Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Расчет и построение годового графика нагрузки





 

В задании на курсовое проектирование указывается предприятие, для снабжения которого необходимо спроектировать подстанцию. Пользуясь /2, 3/ выбирается суточный график нагрузки, как правило, зимний, вычерчивается с привязкой к своему заданию, принимая максимальную нагрузку по графику равной заданной полной Smax или активной Pmax мощности подстанции. При известной Smax, Pmax типовой график нагрузки переводится в график нагрузки конкретного потребителя, используя следующие соотношения для каждой ступени графика:

 



(2.1)


 

где Pi – мощность на i-той ступени суточного графика, МВт;

ni% – ордината соответствующей ступени суточного типового графика, %;

Pmax – максимальная нагрузка подстанции, указанная в задании, МВт;

Затем по суточному графику нагрузки определяют:

1) суточный расход электроэнергии Wс, МВт∙ч:

 

(2.2)

 

где ti – продолжительность i-той ступени суточного графика, час;

2) среднесуточную нагрузку Pсрс, МВт и показывают ее на суточном графике нагрузок (рисунок 2.1):

 


(2.3)


 

где tс – продолжительность суток – 24 часа;

3) коэффициент заполнения графика Kзг, который показывает степень неравномерности графика работы установки:

 



(2.4)


 

Затем строят годовой график нагрузки по продолжительности для заданной промышленности. Обычно для каждого потребителя в справочной литературе приводится несколько суточных графиков, характеризующих работу потребителя в разное время года и в разные дни недели. Это типовые графики зимних и летних суток для рабочих дней, график выходного дня и т.д. Основным является зимний суточный график рабочего дня. Его максимальная нагрузка Pmax принимается за 100% и ординаты всех остальных графиков задаются в процентах относительно этого значения (рисунок 2.1).

а) б)

а) – типовой график, б) – график нагрузки конкретного потребителя

Рисунок 2.1 - Суточные графики нагрузок

 

Мощности каждой ступени графика, МВт:

 

 

 

 

 

 

Годовой график по продолжительности нагрузок показывает длительность работы подстанции в течении года с различными нагрузками. По оси ординат откладывают нагрузки в соответствующем масштабе, по оси абсцисс – часы года от 0 до 8760 час. Нагрузки на графике располагают в порядке их убывания от Pmax до Pmin (рисунок 2.2).

 

 

Рисунок 2.2 - Годовой график продолжительности нагрузок

 

Построение годового графика продолжительности нагрузок производится на основе известных суточных графиков (в процентах или в именованных единицах). По графику определяются:

 

1) годовое потребление электроэнергии Wг, МВт∙ч:

 



(2.5)


 

где Ti = tiз∙nз + tiл∙nл;

t, t – продолжительности ступеней на зимнем и летнем графиках нагрузок, час;

nз, nл – количество зимних и летних суток в году;



2) продолжительность использования максимальной нагрузки, Tmax, час:

 



(2.6)


 

Например, продолжительности ступеней годового графика нагрузки (рисунок 2.2), построенного по суточному графику (рисунок 2.1):

T1 = t4 ∙ 365 = 6 ∙ 365 = 2190;

T2 = t2 ∙ 365 = 4 ∙ 365 = 1460;

T3 = (t3 + t5) ∙ 365 = (4 + 2) ∙ 365 = 2190;

T4 = (t1 + t6) ∙ 365 = (6 + 2) ∙ 365 = 2920;

Предполагается, что зимой и летом предприятие работает по одному графику.


3 Выбор типа, числа и мощности трансформаторов

 

Силовые трансформаторы, установленные на подстанциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного напряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12 - 15% ниже, а расход активных элементов и стоимость на 20-25% меньше, чем в группе трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.

В задании на курсовое проектирование обычно указывается два напряжения подстанции – 110 (35) кВ и 10 (6) кВ, поэтому по количеству обмоток следует принимать двухобмоточные трансформаторы. Если мощность выбранного трансформатора 25000 кВА и более, то необходимо принимать трансформаторы с расщепленными обмотками по низшей стороне с целью ограничения токов короткого замыкания.

