Внутрицеховая система электроснабжения нефтеперерабатывающего завода - Электрические расчеты

При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов ее работы потребители электроэнергии (отдельный приемник электроэнергии, группа приемников, цех или завод в целом) рассматривают в качестве нагрузок. Различают следующие виды нагрузок: активную мощность Р, кВт, реактивную мощность Q квар, полную мощность S, кВА и ток I, А..
По величине электрических нагрузок выбирают (определяют) параметры основных элементов СЭС – число и мощность силовых трансформаторов (на всех ступенях СЭС), параметры аппаратов различных классов, сечения токоведущих частей.
В расчете используем метод упорядоченных диаграмм, который в данное время является основным при разработке технических и рабочих проектов электроснабжения.
По этому методу расчетную активную нагрузку приемников электроэнергии на всех ступенях питающих и распределительных сетей (включая трансформаторы и преобразователи) определяют по средней нагрузке и коэффициенту расчетной нагрузки из выражения

Рр=кр· ΣРсм (2.1)

Расчетный коэффициент нагрузки кр, определяем по таблице П.5.[9] как функцию nэ и ки гр.взв (эффективного числа ЭП и группового коэффициента использования)
кр=f(nэ, ки гр.взв.) (2.2).

2.1. Расчет электрических нагрузок в сети напряжением до 1 кВ
(от силовых и осветительных ЭП)
Расчёт электрических нагрузок сводим в таблицу 2.1.
1. Приводим паспортные данные отдельных групп ЭП, работающих в ПКР (подъемно-транспортное оборудование), к номинальной мощности в кВт по выражению:

, кВт
, кВт

3. Суммируем установленные мощности узла:

, кВт
4. По каждой характерной группе ЭП определяем среднесменную нагрузку за наиболее загруженную смену:

, кВт
, квар

где - соответствует среднему значению для характерной группы ЭП.

5. Суммируем среднесменные нагрузки по узлу:

, кВт
, квар

6. Определяем средневзвешенный (групповой) коэффициент использования по узлу нагрузки:

7. Определяем эффективное число ЭП:

nэф = ,

8. По значениям группового коэффициента использования и эффективного числа ЭП по табл. П.4. определяем значение коэффициента расчетной нагрузки КР.

КР = 0,75

9. Определяем расчетный максимум активной нагрузки по узлу:

Рр = кр·, кВт

1. Учитывая особенность потребления реактивной мощности ЭП, мало зависящей от загрузки ЭП активной мощностью, принимаем:

Qр=, квар

1. Полная расчетная силовая нагрузка по узлу равна:

, кВА
12. Значение токовой расчетной нагрузки, по которой выбирают сечение ТВЧ по условию нагрева, а также параметры аппаратов, определяется по выражению:

,·А
где – номинальное напряжение в рассматриваемом участке сети, кВ

1. Определение установленной мощности осветительных ЭП:

кВт
где РУД.О, – удельная плотность осветительной нагрузки;
Вт/м² - для нефтеперерабатывающих цехов.
F = 10000 м² - площадь цеха

Расчёт нагрузок осветительных ЭП выполняют по установленной мощности осветительных электроустановок и коэффициент использования для них.

, кВт

, квар
где КС.О. – коэффициент спроса осветительных установок;
КС.О. = 0,95 для производственных зданий, состоящих из отдельных крупных пролетов;
КПРА – коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА) газоразрядных ламп;
КПРА = 1,1 для ламп типа ДРЛ (ртутно-кварцевые лампы с исправленной цветностью) и ДРН (металлогалогенные).
Полная расчетная осветительная нагрузка: кВА (1.12)
Определим максимум нагрузки всего по цеху
(1.13)
(1.14)
(1.15)
Расчетные активные нагрузки силовых и осветительных ЭП, расчетные реактивные мощности суммируют и вносят в соответствующие графы табл. 2.1.

