4. Компенсация реактивной мощности

Под реактивной мощностью понимается электрическая нагрузка, создаваемая колебаниями энергии электромагнитного поля. В отличие от активной мощности реактивная, циркулируя между источниками и потребителями, не выполняет полезной работы. Принято считать, что реактивная мощность потребляется (QL), если нагрузка носит индуктивный характер (ток отстает по фазе от напряжения) и генерируется (Qc) при емкостном характере нагрузки (ток опережает по фазе напряжение).

Реактивная мощность запасается в виде магнитного и электрического полей в элементах электрической сети, электроприемниках, обладающих индуктивностью и емкостью.

Основными электроприемниками реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели - на их долю приходится 60...65% потребляемой реактивной мощности, 20…25% приходится на трансформаторы, 10...15% — на другие электроприемники (преобразователи, реакторы, газоразрядные источники света) и линии электропередачи.

Под компенсацией реактивной мощности понимается снижение реактивной мощности, циркулирующей между источниками тока и электроприемниками, а следовательно, и снижение тока в генераторах и сетях.

Проведение мероприятий по компенсации реактивной мощности дает значительный технико-экономический эффект, заключающийся в снижении потерь активной мощности.

В действующих системах электроснабжения мощность компенсирующих устройств можно определить по следующему выражению:

Qк = Рр(tgφ1 - tgφ2),

где Рр – расчетная активная нагрузка потребителя; tgφ1,tgφ2 – коэффициенты реактивной мощности соответственно фактический и нормативный.

Определяем фактический коэффициент мощности

 (tgφ=1,06)

Нормативный tgφ = 0,33

Мощность компенсирующего устройства

Qк = 133,54 × (1,06 – 0,33) = 97,5 квар

Выбираем по таблице 5.1 [лит. 2. стр 306] комплектную конденсаторную установку типа УК3-3-0,38-100У3 мощностью 100квар

5. Выбор пусковой защитной аппаратуры

Основными видами защит электрических сетей и электроприемников напряжением до 1 кВ являются защиты от перегрузки и токов короткого замыкания (КЗ). Защита оттоков КЗ должна осуществляться для всех электрических сетей и электроприемников.

В качестве аппаратов защиты применяются автоматические выключатели и предохранители.

Для защиты электродвигателей от перегрузки и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз, применяются также тепловые реле магнитных пускателей.

Выбор аппаратов защиты (предохранителей, автоматов) выполняется с учетом следующих основных требований:

1. Номинальный ток и напряжение аппарата защиты должны соответствовать расчетному длительному току и напряжению электрической цепи.

2. Номинальные токи расцепителей автоматических выключателей и плавких вставок предохранителей необходимо выбирать по возможности меньшими по длительным расчетным токам с округлением до ближайшего большего стандартного значения.

3. Аппараты защиты не должны отключать установку при кратковременных перегрузках, возникающих в условиях нормальной работы, например, при пусках электродвигателей.

4. Время действия аппаратов защиты должно быть по возможности меньшим, и должна быть обеспечена селективность (избирательность), действия зашиты при последовательном расположении аппаратов защит в электрической цепи.

5. Ток защитного аппарата (номинальный ток плавкой вставки, номинальный ток или ток срабатывания расцепителя автомата) должен быть согласован с допустимым током защищаемого проводника.

6. Аппараты зашиты должны обеспечивать надежное отключение в конце защищаемого участка двух- и трехфазных КЗ при всех видах режима работы нейтрали сетей, а также однофазных КЗ в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Рассмотрим расчет пусковой защитной аппаратуры на примере пруткового станка:

Рном = 20+7+1,5 кВт

Типы двигателей: 4А180М6У3; 4А132М6У3; 4А90L6У3

cosφ1 = 0,87; cosφ2 = 0,81; cosφ3 = 0,74

η1 = 88%; η2 = 85,5%; η3 = 75%

Iпуск1/Iном1 = 6; Iпуск2/Iном2 = 7; Iпуск3/Iном3 = 5,5

Номинальные токи двигателей:

А

А

А

Номинальный ток магнитного пускателя и расцепителя выбираем по условию:

Iном.э ≥ Iдл.; Iном.расц. ≥ Iдл .

