Побудова графіків електроспоживання

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 17Следующая ⇒

Для вирішення цілого ряду задач в курсовому проекті (визначення річних витрат і втрат електроенергії, вибору режиму роботи компенсуючих пристроїв, оцінки відхилення напруги) необхідно побудувати графіки електроспоживання.

Графіки електричних навантажень будуються на основі вимірів, які проводяться під час проектно-конструкторської практики, з використанням типових графіків навантаження, приведених в [6; 12].

Необхідно побудувати наступні графіки навантаження:

- добові (для зимового і літнього періодів) активної і реактивної потужностей робочого та вихідного днів;

- упорядковані діаграми річних графіків активної і реактивної

потужностей.

В подальшому при проектуванні СЕП всі необхідні показники обчислюються з побудованих графіків електричних навантажень [2].

Річні витрати активної і реактивної енергії відповідно:

Wг = å Pi ti ;

i=1

Vг = å Qi ti ,

i=1

де Рі, Qі – ординати і-го ступеню графіків відповідно активної і реактивної потужностей;

ti – тривалість і-го ступеню.

Тривалість використання максимума повного навантаження:

Тм Wг + Vг , (2.30)

2 2

Sм

Час максимальних втрат:

t =ç 0,124 +

Тм ö

÷2 8760 .

è 10000 ø

У додатках Д.2 та Д.3 приведені добові графіки активного і реактивного навантаження в зимовий та літній час. У додатку Д.4 приведен річний графік навантаження за тривалістю.

Режими реактивної потужності в цехових системах електропостачання.

Визначення потужності компенсуючих пристроїв

Компенсація реактивної потужності – одне з основних питань, яке вирішується як при проектуванні, так і при експлуатації систем промислового електропостачання, воно включає в себе вибір і розміщення джерел реактивної потужності в системі електропостачання.

Для будь-якого режиму роботи електричної мережі завжди існує баланс реактивної потужності, тобто сумарна реактивна потужність, яка генерується, дорівнює сумарній потужності, що споживається. Умова балансу дотримується для кожного вузла електричної мережі і електричної системи в цілому. В залежності від використання тих чи інших джерел баланс реактивної потужності має бути забезпечений різними способами. Звідси виникає задача оптимального вибору і розміщення джерел реактивної потужності.

Згідно системному підходу загальна структура вирішення задачі компенсації реактивної потужності (КРП) утримує три ієрархічних рівня:

І - мережі електроенергетичної системи;

ІІ - розподільні мережі високої напруги промислових підприємств;

ІІІ - цехові електричні мережі.

Рішення задачі на рівні І дозволяє на основі оптимізації режиму роботи енергосистеми визначити економічно обґрунтовану величину реактивної потужності, яку може передати система підприємству в години її максимуму.

Рівень ІІ передбачає рішення задачі КРП в високовольтних розподільних мережах промислових підприємств, включно шини напругою 0,4 кВ цехових ТП.

Задача рівня ІІІ включає в себе розподілення джерел реактивної потужності в цеховій мережі 0,4 кВ. Рішення задачі КРП регламентується вказівками, приведеними в [13], виконання яких обов'язково як при проектуванні, так і при експлуатації систем електропостачання.

Методика КРП при проектуванні системи електропостачання промислових підприємств (рівні І і ІІ) викладена в [7; 14]. В курсовому проекті по електропостачанню цехів (блоків цехів), як правило, розглядаються цехові мережі 0,4 кВ і вирішується задача рівня ІІ і частково ІІІ.

Основні споживачі реактивної потужності, як правило, приєднуються до мережі 0,4 кВ. КРП може здійснюватися за допомогою синхронних двигунів або батарей конденсаторів енергосистеми (рис. 3.1). Джерела

реактивної потужності, встановлені на стороні 6…10 кВ, більш економічні батарей конденсаторів в мережі 0,4 кВ, але передача реактивної потужності з сторони 6…10 кВ може привести до збільшення загальної кількості і потужності цехових ТП і додаткових втрат електроенергії.

