Проектирование системы электроснабжения механического цеха серийного производства

ВВЕДЕНИЕ

Электротехническая промышленность играет важную роль в решении задач электрификации, технического перевооружения всех отраслей промышленности, механизации, автоматизации и интенсификации производственных процессов.

Установленная мощность отдельных предприятий в настоящее время достигает 3 млн. кВт, а количество электрических машин на них  - 100 тыс. шт. Годовое потребление электроэнергии на отдельных предприятиях превышает 5 млрд. кВт∙ч. Рост производительности труда, развитие энергоемких электротехнических процессов, реализация мероприятий по охране окружающей среды, внедрение прогрессивных технологий приведет в период 2000 – 2010 гг. к дальнейшему повышению энерговооруженности предприятий.

В этих условиях правильная организация труда и грамотное ведение эксплуатации электроустановок становится весьма сложным и ответственным делом, так как любая ошибка эксплуатации может привести к значительным материальным ущербам, вывода из строя дорогостоящего оборудования, большим потерям продукции, нерациональному использованию электроэнергии.

Задачей курсового проекта является проектирование системы электроснабжения механического цеха серийного производства. Он предназначен для серийного выпуска продукции для завода тяжёлого машиностроения. Цех имеет производственные, вспомогательные, бытовые и служебные помещения. Количество рабочих смен – 3. Потребители цеха относятся к 2 и 3 категории надежности электроснабжения. Грунт в районе цеха – глиняный. Размеры цеха А х В х Н =  48 х 32 х 8 м.

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

1. Проектирование силовой сети

      Основные решения по выбору рода тока и напряжения. Одним из основных вопросов в проектировании электроснабжения является выбор рода тока и  напряжения питающей сети. При решении вопроса о выборе рода тока для электроснабжения следует исходить из следующих положений:

1. На наших электростанциях электроэнергия вырабатывается исключительно 
   переменного тока частотой 50 Гц. Постоянный ток промышленные предприятия получают от разных преобразователей, поэтому энергия постоянного тока всегда дороже энергии переменного тока.

2. Решающим фактором при выборе рода тока являются требования технологии производства: есть производственные процессы, которые могут быть осуществлены только с применением постоянного тока.

           В результате развития систем электропривода с индивидуальными преобразователями, а также усовершенствование приводов переменного о тока в настоящее время вопрос выбора рода тока утратил свою остроту. Основной род тока на промышленных предприятиях – переменный. Основными электроприемниками на промышленных предприятиях являются электродвигатели переменного тока и правильный выбор напряжений для них имеет важное значение. Величина напряжения влияет не только на стоимость, потери энергии и надежность работы электродвигателя, но и на систему электроснабжения предприятия.

Выбор того или иного стандартного напряжения определяет построение всей системы электроснабжения промышленного предприятия. Для внутрицеховых электрических сетей наибольшее распространение имеет напряжение 380/220В, основным преимущество которого является возможность совместного питания силовых и осветительных электроприемников.

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

  4

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

        Наибольшая мощность трехфазных электроприемников, получающих питание от системы напряжением 380/220В. как правило, не должна превышать 220 - 250кВт допускающих применение коммутирующей аппаратуры на ток 630 А.

Напряжение 660В как внутрицеховое целесообразно на тех предприятиях, на которых по условию расположения цехового технологического оборудования или окружающей среды нельзя или затруднительно приблизить цеховые трансформаторные подстанции к питаемым ими электроприемникам. Напряжение 660В целесообразно также на предприятиях с большой удельной плотностью электрических нагрузок, концентрацией мощностей и большим числом двигателей мощностью 220 - 600 кВт.

      Недостатком напряжения 660 В является:

1. Необходимость раздельного питания силовых и осветительных 
   электроприемников;
2. Повышенная степень опасности электроустановок на напряжение 660В;
3. Нецелесообразность напряжения 660В в машиностроительной, 
   деревообрабатывающей, легкой промышленности и других отраслях; где имеется много мелких рассредоточенных на небольшой территории электроприемников.

