Файл: Электроснабжение инструментального цеха.docx

4.2 Технико-экономический расчёт вариантов

Технико-экономический расчет вариантов осуществляется по минимуму приведенных затрат по вариантам

(18)

где З_ктп, З_ку – приведенные затраты на комплектную трансформаторную подстанцию (КТП) и компенсирующие устройства (КУ);

Е_н – нормативный коэффициент эффективности (для объектов электроэнергетики 0,223);

К_∑ – суммарные капитальные затраты на КТП и КУ;

С_∑ – суммарные эксплуатационные издержки.

Суммарные капитальные затраты

(19)

где К_тр – стоимость (единовременные капиталовложения) трансформаторов, руб.;

К_КТП – стоимость КТП, руб.;

К_КУ – стоимость конденсаторной установки, руб. (для высоковольтных КУ – стоимость КУ и высоковольтной ячейки для ее подключения, может быть принята 100 тыс. руб.).

Суммарные эксплуатационные издержки

(20)

где С₀ – удельная стоимость потерь электроэнергии в год, руб/(кВт∙год);

Δр_тр – потери активной мощности в трансформаторе;

Δр_ВКБ, Δр_НКБ – удельные потери активной мощности в конденсаторных батареях, на стадии проектирования могут быть приняты 2,5 кВт/МВАр и 4,5 кВт/МВАр соответственно.

Удельная стоимость потерь электроэнергии в год по двухставочному тарифу

(21)

где а и b – основная (150 руб./кВт в месяц) и дополнительная (1,02 руб./кВт×ч) ставки тарифа на активную мощность и активную электроэнергию;

Т_м – время использования максимума нагрузки.

Потери активной мощности в трансформаторе

(22)

где ΔР_хх и ΔР_кз – потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора (технические характеристики);

β – реальный коэффициент загрузки трансформатора

(23)

Если приведенные затраты отличаются не более чем на 10%, то варианты считаются равно экономическими и выбирается вариант с наилучшими техническими показателями, например, двухтрансформаторная подстанция с компенсацией на низком напряжении.

---

4.3 Выбор типа и группы соединения трансформаторов

Тип трансформатора масляный, сухой и с негорючим диэлектриком выбирается на основании места установки трансформатора и категории помещения. Для внутренней установки могут применяться все типы, для наружной только масляные.

Сухие и с негорючим диэлектриком трансформаторы дороже масляных и применяются в местах, требующих повышенной безопасности (учебные заведения, шахты, метро и т.п.) и с повышенными требованиями к охране окружающей среды (курортные зоны, водозаборные станции), на взрывоопасных предприятиях (нефтяная и химическая промышленность). В случаях оптимизации схемы за счет установки трансформатора вблизи центра нагрузки, обоснованной технико-экономическим расчетом.

Масляные трансформаторы могут устанавливаться внутри помещения с учетом следующих основных условий (ПУЭ):

- установка в отдельной камере на первом этаже или в одном помещении с РУ напряжением 0,4 кВ до двух трансформаторов мощностью по 630 кВА, отделенных друг от друга перегородкой из негорючих материалов;

- установка на втором этаже или ниже уровня пола первого этажа на 1 м в не затапливаемых зонах при условии беспрепятственной транспортировки наружу и удаления масла в аварийных случаях, при этом не допускается размещать под помещениями с мокрым технологическим процессом и непосредственно над и под помещениями в которых в пределах площади занимаемой РУ или ТП одновременно могут находится более 50 человек в период более 1 часа;

- пол камеры должен иметь 2%-ный уклон в сторону маслоприемника;

- каждая камера должна иметь отдельный вход нагружу или в смежное помещение категории Г (умеренная пожароопасность – негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, и (или) горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива) или Д (пониженная пожароопасность – негорючие вещества и материалы в холодном состоянии).

---

Схема и группа соединения трансформатора.

Согласно ТПК 45-4.04-296-2014 (Силовое и осветительное электрооборудование промышленных предприятий) п. 6.2.1. По условиям надежности действия защиты от однофазных замыканий в сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью рекомендуется применять трансформаторы со схемой соединения обмоток «звезда-зигзаг» при мощности до 250 кВА и со схемой «треугольник-звезда» — при мощности 400 кВА и более. В настоящее время промышленностью выпускаются трансформаторы Y/Y₀ – 0, Y/Z₀ – 11 и Δ/Y₀ – 11.

