Система электроснабжения предприятия

2 РАСЧЕТНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

 

2.1 Расчет электрических нагрузок

 

Нагрузкой электрического двигателя, называется мощность на его валу, которую он развивает в данный момент времени. Тепловое действие тока нагрузки, характеризуется максимальной температурой нагрева электроустановки, которая не должно превышать температуру допустимую для принятого класса изоляции.

Расчетной нагрузкой по допустимому нагреву, является такая неизменная во времени 30-минутная нагрузка, которая вызвала бы какой же нагрев проводников в сети, или тепловой износ изоляции как и реальная переменная во времени нагрузка. При определении электронагрузок, пользуются основными следующими методами расчета: метод упорядоченных диаграмм; метод коэффициента спроса; удельного потребления электрической энергии на единицу продукции; удельной плотности электрической нагрузки на один квадратный метр производственной площади.

В данном проекте используется метод коэффициента максимума, для расчета электрических нагрузок. Для этого все электроприемники разбиваются на два узла, присоединенные к узлам электроприемники разбиваются на группы с одинаковыми или близкими по значениям, коэффициентами использования К_и и коэффициентами мощности cosφ.

 

2.1.1 Определяем коэффициенты использования и мощности в группах обоих узлов:

группа А К_и = 0,6, cosφ = 0,8;

группа Б К_и = 0,85, cosφ = 0,95;

группа В К_и = 0,7, cosφ = 0,75;

группа Г К_и = 0,75, cosφ = 0,8;

группа Д К_и = 0,14, cosφ <p = 0,5;

группа Е К„ = 0,05, cos<p = 0,5;

группа Ж Ки= 0,2, cos<p = 0,4

Данные значения коэффициентов таблицы 2.1 [1].

 

2.1.2 Подсчитываем количество электроприемников в каждой группе : 
n_А=2; n_Б=3; n_В=15; n_Г=2; n_Д=1; n_Е=1; n_Ж=2.

И в целом по расчетным узлам присоединения: n=32

 

2.1.3 в каждой группе и по узлам в целом, находим пределы номинальных

мощностей и эффективное  число электроприемников. Для этого  приводим все электроприемники к  ПВ=100%. Расчет номинальных мощностей  производим по формуле [9]:

                                          Р_ном = Р_пасп ×√ПВ_ПАСП                                             (1) 

где: Р_ном - номинальная мощность электроприемника при ПВ=100%;

       Р_пасп - паспортная мощность электроприемника;

       ПВ_ПАСП - паспортная продолжительность включения элетроприемника.

Для крана:

Р_ном = 30,8 × √0,25 = 15,4 кВт.

Для крана:

Р_ном = 15 × √0,4 = 9,5 кВт.

Для эффективного числа  электроприемников определяем модуль по

формуле [2]:

                                           m = P _{НОМ МАХ} / P _{НОМ MIN}                                                      (2)

где: P _{НОМ МАХ} - мощность наибольшего электроприемника;

       P _{НОМ MIN} - мощность наименьшего электроприемника.

m = 630 / 1,1 = 572,7;

Так как модуль для  узла m = 572,7 больше трех, то эффективное число электроприемников определяется по формуле [3]:

                                          n_Э = Σⁿ Р_ном / P _{НОМ МАХ}                                                     (3)

 

где: Σⁿ Р_ном - сумма всех мощностей узла.

n = 2796,2 / 630 = 4;

 

2.1.4 По таблице Брадиса,  находим tgφ для каждой группы: tgφ_А = 1,32; tgφ_Б = 0,33; tgφ_В = 0,21; tgφ_Г = 1,17; tgφ_Д = 2,7; tgφ_Е = 1,73; tgφ_Ж = 0,88;

 

2.1.5 Определяем для каждой группы однородных электроприемников, среднюю активную нагрузку за наиболее загруженную смену Р_СМ, по формуле [4]:

                                          Р_см = К_и  · Р_ном;                                                 (4)

где: Р_см - средняя активная мощность группы.

