Рекомендации Рекомендации по проектированию систем внутрицехового электроснабжения с параллельной работой трансформаторов КТП — скачать бесплатно

Рекомендации Рекомендации по проектированию систем внутрицехового электроснабжения с параллельной работой трансформаторов КТП

1. Область применения и исходные данные. 3

2. Рекомендации по выбору числа, мощности и типа трансформаторных подстанций. 4

3. Рекомендации по выбору схемы питающей цепи 10 (6) к в. 5

4. Рекомендации по построению питающей сети 0,38 — 0,66 к в. 9

5. Расчет токов короткого замыкания. 15

6. Рекомендации по выбору электрооборудования и мероприятия по обеспечению допустимых уровней напржения и токов. 18

7. Вопросы качества электроэнергии и компенсации реактивной мощности. 19

Приложение 1. 21

Приложение 2. 31

Настоящие "Рекомендации по проектированию систем внутри цехового электроснабжения с параллельной работой трансформаторов КТП" разработаны на основании результатов следующих выполненных ВНИПИ Тяжпромэлектропроект научно-исследовательских работ: "Исследование и разработка принципов и технических решений, обеспечивающих использование трансформаторов в системе электроснабжения с целью повышения надежности электроснабжения, уменьшения потерь и улучшения качества электроэнергии" (Тема № 02.111.0.85.1); "Исследование и разработка рекомендаций по выбору числа и мощности трансформаторных подстанций электрических сетей до 1000 В" (Тема № 02.113.0.85.2) и совместно выполненной, по договору № 203504 с Ленинградским политехническим институтом, научно-исследовательской работы: "Анализ технико-экономических показателей замкнутых систем электроснабжения с параллельной работой трансформаторов на напряжении 0,4 кВ", а также решений Научно-технического Совета ВНИПИ "Тяжпромэлектропроект" от 16 января 1986 г. 5 июня 1986 г. 4 декабря 1987 г. и решений бюро секции "Промышленная электротехника" Московского правления НТО Э и ЭП от 18 декабря 1986 г. и 1 декабря 1987 г.

Целью настоящих "Рекомендаций" является повышение эффективности использования трансформаторов, шинопроводов и другого электрооборудования в системах внутрицехового электроснабжения промпредприятий, снижение объемов строительно-монтажных работ и сокращение сроков ввода в эксплуатацию электроустановок, повышение надежности электроснабжения, снижение потерь электроэнергии и повышение ее качества за счет использования в системах внутрицехового электроснабжения параллельной работы трансформаторов на общую нагрузку.

Применение параллельной работы цеховых трансформаторов позволяет достичь [ 1, 2, 3]:

— уменьшение на 25 — 30 % суммарной установленной мощности трансформаторов (по сравнению с раздельной их работой) за чет снижения обшей суммарной нагрузки из-за несовпадения максимумов нагрузок, получающих питание от отдельных трансформаторов, использованием более высокого коэффициента загрузки параллельно работающих трансформаторов и меньшей требуемой резервной мощности на случай выхода трансформаторов из строя;

— повышение качества электроэнергии из-за стабильного уровня токов КЗ во всей сети, что дает возможность подключения электроприемников с нелинейными нагрузками большей мощности (электросварка, вентильная нагрузка), а в ряде случаев, позволяет осуществлять совместное питание нелинейных нагрузок с электроприемниками, требующими повышенные параметры качества электроэнергии (электроосвещение, ЭВМ, станки с ЧПУ и др.);

— повышение надежности срабатывания защитных аппаратов при однофазных КЗ в сети;

— возможность поэтапного ввода трансформаторных мощностей по мере роста фактических нагрузок предприятия (цеха);

— снижения потерь электроэнергии трансформаторах за чет возможного отключения части ненагруженных трансформаторов при одно и двухсменных режимах работы предприятия и др.

Рекомендации по проектированию систем внутрицехового электроснабжения с параллельной работой трансформаторов КТП, выполнены коллективами авторов ВНИПИ "Тяжпромэлектропроект" и Ленинградского политехнического института имени М.И. Калинина.

В настоящей работе даются общие рекомендации по проектированию систем внутрицехового электроснабжения с параллельной работой трансформаторов КТП. Решения, принятые при конкретном проектировании, например, реконструкции или расширении действующих предприятий, могут отличаться от рекомендуемых здесь в зависимости от конкретных особенностей проектируемого объекта.