Группа Y/Y₀ – 0 отличается повышенным сопротивлением нулевой последовательности, что затрудняет защиту от однофазных коротких замыканий на корпус и т.п., поэтому для питания цеховых сетей не рекомендуются.

---

4.4 Технико-экономический расчёт рассматриваемых вариантов

Удельная стоимость потерь электроэнергии в год



1 вариант. S_н.тр=1×1000 кВА, Q_нку=226,6 кВАр; Q_т=307 кВАр

По Q_НКУ=226,6 кВАр выбирается ближайшая по мощности стандартная батарея (прил. 5) КРМ 0,4-225 стоимостью 89,1 тыс.руб., Q_НКБ=225 кВАр, следовательно, Q_т=307-225=82 кВАр. Распределение реактивных мощностей и стандартных компенсирующих устройств представлены на рис. 4.












Рис. 4-Принятое распределение реактивных мощностей и стандартных компенсирующих устройств по вариантам рисунки не верны
Цех питается по радиальной схеме, следовательно, шкаф ввода высокого напряжения не требуется. Принимается тупиковая комплектная трансформаторная подстанция КТП-ТК-800/10(6)/0,4, стоимостью 195 тыс.руб.

В КТП устанавливается масляный трансформатор ТМГ-1000/10(6)/0,4 схема соединения Δ/Y_н-11, стоимостью 400 тыс.руб. В данном случае установка ТП внутри цеха не предусматривается и нет предпосылок для применения более дорогих трансформаторов. Технические характеристики трансформатора: ΔР_хх=10500 кВт; ΔР_кз=1400 кВт.

Потери в трансформаторе





ТЭР 2а варианта

Для двухтрансформаторной подстанции расчетные мощности необходимо разделить между двумя трансформаторами.

По Q_НКУ=226,6 кВАр выбираются ближайшие по мощности стандартные батареи 2×КРМ 0,4-110 стоимостью 2×55 тыс.руб., Q_НКБ=2×110 кВАр, следовательно, Q_т=307-220=87 кВАр. Распределение реактивных мощностей и стандартных компенсирующих устройств представлены на рис. 4.

Принимается тупиковая комплектная трансформаторная подстанция 2КТП-ТК-400/10(6)/0,4, стоимостью 328 тыс.руб.

В КТП устанавливаются два масляных трансформатора ТМГ-400/10(6)/0,4 схема соединения Δ/Y

---

_н-11, стоимостью 315 тыс.руб. каждый. Технические характеристики трансформатора:

ΔР_хх=5,4 кВт; ΔР_кз=0,75 кВт.

Потери в трансформаторах



Приведенные затраты по (21)



Расчет затрат по вариантам приведен в таблице 4.

Таблица 4-Расчетные затраты на КТП и КУ по вариантам

N	QНКБ кВАр	QВКБ кВАр	Qт кВАр	β2	ΔРхх кВт	ΔРкз кВт	ΔРтр кВт	Ктр т.руб	ККТП т.руб	КНКБ т.руб	КВКБ т.руб	Зпр т.руб
1	1000	-	225	0,82	10,5	1,4	1	947	195	89,1	-	286,37
2а	400	-	225	0,52	5,4	0,75	2	315	315	110	-	255,74

Нет вариантов с ВКБ
Остальные варианты представленные на рис.3 в не рассматриваем, так как при расчётах получается отрицательное значение реактивной мощности. Там все нормально получается

На основании полученных данных к установке принимается двухтрансформаторную подстанцию с трансформатором ТМГ 400/10/0,4 и с установкой низковольтной батареей 2хУКМ58-0,4-110-25У3 (установка конденсаторная модифицированная с автоматическим регулированием напряжением 0,4 кВ, номинальной мощности 110 кВАр с 16 ступенями регулирования по 25 кВАр для умеренного климата (У) 3 категории размещения в помещениях без искусственного климата).

---