Электроснабжение предприятий

Для питания  крупных предприятий следует  применять напряжение 110, 220кВ. широкое  распространение получило напряжение 110кВ, так как силовые трансформаторы и другое основное электрооборудование выпускается именно на это напряжение. 

Напряжение 35кВ применяют для питания крупных  предприятий, а также для частичного распределения электрической энергии крупных предприятий. При этом на крупных предприятиях применяются трёхобмоточные трансформаторы. Напряжение 20кВ имеет преимущество по сравнению с напряжением 35кВ, которое заключается в более простом устройстве электрической сети и более дешёвых коммутационных аппаратах. По сравнению с напряжением 10кВ, при напряжении 20кВ снижаются потери электрической энергии в системах электроснабжения и токи короткого замыкания. Однако напряжение 20кВ как напряжение 35 и 10 кВ не целесообразно применять в качестве основного напряжения для первой ступени системы электроснабжения крупных предприятий. Несмотря на все преимущества применения напряжения 20кВ ограничивается отсутствием электрооборудования на это напряжение. Напряжение 6, 10,кВ широко используется на промышленных предприятиях средней мощности. Причём напряжение 10кВ является более экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ. Напряжение 10кВ необходимо использовать для внутризаводского распределения электрической энергии:

     1)на предприятиях с мощными двигателями мощностью более 600кВт и напряжением 10кВ.

      2)на предприятиях с отсутствием двигателей на ступени 6 и 10 кВ

      3)на предприятиях с небольшим  количеством двигателей 6кВ запитываемых       по схеме трансформатор – двигатель.

Напряжение 6 кВ должно обуславливаться наличием большого числа двигателей на напряжение 6 кВ или технико-экономическим сравнением при выборе напряжения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ  МОЩНОСТИ

  

      Основными потребителями реактивной  мощности являются асинхронные двигатели и индукционные печи. Прохождение в электрических сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах, генераторах электростанций, дополнительные потери напряжения, требует увеличение номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает пропускную способность всей системы электроснабжения.

       Меры  по снижению реактивной мощности: естественная компенсация без применения специальных  компенсирующих устройств; искусственные  меры с применением компенсирующих устройств.

       К естественной компенсации относятся: упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки; создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения количества ступеней трансформации; замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка; применение синхронных двигателей вместо асинхронных; ограничение продолжительности холостого ход двигателей и сварочных аппаратов.

       К техническим средствам компенсации  реактивной мощности относятся: конденсаторные батареи, синхронные двигатели, вентильные статические источники реактивной мощности.

       Косинусные  конденсаторы – это специальные  ёмкости предназначенные для  выработки реактивной энергии, выпускаются в однофазном и трёхфазном исполнении на напряжение 660В и ниже. На напряжение меньше 1000В выпускаются только в однофазном исполнении. По сравнению с другими источниками реактивной мощности обладают следующим преимуществом:

    1) простота эксплуатации

    2) простота монтажа 

    3) возможность установки в любом  сухом помещении. 

    Недостатки:

1. Зависимость реактивной мощности от напряжения.
2. Чувствительность к искажению от напряжения.
3. Недостаточная электрическая прочность при перенапряжении и коротком замыкании.

Установки конденсаторов бывают: индивидуальные, групповые и централизованные.

Индивидуальные  конденсаторы- устанавливаются возле  электроприёмника и закрепляются наглухо к его зажимам. Характеризуется плохим использованием конденсатора так как при отключении электроприёмника, отключается и конденсатор.

Групповые конденсаторы- присоединяются к распределительному пункту и при отключении установки, конденсаторы питаются от высокого напряжения трансформаторной подстанции. Недостатком является при отключении конденсатора необходимо их разряжать, для этого к ним подключать активное сопротивление, которые принимают на себя весь заряд конденсатора.

Синхронные  конденсаторы – это синхронные двигатели  предназначенные для выроботки  реактивной мощности.

Достоинства:

1. Положительно регулируют эффект, при уменьшении напряжения увеличивается реактивная мощность.
2. Возможность плавного регулирования мощности.
3. Достаточная термическая и динамическая стойкость к токам короткого замыкания.
4. Возможность ремонта.

Недостатки:

1. Удорожание и усложнение эксплуатации.
2. Значительные потери активной энергии.
3. Шум во время работы.

