Розрахунок і побудова річного графіка навантаження
У завданні на курсове проектування вказується підприємство, для постачання якого необхідно спроектувати підстанцію. Користуючись / 2, 3 / вибирається добовий графік навантаження, як правило, зимовий, викреслюється з прив'язкою до свого завдання, приймаючи максимальне навантаження за графіком рівній заданій повній Smax або активної Pmax потужності підстанції. При відомої Smax. Pmax типовий графік навантаження перекладається в графік навантаження конкретного споживача, використовуючи наступні співвідношення для кожного ступеня графіка:
де Pi - потужність на i-тій сходинці добового графіка, МВт;
ni% - ордината відповідної ступені добового типового графіка,%;
Pmax - максимальне навантаження підстанції, зазначена в завданні, МВт;
Потім по добовому графіку навантаження визначають:
1) добова витрата електроенергії Wс. МВт # 8729; ч:
де ti - тривалість i-тій сходинці добового графіка, час;
2) середньодобове навантаження Pсрс. МВт і показують її на добовому графіку навантажень (рисунок 2.1):
де tс - тривалість доби - 24 години;
3) коефіцієнт заповнення графіка Kзг. який показує ступінь нерівномірності графіка роботи установки:
Потім будують річний графік навантаження за тривалістю для заданої промисловості. Зазвичай для кожного споживача в довідковій літературі наводиться кілька добових графіків, що характеризують роботу споживача в різні пори року і в різні дні тижня. Це типові графіки зимових і літніх доби для робочих днів, графік вихідного дня і т.д. Основним є зимовий добовий графік робочого дня. Його максимальне навантаження Pmax приймається за 100% і ординати всіх інших графіків задаються у відсотках щодо цього значення (рисунок 2.1).
а) - типовий графік, б) - графік навантаження конкретного споживача
Малюнок 2.1 - Добові графіки навантажень
Потужності кожного ступеня графіка, МВт:
Річний графік по тривалості навантажень показує тривалість роботи підстанції в перебігу року з різними навантаженнями. По осі ординат відкладають навантаження у відповідному масштабі, по осі абсцис - годинник року від 0 до 8760 год. Навантаження на графіку розташовують в порядку їх зменшення від Pmax до Pmin (рисунок 2.2).
Малюнок 2.2 - Річний графік тривалості навантажень
Побудова річного графіка тривалості навантажень виробляється на основі відомих добових графіків (у відсотках або в іменованих одиницях). За графіком визначаються:
1) річне споживання електроенергії Wг. МВт # 8729; ч:
tiз. tiл - тривалості ступенів на зимовому і літньому графіках навантажень, час;
nз. nл - кількість зимових і літніх діб на рік;
2) тривалість використання максимального навантаження, Tmax. година:
Наприклад, тривалості ступенів річного графіка навантаження (рисунок 2.2), побудованого за добовим графіком (рисунок 2.1):
Передбачається, що взимку і влітку підприємство працює по одному графіку.
3 Вибір типу, числа та потужності трансформаторів
Силові трансформатори, встановлені на підстанціях, призначені для перетворення електроенергії з одного напруги на інше. Найбільшого поширення набули трифазні трансформатори, так як втрати в них на 12 - 15% нижче, а витрата активних елементів і вартість на 20-25% менше, ніж в групі трьох однофазних трансформаторів такою ж сумарною потужністю.
У завданні на курсове проектування зазвичай вказується два напруги підстанції - 110 (35) кВ і 10 (6) кВ, тому за кількістю обмоток слід приймати двохобмотувальні трансформатори. Якщо потужність обраного трансформатора 25000 кВА і більше, то необхідно приймати трансформатори з розщепленими обмотками по нижчій стороні з метою обмеження струмів короткого замикання.
На підстанціях з двома трансформаторами робочі секції шин нижчої напруги доцільно тримати в роботі окремо. При такому режимі струм короткого замикання зменшується і полегшуються умови роботи апаратів низької напруги / 1 /.
У системах електропостачання промислових підприємств потужність силових трансформаторів повинна забезпечити в нормальних умовах харчування всіх приймачів. При виборі потужності трансформаторів слід домагатися як економічно доцільного режиму роботи, так і відповідного забезпечення резервування живлення приймачів при відключенні одного з трансформаторів. При цьому слід пам'ятати, що на однотрансформаторной підстанції визначальним є нормальний режим роботи, на двохтрансформаторної підстанції визначає режим - післяаварійний.
Потужність трансформатора на двохтрансформаторної підстанції можна вибирати двома способами: по заданій потужності підстанції; за графіком навантаження.
1) перший спосіб.
Потужність трансформатора на підстанції відповідно до / 1 / визначається:
де Sном - номінальна потужність трансформатора;
S'max - максимальне навантаження підстанції з урахуванням компенсуючих пристроїв.
де Pmax - максимальна активна потужність;
Qmax - максимальна реактивна потужність підстанції;
Qку - потужність компенсуючих пристроїв;
tg # 966; визначається по заданому cos # 966; ;
де Qес - реактивна потужність, яка може бути видана енергосистемою в мережу.
