2.2 Расчёт электрических нагрузок

Для расчёта электрических нагрузок необходимо знать мощности электроприёмников включаемые в одну сеть. Расчёт электрических нагрузок напряжением до 1 кВ. можно производить двумя способами: методом упорядоченных диаграмм и методом коэффициента спроса. Метод упорядоченных диаграмм является наиболее точным расчетом и применяется для расчёта электрических нагрузок групп электроприёмников имеющих разную мощность, но одинаковый режим работы. А метод коэффициента спроса применяется на предварительной стадии расчётов и при окончательных расчётов, когда определяется мощность группы электроприёмников, имеющих одинаковую нагрузку.

Пример расчёта методом упорядоченных диаграмм для группы электроприёмников. Группа состоит из токарных (кВт, ), автоматических (кВт, ), шлифовальных (кВт, ) станков и пресса(кВт, ). Группа имеет  и .

Определяется показатель сборки:

, [3]

где - максимальная мощность электроприёмников в группе, кВт

-минимальная мощность электроприёмников в группе, кВт

Определяется суммарная номинальная мощность группы электроприёмников:

, кВт [3]

где - номинальные мощности электроприёмников в группе, кВт

-количество электроприёмников в группе

кВт

Определяется эффективное число:

где - мощность электроприёмников, кВт

Определяется расчетная активная мощность:

, кВт[3]

где - коэффициент использования, (определяется по справочным данным)

-коэффициент максимума, (определяется по справочным данным)

кВт

Определяется расчётная реактивная мощность:

,кВАр [3]

где - расчётная активная мощность

Так как , то значит

кВАр

Пример расчёта методом коэффициента спроса для группы из одинаковых электроприёмников. Резьбо-накатные станки состоят из четырёх электроприёмников, кВт, и имеют  и .

Определяется суммарная номинальная мощность группы электроприёмников:

, кВт [3]

где  - номинальная мощность одного электроприёмника, кВт

 - количество электроприёмников

кВт

Определяется расчётная активная мощность:

, кВт [3]

где - коэффициент спроса

- суммарная номинальная мощность, кВт

кВт

Так как , то значит    

Определяется мощность освещения:

Где S- площадь цеха,м  

g- удельная мощность освещения 

, Вт [3]

Определяется расчётная реактивная мощность:

, кВАр [3]

где - расчётная активная мощность, кВт

кВАр

Аналогично рассчитываются мощности для остальных электроприёмников. Кроме активной и реактивной мощности каждый электроприёмник имеет полную мощность. Определяется полная расчётная мощность для группы

, кВА

где  - расчётная активная мощность по всему цеху

 - расчётная реактивная мощность по всему цеху

 - мощность освещения по цеху

 кВА

Определяется максимальный расчётный ток по одиннадцатому цеху:

, [3]

 кА

Все расчёты для остальных электроприёмников рассчитываются аналогично и заносятся в таблицу 2.2.1.

2.3 Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности и повышение коэффициента мощности, имеет большое значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электрической энергии.

Потребителями реактивной мощности являются асинхронный двигатели, на которых приходится основная мощность предприятия (65–70%), трансформаторы потребляют (20–25%) и воздушные электрические сети и другие электроприёмники потребляемые около 10% реактивной мощности.

При увеличении потребляемой реактивной мощности электроустановка вызывает рост тока в проводниках и снижение коэффициента мощности электроустановки и из-за этого нам приходится выбирать провод большего сечения, а это ведёт к большим затратам. Для того чтобы уменьшить ток нужно чтобы реактивная мощность была больше и это дает нам экономию в затратах на материал. А повышение коэффициента мощности зависит от снижения реактивной потребляемой мощности. Повысить коэффициент мощности можно с помощью компенсирующего устройства, которые снижают реактивную мощность.

Компенсации реактивной мощности и количества компенсирующих устройств определяется основным методом расчета и рассчитывается по расчётным данным цеха.

Расчётные данные метизного цеха представлены в таблице 2.3.1.

Таблица 2.3.1 Расчетные данные цеха.

Поднять косинус до величины не ниже 0,93.

Определяется значение коэффициента мощности до компенсации:

[7]

где  – активная мощность цеха до компенсации, кВт

 – полная мощность цеха до компенсации, кВА

Определяется коэффициент заполнения графика по активной нагрузке.

 [7]

где  – максимальная мощность графика, кВт

 – период, час

 – мощность на определенном участке времени, кВт

 – время определенного участка мощности, час

Определяется мощность, которую нужно скомпенсировать, чтобы повысить косинус до заданной величины. 

, кВАр [7]

где  – среднегодовая активная мощность, кВт

 – значение угла до компенсации

 – значение угла после компенсации

, кВт [7]

где  – коэффициент заполнения графика по активной нагрузке

 – активная мощность предприятия до компенсации, кВт

кВт

кВАр

Выбирается компенсирующее устройство УК-0,38-54ОН в количестве 2 штук. Определяется реактивная мощность компенсирующего устройства.

