ЭСН и СО Шлифовального цеха

 

=6 кВт

 кВар

 кВА

Расчет для остальных РП аналогичен.

Определяем расчетные токи.

расчет для РП1:

 

 

Расчет для остальных РП аналогичен.

Все полученные данные расчета заносим в таблицу 5.

 

1.4 Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий, имеет большое значение для народного хозяйства, является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии. Повышение коэффициента мощности на 0,01 в масштабе страны дает возможность дополнительного полезного отпуска электроэнергии в 500 млн. кВт*ч в год.

Увеличение потребления реактивной мощности электроустановками вызывает возрастание тока в проводниках любого звена системы электроснабжения и снижение величины коэффициента мощности электроустановок.

Применение устройств, компенсирующих реактивную мощность, несколько удорожает эксплуатацию электрических установок.

При подключении к электросети активно-индуктивной нагрузки ток  отстает от напряжения U на угол сдвига << - коэффициент мощности.

Электроприемники потребляют как активную Р, так и реактивную Q мощность.

Реактивная мощность

 , кВар

 

Р – активная энергия, потребляемая электроприемниками, преобразуется в механическую, тепловую, энергию сжатого воздуха (газа) и т.п.

Основными потребителями реактивной мощности индивидуального характера на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели АД (60 - 65% от общего потребления), трансформаторы, включая сварочные (20-25%), вентильные преобразователи, реакторы и др.

Реактивной мощностью дополнительно нагружаются питающие и распределительные сети предприятия, соответственно увеличивается общее потребление электроэнергии.

Меры по снижению потребления реактивной мощности естественная компенсация без применения  специальных компенсирующих устройств; искусственная компенсация.

Естественная компенсация реактивной мощности не требует больших материальных затрат и должна проводиться на предприятиях в первую очередь. К естественной компенсации относится:

• упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки и улучшению энергетического режима оборудования.
• создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения количества ступеней трансформации.
• применение более нового и совершенного электрооборудования, с меньшими потерями на перемагничивание.
• замена малонагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка.
• применение СД вместо АД, если это по условиям технологического процесса.
• ограничение продолжительности х. х. двигателей и сварочных трансформаторов.

Отключение части силовых трансформаторов при малой нагрузке (выходные, праздничные дни, ночное время).

Суммарная реактивная мощность, потребляемая трансформаторами энергосистемы, обычно превышает реактивную мощность, потребляемую всеми асинхронными двигателями, присоединенными к сети.

Потребление реактивной мощности, по существу не связано с потреблением активной мощности и обусловлено параметрами сети и режимами ее работы. Реактивная мощность потребляется любым электроприемником электросети, в которой ток отстает от приложенного напряжения. Вследствие неэкономичности передачи реактивной мощности потребителям, компенсирующие устройства устанавливают непосредственно в распределительных сетях и обеспечивают регулирование их мощности в соответствии с изменившейся нагрузкой в сети.

Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности могут быть разделены на три группы:

1. не требующие применения компенсирующих устройств;
2. связанные с применением компенсирующих устройств;
3. допускаемые в виде исключения.

Мероприятия, не требующие применения компенсирующих устройств:

• упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования, следовательно, и к повышению коэффициента мощности;
• переключение статорных обмоток асинхронных двигателей напряжением до 1000 В с треугольника на звезду, если их нагрузка составляет менее 40%;
• устранение режима работы асинхронных двигателей без нагрузки (х. х.) путем установки ограничителей холостого хода;
• замена, перестановка и отключение трансформаторов, загружаемых в среднем менее чем на 30% от их номинальной мощности;
• замена малонагруженных двигателей меньшей мощности при условии, что изъятие избыточной мощности влечет за собой уменьшение суммарных потерь активной энергии в энергосистеме и двигателе;
• замена асинхронных двигателей синхронными двигателями той же мощности;
• применение синхронных двигателей для всех новых установок электропривода.

Мероприятия, связанные с применением компенсирующих устройств:

• установка статических конденсаторов;
• использование синхронных двигателей в качестве компенсаторов.

Мероприятия по повышению коэффициента мощности, допускаемые в виде исключения:

• использование имеющихся на предприятиях синхронных генераторов в качестве синхронных компенсаторов;
• синхронизация асинхронных двигателей, причем она допускается при нагрузке на валу не выше 70% от номинальной мощности.

Расчет и выбор компенсирующего устройства.

Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:

• расчетную реактивную мощность КУ;
• тип компенсирующего устройства;
• напряжение КУ.

Расчетную реактивную мощность КУ можно определить из соотношения

 

где — расчетная мощность КУ, квар;

 — коэффициент, учитывающий  повышение  естественным способом, принимаете ;

— коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получение значения = 0,92...0,95.

Задавшись из этого промежутка, определяют

Значения , выбираются по результату расчета нагрузок из сводной ведомости нагрузок таблица 5.

Задавшись типом КУ, зная и напряжение, выбирают стандартную компенсирующую установку, близкую по мощности.

