Выбор комплектной трансформаторной подстанции

 

 

Выбор комплектной трансформаторной подстанции

 

Количество трансформаторов КТП определяем категорией надежности электроснабжения электрооборудования, установленного на насосной станции. Так как электродвигатели насосов относятся к первой категории (табл.1), то выбираем двухтрансформаторную КТП с двумя трансформаторами, для определения мощности которых выполним расчет электрических нагрузок. Принимаем для первого трансформатора КТП в качестве нагрузки: три электродвигателя насосных агрегатов по 160 кВт , а для второго трансформатора КТП: два электродвигателя насоса мощностью 160 кВт, вспомогательное технологическое оборудование и электроосвещение, присоединенные к КТП через ШР.

 

 

 

Расчет электрических нагрузок.

 

Таблица 3

Расчет электрических нагрузок

электроприемников первого трансформатора.

 

Наименование оборудования	РН , кВт	n	КИ	q	tgφ	РС , кВт по (22)	QC , кВАр по (23)
Насос	160	3	0,7	0,9	0,75	302,4	226.8
Итого:						302,4	226.8

 

Средняя активная мощность за наиболее загруженную смену для однотипного оборудования определяем по формуле (22)

 

 

кВт                                                                               

 

Средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену определим по формуле (23)

 

Qc =302.4∙0.75=226.8 кВАр                                                                                

 

 

 

 

 

 

 

Расчет электрической нагрузки ШР

 

Наименование оборудования	РН, кВт	n	КИ	q	tgφ	РС , кВт	QC , кВАр	D	μ3	SН, кВА
Станок	1,1	1	0,15	0,6	1,52	0,1	0,15	0,08	0,05
Станок	1,5	2	0,15	0,6	1,52	0,27	0,41	0,29	0,27
Сварочный агрегат	16,8	1	0,25	0,8	1	3,36	3,36	33,87	-0,31	24
Венткамера	1,5	2	0,65	0,9	0,75	1,76	1,76	0,57	227,6
Электро-освещение	5	1	1	1	0	5	0	0	0
Итого:						10,48	5,24	34,8	227,6

 

Дисперсия мощности

 

Третий центральный момент мощности

 

Расчет электрических нагрузок

электроприемников второго трансформатора.

 

Наименование оборудования	РН , кВт	n	КИ	q	tgφ	РС , кВт по (22)	QC , кВАр по (23)
Насос	160	2	0,7	0,9	0,75	201,6	151,2
ШР						10,48	5,24
Итого:						212,08	156,44

 

Коэффициент вариации по (26):

 

Коэффициент асимметрии по (27):

 

 

Расчетная активная мощность ЭП ШР по (28):

 

                                         

 

Расчетная полная мощность ЭП ШР по (29):

 

 

Расчетный ток нагрузки ШР по (30):

 

                                                                          .

Выбор комплектных компенсирующих устройств.

 

В целях снижения потерь электроэнергии в питающих сетях и уменьшения значения устанавливаемой мощности КТП выбираем комплектную конденсаторную установку (ККУ) из табл.4, ближайшую к итоговой средней реактивной мощности QC=226,8 кВАр, QC=156,44 кВАр но не больше, то есть QККУ =225 кВАр , QККУ =150 кВАр.

Средняя реактивная мощность нагрузки после компенсации по (7) для первого и второго трансформатора соответственно

 

 

 

где реактивная мощность комплектной конденсаторной установки  
QККУ =225 кВАр для ККУ-0,38-225 напряжением 0,38 кВ.

QККУ =150 кВАр для ККУ-0,38-150 напряжением 0,38 кВ.

 

 

 

Таблица 4

 

Номенклатура комплектных конденсаторных установок

 

Тип конденсаторной установки	Номинальная мощность, кВАр	Номинальное напряжение, кВ
ККУ – 0,38 - 75	75	0,38
ККУ – 0,38 - 150	150	0,38
ККУ – 0,38 - 225	225	0,38
ККУ – 0,38 - 300	300	0,38
ККУ – 0,38 - 450	450	0,38

 

 

Предварительный выбор мощности трансформатора.