Р_{см a} = 0,8 · 5=4 кВт;

Р_{см Б} = 0,85 · 15,5=13,18 кВт;

Р_{см В} =0,7 · 213=149,1 кВт;

Р_{см Г} = 0,75 · 9,5=7,13 кВт;

Р_{см Д} = 0,14 · 10 =1,4 кВт;

Р_{см Е} = 0,05 · 30,8=1,54 кВт;

Р_{см Ж} = 0,2 · 15=3 кВт;

2.1.6 Определяем среднюю реактивную нагрузку за наиболее загруженную смену по формуле [5]:

                                                        Q_cm = Р_см · tgφ,                                                      (5)

где: tgφ - тангенс φ группы.

Q_{cm a}, = 4 · 1.32 = 5,28 квар;

Q_{cm б}  = 13,18 · 0,33 = 4,35 квар;

Q_{cm b} = 149,1 · 0,21 = 31,3 квар;

Q_{cm г} = 7,13 · 1,17 = 8,34 квар;

Q_{cm д} = 1,4 · 2,7 = 3,1 квар;

Q_{cm е} = 1,54 · 1,73 = 2,66 квар;

Q_{cm ж} = 3 · 0,88 = 2,64 квар;

 

2.1.7 Определяем суммы  активных и реактивных составляющих  для узлов по формуле [6]:

                                                      Р_{см уз} = Σ Р_см,                                                        (6)

где: Р_{см уз} - активная составляющая мощности узла.

Р_{см уз} = 4+13,18+149,1+7,13+1,4+1,54+3=179,35 кВт;

                                                   Q_{cm уз} = Σ Q_cm,                                                      (7)

где: Q_{cm уз} - реактивная составляющая мощности узла.

Q_{cm уз} = 5,28+4,35+31,3+8,34+3,1+2,66+2,64=57,67 квар;

2.1.8 Определяем средневзвешенное  значение использования узлов  по формуле [8]:

К_{и уз} = Р_{см уз} / Σⁿ Р_ном                                                                    (8)

где: К_{и уз} - коэффициент использования узла;

        Σⁿ Р_ном - сумма всех мощностей узла.

К_{и уз I} = 179,35 / 298,8 = 0,6

 

2.1.9 Определяем среднее  значение tgφ узлов по формуле [9]:

                                                tgφ _уз = Q_{см уз} / Р_{см уз}                                      (9)

tgφ _{уз I} = 57,67 / 179,35 = 0,33;

По таблице Брадиса  по значениям tgφ _уз = 0,33.

 

2.1.10 Определяем коэффициенты максимума по значениям К_{и уз} и n_{э уз} по таблице 2.3 или по рисунку 2.6 [10] - К_{и уз} = 1,14.

 

2.1.11 Определяем с учетом коэффициентов максимума К_м, расчетную

максимальную нагрузку Р_р по формуле [10]:

                 Р_р = К_{И УЗ} · Р_{СМ УЗ},                                           (10)

Р_{р УЗ I} = 1,14 · 179,35 = 204,46 кВт.

Таблица 2 - Сводная таблица

Электроприемники	n	Рном кВт	ΣP кВт	m	Ки	cosφ	tgφ	Средняя нагрузка за наиболее загруженную  смену		nЭ	Км	Расчетная нагрузка защитного максимума			Ip A
								Рсм	Qсм			Рр кВт	Qр кВт	Sp кВт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
группы А вентиляторы	2	5	10	1,7	0,6	0,8	1,32
Итого по группе А	2		10	1,7	0,6	0,8	1,32	11,4	15	1,5	2,5	28,5	37,5	47,1	72,9
Группа Б электронагреватели отопительные	3	15,5	46,5	1,1	0,85	0,95	0,33								223,76
Итого по группе Б	3		46,5	1,1	0,85	0,95	0,33	124,8	41,18	1,8	1,1	137,28	45,9	144,55
Группа В насосные агрегаты	15	1,2-630	631,2	1	0,7	0,98	0,21								21,6
Итого по группе В	15		631,2	1	0,7	0,98	0,21	12,61	2,6	1	1,1	13,8	2,8	14
Группа Г  Дренажные насосы	2	9,5	9,5	1,1	0,75	0,8	1,17	6,5	7,6						46,4
Итого по группе Г	2		9,5	1,1	0,75	0,8	1,17	6,5	7,6	1,8	3	19,5	22,8	30
Группа Д металлообрабатывающие станки	7	1,1-22	23,1	1	0,14	0,5	2,7
Итого по группе Д	2		23,1	12,6	0,14	0,5	0,46	34,2	15,7	1	1,35	46,2	20,8	50,7	78,4
Группа Е кран-балка  ПВ=25%	1	15,4	15,4	1	0,05	0,5	1,73
Итого по группе Е	1		15,4	1	0,05	0,5	1,73	0,4	0,69	1	1,1	0,44	0,75	0,86	1,33