Исходя из вышеперечисленного для данного объекта применяем переменный трехфазный ток напряжением 380/220 В с промышленной частотой 50 Гц.

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

  5

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

1.2 Расчет электрических  нагрузок

           Одной из первых и основных частей проекта электроснабжения объекта является определение ожидаемых электрических нагрузок на всех ступенях электрических сетей.

       Именно нагрузки определяют необходимые технические характеристики элементов электрических сетей - сечения жил и марки проводов, мощности и типы трансформаторов, электрических аппаратов и другого электротехнического оборудования.

        Увеличение ожидаемых нагрузок при проектировании по сравнению с реально возникающими нагрузками при эксплуатации объекта приводит к перерасходу проводников и неоправданному омертвлению средств, вложенных в избыточную мощность элекрооборудования.

        Уменьшение - к излишним потерям мощности в сетях, перегреву, повышенному износу и сокращению срока службы электрооборудования.

Правильно определение электрических нагрузок обеспечивает правильный выбор средств компенсации реактивной мощности, устройств регулирования напряжения, а также релейной защиты и автоматики электрических сетей.

        По этим причинам ожидаемые электрические нагрузки желательно определять при проектировании возможно точнее. Однако вследствие недостаточной полноты, точности и достоверности исходной информации обо всех многолетних случайных факторов, формирующих нагрузки, последние не могут быть определены с высокой точностью. Обычно при определении нагрузок считают допустимыми ошибки в ±10 %.

        В настоящее время основным методом расчета электрических нагрузок промышленных предприятий является метод упорядоченных диаграмм. Метод применим в тех случаях, когда известны номинальные данные всех электроприемников и их размещение на плане цеха.

                  КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

  6

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

Метод позволяет по номинальной мощности электроприемников с учетом их чисел и характеристик определить расчетную нагрузку любого узла схемы электроснабжения.

        В качестве примера приведем расчет электрических нагрузок группы электроприемников, запитанных от ШРА 1.

        Все электроприемники группы работают в длительном режиме работы, поэтому Рн = Рпасп. Электроприемники группы разбивают на однородные по режиму работы подгруппы с одинаковыми значениями коэффициентов использования и коэффициентов мощности.

В данной группе электроприемников -   : 14;  1 подгруппа - станки 14 шт.               

        По таблицам для каждой группы определяем: Ки, cosφ.

 1 подгруппа Kи1 =  0,25 ;  cos φ1 =  0,65  ;  tgφ1 =  1,17  ;

          Определяем суммарную активную мощность электроприемников по подгруппам:

                      ∑Ру1=  206 кВт                        

  Определяем среднюю мощность за максимально загруженную смену-1 подгруппа:

Pcмl = Ки1 •∑Ру1                                                 (1)

Рсм1 = 0,25*206=51,5 кВт.

Qсm 1 = Рсм1 • tgφ1                                                                          (2)

Qсm 1 =51,5*1,17=60,2 кВар. 

                    КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

7

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

      Определяем среднюю мощность за максимально загруженную смену в целом по группе:

                                              Рсм = Рсм1+Рсм2                                                            (3)

                                                             Рсм = 51,5 кВт  

                                                          Qcm = Qcm1+Qсм2                                                                          (4)     

               Qcm =60,2кВар.

Sсм = √ Рсм12+ Qсм22 = √51,5² +  60,2²=79,2 кВа

Определяем значение числа «m» - модуля силовой сборки:

m=Pн max/Pн min                                             (5)

                                                             m= 11,5/9,5=1,2  

где Рн max - максимальная номинальная мощность электропиемника в группе; Рн min- минимальная номинальная мощность электроприемника в группе.

     Так как m≥3, Ки ≥0.2, n ≥ 5 то эффективное значение электроприемников   nэ = n, т.е.:     n=14              nэ =14                                                               (6)

По значению Ки и nэ определяем из таблицы Кмакс:

                                                                  Кмакс=1,45 

Определяем максимальную расчетную активную мощность:

                                                       Рмакс = Рсм • Кмакс                               (8)

                                                     Рмакс = 51,5*1,45=74,7кВт.