Iдл = ∑Iном = 39,74+15,4+4,1=59,24

Выбираем магнитный пускатель ПМЛ410004 (Iном = 63А) с тепловым расцепителем РТЛ206104 (Iср = 64А)

Аналогично проводим расчеты и выбираем магнитные пускатели и тепловые расцепители для остальных электроприемников участка.

Данные расчетов заносим в таблицу 5.1

Таблица 5.1

Выберем автоматы для линий 17-25 в распределительном пункте по условиям:

I ном.а . ≥ Iдл; Iном расц. ≥ Iдл

Рассмотрим расчет на примере линии №17

Рном = 14 кВт; Iном = 26,6 А

Iдл = Iном = 26,6 А

I ном.а. ≥ 26,6 А

Автоматический выключатель выбираем по таблице 3.7 [лит.2 стр.146], расчетам соответствует автоматический выключатель А3710Б 160/40

Аналогично выбираем для остальных линий:

1-16 автоматический выключатель А3720Б 250/250

17-20 автоматические выключатели А3710Б 160/40

21-25 автоматические выключатели А3710Б 160/80

6. Расчет силовой сети

Выбор сечения кабелей и шинопроводов производим по одному из двух условий:

1. Iдоп ≥ Iр/Кп,

где Iр расчетный ток группы электроприемников, Кп – поправочный коэффициент (для t = 25°C Кп = 1)

2. Iдоп ≥ ,

Кз – коэффициент защитной аппаратуры, то есть отношение длительно допустимого тока к току срабатывания защитной аппаратуры;

Iз ток расцепителя защитного аппарата.

Рассмотрим расчет на примере линии №17

Рном = 14 кВт; Iном = 26,6 А; Iз = 40 А

Условие 1

Iдоп ≥ Iр/Кп, = 26,6/1 = 26,6 А

Условие 2

Iдоп ≥

По таблице П2.1 [лит. 2 стр 510] выбираем кабель с алюминиевыми жилами и бумажной пропитанной изоляцией АСБГ4(1×10) и Iдоп = 45А

Аналогично выбираем кабели (шинопроводы) для линий:

№№ 1-16 шинопровод ШРА4 (35×5)

№№ 17-20 кабель с алюминиевыми жилами и бумажной пропитанной изоляцией АСБГ4(1×10)

№№ 21-25 кабель с алюминиевыми жилами и бумажной пропитанной изоляцией АСБГ4(1×35)

Для линии питающей РП кабель с алюминиевыми жилами и бумажной пропитанной изоляцией ААБ(1×120)

7. Выбор комплектной трансформаторной подстанции

Трансформаторной подстанцией называется электроустановка служащая для приема, преобразования, распределения электрической энергии, и состоящая из силовых трансформаторов или преобразователей, а также распределительных устройств напряжением до 1000 В и выше 1000 В. Они являются основными звеньями системы электроснабжения и в зависимости от положения в энергосистеме, их назначения, величине первичного и вторичного напряжений подстанции подразделяют на районные и подстанции предприятий. Районными называются подстанции, которые питаются от районных (основных) сетей энергосистемы. Они предназначены для электроснабжения больших районов, в которых находятся промышленные, городские, сельскохозяйственные и другие потребители. Районные трансформаторные подстанции подразделяются на узловые распределительные подстанции (УРП) и распределительные подстанции (пункты РП 6 – 10 кВ).

Узловые распределительные подстанции получают энергию от энергосистемы и распределяют ее без преобразования по территории предприятий.

Распределительные подстанции предназначены для приема и распределения электрической энергии на одном и том же напряжении без преобразования.

Трансформаторные подстанции предприятий подразделяются на заводские и цеховые подстанции. Заводские делятся на главные понизительные подстанции (ГПП) с открытым распределительным устройством (ОРУ), предназначенные для приема электрической энергии от энергосистем 35 – 110 – 220 кВ и преобразования ее в напряжение заводской сети 6 – 10 кВ, для питания цеховых и межцеховых подстанций, а также бывают отдельно стоящие подстанции с закрытым распределительным устройством (ЗРУ).