Базове значення tg # 966; б = 0.4 при харчуванні підстанції на U = 220 - 230 кВ; tg # 966; б = 0.3 при харчуванні підстанції на U = 110 - 150 кВ; tg # 966; б = 0.25 при харчуванні підстанції на U = 35 кВ, / 4 /.
Розрахункова потужність трансформаторів, отримана за формулою 3.1, округляється до найближчої стандартної потужності Sном) за шкалою ГОСТ 11920-85, ГОСТ 12965-85. Потім обраний трансформатор перевіряється на перевантажувальну здатність по ГОСТ 14209-97
де k2 - коефіцієнт аварійної перевантаження при відключенні одного з трансформаторів під час аварії, визначається за таблицями аварійних перевантажень / 7 /.
Він залежить від коефіцієнта початковій навантаження (K1), температури охолоджуючої середовища під час аварії (# 952; ох), тривалості перевантаження (h), а також від системи охолодження трансформатора. Відповідно до / 1, 5, 6 / k2 = 1,4 при дотриманні наступних умов: в тих випадках, коли навантаження трансформаторів (для систем охолодження М, Д, ДЦ і Ц) до і після аварійної перевантаження не перевищувала 0,9 від його паспортної потужності, його можливо перевантажувати в термін до 5 діб на 40% при температурі охолоджуючого повітря # 952; ох не більше +30 0 C, але при цьому тривалість перевантаження в кожну добу не повинна перевищувати 6 годин (сумарна тривалість перевантаження поспіль або з розривами), при температурі охолоджуючого повітря # 952; ох більш +30 0 C величина перевантаження знижується до 30% і тривалість її зменшується до 4 годин на добу.
Коефіцієнт початковій навантаження K1 визначається як:
де Sср.кв - середньоквадратична навантаження;
n - число трансформаторів.
Можливе використання коефіцієнта початковій навантаження в максимальному режимі.
2) другий спосіб.
В основу цього розрахунку покладено графік навантаження підприємства і критерієм вибору є знос ізоляції трансформатора. За добовим графіком навантаження розраховується середньоквадратична навантаження Sср.кв:
де T - тривалість графіка, час;
Si - повна потужність i-тій сходинці графіка.
І тоді номінальна потужність трансформатора буде визначатися як:
де S * ср.кв - середньоквадратична навантаження у відносних одиницях.
За середньоквадратичної потужності рекомендується вибирати потужність трансформаторів, що живлять резкопеременной навантаження.
Отримана потужність округляється до найближчої стандартної. Потім Sном наноситься на добовий графік у вигляді прямої лінії.
Обраний трансформатор перевіряється на аварійну перевантаження. Для цього задаються середньою температурою охолоджуючого повітря (для Мелітопольської області # 952; ох = -13,4 º C) / 7 / і за графіком визначається сумарна кількість годин перевантаження трансформатора понад номінальної потужності h.
Потім визначається початкова навантаження (K1) з виразу (3.7) або:
де Sm - середня потужність інтервалу тривалістю # 8710; tm.
По таблиці 11 ГОСТ 14209-97 для відомих K1 і h. а також температури навколишнього середовища і способу охолодження трансформатора визначається допустима аварійна навантаження k2. Потім перевіряється умова (3.6), якщо воно не виконується, надходять також, як і в попередньому випадку (див. С. 19).
Наприклад, заданий графік навантаження підприємства (рисунок 3.1), для якого S'max = 23 МВА.
Визначається Загальна потужність:
За довідником / 10 / вибираються два трансформатора потужністю Sном = 16 МВА. Відкладається дана величина на графіку у відсотках від максимального навантаження підстанції
Перевіряється коефіцієнт завантаження трансформаторів в нормальному режимі:
що відповідає економічній завантаженні трансформаторів.
Систематична навантаження трансформаторів менше їх номінальної потужності (S'max <2·Sном ), поэтому выбранные трансформаторы проверяются только на аварийную перегрузку.
Коефіцієнт аварійної перевантаження (K2), як було зазначено вище, залежить від системи охолодження трансформатора (ТМ, ДЦ і т. Д.), Температури охолоджуючої середовища (# 952; ох), числа годин аварійної перевантаження (h), коефіцієнта початковій навантаження, (K1 або K1max).
По таблиці / 27 / визначається K2 = 1,5.
Перевіряється обраний трансформатор на аварійну перевантаження:
Обраний трансформатор задовольняє вимогам ГОСТ 14209-97. Виписуються всі каталожні дані трансформатора з довідників / 2, 3 /. Наприклад: ТДН-16000/110/10
Габарити: довжина 6 м, ширина 3,5 м, висота 5,5 м.
Вибір потужності трансформатора на однотрансформаторной ДПП проводиться по середньоквадратичної потужності:
Sном ≥ Sср.кв з перевіркою перевантажувальної здатності трансформатора в години максимуму
де K2 - коефіцієнт допустимої систематичної навантаження.
Так як потрібна потужність підприємства зростає з року в рік, при проектуванні підстанцій необхідно фундаменти і конструкції, а також ошиновка підстанції та апарати введення розраховувати для трансформаторів на щабель вище розрахункової потужності, т. Е. Передбачити можливість збільшення потужності підстанції без істотних переділів / 1 / .
Струми короткого замикання