6-10 кВ

Qкв

rкл

Qкн

б)

Цехова ТП

6-10/0,4 кВ

Рис.3.1. Схеми електропостачання цеху (а) та заміщення цехової системи електропостачання (б)


	ААБ

а)

Якщо в цеху (блоку цехів, ділянці цеху) встановлюються 2-4 трансформатора, ставиться задача визначити оптимальну потужність силових трансформаторів і економічну доцільність передачі реактивної потужності через цехові ТП. Тут може бути декілька шляхів.

1. Збільшення в цеху числа трансформаторів номінальної потужності на 1. Попередньо визначається мінімальна можлива кількість трансформаторів:

Nтmin =

KзSн.т

, (3.1)

де Рр – розрахункове сумарне активне навантаження в мережі 0,4 кВ;

Кз – коефіцієнт завантаження трансформаторів;

Sн.т. – номінальна потужність одного трансформатора.

Майже завжди достатньо розглянути варіанти КРП з встановленням мінімального (Nт мін=No), збільшеного на один (Nт.о=Nо+1) числа трансформаторів. Методика розрахунку повно і детально викладена в [7; 13; 14].

2. Заміна прийнятих трансформаторів трансформаторами наступної по шкалі більшої номінальної потужності. Визначається мінімально можлива потужність трансформаторів:

Sтmin =

KзNт

(3.2)

і порівнюються варіанти установки трансформаторів з мінімально можливою потужністю і трансформаторів, потужність яких на ступінь вища.

3. Встановлення більшого числа трансформаторів меншої одиничної потужності, але з більшою сумарною потужністю. Наприклад, замість

2х1600 кВА встановити 2(2х1000) кВА.

Вибір того чи іншого шляху визначається технічними умовами (ТУ) і обґрунтовується економічно по критерію мінімуму приведених затрат:

З = Ен(Ктп + Ккв + Ккн) + Со(∆Ркв + ∆Ркн + ∆Рс), (3.3)

де Ен – нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень;

Ктп, Ккв, Ккн – вартість відповідно цехових ТП, високо та низьковольтних конденсаторних установок;

Со – вартість втрат електроенергії, яка визначається по діючим тарифам на електроенергію або по втратам потужності (енергії) [15];

∆Ркв, ∆Ркн – втрати активної потужності в конденсаторах;

∆Рс – зменшення втрат активної потужності в мережі при встановленні конденсаторних установок.

Економічне обґрунтування значення максимальної реактивної потужності Qе.макс, яке може бути передано в цехову мережу, в

загальному випадку не співпадає з тим значенням, яке встановлюється для

СЕП промислового підприємства в цілому. В курсовому проекті для спрощення розрахунків приймається

Qе.макс = Рр tgφе (3.4)

де Рр – цехове розрахункове навантаження, кВт;

tgφе – тангенс кута, який відповідає економічно обґрунтованому значенню реактивної потужності.

Необхідна сумарна потужність компенсуючих пристроїв в цехових мережах

QкΣ = Qр – Qе.макс, (3.5)

де Qр – розрахункова цехова реактивна потужність, квар.

В курсовому проекті конденсаторні установки високої напруги не вибираються. Величина Qкв характеризує лише ту частину реактивного навантаження Qр, яка повинна компенсуватися на високій стороні.

Сумарну потужність низьковольтних конденсаторних установок слід визначати по двом критеріям [16]:

- по мінімуму приведених затрат на батареї конденсаторів і цехових ТП визначають основну потужність конденсаторних установок Qкн(0);

- по мінімуму приведених затрат на батареї конденсаторів і втрати

електроенергії в мережі 6…10 кВ знаходять додаткову потужність конденсаторних установок Qкн(д).