Выбор числа трансформаторов, типа и схемы питания подстанций обусловлен величиной и характером электрических нагрузок, размещением нагрузок на генеральном плане предприятия, а так же производственными и эксплуатационными требованиями.

Трансформаторные подстанции должны размещаться вне цеха только при невозможности внутри него или при расположении части нагрузок вне цеха. Выбранная подстанция должна занимать минимум полезной площади цеха, удовлетворять требованиям электрической и пожарной безопасности и не должна создавать помех производственному процессу.

Выбор количества трансформаторов на ТП зависит от категории степени бесперебойности электроснабжения.

Однотрансформаторные цеховые подстанции применяют для потребителей 2-й и 3-й категории, при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резервировании, осуществляемом по перемычкам на вторичном напряжении.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяют при преобладании 1-й категории, а также при наличии неравномерного годового суточного или годового графика нагрузки.

Мощность трансформатора выбирается по следующему условию:

где Кз – коэффициент загрузки;

Sр – расчетная мощность трансформатора, кВ·А;

Sст – стандартное, табличное, значение мощности, кВ·А;

N – количество трансформаторов.

Коэффициент загрузки принимает стандартные значения в зависимости от категории по бесперебойности электроснабжения цеха, для которого проектируется КТП (для 1-ой категории 0,65 – 0,7; для 2-ой 0,7 – 0,8; для 3-ей 0,9 – 1). Так как механосборочный участок относят к потребителям 2-й категории считаем, что количество трансформаторов N=1, а коэффициент загрузки Кз=0,75.

Sp = Sр1+Sр2 = 113,98 + 80,6 = 194,58 кВ·А

Выбираем трансформаторную подстанцию ТМ-400/10 [таблица П1.1 стр. 508 лит. 2]

8. Выбор электрооборудования напряжением выше 1000 В

Любая электрическая цепь должна иметь выключатель и защитный аппарат. При напряжении выше 1000 В в выключателях, при отключении, в воздушном промежутке между расходящимися контактами горит дуга. Электрическая дуга имеет температуру в несколько тысяч градусов, и если ее не погасить, то в считанные секунду расплавятся контакты и повредят близко расположенные приборы и аппараты. По этим причинам силовые выключатели в установках напряжением выше 1000 В снабжены специальными, иногда очень сложными, дугогасительными системами.

Выключатели, в которых дугогасительной средой служит трансформаторное масло, называются масляными. Масляные выключатели получили широкое распространение в закрытых и комплектных распределительных устройствах. Токоведущие части изолируются друг от друга фарфором, стеклопластиком или иными изоляционными материалами.

В качестве отключающих аппаратов при напряжении до 10 кВ широко применяют выключатели нагрузки, в которых для гашения дуги используется не масло, а органическое стекло. Выключатели нагрузки – это коммутационные аппараты, предназначенные для отключения и включения токов нагрузки в нормальном режиме. Для защиты от токов КЗ на общей раме с выключателем последовательно устанавливают предохранитель.

В сетях предприятий ударный ток короткого замыкания обычно превышает эти значения, однако в сочетании с предохранителем типа ПК выключатель нагрузки может использоваться в сетях

Выключатель нагрузки выпускается в комплекте с предохранителем и выбирается по нескольким расчетным величинам. Условие выбора оформляется в виде таблицы:

Таблица 8.1

Выбор стандартных (каталожных) величин ведем по справочной литературе [лит. , стр. , табл. ], в данном случае выбираем выключатель нагрузки ВНП-17 в комплекте с предохранителем ПК – 10/100.

Этот выключатель в комплекте с предохранителем ставится на КТП с высокой стороны.

Литература

1. А.Г.Ус, Т.В. Елкина «Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий» (Лабораторный практикум) Минск 2005г.

2. Л.Л. Коновалова, Л.Д.Рожкова «Электроснабжение промышленных предприятий и установок Москва 1989г.

3. Н.А.Гурин, Г.И.Янукович «Электрооборудование промышленных предприятий и установок» Дипломное проектирование. Минск 1990г.

Страницы: 1, 2