Применяются комплектные конденсаторные установки (ККУ) или конденсаторы, предназначенные для этой цели.

После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение

 

где — стандартное значение мощности выбранного КУ, квар.

По определяют :

 

 

Определим величину расчетной мощности, требующей компенсации

 

 

Принимается, тогда

  кВар

 

По [5, с. 127] выбирается 2×УК1-0,4-20-УХЛЗ Технические данные внесены в таблицу 6.

Определяются фактические значения , и после компенсации реактивной мощности:

 

Таблица 6. Технические данные КУ

Тип установки	Uн, кВ	Номинальная мощность, квар	Габариты, м
УК1-0,4-20- УХЛЗ	0,4	20	400 х 300 х 200

 

Данные таблицы берем согласно [5, стр.400, табл.2.192] Определим величину нескомпенсированной мощности:

 

 

где - максимальная расчетная реактивная мощность по цеху;

      – мощность устанавливаемых КУ

 кВар

Полная расчетная мощность цеха после компенсации:

 

 кВА

Расчетный ток:

 

после компенсации равен:

 

 

 

 

Выбор числа и мощности трансформаторов

Надежность электроснабжения предприятия достигается за счет установки на подстанции двух трансформаторов.

Для питания электродвигателей, электротехнологических и осветительных установок при напряжениях до 1000 В в цеховых трансформаторных подстанциях (ТП) применяются трехфазные трансформаторы с первичным напряжением 6-10 и реже 35 кВ с естественным охлаждением, заполненные маслом или негорючей жидкостью - совтолом, а также с естественным воздушным охлаждением и сухой изоляцией.

Учитывая, что электропреимники цеха относятся к потребителям 2-й и 3-й категории по надёжности электроснабжения, на питающей подстанции необходимо установить два трансформатора. При этом соблюдается положение, при котором любой из оставшихся в работе трансформаторов (при аварии с другим) обеспечивает потребную мощность полностью или с некоторым ограничением.

Также следует отметить, что 2-трансформаторные подстанции обычно экономически более целесообразны, чем подстанции с большим количеством трансформаторов.

Мощность при установке двух трансформаторов выбирается по условию:

 

 

Выбираем из этого условия трансформаторы марки ТМ 250/10/0,4-это масляные трансформаторы открытого типа, которые устанавливаются в специальных камерах, на балках выше уровня земли для свободного прохода охлаждающего воздуха снизу под трансформатором.

 

Таблица 7. Технические данные трансформатора

Тип	, кВ	, кВ	, кВ	, кВ	, %	, %
ТМ 250/10/0,4	10	0,4	0,74	3,7	4,5	2,3

 

Определим коэффициент загрузки трансформаторов:

 

где – число устанавливаемых трансформаторов;

– номинальная мощность одного трансформатора

 

 

 

 

Расчет и выбор аппаратов защиты и линий электроснабжения

Для выбора аппарата защиты нужно знать ток в линии, где он установлен, тип его и число фаз.

Токи (в амперах) в линии определяются по формуле:

 

где — номинальная мощность трансформатора, кВА;

       — номинальное напряжение трансформатора, кВ.

 

где — максимальная расчетная мощность РУ, кВА

      — номинальное напряжение РУ, кВ

Принимается = 0,38 кВ

 

где — мощность ЭД переменного тока, кВт;

      — номинальное напряжение ЭД, кВ;

       — КПД ЭД

Примечание. Если ЭД повторно-кратковременного режима,                   то

В сетях напряжения менее 1 кВ в качестве аппаратов защиты могут применяться автоматические выключатели (автоматы), предохранители и тепловые реле.

Автоматы выбираются согласно условиям:

;  

 

 

 

Где: — номинальный ток автомата, А;

 — номинальный  ток расцепителя, А;

 — длительный ток в линии, А;

 — номинальное  напряжение автомата, В;

 — напряжение  сети, В;

 

— для линии без ЭД;

 — для линии  с одним ЭД;

— для групповой линии с несколькими ЭД,

где — кратность отсечки;

 — ток отсечки, А;

 — пусковой  ток, А,

 

где — кратность пускового тока. Принимается = 6,5...7,5 — для АД; = 2...3 — для СД и МПТ;

— номинальный ток, А;

 — пиковый  ток, А,

 

где — пусковой ток наибольшего по мощности ЭД, А;

 — номинальный  ток наибольшего в группе ЭД, А;

 — максимальный  ток на группу, А.

Зная тип, и число полюсов автомата, выписываются все каталожные данные.

Проводники для линий ЭСН выбираются с учетом соответствия аппарату защиты согласно условиям:

 — Для линии, защищенной автоматом с комбинированным расцепителем;

 — для линии, защищенной только от КЗ предохранителем;

 — Для линии  с тепловым реле,

где — допустимый ток проводника, А;

 — коэффициент  защиты.

Принимают =1,25 — для взрыво- и пожароопасных помещений; =1 — для нормальных (неопасных) помещений; =  0,33 — для предохранителей без тепловых реле в линии.

По типу проводника, числу фаз и условию выбора формируется окончательно марка аппарата защиты.