Изложенные в настоящей работе требования и рекомендации по проектированию систем внутрицехового электроснабжения не противоречат требованиям Правил устройства электроустановок и другим нормативно-техническим документам, а носят только уточняющий характер и ужесточают некоторые требования упомянутых документов [ 4, 5, 6].

При использовании справочных материалов для конкретного проектирования приведенные в приложении к настоящей работе технические данные и характеристики электрооборудования должны быть дополнительно уточнены по действующей информации заводов-изготовителей.

Значительный вклад в разработку настоящих "Рекомендаций" внесли:

от ВНИПИ "Тяжпромэлектропроект"

лаборатории № 1 Менчик В.В.

лаборатории № 1 Марченко Т.П.

лаборатории № 1 Мусина Е.Б.

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ЧИСЛА, МОЩНОСТИ И ТИПА ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ

3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ СХЕМЫ ПИТАЮЩЕЙ ЦЕПИ 10 (6) кВ

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОСТРОЕНИЮ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ 0,38 — 0,66 кВ

5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ .

6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ДОПУСТИМЫХ УРОВНЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКОВ КЗ

6.7. При необходимости координации (уменьшения) уровней ТКЗ в сетях 0,38 (0,66) кВ без применения специальных токоограничивающих устройств, рекомендуется подключать магистральные шинопроводы на параллельную работу между собой и к КТП с помощью многоамперных одножильных кабелей, прокладывая эти кабели, с необходимыми (по требуемому индуктивному сопротивлению кабельной вставки) междуфазными расстояниями (см. данные табл. 2.3 и 2.8 приложения 2) [ 3].

6.8. Для обеспечения необходимого уровня ТКЗ в сетях с параллельной работой КТП допускается применение трансформаторов меньшей мощности (большего их количества) или увеличение количества групп параллельно работающих трансформаторов (дроблением мощности групп параллельно работающих трансформаторов), что однако требует большего количества питающих линий 10 (6) кВ и должно решаться соответствующим технико-экономическим обоснованием при проектировании системы внутрицехового электроснабжения конкретного цеха (объекта) (см. также 3.5 и рис. 3) [ 3].

6.9. Проектирование питающей сети 0,38 (0,66) кВ с параллельной работой трансформаторов рекомендуется выполнять таким образом, чтобы уровни напряжения в послеаварийных режимах (выходе из строя одного из трансформаторов) находились в регламентируемых, действующими стандартами, пределах — отклонения напряжения, при отключении одного из трансформаторов, на зажимах осветительных приборов не должны превышать минус 7,5 % от номинального и минус 10 % для остальных электроприемников [ 19].

Эти требуемые уровни напряжения у электроприемников обеспечиваются при выполнении питающей сети 0,38 кВ с экономическими длинами магистральных шинопроводов, значения суммарных длин которых на один трансформатор приведены выше в 6.6.

В других случаях, для обеспечения требуемых уровней напряжения в послеаварийных режимах в сетях с параллельной работой трансформаторов рекомендуется секционировать сеть 0,38 (0,66) кВ с возможностью подключения части этой сети к другой группе параллельно работающих трансформаторов КТП (см. также п. 4.7) или применять кольцевые схемы с параллельной работой трансформаторов (см. рис. 4.3).

6.10. Для обеспечения селективной работы аппаратов защиты, в питающих сетях 0,38 (0,66) кВ с параллельно работающими трансформаторами, рекомендуется применять селективные автоматические выключатели, на расцепителях которых временные уставки должны иметь такие значения выдержек времени, при которых обеспечивается гарантированное селективное отключение этих автоматов [ 4].

6.11. Проблема обеспечения допустимых уровней ТК3 и напряжений в сетях с параллельной работой трансформаторов может быть решена при любом количестве и мощности трансформаторов, а также при любых расстояниях (по шинопроводу) между параллельно работающими КТП, путем применения в межтрансформаторных связях специальных токоограничителей (самовосстанавливающихся предохранителей с жидкометаллическими контактами) * или установкой на стороне 10 (6) кВ трансформаторов — тиристорных выключателей ** .

* В настоящее время ВНИПИ "Тяжпромэлектропроект" разработал технические требования и ТЭО на освоение отечественной электропромышленностью указанных самовосстанавливающихся предохранителей (М. ВНИПИ ТПЭП, 1987 г. шифр: М 60507-2).

** В настоящее время разрабатываются проектные решения по применению в системе внутрицехового электроснабжения комбината "Печенганикель" указанных тиристорных выключателей в соответствии с А.С. СССР № 1334261 "Способ ограничения аварийного тока в замкнутой низковольтной электрической сети".

