодно.

Мощности трансформаторов и их количество зависит от: величины и характера графика нагрузки; длительности нарастания нагрузки по годам; числа часов работы объекта электроснабжения; стоимости энергии и других факторов.

В результате компенсации реактивной мощности в сетях низкого напряжения полная мощность цеха составила S_m_ц' = 764,6 кВА. Т.к. электроприёмники данного цеха относятся к 1 категории по надёжности электроснабжения то согласно [4, пункты 1.2.17, 1.2.18] принимаем к установке два силовых трансформатора с полной номинальной мощностью S_н = 630 кВА по каталогу [6, приложение 12]

Проверяем выбранный трансформатор по коэффициенту загрузки в нормальном режиме работы K_зн

K_зн =

где n_тр – число трансформаторов, шт.

K_зн =

= 0,60 < 0,75.

Проверяем выбранный трансформатор по коэффициенту загрузки в аварийном режиме работы K_з.ав.

K_з.ав. =

= 1,2 < 1,4.

Т.к. коэффициент загрузки не превышает рекомендуемых правилами эксплуатации значений, то принимаем трансформаторы к окончательной установке, его технические параметры сводим в таблицу 3.

Таблица 3 – Параметры силового трансформатора

Тип трансформатора	S_ном, кВА	U_в.н., кВ	U_н.н., кВ	P_к.з., кВт	U_к.з., %	I_х.х., %	P_х.х., кВт	K_з.н	K_з.ав
ТСЗ-630/10	630	10	0,4	7,3	5,5	3	2	0,6	1,2

Выбранная компоновка электрооборудования должна обеспечить: пожаробезопасность и взрывобезопасность, действие окружающей среды на оборудование, безопасность обслуживания оборудования в нормальном режиме работы установки, максимальную экономию площади, возможность удобного транспортирования оборудования, безопасный осмотр, смену, ремонт аппаратов, со снятием напряжения не нарушив нормальной работы аппаратов под напряжением.

Т.к. среда в помещении нормальная, площадь цеха позволяет расположить трансформаторную подстанцию, то принимаем к установке двухтрансформаторную комплектную подстанцию внутрицехового исполнения.

7. Расчёт потерь мощности в трансформаторе

Потери мощности в трансформаторах состоят из потерь активной и реактивной мощности.

Потери активной мощности состоят из двух составляющих: потерь, идущих на нагрев обмоток трансформатора, зависящих от тока нагрузки и потерь, идущих на нагревание стали, зависящих от тока нагрузки.

Потери реактивной мощности состоят из двух составляющих: потерь, вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе, зависящих от квадрата тока нагрузки и потерь, идущих на намагничивание трансформатора, независящих от тока нагрузки, которые определяются током холостого хода.

Расчёт потерь мощности в трансформаторе необходим для более точного выбора сетей высокого напряжения, а также для определения стоимости электроэнергии.

Определяем потери активной мощности в трансформаторе ΔP, кВт, по формуле

ΔP = P_кз · K_зн²+Р_хх,

где P_кз – потери активной мощности в трансформаторе при проведении опыта короткого замыкания

Р_хх – потери активной мощности в трансформаторе при проведении опыта холостого хода, кВт.

ΔP = 7,3 · 0,6²+2 = 4,6 кВт.

Рассчитываем потери реактивной мощности в трансформаторе ΔQ, кВар

ΔQ = 0,01 · (U_кз · K_зн² + I_хх) · S_н,

где Uк.з. – напряжение при опыте короткого замыкания в процентах от номинального

Iх.х. – ток при опыте холостого хода в процентах от номинального

ΔQ = 0,01 · (5,5 · 0,6²+3) · 630 = 31,4 кВар.

Определяем потери полной мощности в трансформаторе ΔS, кВА

ΔS =

= 31,7 кВА.

Все полученные данные сводим в таблицу 4.

Таблица 4 – Потери мощности в трансформаторе

Тип трансформатора	S_m, кВА	U_в.н., кВ	U_н.н., кВ	ΔP,кВт	ΔQ,кВар	ΔS,кВА
ТСЗ-630/10	630	10	0,4	4,6	31,4	31,7

Итак, потери мощности в трансформаторе будут зависеть от коэффициента загрузки трансформатора, от его конструктивного исполнения и полной номинальной мощности. Для уменьшения потерь необходимо правильно выбрать трансформатор и оптимально загрузить его.

8. Расчёт и выбор сетей напряжением выше 1 кВ

Критерием для выбора сечения кабельных линий является минимум приведённых затрат. В практике проектирования линий массового строительства выбор сечения производится не по сопоставительным технико-экономическим расчётам в каждом конкретном случае, а по нормируемым обобщённым показателям.

Т.к. сети напряжением выше 1 кВ не входят в перечень [4, пункта 1.3.28], то выбор сетей до цеховой трансформаторной подстанции осуществляем по экономической плотности тока j_эк,

.Рассчитываем максимальную активную мощность, проходящую по высоковольтному кабелю, Р_m₍₁₀₎, кВт с учётом потерь мощности в трансформаторе

Р_m₍₁₀₎= Р_m_ц+n_тр · ΔP,

Р_m₍₁₀₎= 725,12+2·4,6=734,32 кВт.

Определяем максимальную реактивную мощность, проходящую по кабелю U=10 кВ с учётом потерь мощности в трансформаторе Q_m_(10),кВар, по формуле

Q_m₍₁₀₎=Q_m'+ n_тр · ΔQ,

Q_m₍₁₀₎=210,72+2·31,4=273,52 кВар.

Определяем полную мощность в сетях высокого напряжения S_m_(10),кВА

S_m₍₁₀₎=

=783,6 кВА.

Рассчитываем коэффициенты активной (cosφ₍₆₎) и реактивной (tgφ₍₆₎) мощности высоковольтной линии

cosφ₍₁₀₎=

= 0,94,

tgφ₍₁₀₎=

= 0,37.

Рассчитываем силу тока, проходящую по линии напряжением U=10 кВ I_m₍₁₀₎, A

I_m₍₁₀₎=

=22,6 А.

По справочнику [4, таблица 1.3.36] определяем экономическую плотность тока, учитывая, что число часов использования максимума нагрузки в год Т_m=3000-5000 тысяч час/год и прокладываемый кабель марки ААШв

j_эк = 1,4 А/мм²

Определяем экономически целесообразное сечение кабеля F_эк, мм²

F_эк=

=16,14 мм².

Принимаем к прокладке кабель ближайшего стандартного сечения 16 мм², т.е. ААШв 3х16 с допустимым током I_д, А, определяемым по каталогу [4, таблица 1.3.16]