Таким чином, сумарна (основна і додаткова) розрахункова потужність

низьковольтних конденсаторних установок (КУ)

Qкн = Qкн(0) + Qкн(д). (3.6)

По першому критерію потужність КУ визначається виходячи з доцільності зменшення числа або потужності цехових ТП, по другому – з метою оптимального зниження втрат електроенергії в мережі напругою

6…10 кВ. У всіх випадках по вибраному числу трансформаторів визначається реактивна потужність, яку можна передати через трансформатори в цехову мережу:

Qтп =

(NтKзSнт)2 - Pp2 . (3.7)

По отриманому значенню Qтп знаходимо сумарну потужність низьковольтних КУ:

Q( 0 ) кн = Qр - Qтп . (3.8)

Додаткова потужність КУ по умові зниження втрат електроенергії

[4; 5]:

Q( д ) кн = Qрн -

(Зкн - Зкв)Uн2

2R eS Co

, (3.9)

де Зкн, Зкв – питомі витрати на батареї конденсаторів відповідно 0,4 й

6…10 кВ [16];

Uн – номінальна напруга розподільної мережі;

ReS - еквівалентний опір усіх ліній; для групи однотипних трансформаторів, які отримують живлення по радіальним лініям,

R eS = m

, (3.10)

å ( 1rej)

j=1

де rej – активний опір радіальних ліній;

rej = rкл+rт; rкл – активний опір кабелю;

rкл = r0l; rт – активний опір трансформатора.

Якщо в результаті розрахунку по (3.8) виявиться, що Qкн(0) < 0 , то й

Qкн(д) = 0 ; якщо

Qкн(0) > 0 , то в (3.9) величина

Qрн повинна бути

зменшена на значення Qкн(0) :

Q'рн = LpQp - Qкн(0) , (3.11)

де Lр – коефіцієнт середнього реактивного економічного навантаження.

Негативне значення

Qкн(д) показує, що додаткових конденсаторів по

другому критерію не треба.

Приклад 3.1. Схема електропостачання цеху показана на рис.3.1,а. Sр=1048 кВА; Рр=780 кВт; Qр=700 кВар; Со=32грн/кВт; Uн=10 кВ.

Робота цеха – двозмінна. Визначити потужність КУ і оптимальну потужність трансформаторів ТП.

Рішення. При такому навантажені число варіантів практично

обмежено вибором одно- та двотрансформаторної ТП.

1. Визначимо потужність трансформатора однотрансформаторної

ТП:

Sн.т ³

Рр

N т К з

= 780 = 780 кВА

1×1

Приймаємо трансформатор потужністю Sн.т=1000 кВА

2. Знайдемо реактивну потужність, яку можна передати через обраний трансформатор:

Qтп =

(NтKзSнт)2 - Pp 2 =

(1 ×1 ×1)2 - 0,782 = 625 кВар

3. Обчислюємо основну потужність низьковольтних КУ по (3.8):

Q(0)кн = Qрн - Qтп = 700 - 625 = 75 кВар

4. Розрахуємо еквівалентний активний опір (рис.3.1,б):

12,2 ×102 ×103

Reå = rкл + rтр = 1 +

10002 = 2,22 Ом

5. Знайдемо розрахункову середню потужність (попередньо по [16,

табл.70], прийнявши Lр=0,88) по (3.11):

Q'рн = LpQpн - Qкн(0) = 0,88 × 700 - 75 = 541 кВар

6. Визначимо додаткову потужність низьковольтних КУ:

Q(д)кн = Q¢рн -

(Зкн - Зкв)Uн2

2ReSCo

= 541 -

(2 - 1,7) ×102 ×103

2 × 2,22 × 68

= 99 кВар

7. Обчислюємо сумарну потужність низьковольтних КУ:

Qкн(д) = Qкн(0) + Qкн(д) = 75+99 = 174 кВар

Аналогічні розрахунки проводимо для двотрансформаторної ТП і по (4.5) з урахуванням балансу реактивної потужності визначимо потужність високовольтних КУ. По мінімуму приведених затрат (3.3) знайдемо розрахункові затрати для варіантів, що розглядаються.

3.2. Розподілення конденсаторних установок в цеховій мережі

Оптимальне розміщення отриманої по (3.6) потужності низьковольтних КУ залежить від багатьох факторів, зокрема, від схеми електропостачання і розподілення навантаження в цеховій мережі. Встановлення КУ на шинах цехових ТП економічно недоцільно і підходить лише тоді, коли розміщення КУ в цеховій мережі неприпустимо по умовам пожежної безпеки.

Оптимізація розподілення КУ в мережі вирішується майже завжди методом Лагранжа виходячи з мінімуму затрат на генерацію та передачу реактивної потужності.

