Арвид Упит, Любовь Татьянченко

Методические указания для курсового и дипломного проектирования главных понижающих подстанций промышленных предприятий для студентов всех форм обучения специальности 13.03.02 – «Электроэнергетика и электротехника»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. И. И. ПОЛЗУНОВА»

ООО «МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ЭЛЕКТРОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ»

Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий».

Протокол № 2 от 12.12.2018 г.

© ООО «МЦ ЭОР», 2019

Введение

Возрастающие требования к экономичности и надежности их работы в сочетании с изменяющейся структурой и характером потребителей электроэнергии, широкое внедрение устройств управления распределением и потреблением электроэнергии на базе современной вычислительной техники ставят проблему подготовки высококвалифицированных инженеров.

Важнейшим этапом в развитии творческой деятельности будущих специалистов является дипломное проектирование, в ходе которого развиваются навыки самостоятельного решения инженерных задач и практического применения теоретических знаний.

При написании пособия была поставлена задача систематизировать и доступно изложить основные вопросы проектирования, опираясь на существующие нормативные материалы, ГОСТа и исследования в области электроснабжения промышленных предприятий.

При проектировании электроснабжения объекта необходимо выполнить следующие работы: спроектировать ГПП, выбрать оборудование на стороне высокого (35, 110, 220 кВ) и низкого (6/10 кВ) напряжения и проверить на термическую и динамическую устойчивость в различных режимах работы, выбрать типы кабелей, питающих потребители (6/10 кВ) с шин ГПП, выбрать типы и места установки ограничителей перенапряжения, рассчитать заземляющее устройство и молниезащиту. Рассчитать и выбрать мощность и тип компенсирующих устройств, доведя COS φ на шинах 6 кВ до 0.92. Выбрать приборы учета и измерения, определить места их установки. Рассчитать мощность потребителей собственных нужд, выбрать тип источников оперативного тока и трансформаторов собственных нужд.

Для выполнения дипломного проектирования по электроснабжению промышленного предприятия либо другого объекта необходимы следующие данные:

• мощность источника внешнего электроснабжения;

• протяженность линий высокого напряжения;

• процентное соотношение категорий потребителей;

• коэффициент мощности COS φ либо tgна шинах 6, 10 кВ;

• установленная мощность потребителей;

• генеральный план завода;

• принципиальная однолинейная схема электроснабжения;

• схема участка сети.

I. Методические указания для курсового и дипломного проектирования главной понижающей подстанции (ГПП)

1. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Основными критериями выбора оптимальной мощности трансформаторов являются: экономические соображения, обеспечивающие минимум приведенных затрат и условия нагрева, зависящие от графика нагрузки, температуры окружающей среды, коэффициента начальной загрузки и длительности максимума.

1.1 По экономическим соображениям

Рисунок 1.1

Зависимость приведенных затрат З от мощности двухобмоточных трансформаторов 110 кВ при ч/год для района I

1.1.1 Для выбора оптимально-экономической мощности трансформаторов, аналогично тому, как это производится для линий, используется метод экономических интервалов. Однако исследования усложняются из-за наличия в трансформаторах двух видов потерь: холостого хода и короткого замыкания, зависящих от разных факторов. Между тем построение зависимостей З=f(S) для трансформаторов (рисунок 1.1) и аналогичных зависимостей З=(l) для линий (рисунок 1.2) дает ломаную кривую минимальных приведенных затрат. На рисунке 1.1 фактическая максимальная мощность, протекающая через трансформатор, обозначается через S, а это же обозначение в кружке показывает номинальную мощность, при которой трансформатор является экономически выгодным для какого-то фактического интервала мощностей, заключенного между точками пересечений парабол.

Однако могут быть трансформаторы, у которых зависимости З=f(S) проходят выше кривой минимума, нигде с ней не пересекаясь. Это показывает, что такие трансформаторы вообще не имеют экономической зоны использования, то есть их применение в данном случае нецелесообразно.

Рисунок 1.2

Зависимость приведенных затрат З от тока в линии I для различных сечений

1.1.2 Граничное значение экономической мощности, при которой целесообразен переход от одной номинальной мощности трансформатора S_ном1 к большей S_ном2:

где K_тр2 и K_тр1 – стоимость трансформаторов, руб.; Т – время включения трансформатора; c_эх и c_эк – стоимость 1 кВтч потерь энергии холостого хода и короткого замыкания соответственно.

Обозначив в предыдущем выражении

 через ψ, , то есть , получим расчетное значение экономической мощности

Все величины под корнем для заданных сравниваемых трансформаторов с S_ном1 и S_ном21 известны. Значения c_эх зависят от величины Т и района страны. Так как в большинстве случаев время включения трансформатора Т постоянно и равно 8760 ч/ год, то есть принимается, что трансформатор включен весь год, то величины зависят только от района страны.

1.1.3 Построенные номограммы экономических интервалов, представляющие собой по выражению прямые c_эх = ƒ(ψ), разграничивают экономические области целесообразного применения трансформаторов различных мощностей. Кроме указанных наклонных прямых, горизонтальными прямыми ограничиваются зоны, допустимые по условиям нагрева.

Ориентировочно принято, что допустимая мощность по условиям нагрева S_доп =(1,1∽1,5)S_ном. Зоны таких допустимых перегрузок на номограммах заштрихованы. Если точка с координатами () не попадает в заштрихованную зону, то выбор оптимальной мощности трансформатора определяется экономическими соображениями; если попадает, то условиями нагрева (рисунок Б.1-Б.3).

1.2 По перегрузочной способности

1.2.1 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов может быть определен по перегрузочной способности и должен быть технически и экономически обоснованным, т. к. он оказывает существенное влияние на рациональное построении схем промышленного электроснабжения.