Выберем трансформаторы ГПП.

Выбираем два трансформатора мощностью 10000 кВА.

Коэффициент загрузки =0, 63

Паспортные данные трансформатора:

ТДНС –10000/35

S_н=10000 кВА, U_вн=37 кВ, U_нн=10, 5кВ,

Δ P_хх=12 кВт, Δ P_кз=60 кВт, U_кз=8 %, I_хх=0, 75 %.

Потери мощности в трансформаторах:

Δ Q_т=

 

Потери энергии в трансформаторах.

При трехсменном режиме работы Т_вкл=4000 ч. Т_макс=3000 ч.

тогда время максимальных потерь:

τ = ч.

Потери энергии в трансформаторах:

Δ W=2(Δ P_хх× T_вкл+τ × Δ P_кз× (К_з)²= 2(12× 4000+60× 1575× (0, 63)²=171006 кВт× ч.

 

2)ЛЭП –35 кВ.

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

=

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

I_р=

Ток аварийного режима:

I_ав=2× I_р=2× 98, 4=196, 9 А

 

Выбираем сечение проводов по следующим условиям:

1)по экономической плотности тока

мм²,

где I_р=98, 4 А расчетный ток линии

j - экономическая плотность тока;

j =1, 1 А/мм² при Т_м=3000-5000 ч и алюминиевых проводах.

Принимаем по экономической плотности тока провод АС –95, I_доп=320А.

2) проверим выбранные провода по допустимому нагреву:

при расчетном токе:

I_доп=320А> I_р=98, 4 А

при аварийном режиме:

I_{доп ав}=1, 3xI_доп=1, 3x320=416 A> I_ав=196, 9 A

 

Потери электроэнергии в ЛЭП-35:

Δ W_ЛЭП= = ,

где R=r₀× l,

где r₀=0, 33 Ом/км удельное сопротивление сталеалюминевого

провода сечением 95 мм²,

l=5 - км длина линии.

3) Трансформатор энергосистемы.

 

На подстанции энергосистемы расположены два трехобмоточных трансформатора ТДТН –40000/110/37/10, 5.

Паспортные данные:

S_н=40 MBA, U_вн=115кВ, U_сн=38, 5кВ, U_нн=11кВ, Δ P_хх=39 кВт, Δ Р_кз=200 кВт.

u_квн-сн=10, 5 %, u_квн-нн=17, 5 %, u_ксн-нн=6, 5 %, I_хх=0, 6%,

 

Коэффициент долевого участия завода мощности трансформатора системы: γ =

 

Расчет токов КЗ проведем в относительных единицах. В качестве базис-ных величин принимаем мощность S_б=1000 МВА и напряжение U_б=37 кВ, S_кз=800 MBA, тогда базисный ток будет:

 

 

 

Рисунок 7 - Схема замещения для расчета токов короткого замыкания

 

Сопротивление системы:

Сопротивление трансформатора:

= о.е.

Сопротивление ЛЭП:

о.е.

 

 

 

S_К-1= U_бI_К-1= •37•4, 03=258 кВА; i_У = •К_У•I_К-1 = •1, 8 •4, 03=10, 3 кА

S_К-1= U_бI_К-1= •37•3, 28=210 кВА; i_У = •К_У •I_К-1= •1, 8 •3, 28 =8, 36 кА

Выбираем В1, В2 по аварийному току трансформаторов системы.

Принимаем, что мощность передаваемая через трансформатор по двум вторичным обмоткам трансфор-ров распределена поровну (по50%), поэтому:

Sав тр сист=2× 20=40 МВА

Iав=Sав/1.73*Uн=40× 1000/1, 73× 37=624, 2 А,

Ip=Iав/2=312, 1 А

 

Выбираем выключатели типа МКП–35–630–20У1.

Проверка выбранных выключателей:

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=35кВ Iн=630 А Iотк=10 кА Sкз =640, 9 МВА	Uр=35 кВ IАВ=624, 2 А Iкз= 4, 03 кА SК-1 =258 МВА

 

Коэффициент долевого участия завода в стоимости выключателей В1 и В2:

g=

 

Выбор выключателя В3:

I_В3= I_АВ/2 =312, 1 кА

Принимаем выключатель МКП–35–630–20У1.