 

Продолжение таблицы 2

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Группа Ж сварочные агрегаты	2	9,5	9,5	1	0,2	0,4	0,88
Итого по группе Ж	2		9,5	1	0,2	0,4	0,88	5,7	5	1	1,1	6,27	5,5	8,3	12,9
ИТОГО	32		745,2			0,75	0,9	265,68	231,8			302,8	254,98	412,46	638,4

 

2.1.12 Определяем расчетную реактивную  мощность узлов с учетом коэффициента  максимума К'_м по формуле [11]:

                                                   Q_p = K'_m · Q_{см уз},                                    (11)

где: К'_м - коэффициент максимума, который определяется следующим образом:

               при К_и < 0,2 и n_э ≤ 100, так же при К_и > 0,2 и nэ ≤ 10 К'_м = 1,1;

               в остальных случаях К'_м = 1. Для данных расчетов принимаем К'_м =1,1.

Q_{p уз i} = 1,1 · 72= 79,2 квар;

 

2.1.13 Определяем полную  расчетную мощность узлов по формуле [12]:

                                                 S_p =   P_p + Q_p                                               (12)

S_{p уз I} =    33856 + 6272,6 = 200,3 кВ·А

 

2.1.14 Определяем расчетный ток  по формуле [13]:

                                                 I_p = S_p / √3 U_ном                                           (13)

где: U_hom - номинальное напряжение.

I_{p уз I} = 200.3 / (1.7 · 0.38) = 310 А;

Все расчетные данные заносим в таблицу 2.

 

2.2 Расчет и выбор  числа и мощности трансформаторов

 

Правильный выбор числа  и мощности трансформаторов на подстанциях  промышленных предприятий, является основным вопросом рационального построения схемы электроснабжения предприятия. В нормальных условиях силовые трансформаторы должны обеспечивать надежное питание всех электроприемников.

При проектировании схем электроснабжения, установка однотрансформаторных подстанций рекомендуется в том  случае, когда производится полное резервирование электроприемников I и II категории по сетям низкого напряжения и для питания электроприемников III категории. Двухтрансформаторные подстанции применяются при значительном числе потребителей I и II категории: при содержании нагрузок на участках с высокой удельной плотностью (0,5-0,7 кВ·А/м²), а так же если имеются электроприемники особой группы. В случаях применения двухтрансформаторных подстанций, следует стремиться к использованию однотипных трансформаторов одинаковой мощности, для упрощения замены в случае выхода одного из них из строя.

Для данного проекта, в связи с тем, что преобладают электроприемники II категории, выбираем двухтрансформаторную подстанцию.

При известной максимальной, средней нагрузке Р_{см мах} = 265,68 кВт, по таблице 4.6 [9] выбираем коэффициент загрузки трансформатора: β_тр = 0,8

 

1. Определяем полную мощность трансформатора по формуле [14]:

                                            S_ТР = P_{CM MAX} / (2 · β_ТР · cosφ_уз)                          (14)

где: S_ТР ^- полная мощность трансформатора;

       P_{CM MAX} - максимальная средняя мощность узлов;

       cosφ_уз - коэффициент мощности узлов;

       β_ТР - коэффициент загрузки трансформатора.

S_ТР = 265,68 / (2 · 0,8 · 0,75) = 221,4 кВ·А

 

4. Определяем расчетную максимальную мощность трансформатора в период загрузки по формуле [15]:

                                 S’_ТР = P_{P MAX} / (2 · β_ТР · cosφ)                                    (15)