       Определяем максимальную расчетную реактивную мощность:

                                                     Qмакс=К`макс • Qсм                                     (9)

          Qмакс=1*60,2=60,2кВар.

где К'макс= 1.1 ; если nэ ≤10; Ки≥ 0.2 и nэ ≤ 100, в остальных случаях К'макс = 1.

       Определяем  полную максимальную расчетную  мощность:

Sмакс=√Р2макс+Q2макс                                        (10)

Sмакс = √74,7²+60,2²=95,9 кВА

                       КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

  8

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

       Определяем  максимальный расчетный ток:

Iмакс= Sмакс/ (√3•Uн)                                          (11)

Iмакс = 95,9/(√3)*0,38=145,8 А.

Все полученные при расчете данные заносим в таблицу 1.

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

9

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

Нагрузка максимальная

Iм

А

18

   −

145,8

−

−

180,2

19,2

3,5

69,2

417,9

Sм

кВ*А

17

   −

95,9

−

−

118,5

12,6

2,3

45,5

274,8

29,76

304,56

,

250,44

25,5

258,7

Qм

квар

16

    − 

60,2

−

−

62,7

9,6

1,8

27,3

161,6

9,32

170,92

150

20,92

25,04

45,96

Рм

кВт

15

   −

74,7

−

−

100,6

8,2

1,4

36,4

221,3

28,27

249,57

249,57

5

254,57

Нагрузка средняя за смену

Км΄

14

1

1

−

−

1,1

−

−

−

−

Км

13

1,45

1,45

−

−

2,1

−

−

−

−

nэ

12

14

14

−

−

6,5

−

−

−

−

Sсм

кВА

11

79,2

79,2

2,8

71,7

74,5

12,6

2,3

45,5

214,1

Qсм

квар

10

60,2

60,2

2,5

54,5

57

9,6

1,8

27,3

155,9

Рсм

кВт

9

51,5

51,5

1,3

46,6

47,9

8,2

1,4

36,4

145,4

Нагрузка установленная при ПВ=100%

m

8

1,2

1,2

−

6,4

6,4

−

  −

  −

−

tgφ

7

1,17

1,2

1,98

1,17

1,2

1,17

1,33

0,75

1,07

cosφ

6

0,65

0,64

0,45

0,65

0,64

0,65

0,6

0,8

0,68

Ки

5

0,25

0,25

0,06

0,25

0,2

0,25

0,14

0,65

0,28

Рн∑

кВт

4

206

206

21,4

186,3

207,7

33

9,8

56

512,5

n

3

14

14

1

11

12

3

4

2

35

Рн

кВт

2

9,5-11,5

9,5-11,5

21,4

10-63,8

10-63,8

11

1,5-3,4

28-30

1,5-63,8

Наименование РУ и электроприёмников

1

ШРА 1

Специализированные

Итого по ШРА 1

ШРА 2

Краны

Специализированные

Итого по ШРА 2

РП 1

Специализированные

РП 2

Универсальные

РП 3

Вентиляторы

Итого по цеху

Мощность осветительной уст

Итого на шинах НН с компенс.

Компенсация

Итого на шинах НН с компенс.

Потери в трансформаторе

Итого на  шинах ВН

Таблица 1

Цеховые сети промышленных предприятий выполняются на напряжение до 1 кВ. На выбор схемы и конструктивное исполнение цеховой сети оказывают влияние такие факторы, как степень ответственности приемников электроэнергии, режимы их работы и размещение на территории цеха, номинальные токи и напряжения.

          Существенное значение имеет микроклимат производственного помещения. Цеховые сети должны:

 1.Обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;

2.Быть удобными и безопасными в эксплуатации;

3.Иметь оптимальные технико-экономические показатели;

  4.Иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Внутрицеховые сети делятся на питающие и распределительные. Питающие - отходят от источника питания к распределительным шкафам, к распределительным шинопроводам или к отдельным крупным электроприемникам.

Распределительные внутрицеховые сети это - сети, к которым непосредственно подключаются различные электроприемники цеха.