Проверка выбранного выключателя:

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=35 кВ Iн=630 А Iотк=10 кА Sкз = 640, 9 МВА	Uр=35 кВ IАВ=312, 1 А Iкз= 4, 03 кА SК-1 = 258 МВА

 

Коэффициент долевого участия завода в стоимости выключателя В3:

g=

 

Выбор выключателей В4, В5:

I_ав завода=196, 9 А

Принимаем выключатель МКП–35–630–20У1.

Проверка выбранного выключателя:

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=35 кВ Iн=630 А Iотк=10 кА Sкз = 640, 9 МВА	Uр=35 кВ IАВ= 196, 9 А Iкз= 4, 03 кА SК-1 = 258 МВА

 

В качестве разъединителя принимаем РНДЗ.1-35/1000 У1

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=35 кВ Iн=1000 А Iпред сквозн дин =63 кА Iпред.терм.стойк.=25 kA	Uр= 35 kВ IАВ=196, 9 А IУ = 8, 36 кА Iк.= 2, 38 kA

В качестве отделителя принимаем ОДЗ-2-35/630 У1

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=35 кВ Iн=630 А Iпред сквозн дин=80 кА Iпред.терм.стойк.=12, 5 kA	Uр=35 КВ IАВ=196, 9 А IУ = 8, 36 кА Iк= 2, 38 kA

 

В качестве короткозамыкателя принимаем КЗ –35У1

Паспортные данные	Расчетные данные
Uн=35 кВ Iпред=42 кА Iтерм=12, 5 кА	Uр=35 кВ IУ = 8, 36 кА Iк= 2, 38 kA

 

Расчет затрат на второй вариант..

Суммарные затраты на оборудование второго варианта:

К_{Σ 2}= γ К_{В1, В2}+ γ К_В3+К_{В4, В5} +К_ЛЭП+К_разъед+К_отд+К_кз + γ К_тр-ра +К_{т гпп} тыс. у.е.

 

Затраты на выключатели В1 и В2:

К_{В1, В2}=2× γ × Кв=2× 0, 31× 5, 54× 1000 =3, 46 тыс у.е.

Затраты на выключатель В3:

К_В3=γ × Кв=0, 31× 5, 54× 1000 =1, 73 тыс у.е.

Затраты на выключатели В4, В5:

К_{В4, В5}=2× Кв=2× 5, 54× 1000 =11, 08 тыс у.е.

Затраты на ЛЭП

К_уд.=13, 95 тыс. у.е./км

К_ЛЭП=l× К_уд=5× 13, 95× 1000 = 69, 75 тыс у.е.

Затраты на Ввод:

К_ввод=2× Кр, од, кз=2× 2, 92× 1000 =5, 84 тыс у.е.

Затраты на трансформаторы подстанции энергосистемы:

К_ат=2× γ × К тр =2× 0, 157× 94, 4× 1000 =29, 61 тыс у.е.

Затраты на трансформаторы ГПП:

К_{т гпп}=2× 28, 3× 1000 =56, 6 тыс у.е.

 

Суммарные затраты:

К_{Σ 2}=(3, 46+1, 73+11, 08+69, 75+5, 84+29, 61+56, 6) × 1000 = 178, 07 тыс.у.е.

 

Суммарные издержки на оборудований второго варианта

SИ₂=И_а+И_потери+И_э, тыс. у.е.

 

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

И_{экс ЛЭП}=0, 004× К_ЛЭП=0, 004× 69, 75× 1000 = 0, 279 тыс у.е.

Амортизация ЛЭП:

И_{а ЛЭП}=0, 028× К_ЛЭП=0, 028× 69, 76× 1000 = 1, 95 тыс у.е.

Издержки на эксплуатацию оборудования:

И_{экс об}=0, 03× К_об=0, 03× 108, 32× 1000 = 3, 25 тыс у.е.,

где К_об –суммарные затраты без стоимости ЛЭП.