Таблица 2.1 - Расчет электрических нагрузок напряжением до 1 кВ

Продолжение таблицы 2.1. - Расчет электрических нагрузок напряжением до 1 кВ

Расчет мощности компенсирующих устройств в сети напряжением до 1 кВ

Суммарную расчетную мощность ККУ напряжением до 1 кВ определяем по минимуму приведенных затрат двумя последовательными расчетными этапами:
- выбором экономически оптимального числа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций (ТП), т.е. определение мощности ККУ – 0,38 кВ, обеспечивающей оптимальное число цеховых трансформаторов, Qнк1, квар;
- определением дополнительной мощности ККУ – 0,38 кВ в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах цеховых ТП и питающих их сетей напряжением выше 1 кВ, Qнк2, квар, вызванных перетоками РМ через цеховые ТП.
Суммарная реактивная мощность ККУ – 0,38 кВ равна:
Qнк = Qнк1 + Qнк2, квар (2.11)
где Qнк1 и Qнк2 – суммарные мощности ККУ – 0,38 кВ, определяемые на двух указанных этапах расчета.
Суммарная мощность ККУ – 0,38 кВ распределяется между отдельными трансформаторами цеховых ТП пропорционально их реактивной мощности.

2.2.1. Определение мощности компенсирующих устройств по условию выбора оптимального числа цеховых трансформаторов
Исходя из результатов расчетов электрических нагрузок напряжением до 1 кВ, имеем нагрузки (силовая и осветительная):
2057,45 кВт,
2732,16 квар
Ориентировочный выбор номинальной мощности цеховых трансформаторов производится по удельной плотности нагрузок и полной расчетной нагрузке цеха.
, кВА/м²

При удельной плотности нагрузок в границах 0,2 0,3 кВА/м² и полной расчетной нагрузке более 3000 - 4000 кВА целесообразно принимать к установке цеховые трансформаторы мощностью 1600 кВА (реже 2500 кВА). При удельных плотностях нагрузок и полной расчетной погрузке цехов ниже указанных, рекомендуются к установке цеховые трансформаторы мощностью 160-1000 кВА в зависимости от результатов расчета.
Удельная плотность нагрузки составляет 0,34 кВА/м² , а полная мощность 3420,2 кВА. Выбираем из шкалы установленных мощностей цеховых трансформаторов единичную мощность кВА.
Минимальное число трансформаторов:

шт (2.12)

Экономически оптимальное число трансформаторов:

шт (2.13)

По кривымрис. 4.7. [1] определяем дополнительное число трансформаторов , тогда
2 шт (2.14)

Наибольшая реактивная мощность, квар, которую целесообразно передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ:
 

Суммарная мощность НБК, квар, для данной группы трансформаторов, обеспечивающая экономически оптимальное число трансформаторов:
квар (2.16)

Мощность НБК, приходящаяся на один цеховой трансформатор:

квар (2.17)

по этой величине выбираем из табл. 9.2. [1] типоразмер ККУ-0,38 кВ:
УК-0,38-750НЛУЗ-750квар
УК-0,38-300НЛУЗ-300квар
сумарной мощностью 1050 квар на каждый трансформатор.
Тогда суммарная мощность установленных в цехе комплектных конденсаторных установок составит:

квар (2.18)

Нескомпенсированная реактивная мощность в сети до 1 кВ составит:

квар (2.19)

2.2.2. Определение дополнительной мощности КУ в сети напряжением до 1 кВ в целях оптимального снижения потерь активной мощности,
вызванных перетоками РМ
Дополнительная мощность НБК для данной группы трансформаторов, , в целях оптимального снижения потерь:
квар (2.20)

где - для магистральной схемы питания с двумя трансформаторами в магистрали, определяем по кривым 4.9. [1], исходя из значений К1 (табл.4.6. [1]) и К2 (табл.4.7. [1])
; ; ;
Т.к. , то для данной группы трансформаторов реактивная мощность принимается равной нулю.