Якщо цехові мережі виконані по радіальним лініям (рис. 3.2),

потужність конденсаторів для окремих ліній:

Qкн

= Qн

- (Qрн - Qкн) Re ; ü

;

Qкн2

= Qн2

- (Qрн - Qкн) Re r ï

2 ý

(3.12)

............................................... ï

Qкнn = Qнn - (Qрн - Qкн) Re r .ï

де Qрн = å Qрн

i=1 i

n ïþ

- сумарне реактивне навантаження радіальних ліній;

Re – еквівалентний опір розрахункової схеми,

Re = n 1

; (3.13)

i=1 r

Qнn – реактивне навантаження n-ї лінії, квар; rn – активний опір n-ої лінії, Ом.

Л-1

Л-2

ТП

Л-3

Л-4

РП-1

РП-2

РП-3

Qн1

Qкн1

Qн2

Qкн2

Qн3

Qкн3

Qн4

Qкн4

Рис. 3.2. Розподілення конденсаторних установок в радіальній мережі 0,4кВ

ТП

0 r01 1

r12 2

r23

3 r34 4

ШМА ШРА-1 ШРА-2 ШРА-3 ШРА-4

Qкн1

Qкн2

Qкн3

Qкн4

Qн1 Qн2 Qн3

Qн4

Рис. 3.3. Розподілення конденсаторних установок в магістральній мережі 0,4 кВ

В магістральних мережах (рис. 3.3) необхідні потужності конденсаторів на відгалуженнях до розподільних шинопроводів

Qкн

= Qн

- (Qрн

(01)

Re ü

- Qкн) 1 r ; ï

1 ï

Qкн

= Qн

- (Qрн

(12)

- Qкн - Qкн ) 2 ;

1 r

ï (3.14)

Qкн

= Qн

- (Qрн

(23)

- Qкн - Qкн

Re ï

- Qкн ) 3 ;ï

2 r ï

3 ï

Qкн

= Qкн

- Qкн

- Qкн ï

3 þ

де Qрн(01) ,

Qрн(12) ,

Qрн(23) - розрахункове навантаження на

ділянках відповідно 0-1, 1-2, 1-3, квар;

r1…r4 – активні опори розподільних шинопроводів, Ом;

Re1, Re2, Re3 – еквівалентні активні опори вузлів відповідно 1, 2, 3, Ом,

r3 (r34 + r4 ) ü

R e1 =

+ +

r r ;ï

34 3 4 ï

R e 2 =

r2 (r23 + r3 ) ï

r23 + r2 + r3 ï

r (r

+ r ) ï

R e 3

= 1 12 2 ï

r12 + r1 + r2

Еквівалентний опір схеми, що розрахована, визначається послідовно,

починаючи з кінця магістралі.

Якщо опір відгалужень r1, r2, …, rn набагато більший опорів ділянок магістрального шинопровода r12, r23, …, rіn (наприклад, в схемі блок трансформатор-магістраль), таку мережу можна розглядати як радіальну. Якщо опір відгалужень значно менший опору ділянок (наприклад, коли розподіленні пункти розташовані безпосередньо коло магістралі), розподілення КУ слід починати з найбільш віддаленого навантаження.

Для магістрального шинопроводу (розподільного) з рівномірно розподіленим навантаженням рекомендується встановити одну конденсаторну установку. Оптимальна відстань від ТП до місця установки КУ (рис.3.4) визначається з урахуванням умови мінімуму втрат активної потужності в шинопроводі:

lопт

= l0

+ (1 -

Qк.н )l, Qр.н.ш

де l0 , l - довжина відповідно магістральної і розподільної частини

шинопроводу;

Qр.н.ш – сумарне розрахункове реактивне навантаження шинопровода.

lопт

l0 l

Qкн

Qн Qн

Qн Qн Qн

Рис.3.4. Схема для визначення місця встановлення КУ

Приклад 3.2. В цехову мережу передається із мережі 6…10 кВ (див. рис.3.1) реактивну потужність Qс=526кВар, яка розподіляється до РП по чотирьом радіальним лініям, опори яких відповідно 0,035; 0,04; 0,015;

0,02 Ом. Реактивні навантаження: РП-1 – Qн1=200 кВар; РП-2 – Qн2=200 кВар; РП-3 – Qн3=100 кВар; РП-4 – Qн4=200 кВар; Qнå=700 кВар. Оптимальна потужність конденсаторних установок, що встановлюються, Qнå=174 кВар.