По своей структуре схемы внутрицеховых электрических сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания отходят линии, питающие крупные электроприеники или групповые распределительные пункты, от которых, в свою очередь отходят самостоятельные линии, питающие прочие мелкие электроприемники. Радиальные схемы применяют при наличии групп сосредоточенных нагрузок с неравномерным распределением их по площади цеха,

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

11

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

 во взрыво- и пожароопасных цехах с химически активной и аналогичной средой.

Магистральные схемы применяются при равномерном распределении нагрузки по площади цеха. При такой схеме одна питающая магистраль обслуживает несколько распределительных шкафов и крупных электроприемников цеха.

Одной из разновидностей магистральных схем является схема БТМ (блок трансформатор- магистраль) в этом случае внутрицеховая сеть упрощается, так как цеховая КТП может быть выполнена без РУНН. Схемы БТМ широко применяются для питания цеховых сетей механических цехов машиностроительных предприятий.

При магистральных схемах, выполненных шинопроводами, перемещение технологического оборудования не вызывает переделок сети. Подключение ШРА к распределительным устройствам КТП производится напрямую или через присоединительные секции ШРА. Присоединение распределительных шинопроводов к КТП производится кабелем или проводом, который подводится к вводной коробке ШРА.

На практике наиболее распространение имеют смешанные схемы, сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодные для любых категорий электроснабжения.

В проектируемом цехе - магистральная схема.

Приведем расчет распределительной сети цеха. Распределительная сеть отдаленного электроприемника имеет вид:

1. Расчёт распределительной сети – карусельный фрезерный      

                       Определяем номинальный ток:

Iн = Рн/(√3•Uн•cosφ)                                            (11)

Iн = 11/√3*0,38*0,65=25,7 А.

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

12

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн≤Iд

Выбираем провод АПВ сечением 5   м2 с Iд = 27    А, го=    − Ом / км, хо =    −     Ом/км

 Для защиты  распределительной  сети  от токов  КЗ  предусмотрены  плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпик = к • Iн =154,2                                          (12)

ά= 2.5;

IпВ > к • IН / 2,5 =

Выбираем предохранитель ПР2- 100        с Iпв = 80     А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп≥Кз•Iза;

27≥0,33*80;

27≥26,4

     Условие выполняется, значит, плавкая вставка и сечение провода выбрано верно. 

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

13

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

Таблица 1.Распределительная сеть цеха

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

14

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

1.4 Выбор шинопровода

Тип шинопровода выбирается по величине рабочего напряжения и максимальному расчетному току нагрузки (из таблицы 1)

Для запитки электроприемниковот от ШРА 1 выбираем шинопровод  ШРА4-100-32-У3 с номинальным током  250 А  

Для запитки электроприемниковот от ШРА 2 выбираем шинопровод  ШРА4-100-32-У3 с номинальным током    250 А  

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

15

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

1.5.1. Производим расчет силовой питающей линии для шинопровода: ШРА 1

 Максимальный расчетный ток для линии берем из таблицы 1.

Iмакс=145,8 А

Выбор сечения кабеля и его марку производим по максимальному расчетному току из таблицы 1.

Принимаем кабель марки АВВГ сечением 50мм2  с  I ДОП =     165 А.

Iмакс≤Iдоп;

145,8 ≤ 165

Для защиты от токов КЗ предусмотрены предохранители с плавкими вставками. Расчет токов плавких вставок ведем по следующим условиям:

Iпик=Iпуск + (Iмакс- Ки • Iном)                        (13)

Iпв ≥ Iпик / ά ;

Iпв>IР;

где    IНОМ и IПУСК - номинальный и пусковой ток самого мощного электроприемника, питающийся от данной силовой сети; Ки - коэффициент использования.

Iпик= 133,2+(145,8-0,25*22,2)=272,4 А

Iпв ≥ 272,4/2,5=108,96          

Принимаем предохранитель ПР2-200                      с  IПВ = 125А.