 

Так как для электроприемников (электродвигатели насосов) первой категории надежности электроснабжения необходима двухтрансформаторная КТП, то мощность предварительно выбираемого трансформатора определим по формуле (8)

 

    =367,53кВа

 

ST =367,53кВа

 

Выбираем ближайший больший трансформатор мощностью 400 кВА из табл.5. КТП-400/10/0,4-3У3

 

Таблица 5

 

Комплектные трансформаторные подстанции

 

Тип подстанции	Количество трансформа-торов	Мощность трансформатора,  кВА	Напряжение, кВ
			высшее	низшее
КТП-100/10/0,4-3У3	1	100	10	0,4
КТП-160/10/0,4-3У3	1	160	10	0,4
КТП-250/10/0,4-3У3	1	250	10	0,4
КТП-400/10/0,4-3У3	1	400	10	0,4
КТП-630/10/0,4-3У3	1	630	10	0,4
КТП-1000/10/0,4-3У3	1	1000	10	0,4
КТП-100/10/0,4-3У3	2	100	10	0,4
КТП-160/10/0,4-3У3	2	160	10	0,4
КТП-250/10/0,4-3У3	2	250	10	0,4
КТП-400/10/0,4-3У3	2	400	10	0,4
КТП-630/10/0,4-3У3	2	630	10	0,4
КТП-1000/10/0,4-3У3	2	1000	10	0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка предварительно выбираемого трансформатора  
по условию допустимого остаточного напряжения  
при пуске двигателя наибольшей мощности.

 

Допустимое остаточное напряжение при пуске двигателя наибольшей мощности должно быть по (13)

 

                                                    

Остаточное напряжение по (9) при пуске двигателя наибольшей мощности

             

 

Индуктивное сопротивление двигателя наибольшей мощности при пуске  
по (10)

 

                                    

 

Индуктивное сопротивление трансформатора по (12)

 

 

                                         

 

 

Здесь UН – номинальное напряжение электродвигателя. UН = 0,38 кВ; 
РН -номинальная мощность электродвигателя, МВт (т.е. кВт /1000); iП , cosφ, ηН – соответственно кратность пускового тока и номинальные значения коэффициента мощности и кпд электродвигателя (табл.6); UНН - номинальное значение обмотки низшего напряжения. UНН =0,4 кВ; SТН – номинальная мощность трансформатора КТП, МВА (т.е. кВА/1000).

Технические данные асинхронных двигателей серии 4А с синхронной частотой вращения 1500 об/мин приведены в табл. 6.

 

 

 

 

Таблица 6

 

Технические данные асинхронных двигателей

с короткозамкнутым ротором серии 4А

 

Тип двигателя	Мощность, кВт	КПД→ηн ,%	cosφ	iп
4АН160S4У3	18,5	88,5	0,87	6,5
4АН160М4У3	22	90	0,88	6,5
4АН180S4У3	30	90	0,84	6,5
4АН180М4У3	37	90,5	0,89	6,5
4АН200М4У3	45	91	0,89	6,5
4АН200L4У3	55	92	0,89	6,5
4АН225М4У3	75	92,5	0,89	6,5
4АН225S4У3	90	94	0,88	6,5
4АН250М4У3	110	93,5	0,89	6,5
4АН280S4У3	132	93	0,89	6
4АН280М4У3	160	93,5	0,9	6
4АН315S4У3	200	94	0,91	6
4АН315М4У3	250	94	0,91	6,5
4АН355S4У3	315	94,5	0,91	6

 

 

Так как условие (13) выполняется, то окончательно выбираем из табл.5 двухтрансформаторную комплектную подстанцию 2КТП-400-10/0,4-3У3 мощностью трансорматора 400 кВА напряжением ВН 10 кВ и НН 0,4 кВ.

 

Выбор комплектного оборудования

 

Выбор силовых распределительных шкафов

 

Для определения типа ШР с автоматами необходимо приготовить данные требуемых линейных автоматов для подключения электроприемников

Ток уставки теплового расцепителя вводного автомата по (32)

 

 

По IУ =40,76 А из табл.7 выбираем ближайший больший вводный автомат ВА51-39 на ток 250 А.

Для определения серии ШР необходимо иметь информацию о номинальных токах и токах уставки тепловых расцепителей выключателей.