 

4.1.Выбор места расположения и мощность

компенсирующих устройств 

Данный  выбор производится на основании  технико-экономических расчётов по минимуму приведенных затрат. Распределение  мощности конденсаторов в сетях высшего и низшего напряжения производится исходя из условия небольшого снижения потерь активной мощности от реактивных нагрузок. Чрезмерное дробление мощности приводят к значительным затратам на  отключающую аппаратуру. Не рекомендуется в сетях с напряжением 6-10кВ устанавливать батареи мощностью менее 400кВар, при решении вопроса о размещении конденсатора приходится считаться с двумя факторами:

1. Степень разгрузки элементов сети от реактивной мощности.
2. Степень использования конденсатора.

При установке конденсаторов на ГПП  получается хорошее использование  конденсатора, однако при этом от реактивной мощности разрушается только выше расположенные звенья энергосистемы. Потери активной мощности с низкой стороны не снижаются, поэтому централизованная компенсация реактивной мощности на подстанции не рекомендуется. Индивидуальная компенсация реактивной мощности даёт идеальное решение в отношении разгрузки всех элементов системы от реактивной мощности, но имеет при этом большие капитальные затраты поэтому и не рекомендуется. Рекомендуется компенсация реактивной мощности возле крупных электроприёмников с низким коэффициентом мощности и с большим количеством рабочих часов в году. 
 

4.2.Рекомендации по установке компенсирующих

устройств

1. Регулируемые  конденсаторные батареи с напряжением  до 1000В используются только при достаточном технико-экономическом обосновании.
2. Не регулируемые конденсаторные батареи с напряжением до 1000В целесообразно устанавливать на цеховых распределительных подстанциях или присоединять к магистральным токопроводам, при условии что окружающая среда не препятствует этой установке.
3. На цеховых подстанциях с централизованной установкой применяется когда, размещение конденсаторов в цеху не допустимо по условиям пожарной безопасности.
4. При выборе цеховых конденсаторных батарей необходимо что бы их мощность была равна реактивной мощности цехового распределительного пункта.
5. В сетях напряжением 6-10кВ в перву4ю очередь стремятся использовать синхронные двигатели и только при их отсутствии применяют конденсаторы. Конденсаторы на 6-10кВ рекомендуется устанавливать на цеховых подстанциях имеющие сборные шины на распределительных пунктах или на вторичном напряжении ГПП.

 

4.3.Регулирование мощность конденсаторных установок 

      При регулировании мощности компенсирующих устройств необходимо

учитывать условия электроснабжения как внутри предприятия, так и в энергосистеме. Если в ночное время в энергосистеме нет дефицита реактивной мощности, то конденсаторы на предприятии в это время должны отключаться полностью или частично. Если оставлять их в работе то это может повысить напряжение в сети до недопустимых значений. Это приводит к повреждению электроустановки и самих конденсаторов. Регулирование мощности конденсаторных установок применяется только при длительных медленных изменениях реактивных нагрузок связанных с суточным графиком. При снижении реактивной нагрузки система регулирования должна исключать работу предприятия с опережающим коэффициентом мощности.

Различают два вида регулирования:

1. Автоматическая.
2. Ручное или диспетчерское.

   Регулирование диспетчером  является самым простым и не  требует дополнительной аппаратуры и при этом достигается высокоэкономичное электроснабжение, так как регулирование ведётся в соответствии с суточным графиком электрических нагрузок, но это возможно в тех предприятиях где существует телемеханизация или диспетчерская служба.

   Автоматическое регулирование может  быть выполнено по напряжению, по реактивной мощности по  времени и по комбинированным  схемам. Наибольшее распространение получило регулирование по напряжению.

4.4.Расчёт и выбор компенсирующего устройства 

               Выбор компенсирующих устройств производится по формуле: 

         

         при    

        

         

1. Определяем  мощность компенсирующего устройства для первого цеха.

 

         

         

       

Выбираем  к установке 2 двигателя типа СТД  с Qном= 1600кВар. 

2. Определяем  мощность компенсирующего устройства для второго цеха.

 

         

         

       

Выбираем  к установке 2 двигателя типа СТД  с Qном=3200 кВар. 

3. Определяем  мощность компенсирующего устройства для третьего цеха.

 

         

         

      

Выбираем  к установке 2 двигателя типа СТД  с Qном=3700кВар. 

4. Определяем  мощность компенсирующего устройства для четвертого цеха.

 

             

       

Выбираем  к установке 2 двигателя типа СТД  с Qном=1900кВар. 
 
 
 
 
 

5.ВЫБОР  ТИПА, ЧИСЛА И МОЩНОСТИ  СИЛОВЫХ

ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП 
 

      Выбор числа трансформаторов на цеховых  трансформаторных подстанций и ГПП определяется в зависимости от категории надёжности электроприёмников.