Амортизация оборудования:

И_{а об}=0, 063× К_об=0, 063× 108, 32× 1000 =6, 82 тыс у.е.

Стоимость потерь:

И_пот=Сo× (Wтргпп+ Wлэп)= × (171006+149233)=11, 16 тыс.у. е.

 

Суммарные издержки:

И_{Σ 2}=(0, 279+1, 95+3, 25+6, 82+11, 16) × 1000 =23, 47 тыс у.е.

 

Приведенные суммарные затраты:

З=0, 12× К_{Σ 2}+ И_{Σ 2}=(0, 12× 178, 07+23, 47) × 1000 = 44, 83 тыс у.е.

 

 

Вариант 3

Рисунок 8 - Второй вариант схемы электроснабжения.

Выбираем электрооборудование по III варианту.

1)ЛЭП –10 кВ.

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

I_р=

Ток аварийного режима:

I_ав=2× I_р=2× 344, 9=689, 8А

Выбираем сечение проводов по следующим условиям:

1)по экономической плотности тока

мм²,

где I_р=344, 9 А расчетный ток линии

j - экономическая плотность тока;

j =1, 1 А/мм² при Т_м=3000-5000 ч и алюминиевых проводах.

Выбираем 2 цепи по 4 провода 2(4× АС –95) → 380 мм²

2) проверим выбранные провода по допустимому нагреву:

при расчетном токе:

I_доп=1240 А> I_р=344, 9 А

при аварийном режиме:

I_{доп ав}=1, 3xI_доп=1, 3x1240=1612 A> I_ав=689, 8А

Потери электроэнергии в ЛЭП-10:

Δ W_ЛЭП= = ,

где R= × l,

где r₀=0, 33 Ом/км удельное сопротивление сталеалюминевого

провода сечением 95 мм²,

l=5 - км длина линии.

2) Трансформатор энергосистемы.

На подстанции энергосистемы расположены два трехобмоточных трансформатора ТДТН –40000/110/37/10, 5.

Паспортные данные:

S_н=40 MBA, U_вн=115кВ, U_сн=38, 5кВ, U_нн=11кВ, Δ P_хх=39 кВт, Δ Р_кз=200 кВт.

u_квн-сн=10, 5 %, u_квн-нн=17, 5 %, u_ксн-нн=6, 5 %, I_хх=0, 6%,

Коэффициент долевого участия завода мощности трансформатора системы: γ =

Расчет токов КЗ проведем в относительных единицах. В качестве базис-ных величин принимаем мощность S_б=1000 МВА и напряжение U_б=10, 5 кВ, S_кз=800 MBA, тогда базисный ток будет:

Рисунок 9 - Схема замещения для расчета токов короткого замыкания

Сопротивление системы:

Сопротивление трансформатора:

= о.е.

Сопротивление ЛЭП:

о.е.

S_К-1= U_бI_К-1= •10, 5•9, 78=177, 8 кВА;

S_К-1= U_бI_К-1= •10, 5•6, 59=119, 8 кВА;

i_У = •К_У •I_К-1= •1, 8 •6, 59 =16, 8 кА

i_У = •К_У•I_К-1 = •1, 8 •9, 78=24, 9 кА

Выбор выключателей В1, В2 по аварийному току трансформаторов систе-мы. Принимаем, что мощность передаваемая через трансформатор по двум вторичным обмоткам трансфор-ров распределена поровну (по50%) поэтому:

Sав тр сист=2× 20=40 МВА

Iав=Sав/1.73*Uн=40× 1000/1, 73× 10, 5=2200 А,

Ip=Iав/2=1100 А

Выбираем выключатели типа ВМПЭ-10-3150-31, 5 У3

Проверка выбранных выключателей:

Коэффициент долевого участия завода в стоимости выключателей В1 и В2:

g=

Выбор выключателя В3:

I_В3= I_АВ/2 =1100 кА

Принимаем выключатель ВМПЭ-10-1600-31, 5 У3

Проверка выбранного выключателя:

Коэффициент долевого участия завода в стоимости выключателя В3:

g=

Выбор выключателей В4, В5:

I_ав завода=689, 8 А

Принимаем выключатель ВМПЭ-10-1000-31, 5 У3

Проверка выбранного выключателя:

Расчет затрат на третий вариант..