7. ВОПРОСЫ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

7.1. При наличии электроприемников, отрицательно влияющих на качество электроэнергии и работу электрооборудования (электрическая сварка, тиристорно-выпрямительные агрегаты и др.) в системе внутрицехового электроснабжения с параллельной работой трансформаторов, необходимо, в соответствии с действующими стандартами и нормативно-технической документацией, производить проверку допустимых условий работы электрооборудования с такими электроприемниками по соответствию качества электроэнергии в этой сети требованиям ГОСТ 13109-67 [ 19, 20, 21].

7.2. Рекомендуется осуществлять совместное питание сварочной нагрузки с другой силовой нагрузкой цеха при условии, что расчетная эффективная мощность сварочных машин не превышает 15 % от суммарной мощности параллельно работающих трансформаторов, а в зоне нагрузки одного трансформатора эффективная мощность сварочных машин не превышает 30 % от мощности одного трансформатора и в работе находятся не менее трех параллельно включенных трансформаторов КТП [ 20].

7.3. При питании сварочных машин от сети с параллельно работающими трансформаторами, последние должны проверяться на электродинамическую стойкость к повторяющимся пиковым нагрузкам. При этом допускается наибольшая кратность толчковой нагрузки от сварочных машин, работающих в зоне работы одного трансформатора, не превышающая 1,6 S НОМ трансформатора, при условии параллельной работы не менее трех трансформаторов КТП [ 10, 20].

7.4. В сетях с параллельной работой трансформаторов допустимый ГОСТ 13109-67 коэффициент несинусоидальности обеспечивается при условии, что суммарная нагрузка сварочных машин регулируемыми игнитронными или тиристорными контакторами составляет не более 50 % от суммарной мощности параллельно работающих трансформаторов, а в зоне работы одного трансформатора нагрузка сварочных машин может достигать 100 % мощности трансформатора при условии, что в работе находятся не менее трех параллельно включенные трансформаторов КТП [ 20] и отсутствуют другие вентильные нагрузки.

7.5. При наличии в сетях с параллельной работой трансформаторов нелинейных нагрузок использование конденсаторных батарей в качестве компенсаторов реактивной мощности допускается при условии [ 21]:

— для вентильной нагрузки: при ;

— для прочих нелинейных нагрузок: при ,

где SK — мощность короткого замыкания;

S НЛ — суммарная мощность нелинейной нагрузки.

При невыполнении вышеуказанных условии батареи конденсаторов могут применяться только с защитным реактором или должны использовать фильтры. В случае затруднения выполнения перечисленных условий, рекомендуется выделять для питания электроприемников с нелинейными нагрузками — отдельные группы параллельно работающих трансформаторов, а компенсацию реактивной мощности производить за счет других сетей, не имеющих нелинейные нагрузки, что решается при конкретном проектировании и соответствующем технико-экономическом обосновании.

7.6. В сетях с параллельной работой трансформаторов, рекомендуется необходимую расчетную суммарную мощность конденсаторных батарей, предназначенных для компенсации реактивной мощности в зоне работы одного трансформатора, разбивать на группы (по числу магистральных шинопроводов, подключенных к данной КТП) с распределением этой мощности конденсаторных батарей между шинопроводами пропорционально их реактивным нагрузкам. Рекомендуется также расчетную мощность конденсаторных батарей каждого шинопровода разбивать на две группы — регулируемую конденсаторную установку, устанавливаемую вблизи КТП, а вторую группу — нерегулируемую конденсаторную установку, размещаемую на расстоянии 0,25 — 0,5 длины магистрального шинопровода от КТП [ 3, 21].

ЛИТЕРАТУРА

1. Отчет о НИР: "Анализ возможности повышения эффективности работы трансформаторов в системах электроснабжения промышленных предприятий и определение направлений дальнейших разработок". — М. ВНИПИ ТПЭП, 1985, инв. № 0286.0084658, арх. № 395.

2. Отчет о НИР: "Проведение технико-экономических расчетов и исследований по рациональному построению систем электроснабжения промышленных предприятий напряжением 0,38 — 0,66 кВ параллельно работающими трансформаторами". — М. ВНИПИ ТПЭП, 1986, инв. № 0287.0019509, арх. № 469.

3. Отчет о НИР: "Анализ технико-экономических показателей замкнутых систем электроснабжения с параллельной работой трансформаторов на напряжении 0,4 кВ". — Л. ЛПИ, 1987, шифр темы: 203504.