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

 16

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

Выбранный предохранитель должен удовлетворять условие:

Iдоп ≥ К3 • Iза ;

165≥0,33*125=41,25              .

В качестве распределительного устройства на КТП принимаем распределительную панель одностороннего обслуживания типа ЩО - 70M с рубильником на номинальный ток

                                                 Iном= 250 А.

1.5.2 Производим расчет силовой питающей линии для шинопровода: ШРА 2

Максимальный расчетный ток для линии берем из таблицы 1.

Iмакс= 180,2 А

Выбор сечения кабеля и его марку производим по максимальному счетному току из таблицы 1. 

Принимаем кабель марки АВВГ сечением   70     мм2   с IД0П =  200  А.

Iмакс≤Iдоп ;  

180,2≤200  

Для зашиты от токов КЗ предусмотрены предохранители с плавкими вставками. Расчет токов плавких вставок ведем по следующим условиям:

Iпик=Iпуск + (Iмакс- Ки • Iном)

Iпв ≥ Iпик / ά ;

Iпв>IР;

где     Iном  и  Iпуск - номинальный  и пусковой ток самого мощного электроприемника, питающийся от данной силовой сети; Ки - коэффициент использования.

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

 17

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

Iпик = 895,8+(180,2-0,25*149,3)=1038,7  А

Iпв≥   415,5 А

Принимаем предохранитель ПР2-600         с Iпв= 430     А

Выбранный предохранителъ должен удовлетворять условию:

1доп ≥ К3 • Iза;              

В качестве распределительного устройства на КТП принимаем распределительную панель одностороннего обслуживания типа ЩО - 70М с рубильником на номинальный ток  Iном=  250 А

                1.5.3 Производим расчет силовой питающей линии для распределительного пункта: РП 1

            Максимальный расчетный ток для линии берем из таблицы 1

Iмакс=  19,2А

         Выбор сечения кабеля и его марку  производим по максимальному расчетному току из таблицы 1.

Принимаем кабель марки АВВГ сечением   10   мм 2 с IДОП = 65 А.

Iмакс≤Iдоп;      19,2≤65 А

     Для защиты от токов КЗ предусмотрены предохранители с плавкими вставками. 
Расчёт токов плавких вставок ведём по следующим условиям:

 Iпик=Iпуск + (Iмакс- Ки • Iном)

Iпв ≥ Iпик / ά ;

Iпв≥IР;

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

18

18Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

    где    Iном  и  Iпуск - номинальный и пусковой ток самого мощного электроприемника, питающийся от данной силовой сети; Ки - коэффициент использования.

Iпик = 154,2+(19,2-0,25*25,7)=167 А

Iпв≥ 167/2,5=66,8 А

Принимаем предохранитель   ПР2-100            с   IПВ =     80 А.

Выбранный предохранитель должен удовлетворять условие:

Iдоп ≥ К3 * Iза ;  .

65≥0,33*80=26,4

В качестве распределительного устройства на КТП принимаем распределительную панель одностороннего обслуживания типа ЩО - 70M с рубильником на номинальный ток

                                                 Iном= 100 А.

1.5.4 Производим расчет силовой питающей линии для распределительного пункта: РП 2

Максимальный расчетный ток для линии берем из таблицы 1

Iмакс= 3,5  А

         Выбор сечения кабеля и его марку  производим по максимальному расчетному току из таблицы 1.

Принимаем кабель АВВГ сечением 10  мм2          с Iдоп=  65 А.

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

 19

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

3.        Для защиты от токов КЗ предусмотрены предохранители с плавкими вставками. Расчет токов плавких вставок ведем по следующим условиям:

Iпик=Iпуск + (Iмакс- Ки • Iном)

Iпв ≥ Iпик / ά ;

Iпв≥IР;

где    IНОМ и Iпуск - номинальный и пусковой ток самого мощного электроприемника, питающийся от данной силовой сети; Ки- коэффициент использования.

Iпик= 51,6+(3,5-0,14*8,6)=53,9 А

Iпв ≥53,9/2,5=21,5 А

Принимаем предохранитель     ПР2-60           с IПВ =     25 А.