 

Таблица 7

 

Номенклатура силовых распределительных шкафов серии ПР8503

 

Тип шкафа	Назначение, тип и количество   автоматических выключателей
	вводного	линейных
	ВА51-39	ВА51-31	ВА51-35
ПР8503-1001-3У3	1	6	-
ПР8503-1002-3У3	1	8	-
ПР8503-1003-3У3	1	10	-
ПР8503-1004-3У3	1	12	-
ПР8503-1005-3У3	1	-	4
ПР8503-1006-3У3	1	-	6
ПР8503-1007-3У3	1	2	2
ПР8503-1008-3У3	1	4	2
ПР8503-1009-3У3	1	6	2
ПР8503-1010-3У3	1	8	2

Примечание. Номинальные токи автоматических выключателей:

ВА51-39: 250 А,  320, 400 А, 500 А, 630 А;

ВА51-31: 16 А, 20 А, 25 А, 31,5 А, 40 А, 50 А, 63 А, 80 А, 100 А;

ВА51-35: 80 А, 100 А, 125 А, 160 А, 200 А, 250 А.

 

 

Для электродвигателей станков или венткамер приближенно вычисляем номинальное значение тока по упрощенной формуле (15).

 

                                                              2∙1,1=2,2 А.

 

Расчетный ток сварочного агрегата по (16)

 

 

Расчетный ток для электроосвещения по (17)

 

 

Токи уставок тепловых расцепителей линейных автоматов определяем по формуле (21)

Таблица 25

 

Технические данные линейных автоматов ШР

 

№ на схеме	Наимено-вание оборудования	Номинальная мощность   РН, кВт	Номинальный ток   IН, А	Ток уставки   IУ, А	Автомат
6	Станок	1,1	4,4	5,17	ВА51-31 на 16 А
7	Станок	1,5	3	3,5	ВА51-31 на 16 А
8	Станок	1,5	3	3,5	ВА51-31 на 16 А
9	Сварочный агрегат	16,8	18,25	21,47	ВА51-31 на 25 А
10	Венткамера	1,5	3	3,5	ВА51-31 на 16 А
11	Венткамера	1,5	3	3,5	ВА51-31 на 16 А
	Электро-освещение	5	7,6	8,9	ВА51-31 на 16 А

 

По условию технического решения (табл.25) подбираем из табл.7 силовой шкаф напольного исполнения для ШР типа ПР8503-1002-3У3 с вводным автоматом ВА51-39 на номинальный ток 250 А и линейными автоматическими выключателями ВА51-31, семь из которых характеризуются номинальным током 16 А для подключения электродвигателей станков и венткамер, а также электроосвещения и один для сварочного агрегата на ток 25 А. (один в резерве).

 

 

 

 

 

 

 

Выбор оборудования КТП

 

В состав двухтрансформаторных КТП, определяемый при ее заказе, входят два шкафа низшего напряжения (ШНВ), секционный шкаф (ШНС) и при необходимости один или несколько шкафов отходящих линий ШНЛ, а также высоковольтных вводов ШВВ.

Наличие шкафов ШНЛ в КТП определяется числом присоединяемых к КТП потребителей электроэнергии.

Автоматические выключатели вводных шкафов ШНВ определяются по току расцепителей из условия (34)

 

 

где IВШ – ток расцепителя вводного автоматического выключателя шкафа ШНВ, А; 1,4 – коэффициент, учитывающий возможность электроснабжения потребителей только от одного трансформатора в аварийном режиме; STH - номинальная полная мощность трансформатора, кВА; UHН – номинальное значение низшего напряжения трансформатора, кВ.

 

По табл.14 на основании (34) принимается вводный шкаф низшего напряжения ШНВ-2У3 с вводным автоматическим выключателем ВА55-41 на ток 1000 А.

Таблица 14

Технические данные шкафов КТП

 

Наименова-ние шкафа	Тип шкафа	Номер схемы	Тип выключателя
			вводный	секционный	линейный
Ввод 0,4 кВ	ШНВ-2У3	1	ВА55-41	ВА55-41	ВА51-39
Ввод 0,4 кВ	ШНВ-3У3	2	ВА55-43	ВА55-41	ВА51-39
Секцион-ный	ШНС-2У3	3		ВА55-41	ВА51-39
Линейный	ШНЛ-2У3	4			ВА51-39
Ввод 10 кВ	ШВВ-2		ВНП-10/630

 

Ток расцепителя секционного шкафа ШНС определяется по номинальному току трансформатора (35)

 

 

По табл.14 на основании (35) принимается автоматический выключатель ВА55-41 на ток 1000 А.

Токи расцепителей линейных автоматических выключателей шкафов ШНЛ, ШНВ, ШНС определяются из условия (36)

 

где IЛ – ток расцепителя линейного автоматического выключателя, IНАГР – ток нагрузки потребителя, принимаемый равным IН - номинальному току индивидуальных электроприемников, присоединенных непосредственно к КТП (например, насосы) или расчетному току нагрузки ШР, А.