, кВАр [7]

где  – номинальная реактивная мощность одного компенсирующего устройства, кВАр

 – количество компенсирующих устройств

кВАр

Определяется реактивная мощность после компенсации:

, кВАр [7]

где  – реактивная мощность компенсирующего устройства, кВАр

 – полная расчётная мощность предприятия до компенсации, кВАр

кВАр

Определяется добавочная активная мощность:

, кВт [7]

где  – реактивная мощность компенсирующего устройства, кВАр

 – тангенс угла потерь, который всегда равен 0,003

кВт

Определяется активная мощность предприятия после компенсации:

, кВт [7]

где  – активная мощность цеха до компенсации, кВт

 – добавочная активная мощность, кВт

кВт

Определяется величина полной мощности после компенсации:

, кВА [7]

где  – активная мощность предприятия после компенсации, кВт

– реактивная мощность предприятия после компенсации, кВАр

кВА

Определяется значение коэффициента мощности после компенсации:

 [7]

где  – активная мощность предприятия после компенсации, кВт

 – полная мощность предприятия после компенсации, кВА

Так как коэффициент мощности получился в пределах допустимого значения, то расчет компенсации реактивной мощности произведен правильно, и выбор компенсирующих устройств произведен верно.

2.4 Выбор варианта электроснабжения, числа и мощности трансформаторов на подстанции

Подстанция – это электроустановка, состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств напряжением до 1000 вольт и выше, служащая для приема, преобразования, распределения и передачи электроэнергии потребителям.

Основное электрооборудование на подстанции являются трансформаторы и распределительные устройства, содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины и другие вспомогательные устройства.

Для выбора числа и мощности трансформаторов на подстанции необходимо знать полную мощность цеха и некоторые другие данные, которые приведены в таблице 2.4.1.

Таблица 2.4.1 Технические данные для выбора трансформаторов

Определяется средняя мощность нагрузки:

, кВА [7]

где  – коэффициент заполнения графика по активной нагрузке

– полная мощность цеха,кВА

кВА

Определяется количество трансформаторов на подстанции:

Так как в цехе есть потребители первой категории, то на подстанции должно быть установлено два трансформатора.

Определяется намечаемая мощность трансформатора:

, кВА [7]

где  – средняя мощность нагрузки, кВА --

 – количество трансформаторов

кВА

Выбираются два варианта трансформаторных подстанций:

1 вариант: КТП –6\0,4– руб.

2 вариант: КТП –6\0,4– руб.

где ,  – стоимость трансформаторной подстанции

Определяется максимальный коэффициент загрузки по каждому варианту:

 [7]

где – полная мощность цеха, кВА

 – количество трансформаторов

– мощность трансформатора, кВА

Определяется средний коэффициент загрузки трансформаторов:

 [7]

где – средняя мощность нагрузки, кВА

Определяется значение эквивалентной охлаждающей температуры:

С помощью значения эквивалентной охлаждающей температуры по таблице “Указания к пользованию графиками зависимости” определяем номер кривой зависимости коэффициента допустимой перегрузки. По графику №17.

Определяется значение допустимого коэффициента загрузки по каждому варианту:

Сравниваем допустимые коэффициенты загрузки с максимальными:

 <

 <

В техническом отношении подходят оба варианта, так как допустимый коэффициент нагрузки больше максимального.

Определяется аварийная перегрузка трансформатора в случае выхода из строя другого:

, кВА [7]

где  – коэффициент допустимой перегрузки

кВА

кВА

В аварийном режиме предпочтительнее второй вариант, так как позволяет оставить в работе большее число электроприемников.

Выбирается тип трансформаторов, устанавливаемых на подстанции которые заносит в таблицу 2.4.2.

Таблица 2.4.2 Выбор типа трансформаторов

Определяются потери активной мощности в трансформаторах:

, кВт [7]

где  – потери мощности холостого хода, кВт

 – потери мощности короткого замыкания, кВт

 – ток холостого хода

 – напряжение короткого замыкания

 – максимальный коэффициент загрузки

кВт

кВт

Определяются годовые потери энергии в трансформаторах:

,  [7]

где  – потери активной мощности в трансформаторе, кВт

 – количество

 – время работы трансформаторов в год, час

Определяется стоимость потерь:

, руб. [7]

где  – мощность годовых потерь энергии в трансформаторах,

 – стоимость энергии за 1

руб.

руб.

Определяется срок окупаемости:

, год [7]

где ,  – стоимость трансформатора, руб.

,  – стоимость потерь, руб.

года.

Не смотря на то, что капитальные затраты по второму варианту больше, они окупятся за счёт снижения потерь за 2,3 года. Второй вариант так же даёт возможность расширения производства. В аварийном режиме второй вариант предпочтительнее так как он позволяет оставить в работе большее число электроприёмников, поэтому окончательно выбираем: КТП-6\0,4 с трансформаторами ТМ-1000/6

2.5 Расчет и выбор магистральных и распределительных сетей напряжением до 1000 В

Электрические сети служат для передачи и распределения электрической энергии к цеховым потребителям промышленных предприятий.

Все шинопроводы, провода и кабели выбираются с учётом характера окружающей среды, размещением технологического оборудования, токов протекающим по ним и напряжения.

Выбирается магистральный шинопровод по максимальному току цеха:

Таблица 2.5.1 Технические данные магистрального шинопровода

Выбирается распределительный шинопровод по максимальному току группы:

Таблица 2.5.2 Технические данные распределительных шинопроводов

Выбираются кабели марки АСБ (кабель с алюминиевыми жилами, с изоляцией из пропитанной бумаги, в свинцовой оболочке, бронированный двумя стальными лентами, с наружным покровом); СБ (то же только с медными жилами) и провода марки АПВ (провода с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной изоляцией; используются для монтирования вторичных цепей, прокладки в трубах, пустотных каналах несгораемых конструкций и для монтирования силовых и осветительных цепей в машинах и станках) для питания отдельных электроприемников. Данные выбранных проводов и кабелей заносятся в Кабельный журнал (Таблица 2.5.3)

Таблица 2.5.3 Кабельный журнал.

Страницы: 1, 2, 3, 4