Выбранный предохранитель должен удовлетворять условие:

Iдоп ≥ К3 • Iза

65≥0,33*25=8,25

В качестве распределительного устройства на КТП принимаем распределительную панель одностороннего обслуживания типа ЩО - 70M с рубильником на номинальный ток

                                                 Iном= 100А.

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

20

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

          1.5.5 Производим расчет силовой питающей линии для распределительного пункта: РП 3

            Максимальный расчетный ток для линии берем из таблицы 1

Iмакс=  69,2А

         Выбор сечения кабеля и его марку  производим по максимальному расчетному току из таблицы 1.

Принимаем кабель марки АВВГ сечением   16   мм 2 с IДОП = 90 А.

Iмакс≤Iдоп;      69,2≤90 А

     Для защиты от токов КЗ предусмотрены предохранители с плавкими вставками. 
Расчёт токов плавких вставок ведём по следующим условиям:

 Iпик=Iпуск + (Iмакс- Ки • Iном)

Iпв ≥ Iпик / ά ;

Iпв≥IР;

    где    Iном  и  Iпуск - номинальный и пусковой ток самого мощного электроприемника, питающийся от данной силовой сети; Ки - коэффициент использования.

Iпик = 154,2+(69,2-0,65*25,7)=206,7 А

Iпв≥ 206,7/2,5=82,7А

Принимаем предохранитель   ПР2-200            с   IПВ =     100 А.

Выбранный предохранитель должен удовлетворять условие:

Iдоп ≥ К3 * Iза ;  .

90≥0,33*100=33

В качестве распределительного устройства на КТП принимаем распределительную панель одностороннего обслуживания типа ЩО - 70M с рубильником на номинальный ток

                                                 Iном= 250 А.

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

21

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Для освещения помещения цеха применяем люминесцентные лампы. Требуемая освещенность     Е = 300 лк. Для  100 лк.  Руд = 5,4  Вт / м 2 .Коэффициент спроса Кс=0,95 коэффициент мощности cosφ = 0,33 , следовательно tgφ = 0,33 ,

Удельная мощность осветительной установки:

Рул = (300/100)•Руд = 16,2   Вт/м

Находим площадь всей освещаемой поверхности:

S=  48*32 =  1536 м2

Определяем суммарную установленную мощность ламп по всему цеху:

Руст= Руд•S                                               (14)

Руст= 24,8 кВт

Определяем    максимальную    расчетную    активную    мощность    осветительной установки:

Рmах =Кс•Руст• 1,2                                          (15)

Рmах = 0,95*24,8*1,2=28,27 кВт

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

22

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

Определяем  максимальную     расчетную  реактивную   мощность  осветительной установки:

Qmax = Рmах • tgφ                                                              (16)

Qmax = 28,27*0,33=9,32 кВар

Определяем    полную    максимальную    расчетную    мощность    осветительной установки:

Smax=√P2max+Q2max                                       (17)

Smax = √28,27²+9,32²= 29,76 кВА

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

 23

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

1.

Одним из основных вопросов, решаемых при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий, является вопрос о компенсации реактивной мощности.

Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям нерациональна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью, и дополнительные потери напряжения в питающих сетях.

Компенсация реактивной мощности с одноименным улучшением качества электроэнергии непосредственно в сетях промышленных предприятий является одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок предприятий.

С точки зрения экономии электроэнергии и регулирования напряжения компенсацию реактивной мощности наиболее целесообразно осуществлять у его потребителей.

К сетям напряжением до 1 кВ на промышленных предприятиях подключается большая часть потребителей реактивной мощности. Коэффициент мощности нагрузки низкого напряжения обычно не превышает 0.8 . Сети напряжением 380В электрически более удалены от источников питания, поэтому передача реактивной мощности в сеть НН требует увеличения сечений проводов и кабелей, повышения мощности трансформаторов и сопровождается потерями активной и реактивной мощностей.