 

Номинальные токи электродвигателей насосов определяются на основе каталожных данных (табл.6.).

Для электродвигателя 1,2,3,4,5 мощностью по 160 кВт каждый (14)

 

 

Ток конденсаторной установки

 

 

                            

 

Токи уставки расцепителей линейных автоматических выключателей шкафов ШНЛ, ШНВ, к которым подключены электродвигатели насосов мощностью 160 кВт определяются по (36)

 

 

Токи уставки расцепителей линейных автоматических выключателей шкафов ШНС, ШНВ, к которым подключены конденсаторные установки мощностью 225 кВАр и  150 кВАр определяются по (36)

 

 

                                      

 

 

 

Ток уставки линейного расцепителя автоматического выключателя шкафа ШНВ, к которому подключен шкаф ШР определяется по (36)

 

К линейным автоматическим выключателям ВА51-39 с номинальным током 400 А шкафа ШНВ присоединяем электродвигатели насосов мощностью 160 кВт, при этом токи уставки расцепителей автоматических выключателей принимаются на основании (36), коэффициенты трансформации трансформаторов тока - 400/5 А (табл.14 примечание).

 

Таблица 26

Технические данные линейных автоматов ШНВ, ШНС, ШНЛ

№ на схеме	Наименование оборудования	Номинальная мощность   РН, кВт	Номинальный ток   IН, А	Ток уставки   IУ, А	Автомат
1, 2	Насос	160	289,22	321,35	ВА51-39 на 400 А в ШНВ линия 1, 2
3	Насос	160	289,22	321,35	ВА51-39 на 400 А в ШНЛ линия 5
4	Насос	160	289,22	321,35	ВА51-39 на 400 А в ШНС линия 3
5	Насос	160	289,22	321,35	ВА51-39 на 400 А в ШНЛ линия 6
	1ШР	22,17	34,65	38,5	ВА51-39 на 250 А в ШНВ линия 10
	1ККУ	225	342,25	380,27	ВА51-39 на 400 А в ШНС линия 4
	2ККУ	150	230,7	256,32	ВА51-39 на 320 А в ШНВ линия 11

Расчетный ток линии на вводе от трансформатора 1Т

 

  459,9 А.

 

 

Расчетный ток линии на вводе от трансформатора 2Т

 

 322,75 А.

 

 

 

 

Выбор и размещение пускозащитной аппаратуры  
электродвигателей насосных агрегатов

 

В качестве пускозащитной аппаратуры электродвигателей насосных агрегатов применяют блоки управления Б5100 в шкафном исполнении, устанавливаемые в помещении насосной.

Для электродвигателей мощностью 160 кВт с номинальным током 289,22 А ток уставки расцепителя автоматического выключателя блока управления определяют по формуле (33)

 

По табл.13 выбирается блок управления Б5130-4674-УХЛ4, ток уставки расцепителя автоматического выключателя которого равен 400 А.

Для электродвигателей вентиляторов венткамер мощностью 1,5 кВт определяем ящик управления Я5141 по току уставки расцепителя автоматического выключателя по формуле (33)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 13

 

Технические данные блоков управления Б5130

 

Тип блока	Типовой индекс	Номинальный ток, А	Габариты шкафного исполнения, мм
			высота	ширина	глубина
1	2	3	4	5	6
Б5130	4174 УХЛ4	125	650	345	210
Б5130	4274 УХЛ4	160	1800	600	600
Б5130	4374 УХЛ4	200	1800	600	600
Б5130	4474 УХЛ4	250	1800	700	600
Б5130	4574 УХЛ4	320	1800	600	600
Б5130	4674 УХЛ4	400	1800	600	600
Б5130	4874 УХЛ4	630	2200	800	600

 

По табл.12 выбираем ящик управления Я5141-2874-УХЛ4 ток уставки расцепителя автоматического выключателя которого равен 6 А.

 

Таблица 12

Технические данные ящиков управления Я5141

 

Типовой индекс	Номинальный ток, А	Габариты, мм
		высота	ширина	глубина
2874	6	400	300	250
2974	8	400	300	250
3074	10	400	300	250
3174	12,5	400	300	250
3274	16	400	300	250
3474	25	400	300	250
3574	32	400	300	250
3674	40	600	400	250
3774	50	600	400	250
3874	63	600	400	250
3974	80	600	600	250
4074	100	600	600	250
4174	125	600	600	250
4274	160	600	600	250