Выбор числа трансформаторов на подстанции определяется категорийностью потребителя (см. задание). Понизительные подстанции желательно выполнять с числом трансформаторов не более двух. Для потребителей третьей и частично второй категории возможно рассмотрение варианта установки одного трансформатора при наличии резервного питания от соседней трансформаторной подстанции.

На подстанциях с двумя трансформаторами рабочие секции шин низшего напряжения целесообразно держать в работе раздельно. При таком режиме ток короткого замыкания уменьшается и облегчаются условия работы аппаратов низкого напряжения /1/.

В системах электроснабжения промышленных предприятий мощность силовых трансформаторов должна обеспечить в нормальных условиях питание всех приемников. При выборе мощности трансформаторов следует добиваться как экономически целесообразного режима работы, так и соответствующего обеспечения резервирования питания приемников при отключении одного из трансформаторов. При этом следует помнить, что на однотрансформаторной подстанции определяющим является нормальный режим работы, на двухтрансформаторной подстанции определяющий режим – послеаварийный.

Мощность трансформатора на двухтрансформаторной подстанции можно выбирать двумя способами: по заданной мощности подстанции; по графику нагрузки.

1) первый способ.

Мощность трансформатора на подстанции в соответствии с /1/ определяется:

 


(3.1)


 

где Sном – номинальная мощность трансформатора;

S'max – максимальная нагрузка подстанции с учетом компенсирующих устройств.

 


(3.2)


 

где Pmax – максимальная активная мощность;

Qmax - максимальная реактивная мощность подстанции;

Qку – мощность компенсирующих устройств;

 


(3.3)


 

tg φ определяется по заданному cos φ;

 


(3.4)


 

где Qэс – реактивная мощность, которая может быть выдана энергосистемой в сеть.

 


(3.5)


 

Базовое значение tg φб = 0.4 при питании подстанции на U = 220 – 230 кВ; tg φб = 0.3 при питании подстанции на U = 110 – 150 кВ; tg φб = 0.25 при питании подстанции на U = 35 кВ, /4/.

Расчетная мощность трансформаторов, полученная по формуле 3.1, округляется до ближайшей стандартной мощности Sном)по шкале ГОСТ 11920-85, ГОСТ 12965-85. Затем выбранный трансформатор проверяется на перегрузочную способность по ГОСТ 14209-97

 


(3.6)


 

где k2 – коэффициент аварийной перегрузки при отключении одного из трансформаторов во время аварии, определяется по таблицам аварийных перегрузок /7/.

Он зависит от коэффициента начальной нагрузки (K1), температуры охлаждающей среды во время аварии (θохл), длительности перегрузки (h), а также от системы охлаждения трансформатора. В соответствии с /1, 5, 6/ k2 = 1,4 при соблюдении следующих условий: в тех случаях, когда нагрузка трансформаторов (для систем охлаждения М, Д, ДЦ и Ц) до и после аварийной перегрузки не превышала 0,9 от его паспортной мощности, его возможно перегружать в срок до 5 суток на 40 % при температуре охлаждающего воздуха θохл не более +300C, но при этом продолжительность перегрузки в каждые сутки не должна превышать 6 часов (суммарная продолжительность перегрузки подряд или с разрывами), при температуре охлаждающего воздуха θохл более +300C величина перегрузки снижается до 30 % и продолжительность ее уменьшается до 4 часов в сутки.

Коэффициент начальной нагрузки K1 определяется как:

 


(3.7)


 

где Sср.кв – среднеквадратичная нагрузка;

n – число трансформаторов.

Возможно использование коэффициента начальной нагрузки в максимальном режиме.

 


(3.8)


 

Если при проверке трансформатора в аварийном режиме не выполняется условие (3.6), то необходимо предусмотреть отключение части потребителей III категории, или увеличить мощность трансформатора на одну ступень.

2) второй способ.