4. Правила устройства электроустановок. — М. Энергоатомиздат, 1985.

5. Инструкция по проектированию силового и осветительного электрооборудования промышленных предприятий. СН 354-77. — М. Стройиздат, 1977.

6. Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий. СН 174-75. — М. Стройиздат, 1976.

7. Руководящий технический материал "Электротехнические расчеты в проектах". Вып. 2. Расчетные коэффициенты электрических нагрузок. ГИПРОАВТОПРОМ. 1984, РТМ 37.047.041-84, арх. № 19479.

8. Нормативы удельных показателей расхода электроэнергии для проектирования предприятий Минавтопрома — ГИПРОАВТОПРОМ, 1982, РТМ 37.047.023-82, арх. № 19104.

9. В.А. Козлов и др. Справочник по проектированию электроснабжения городов. — Л. Энергоатомиздат, Ленинградское деление, 1986.

10. ГОСТ 11677-75. Трансформаторы силовые. Общие технические требования.

11. ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки.

12. Технические условия ТУ 36.18.29.01-11.87. Шинопроводы магистральные ШМА 4 на 1600 А.

13. Проект Государственного стандарта СССР "Короткие заикания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках напряжением до 1 кВ". 2-я редакция, Москва, ВНИИЭ-МЭИ, 1987.

14. Пособие по расчету токов короткого замыкания в сетях до 1000 В промышленных предприятий. — М. ВНИПИ ТПЭП, 1986: М60407_2.

15. Брон О.Б. Шестиперов Ю.И. О токах короткого замыкания в мощных сетях напряжением до 1000 В — Электричество, 1979, № 2.

16. Отчет о НИР: "Исследование и разработка рекомендаций по выбору числа и мощности трансформаторных подстанций электрических сетей до 1000 В". — М. ВНИПИ ТПЭП, 1985, инв. № 0286.0084658, арх. № 397.

17. Технические условия ТУ 16-530.295-83. Подстанции трансформаторные комплектные мощностью от 630 до 2500 кВ · А на напряжение 6 -10 кВ.

18. Протокол № 1269 испытаний на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ магистрального шинопровода типа ШМА 4-1600. НИЦ ВВА, тема: 2.5.87, 1987.

19. ГОСТ 13109-67. Нормы качества электрической энергии у ее приемников, присоединенных к электрическим сетям общего назначения (с изменением). — Введ. 01.08.79.

20. Рекомендации по расчету электрических нагрузок и выбору сетей, питающих установки для контактной сварки. — М. ВНИПИ ТПЭП, 1983, шифр: М788-917.

21. Указания по проектированию компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий. М788-930. — М. ВНИПН ТПЭП 1984.

Приложение 1

НОРМАТИВЫ УДЕЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ И РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ МИНАВТОПРОМА

Данные настоящего приложения (таблицы 1.1 — 1.5) приведены из руководящих технических материалов Гипроавтопрома: РТМ 37.047.023-82 (Инв. (арх.) № 19104) и РТМ 37.047.041-84 выпуск 2 (Арх. № 19479)

Заводы, корпуса, цехи участки производства сдельные виды работ.

Приложение 2

Данные, приведенные в табл. 2.7. и 2.8. взяты из отчета о научно-исследовательской работе “Анализ технико-экономических показателей замкнутых систем электроснабжения с параллельной работой трансформаторов на напряжении 0,4 кВ” совместно выпущенного ВНИПИ ТПЭП и Ленинградским Политехническим институтом имени М.И. Калинина в 1987 г. шифр темы 203504

Средние значения сопротивлений первичных обмоток трансформаторов тока типа ТКФ

Сопротивления, мОм, трансформаторов тока

В связи с тем, что трансформаторы тока на токи более 600 А выполняются одновитковыми, их сопротивления составляют тысячные доли мОм и в расчетах тока КЗ или можно пренебречь.

Данные, приведенные в табл. 2.9, взяты из "Справочника по электроснабжению и электрооборудованию" под ред. А.А. Федорова, М. Энергоатомиздат, 1986г. с. 152, табл. 8.14

Основные технические данные по автоматическим выключателям, применяемым в питающей сети 0,38 — 0,66 кВ

Селективные (С) или токоограничивающие (Т)

Номинальный ток, А

Предельная коммутационная способность. Числитель — для 380 В, знаменатель — для 660 В

Одноразовая предельная коммутационная способность. Числитель — для 380 В, знаменатель — для 660 В

Верхняя граница зоны селективности, кА