Затраты, обусловленные перечисленными факторами, можно уменьшить или даже устранить, если осуществлять компенсацию реактивной мощности в сети НН требует увеличения сечений проводов и

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

24

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

кабелей, повышения мощности трансформаторов и сопровождается потерями активной и реактивной мощностей.

Затраты, обусловленные перечисленными факторами, можно уменьшить или даже устранить, если осуществлять компенсацию реактивной мощности в сети НН с помощью синхронных двигателей и конденсаторных батарей.

В данном проекте для компенсации реактивной мощности применяются статистические конденсаторные установки.

1.7.1 Находим величину реактивной мощности компенсирующей установки.

QKy = К • Рмакс • (tgφ - tgφопт),                                                (18)

где К - коэффициент, учитывающий несовпадение по времени небольших активной нагрузки энергосистемы и реактивной нагрузки промышленного предприятия (для металлообрабатывающей промышленности К - 0.85);

tgφ - тангенс угла, соответствующий cosφ проектируемого цеха;

tgφ- указанный в задании параметр.

 Qку = 0,85*249,57*(1,07-0,32)=159,1 кВар

По    полученному значению выбираем конденсаторную установку

 УК2-0,38-50-50УЗ мощностью 50кВА.

1.7.2 Определяем   общую   максимальную   мощность   цеха   с   учетом   компенсирующей 
установки

Qобщ=Qм-Qку                                                   (19)

                                             Qобщ= 170,92-150=20,92 кВар

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

 25

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

1.7.3 Определяем полную мощность цеха с учетом компенсирующей установки

Smax=√P2max+Q2общ                                       (20)

S max=√249,57²+20,92=250,44 кВА

1.7.4 Определяем коэффициент мощности coscp:

cosφ = Pmax / Smax                                         (21)

          cosφ= 249,57/250,44=0,99

Что удовлетворяет требованиям ПУЭ. следовательно, компенсационная установка выбрана верно.

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

 26

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

Выбор мощности трансформатора производим исходя из расчетной мощности цеха.

В данном проекте рассматривается ремонтно-механический цех, полная расчетная мощность которого с учетом компенсации составляет SHH =             кВА.

Электроприемники этого цеха относятся ко 2 и 3 категории надежности электроснабжения это позволяет применить однотрансформаторную подстанцию.

Для обеспечения достаточной надежности электроснабжения электроприемников используются резервные перемычки на вторичном напряжении между соседними цеховыми трансформаторными подстанциями.

Определяем потери мощности в трансформаторе:

                       ∆Pт=0,02*Sнн                                                      (22)

∆Pт = (0,02*250,44) =5 кВт

                       ∆Qт=0,1*Sнн                                                     (23)

 ∆Qт = ( 0,1*250,44)=25,04 кВар      

                       ∆Sт=√∆Pт2+Qт2                                                                           (24)

∆Sт =√5²+25,04=25,5  кВА

          Данные заносим в таблицу 1.     

Определяем расчетную мощность трансформатора на стороне ВН с учетом потерь:

          Рвн=Рнн+∆Рт                                                      (25)

Рвн = 249,57+5=254,57 кВт

         Qвн=Qнн+∆Qт                                                     (26)

Qвн = 20,92+25,04 =45,96 кВар

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

 27

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

         Sвн=√Pвн2+Qвн2                                                        (27)

Sвн = √254,57²+45,96²=258,7 кВА

Данные заносим в таблицу 1.

Выбор мощности трансформатора на однотрансформаторной подстанции осуществляется по соотношению:

ST≥ SBH;  

400≥ 258,7;  

Выбираем трансформатор типа ТМ – 400          /10/0,4: Sтр=   400 кВА;

Определяем коэффициент загрузки трансформатора:

Кз=Sнн/Sтр                                                   (28)

Кз=0,62

КП.270843.456.Р.14.ПЗ

Лист

 28

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

ДП.270116.483.Ш.09.ПЗ

Лист

21

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

ДП.270116.483.Ш.09.ПЗ

Лист

22

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата

ДП.270116.483.Ш.09.ПЗ

Лист

23

Изм.

Лист

    № докум.

Подп.

Дата