Выбор числа, мощности и типа цеховых трансформаторов, Расчет токов короткого замыкания - Реконструкция энергоснабжения вагонного депо ВЧД-5 ст. Чернышевск-Забайкальский

Мощность трансформатора цеховой подстанции выбирается по формуле:

(8)

Где SР - расчетная мощность потребителей, SР = 1348.82 кВА;

N - Число трансформаторов ТП, по условиям надежности электроснабжения принимается n = 2;

- коэффициент загрузки трансформатора.

Для потребителей III категории допускается устанавливать один трансформатор. Нормативные коэффициенты загрузки для подстанции с потребителями 1-ой категории = 0,65 - 0,7; II-ой = 0,7- 0,8; III-й = 0,8 - 0,95. Действительный коэффициент загрузки трансформатора определяется:

(9)

Для потребителей 1-ой и II-ой категорий в нормальном режиме работы <0,7; в аварийном <1,4.

Трансформатор может быть перегружен на 40% в течении суток по 6 часов, но не более.

Таким образом на подстанции устанавливаются два трансформатора мощностью 1000 кВА.

Расчет токов короткого замыкания

Составление расчетной схемы и схемы замещения

Согласно ПУЭ выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих элементов по электродинамической и электрической устойчивости производителя по току трехфазного короткого замыкания (IК), поэтому в проекте необходимо произвести расчет токов короткого замыкания (ТКЗ) для всех распределительных устройств (РУ).

На основании схемы энергоснабжения, исходных данных и принятой схемы главных электрических соединений подстанции составляется расчетная схема (рисунок 3), а по ней схемы замещения (рисунок 4) проектируемой подстанции.

Расчетная схема представляет собой упрощенную электрическую схему с указанием тех элементов электрической цепи и их параметров, которые влияют на токи короткого замыкания. Напряжение 10 кВ подается с ГПП кабелем ААБл на подстанцию ВЧД, далее для примера рассматривается участок сети подстанция - компрессорная, кабель АВВБ. Расчет ведется для короткого замыкания на шинах высокого и питающего напряжения подстанции и в сети компрессорной.

Схема замещения тяговой подстанции представляет собой электрическую схему, элементами которой являются схемы замещения реальных устройств их основными электрическими характеристиками (активным, реактивным емкостным или реактивным индуктивным сопротивлениями).

расчетная схема проектируемой тяговой подстанции

Рисунок 3 - Расчетная схема проектируемой тяговой подстанции

схема замещения проектируемой тяговой подстанции

Рисунок 4 - Схема замещения проектируемой тяговой подстанции

Расчет элементов схемы замещения

Сопротивление Х1 определяется по формуле:

(10)

Где х - удельное сопротивление линии 0,32 Ом/км;

L - длина линии 1,5 км;

SБ - базисная мощность 100 МВА;

UСрн - среднее номинальное напряжение линии 10 кВ.

Активное сопротивление кабеля:

(11)

Где - удельная проводимость меди 54.4 м/Оммм2;

S - сечение жил кабеля 95 мм2.

Относительное базисное активное сопротивление кабеля и результирующее сопротивление цепи КЗ:

(12)

Относительное результирующее сопротивление до точки К1:

ХРез1 = х1 (13)

В данном случае отношение

Поэтому активное сопротивление кабеля должно быть учтено:

(14)

В дальнейших расчетах принимается уточнение

Хрез1 = zрез1 (15)

Сопротивление Х2 определяется по формуле:

(16)

Где хК% - напряжение КЗ 5,36%;

SНтр - номинальная мощность трансформатора 1000 кВА.

Относительное результирующее сопротивление до точки К2:

(17)

Сопротивление Х3 определяется по формуле:

(18)

Где х - индуктивное сопротивление кабеля 0,08 Ом/км;

L - длина линии 70 м;

UСрн - среднее номинальное напряжение линии 0,4 кВ.

Относительное результирующее сопротивление до точки К3:

(19)

Активное сопротивление кабеля:

(20)

Где S - сечение жил кабеля 95 мм2.

Относительное базисное активное сопротивление кабеля и результирующее сопротивление цепи КЗ:

(21)

В данном случае отношение

Поэтому активное сопротивление кабеля должно быть учтено:

Расчет по остальным цехам сведен в таблицу 6.