В основу этого расчета положен график нагрузки предприятия и критерием выбора является износ изоляции трансформатора. По суточному графику нагрузки рассчитывается среднеквадратичная нагрузка Sср.кв:

 


(3.9)


 

где T – продолжительность графика, час;

Si – полная мощность i-той ступени графика.

И тогда номинальная мощность трансформатора будет определяться как:

 


или

(3.10)


 

где S*ср.кв – среднеквадратичная нагрузка в относительных единицах.

 


(3.11)


 

По среднеквадратичной мощности рекомендуется выбирать мощность трансформаторов, питающих резкопеременную нагрузку.

Полученная мощность округляется до ближайшей стандартной. Затем Sном наносится на суточный график в виде прямой линии.

Выбранный трансформатор проверяется на аварийную перегрузку. Для этого задаются средней температурой охлаждающего воздуха (для Оренбургской области θохл = –13,4 º C) /7/ и по графику определяется суммарное количество часов перегрузки трансформатора свыше номинальной мощности h.

Затем определяется начальная нагрузка (K1) из выражения (3.7) или:

 

 

где Sm – средняя мощность интервала длительностью ∆tm.

По таблице 11 ГОСТ 14209-97 для известных K1 и h , а также температуры окружающей среды и способа охлаждения трансформатора определяется допустимая аварийная нагрузка k2. Затем проверяется условие (3.6), если оно не выполняется, поступают также, как и в предыдущем случае (см. с. 19).

Например, задан график нагрузки предприятия (рисунок 3.1), для которого S'max = 23 МВА.

 

Рисунок 3.1

 

Определяется среднеквадратичная мощность:

 

 

S*ср.кв = 0.82

 

Sном = 0.82∙S’max = 0.82∙23 = 18.9 МВА.

 

По справочнику /10/ выбираются два трансформатора мощностью Sном = 16 МВА. Откладывается данная величина на графике в процентах от максимальной нагрузки подстанции

 

 

Проверяется коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме:

 

 

что соответствует экономической загрузке трансформаторов.

Систематическая нагрузка трансформаторов меньше их номинальной мощности (S'max < 2·Sном), поэтому выбранные трансформаторы проверяются только на аварийную перегрузку.

Коэффициент аварийной перегрузки (K2), как было указано выше, зависит от системы охлаждения трансформатора (ТМ, ДЦ и т. д.), температуры охлаждающей среды (θохл), числа часов аварийной перегрузки (h), коэффициента начальной нагрузки, (K1 или K1max).

K2 = f (θохл; h; K1max)

θохл = –13.40C; h = 24 час

 

По таблице /27/ определяется K2 = 1,5.

Проверяется выбранный трансформатор на аварийную перегрузку:

 

Sном ∙ K2 ≥ S'max; 16 ∙ 1,5 > 23 МВА.

 

Выбранный трансформатор удовлетворяет требованиям ГОСТ 14209-97. Выписываются все каталожные данные трансформатора из справочников /2, 3/. Например: ТДН-16000/110/10

 

Sном = 16 МВА, Uвн = 115 кВт, Uнн = 11 кВ, Iхх = 0,7 %,

 

Pхх = 18 кВт, Pкз = 85 кВт, Uкз = 10,5 %.

 

Габариты: длина 6 м, ширина 3,5 м, высота 5,5 м.

Выбор мощности трансформатора на однотрансформаторной ГПП производится по среднеквадратичной мощности:

Sном ≥ Sср.кв с проверкой перегрузочной способности трансформатора в часы максимума

 

Sном ∙ K2 ≥ S'max ,

 

где K2 – коэффициент допустимой систематической нагрузки.

 

Так как потребная мощность предприятия растет из года в год, при проектировании подстанций необходимо фундаменты и конструкции, а также ошиновку подстанции и аппараты ввода рассчитывать для трансформаторов на ступень выше расчетной мощности, т. е. предусмотреть возможность увеличения мощности подстанции без существенных переделов /1/.

 


Токи короткого замыкания

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2017 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.