Рішення. Так як Qкн < Qнå, конденсаторні установки к шинам ТП не підключаються, а розподіляються по РП. Визначимо еквівалентний опір цехової мережі і розподілення реактивної потужності по окремим РП:

Re = 1

0.035

+ 10.04

+ 10.015

+ 10.02

= 0,00587 Ом;

Q1 =

526 × 0,00587

0,035

= 88,4

кВар

Q2 = 77,2 кВар;

Q3 = 205,8 кВар;

Q4 = 154,4 кВар.

Потужність реактивного навантаження Qн3=100кВар. Це менше отриманої розрахункової Q3=205,8 кВар і вказує на неекономічність установки КУ на РП-3. Приймаємо Q3=Qн3=100кВар і враховуємо цю потужність при передачі реактивної потужності на інші РП, а також перераховуємо значення Rе без опору лінії r3 до РП-3:

Re = 1

0.035

+ 10.04

+ 10.02

= 0,00965 Ом,

тоді

Q1 =

(526 - 100) × 0,00965

0,035

= 117,5

кВар,

Q2 = 102,8 кВар;

Q4 = 205 кВар.

Обчислити потужності компенсуючих пристроїв з обліком стандартного ряду потужностей комплектних конденсаторних установок:

Qкн1=200-117,5=82,5 кВар (приймаємо КУ потужністю 75 кВар); Qкн2=200-102,8=97,2 кВар (приймаємо КУ потужністю 100 кВар); Qкн4=200-200,5=-5 кВар (потужність КУ дорівнює нулю).

Перевіряємо баланс реактивних навантажень з урахуванням

потужностей конденсаторних установок:

QнS=700кВар Qс + Qкн = 526 + 175 = 701 кВар

Приклад 3.3. Визначити місце приєднання конденсаторних установок

до магістральних шинопроводів ШМА-1, ШМА-2 і ШМА-3. Реактивне навантаження споживачів показане на рис. 3.5. Розрахункове сумарне реактивне навантаження трансформатора Qр=1550 кВар. Сумарна потужність конденсаторів Qнк=800 кВар (300+300+200). На кожнім шинопроводі передбачена одна ККУ.

520 1

ШМА-1

395 2

195

3 l 100 4

60 5

125

200 95 Qнк(1) 40 60

1430

500 1

ШМА-2

200

410 1

ШМА-3

300 2

100

310 2

200

Qнк(2)

3 l150 4

60 5

100

110 50 90

Qнк(3) 60

Рис. 3.5 Розрахункова схема до приклада 3.3.

Рішення.

1. Визначаємо місце приєднання ККУ до шинопроводам згідно умові:

Qh ³ Qнк/2 ³ Qh+1, (3.15)

де Qh, Qh+1 – найбільші реактивні навантаження шинопровода перед

вузлом h і після нього відповідно.

Умови перевірки зводимо в таблицю 3.1.

Таблиця 3.1 Результати перевірки шинопроводів ШМА-1, ШМА-2

і ШМА-3 на умову (3.15)

Вузол	Виконання умови
Вузол	1	2	3	4	5
ШМА-1	520>300/2<395 не виконується	395>150<195 не виконується	195>150>100 виконується	100<50>60 не виконується	60<150>0 не виконується
ШМА-2	500>150<300 не виконується	300>150<200 не виконується	200>150>0 виконується	-	-
ШМА-3	420>220/2<310 не виконується	310>100<200 не виконується	200>100<150 не виконується	150>100>60 виконується	60<100>0 не виконується

2. Аналіз таблиці 3.1 показує, що ККУ слід підключать для ШМА-1 у вузлі 3, для ШМА-2 у вузлі 3, для ШМА-3 у вузлі 4.

Вибір цехових підстанцій

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 466; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!