Проектирование внутрицехового электроснабжения Разработка проекта (стр. 4 из 14)
Рассчитывается неравномерность загрузки фаз (DPнр):
, % , (54)где
, 
– соответственно номинальные мощности максимально и минимально нагруженной фазы.При неравномерности нагрузки фаз не более 15 % однофазные ЭП учитываются при расчете нагрузок как эквивалентная группа трехфазных ЭП с той же суммарной номинальной мощностью.
В случае превышения указанной неравномерности номинальная мощность эквивалентной группы трехфазных ЭП принимается равной тройному значению мощности наиболее загруженной фазы:
, кВт. (55)3.4 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов
Как правило, цеховые трансформаторные подстанции (ТП) встроены в здание цеха или пристроены к нему. Пристроенной называется подстанция, непосредственно примыкающая к основному зданию, встроенной – подстанция, вписанная в общий контур здания, внутрицеховая – расположенная внутри производственного здания (в открытом или отдельном закрытом помещении).
Отдельно стоящие закрытые цеховые подстанции устанавливают, когда невозможно разместить ТП внутри цехов или у наружных их стен по требованиям технологии или пожаро- и взрывоопасности производства. Отдельно стоящие ТП целесообразно применять при питании от одной подстанции нескольких рядом расположенных цехов с небольшой электрической нагрузкой.
По возможности ТП устанавливают в центре электрических нагрузок, максимально приближая к цеховым электроприемникам, что позволяет сократить протяженность сетей 0,4 кВ и уменьшить в них потери мощности и энергии.
Возможно применение цеховых ТП с размещением распределительного устройства (щита) низкого напряжения в цехе, а трансформаторов – снаружи около питаемых от него производственных зданий.
Варианты размещения цеховых КТП представлены на рис. 10.
Рис. 10. Варианты размещения цеховых КТП и их компоновки: а – однотрансформаторная КТП встроенного типа; б – двухтрансформаторная КТП пристроенного типа однорядного исполнения; в – двухтрансформаторная КТП отдельно стоящая двухрядного исполнения; г – КТП с наружной установкой трансформаторов
На выбор числа трансформаторов влияет категория потребителей по надежности электроснабжения, график нагрузки цеха и удельная мощность нагрузки. Однотрансформаторные подстанции при наличии складского резерва можно использовать для питания электроприемников III и даже II категории. Однотрансформаторные КТП можно применить и для питания электроприемников I категории, если их мощность не превышает 15–20 % мощности трансформатора и возможно резервирование подстанций на вторичном напряжении перемычками с АВР.
Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяют при преобладании электроприемников I и II категории и в энергоемких цехах при большой удельной мощности нагрузки
кВА/м2. Двухтрансформаторные КТП используют для питания электроприемников любой категории по надежности электроснабжения в следующих случаях:1) суточный или годовой график нагрузки цеха очень неравномерен (например, односменная работа цеха, когда выгодно в ненагруженные часы отключать один трансформатор);
2) возможен дальнейший быстрый рост нагрузки;
3) удельная мощность нагрузки не менее 0,4 кВА/м2.
Более двух трансформаторов используют для питания цеховых ЭП при необходимости раздельного питания силовой и осветительной нагрузки цеха; если имеются мощные ЭП, требующие блочного питания, или нагрузка цеха превышает нагрузочную способность двухтрансформаторной КТП с трансформаторами мощностью 2500 кВА (приблизительно > 3500 кВА).
Следует учесть, что если нагрузка цеха не более 400 кВА, то экономически нецелесообразно устанавливать собственную КТП в этом цехе.
Необходимо объединить нагрузки рядом расположенных цехов и выбрать ТП по суммарной мощности, расположив ее в центре электрических нагрузок.
Мощность трансформатора в однотрансформаторной КТП выбирается по условию:
, кВА, (56)где Sнт – номинальная мощность трансформатора, кВА; Sр – расчетная нагрузка цеха, кВА.
Для двухтрансформаторных подстанций
, кВА, (57)где Kз – коэффициент загрузки трансформатора, принимаемый при преобладании потребителей I категории (до 80 %) в пределах
; при преобладании потребителей II категории – 
; для III категории – 
.В последние годы ведется поиск наиболее эффективных методов выбора цеховых трансформаторов. Один из подходов к решению этой задачи основан на применении комплексного метода расчета электрических нагрузок (прогноз увеличения нагрузки во времени и в зависимости от технологических показателей цеха). В этом случае выбор мощности цеховых трансформаторов можно произвести по удельной плотности нагрузки (Sруд):
| Sруд, кВА/м2………менее 0,2; |  ; | более 0,5 |
| Sнт, кВА…………...до 1000; |  ; |  |
Далее по прил. 22 следует выбрать тип трансформатора и привести его технические характеристики.
При выборе двухтрансформаторной КТП необходимо определить нагрузку секций шин, распределив ЭП цеха между цеховыми трансформаторами. Цеховые ЭП могут питаться либо от шин КТП непосредственно, либо через силовые распределительные пункты в зависимости от их единичной мощности. Линейные панели РУНН КТП комплектуются автоматическими выключателями (АВ) с номинальным током
, снабженные тепловыми расцепителями с номинальным током 
. Силовые распределительные пункты (РП) комплектуются АВ с 
с 
. В связи с этим мощные ЭП с номинальным током 
можно питать только от шин КТП непосредственно, ЭП с 
– только через распределительные пункты, ЭП с 
можно питать либо от шин КТП непосредственно, либо через РП. ЭП малой и средней мощности объединяют в группы по территориальному признаку и питают либо от распределительных шинопроводов (ШРА) при магистральных схемах цеховых сетей, либо от РП при радиальных схемах. Нагрузки ШРА и РП определяют по методу коэффициента расчетной активной мощности и результаты сводят в таблицу, аналогичную табл. 13. Расчет электрических нагрузок секций шин также приводят в табличной форме.Далее следует определить потери напряжения во вторичных обмотках цеховых трансформаторов по формуле:
, %, (58)где b – коэффициент загрузки трансформатора; Uка, Uкр – соответственно активная и индуктивная составляющие напряжения короткого замыкания трансформатора, %; cosjср – средневзвешенный коэффициент мощности нагрузки трансформатора.
, (59)где Sрт – расчетная нагрузка трансформатора.
, %, (60)где Pк – мощность потерь короткого замыкания, кВт.
, %, (61)где Uк – напряжение короткого замыкания трансформатора, %.
3.5 Выбор схемы и компоновки цеховой КТП
Цеховые трансформаторные подстанции, как правило, не имеют распределительного устройства высокого напряжения (РУВН) и состоят из шкафов ввода высокого напряжения, трансформаторов и распределительного устройства низкого напряжения (РУНН).
В состав подстанции может входить РУВН, если в цехе имеются высоковольтные электроприемники (двигатели, электротехнологические установки), либо если цеховые трансформаторы запитаны по магистральной схеме. Цеховая трансформаторная подстанция может не иметь РУНН, если цеховые электрические сети выполняются по схеме "блок трансформатор – магистраль" (БТМ). В этом случае функцию распределительного устройства низкого напряжения выполняет магистральный шинопровод (ШМА), проложенный в цехе.
РУНН состоит из панелей распределительных щитов: вводных, линейных, секционной. Линейные панели комп-лектуются трансформаторами тока, амперметрами и коммутационно-защитной аппаратурой следующих видов:
1) блоки рубильник – предохранитель с
(2´100 + 2´250; 4´250; 2´250 + 2´400);