Суммарные затраты на оборудование третьего варианта:

К_{Σ 2}= γ К_{В1, В2}+ γ К_В3+К_{В4, В5} +К_ЛЭП + γ К_тр-ра тыс. у.е.

Затраты на выключатели В1 и В2:

К_{В1, В2}=2× γ × Кв=2× 0, 219× 5, 3× 1000 =2, 32 тыс у.е.

Затраты на выключатель В3:

К_В3=γ × Кв=0, 43× 2, 45× 1000=1, 06 тыс у.е.

Затраты на выключатели В4, В5:

К_{В4, В5}=2× Кв=2× 2, 45× 1000= 4, 9 тыс у.е.

Затраты на ЛЭП

К_уд.=2, 2 тыс. у.е./км

К_ЛЭП=8× l× К_уд=8× 5× 2, 2× 1000 = 88 тыс у.е.

Затраты на трансформаторы подстанции энергосистемы:

К_ат=2× γ × К тр =2× 0, 157× 94, 4 =29, 61 тыс у.е.

Суммарные затраты:

К_{Σ 2}=(2, 32+1, 06+4, 9+88+29, 61) × 1000= 125, 9 тыс.у.е.

Суммарные издержки на оборудований второго варианта

SИ₂=И_а+И_потери+И_э, тыс. у.е.

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

И_{экс ЛЭП}=0, 004× К_ЛЭП=0, 004× 88× 1000 = 0, 352 тыс у.е.

Амортизация ЛЭП:

И_{а ЛЭП}=0, 028× К_ЛЭП=0, 028× 88× 1000 = 2, 64 тыс у.е.

Издержки на эксплуатацию оборудования:

И_{экс об}=0, 03× К_об=0, 03× 37, 9× 1000 = 0, 315 тыс у.е.,

где К_об –суммарные затраты без стоимости ЛЭП.

Амортизация оборудования:

И_{а об}=0, 063× К_об=0, 063× 37, 9× 1000 = 2, 39 тыс у.е.

Стоимость потерь:

И_пот=Сo× Wлэп= × 458032=16, 31 тыс.у. е.

Суммарные издержки:

И_{Σ 2}=(0, 352+2, 64+0, 315+2, 39+16, 31) × 1000 =22 тыс у.е.

Приведенные суммарные затраты:

З=0, 12× К_{Σ 2}+ И_{Σ 2}=(0, 12× 125, 9+22) × 1000 = 38, 37 тыс у.е.

Составим сводную таблицу по всем вариантам.

Таблица 9 – Результаты ТЭР по трем вариантам электроснабжения

Вывод: Выбираем первый вариант так как отклонение приведенных

суммарных затрат между тремя вариантами электроснабжения не

превышает 12%. И также можно отметить, что первый вариант

является более надежным.

4 Выбор оборудования и расчет токов короткого замыкания U> 1кВ

Для выбора оборудования необходимо произвести расчет токов КЗ на

шинах РП завода.

4.1 Расчет токов к. з. I_кз (U=10, 5 кВ) с учетом подпитки от СД.

Расчёт токов КЗ проведём в относительных единицах. В качестве базисных величин принимаем мощность и напряжение тогда базисный ток будет:

В компрессорной установлено

4 синхронных двигателя типа СДН 14-56-10УЗ

со следующими характеристиками:

Рисунок 10 - Схема замещения

для расчета токов к. з.

Выбираем кабель к СД по экономической плотности тока:

Fэ =

Принимаем кабель ААШв-10-(3 35),

у которого X₀ = 0, 09 Ом/км.

Сопротивление кабельной линии, питающей СД:

Ток короткого замыкания в точке К-1:

Ток короткого замыкания в точке К-2:

Ударный ток в точке К:

Мощность короткого замыкания:

Ток КЗ от СД:

Суммарный ток КЗ в точке К:

Суммарный ударный ток в точке К-1:

Мощность КЗ в точке К-1:

4.2 Выбор аппаратуры на напряжение 10 кВ (РП)