25

Таблица 6 - Расчет токов КЗ по цехам

№

Наименование

Сечение, мм2

Длина, м

Х3

Xr3

Rk

Rr3

R/x

Zr3

Ik3

Iu3

1

Наплавка гребней колесных пар

95,000

50,000

2,500

5,741

0,010

6,047

1,053

8,338

17310,696

24481,021

2

Аппарат управления

10,000

80,000

4,000

7,241

0,147

91,912

12,693

92,197

1565,542

2214,011

3

Люковой цех

35,000

100,000

5,000

8,241

0,053

32,826

3,983

33,844

4264,754

6031,272

4

Столовая

35,000

75,000

3,750

6,991

0,039

24,619

3,522

25,593

5639,821

7975,911

5

Цех по ремонту колесных пар

120,000

80,000

4,000

7,241

0,012

7,659

1,058

10,540

13693,923

19366,132

6

Цех по ремонту автосцепки вагонов

10,000

100,000

5,000

8,241

0,184

114,890

13,941

115,185

1253,095

1772,143

7

Механический цех

25,000

120,000

6,000

9,241

0,088

55,147

5,968

55,916

2581,331

3650,553

8

Кран мостовой 5т

10,000

30,000

1,500

4,741

0,055

34,467

7,270

34,791

4148,650

5867,078

9

Компрессорная депо

95,000

70,000

3,500

6,741

0,014

8,466

1,256

10,822

13337,930

18862,681

10

Котельная депо

120,000

80,000

4,000

7,241

0,012

7,659

1,058

10,540

13693,923

19366,132

11

Экспериментальный цех

35,000

30,000

1,500

4,741

0,016

9,848

2,077

10,930

13206,232

18676,432

12

Тележечный цех

95,000

70,000

3,500

6,741

0,014

8,466

1,256

10,822

13337,930

18862,681

13

Деревообрабатывающий цех

16,000

150,000

7,500

10,741

0,172

107,709

10,028

108,243

1333,455

1885,790

14

Кладовая депо

10,000

60,000

3,000

6,241

0,110

68,934

11,045

69,216

2085,328

2949,099

15

Демонтажный цех

25,000

40,000

2,000

5,241

0,029

18,382

3,507

19,115

7551,054

10678,804

16

Роликовый цех

35,000

35,000

1,750

4,991

0,018

11,489

2,302

12,526

11522,823

16295,732

17

Цех наплавки пятников вагонов

35,000

90,000

4,500

7,741

0,047

29,543

3,816

30,540

4726,119

6683,742

18

Сборочный цех

35,000

80,000

4,000

7,241

0,042

26,261

3,627

27,241

5298,634

7493,400

19

Цех главного механика

25,000

150,000

7,500

10,741

0,110

68,934

6,418

69,766

2068,893

2925,856

20

Цех наплавки надрессорных брусьев вагонов

95,000

100,000

5,000

8,241

0,019

12,094

1,467

14,635

9862,784

13948,083

31

Определение токов в схеме

Базисный ток i-ой точки определяется по формуле:

(22)

Ток короткого замыкания в точке i:

(23)

Ударный ток i-ой точки iY определяется по формуле:

(24)

Где кУ - ударный коэффициент:

(25)

Где ТА - постоянная времени цепи КЗ, определяется по формуле:

(26)

Мощность короткого замыкания в точке i:

(27)

Результаты расчетов по всему пункту приведены в приложении Б.

Выбор средств компенсации реактивной мощности на стороне низкого напряжения

Ниже проводится проверочный расчет для принятия решения о необходимости использования средств компенсации реактивной мощности в низковольтных сетях. Этот вопрос решается совместно с выбором мощностей цеховых трансформаторов, так как передача реактивной мощности со стороны 10 кВ в сеть до 1000 В приводит к увеличению установленной мощности трансформаторов подстанции.

По выбранному числу трансформаторов определяется наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана со стороны 10 кВ в сеть 0,4 кВ без увеличения принятого числа трансформаторов:

(28)

Где - нормативный коэффициент загрузки;

N - Количество трансформаторов в ТП;

SН. тр - Номинальная мощность трансформатора, кВА;

РР - Суммарная расчетная активная мощность по депо, кВт

Суммарная мощность подлежащая компенсации определится по формуле:

(29)

Где QP - суммарная расчетная реактивная мощность по депо.

Если расчетом выявляется необходимость установки компенсирующих устройств, то уточняется мощность передаваемая со стороны высокого напряжения:

(30)

Где QНб - установленная мощность компенсирующего устройства;

Также уточняется полная мощность и коэффициент загрузки трансформатора:

(31)

Где РКу - потери компенсирующего устройства;

Из расчета видно что компенсировать реактивную мощность на низкой стороне ТП не нужно, так как QКу < 0.

Расчет потерь мощности в трансформаторной подстанции

В соответствии с выбранной номинальной мощностью трансформаторов на подстанцию устанавливаются трансформаторы ТМ-1000:

    - РХ = 2 кВт; - РКз = 10,2 кВт; - UК% = 5,36%; - iХ = 1%.

Определение потерь в трансформаторах:

- реактивные потери при КЗ

(32)

- реактивные потери холостого хода

(33)

- суммарные реактивные потери

(34)

- активные потери при коротком замыкании

(35)

- суммарные потери активной мощности

(36)

Расчет потерь приведен в приложении В.

Выбор средств компенсации реактивной мощности на стороне высокого напряжения

Реактивная нагрузка на шинах ГПП определяется по формуле:

(37)

Где - потери реактивной мощности в трансформаторах;

- реактивная нагрузка трансформаторной подстанции;

Активная нагрузка на шинах ГПП:

(38)

Где - потери активной мощности в трансформаторах;

- активная нагрузка трансформаторной подстанции;

Расчетное значение tg() по предприятию:

(39)

Мощность компенсации на шинах 10 кВ определяется по формуле:

(40)

Где = 0,33 Соответствует нормативному коэффициенту мощности cos = 0,95.

Из расчета (приложение Г) видно, что на подстанции требуется компенсировать реактивную мощность на высокой стороне. Выбираются конденсаторные установки типа КС2-10,5-50 с генерируемой мощностью 50 кВар. Так как на ТП имеются две секции сборных шин, то на каждую секцию устанавливается по две установки.

Выбор оборудования подстанции

Аппараты, изоляторы и проводники первичных цепей должны удовлетворять следующим общим требованиям:

    - необходимая прочность изоляции для надежной работы в длительном режиме и при кратковременных перенапряжениях; - допустимый нагрев токами длительных режимов; - устойчивость в режиме короткого замыкания; - технико-экономическая целесообразность; - соответствие окружающей среде и роду установки; - достаточная механическая прочность; - допустимые потери напряжения в нормальном и аварийных режимах.

Похожие статьи




Выбор числа, мощности и типа цеховых трансформаторов, Расчет токов короткого замыкания - Реконструкция энергоснабжения вагонного депо ВЧД-5 ст. Чернышевск-Забайкальский

Предыдущая | Следующая