Система электроснабжения предприятия

Продолжение таблицы 7

1	2	3	4	5	6	7	8
4	3,08	9,15	18	АВВГ 2 х 2,5	113	17	1
5	3,08	9,15	18	АВВГ 2 х 2,5	113	17	1
6	3,08	9,15	18	АВВГ 2 x 2,5	113	17	1
7	3,08	9,15	18	АВВГ 2 х 2,5	113	17	1
8	3,08	9,15	18	АВВГ 2 х 2,5	113	17	1
9	3,08	9,15	18	АВВГ 2 х 2,5	113	17	1

 

2.9 Компенсация реактивной  мощности, расчет и выбор компенсирующего  устройства

 

Компенсация реактивной мощности имеет народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы, повышение КПД работы системы электроснабжения и улучшения качеств отпускаемой потреблению электроэнергии.

Все потребители электрической  энергии, для нормальной работы нуждаются  как в активной, так и в реактивной мощности. Реактивная мощность, потребляемая промышленными предприятиями, распределяется между отдельными видами электроприемников следующим образом: 65 -70% приходится на долю асинхронных двигателей; 20 – 25 % на трансформаторы; около 10 % на воздушные линии и другие электроприемники.

Увеличение потребляемой реактивной неактивной мощности электроприемником, вызывает рост тока в проводниках любого звена системы электроснабжения и снижает величину коэффициента мощности – cosφ.

 

2.9.1 Определяем фактический  тангенс угла, узлов по формуле [46]:

                                               tg φ_уз = Q_СМ / P                                           (46)

где tg φ_уз - фактический тангенс угла φ узла;

        Q_cm - реактивная мощность за наиболее загруженную смену;

     P - полная суммарная активная мощность.

Р = Р_см

где: Р_см - активная мощность узла за наиболее загруженную смену

Р_I = 161,41 кВт, Р_II = 104,27 кВт.

tg φ_{уз I} = 72 / 161,41 = 0,44

tg φ_{уз II} = 159,8 / 104,27 = 1,5

 

2.9.2 Определяем реактивную мощность подлежащую компенсации по формуле [47]:

                                            Q_KУ = P (tg φ_I - tg φ_II),                                        (47)

где: Q_KУ - реактивная мощность компенсирующих устройств;

        Р - полная суммарная активная мощность;

        tg φ_II - оптимальный тангенс угла φ, tg φ = 0,32.

Q_{KУ I} = 161,41 (0,44 - 0,32) = 19 квар

Q_{KУ II} = 104,27 (1,5 - 0,32) = 88 квар

 

2.9.3 Определяем коэффициент мощности после компенсации по формуле [48], при этом в качестве компенсирующего устройства выбираем конденсатную установку УКН 0,38-150 НУЗ по таблице 3.5 [9]:

                                     tg φ_уз = (Q_{СМ УЗ} - Q_КУ) / P                                 (48)

где: tg φ_уз - тангенс угла φ узла после компенсации

tg φ_{уз I} = (72 - 19) / 161,41 = 0,32

tg φ_{уз II} = (159,8 - 88) / 104,27 = 0,32

По таблице Брадиса  определяем cos φ = 0,95. Установка компенсирующего устройства повысила cos φ до 0,95. Компенсирующие устройства устанавливаем в КТП.

 Данные заносим  в таблицу 8.

 

Таблица 8 - данные компенсирующего устройства

Тип установки	Qcm квар	QКУ квар	cos φ до компенсации	cos φ после компенсации
УКН 0,38-150 НУЗ	72	19	0,94	0,95
УКН 0,38-150 НУЗ	159,8	88	0,73	0,95

 

2.10 Расчет токов короткого замыкания

 

Коротким замыканием называют всякое случайное или преднамеренное, непредусмотрительное нормальным режимом работы электросоединение различных точек электроустановки между собой или землей, при которой, токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток предохранительного режима.

Для расчетов токов короткого  замыкания, составляется схема замещения. Так короткого замыкания, для  выбора токоведущих частей и аппаратов  рассчитывается при нормальном режиме работы электроустановки.

 

2.10.1 Производим расчет реактивного сопротивления трансформатора по

формуле [49]:

                                                  Х_тр = (U_к % / 100) · (U_б / S_ном)                                      (49)

где: Х_ТР - реактивное сопротивление трансформатора;

       U_K % - потеря напряжения на трансформаторе;

       U_Б - базовое напряжение трансформатора.

Х_тр = (4,5 / 100) · (10² / 400) = 0,011 Ом

 

2.10.2 Производим расчет тока короткого замыкания в точке К₁. Определяем реактивное сопротивление шины по формуле [50]:

                                             Х₁ = (Х₀ · l₁ · U_б) / U_ср                                     (50)

где: Х₁ - реактивное сопротивление шины;

       X₀ - реактивное сопротивление шины на длину в один километр по таблице

               4.2 [9];

      l₁ - длина шины;

        U_б - базовое напряжение шины;

        U_cр - среднее напряжение в точке установки шины.

Х₁ = (0,13 · 0,05 · 0,4²) / 0,4² = 0,0065 Ом

 

2.10.3 Определяем активное  сопротивление шины по формуле  [51]:

                                                  r₁ = (r₀ · l₁ · U_б) / U_ср                                     (51)

где: r₁ - активное сопротивление шины;

        r₀ - активное сопротивление шины на длину в один километр по таблице 4.2 [9]

r₁ = (0,15 · 0,05 · 0,4²) / 0,4² = 0,0075 Ом

2.10.4 Определяем реактивное сопротивление кабеля по формуле [52]:

                                              Х₁ = (Х₀₁ · l₁ · U_б) / U_ср                                     (52)

где: Х₁ - реактивное сопротивление кабеля;

       Х₀₁ - реактивное сопротивление кабеля на длину в один километр по

   таблице П 2.3 [9];

l ₁ - длина кабеля;

U_Б - базовое напряжение кабеля;

U_CР - среднее напряжение в точке установки.

Х₁ = (0,9 · 0,004 · 0,4²) / 0,4² = 0,0036 Ом

2.10.5 Определяем активное  сопротивление кабеля по формуле [9]:

                                               r₁ = (r₀₁ · l₁ · U_б) / U_ср                                     (53)

где: r₁ - активное сопротивление кабеля;

       r₀₁ - активное сопротивление кабеля на длину в один километр по

  таблице П 2.1 [9];

       l₁ - длина кабеля.

r₁ = (7,9 · 0.004 · 0.4²) / 0.4² = 0.0316 Ом

 

2.10.6 Определим результирующее значение реактивного сопротивления по формуле [54]:

                Х_{РЕЗ 1} = Х_тр + X₁ + X₁                            (54)

где Х_{рез 1} - сумма реактивных сопротивлений в точке К₁

Х_{рез 1} = 11 + 6,5 + 3,6 = 21,1 мОм

 

2.10.7 Определяем результирующее значение активного сопротивления по формуле [55]:

                  r_{РЕЗ 1} = R₁ + R₁                                         (55)

где: r_{РЕЗ 1} - сумма активных сопротивлений в точке К₁

r_{РЕЗ 1} = 7,5 + 31,6 = 39,1 мОм

2.10.8 Определяем полное результирующее сопротивление в точке Ki

по формуле [56]:

               Z_PE31 = √Хрез₁ + rрез₁ ,                    (56)

где: Z_PE31 - полное сопротивление на участке короткого замыкания в точке К₁

Z_PE31 = √21,12² + 39,12² = 44,12 мОм

2.10.9 Определяем ток короткого замыкания в точке К₁ по формуле [57]:

                                              I_{КЗ I} = U_СР / Z_{РЕЗ 1}                                        (57)

где: I_{КЗ I} - ток короткого замыкания в точке К,;

       U_СР - среднее напряжение в точке установки электроприемника.

 

2.10.10 Определяем ударный ток по формуле [58]:

           i_УД = √2 · К_у · I_{КЗ I}                                         (58)

где: i_УД – ударный ток;

       К_у - ударный коэффициент определяем из таблицы 7.1 [9] и принимаем К_у = 1,8.

i_УД = √2 · 1,8 · 5,1 = 12,98 кА

 

2.11 Расчет заземления

 

Заземляющее устройство - это совокупность заземлителя и  заземляющих проводников. В качестве заземлителей, используются в первую очередь естественные заземлители. Если естественных заземлителей недостаточно, применяют искусственные заземлители: заглубленные в землю вертикальные электроды из труб, уголков или прутовой стали и горизонтально проложенные в земле, на глубине не менее 0,5 м полосы.

Для расчета заземлителя  определяем тип почвы, в данном проекте  принимаем каменистый грунт с  удельным сопротивлением ρ = 40·10⁴ Ом/см по таблице 8.1 [9]. В качестве заземлителя, выбираем уголок длиной l = 3 м, шириной полки 5 см, расстояние между электродами а = 1 м. Длина периметра заземлителя 312 м, сопротивление заземляющего устройства R₃ = 10 Ом. Сопротивление одного уголка, при грунте с удельным сопротивление ρ_НОМ = 1·10⁴ Ом/см согласно таблицы [9] R = 29,5 Ом.

 

2.11.1 Определяем предварительное  число электродов по формуле [17]:

                                                 n_пр = L / a                                            (59)

где: L - периметр помещения;

       а - расстояние между электродами.

n_пр = 312 / 1 = 312 (шт)

 

2.11.2 Определяем сопротивление заданного грунта по формуле [17]:

                                                    r₁ = (R · ρ) / ρ_ном                                    (60)

где: R - сопротивление заземляющего устройства;

      ρ - удельное сопротивление грунта каменистой почвы;

      ρ_ном - номинальное удельное сопротивление грунта;

      r₁ - сопротивление заданного грунта.

r₁ = (29,4 · 40·10⁴) / 1·10⁴ = 1180 Ом

2.11.3 Определяем количество электродов по формуле [17]:

                                             n = r₁ / (R₃ · η_ЭЛ)                                              (61)

где: n - количество электродов;

       R₃ - сопротивление заземляющего устройства;

      η_ЭЛ - коэффициент использования электродов который выбираем из 

  таблицы 71.3 [17] η_ЭЛ = 0.3.

n = 1180 / (10 · 0,3) = 393 (шт.)

 

2.11.4 Определяем число электродов которые нужно забивать внутри контура по формуле [17]:

                                                   n₁ = n - n_ПР,                                                (62)