Конструкция силовой и осветительной сети и проект электроснабжения на предприятии

      Kз – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения светового

потока по освещаемой поверхности,  Kз = 1,3 [1, табл.19.1];

      S – площадь помещения,  м²;

      Фл – световой поток одной  лампы, Фл = 8200лм, [2, табл.3.12];

      U – коэффициент использования светового потока, определяется в зависимости от типа светильника, лампы, показателя помещения и коэффициентов отражения: рn – от потолка, рс – от стен, рр – от рабочей поверхности.

     Показатель помещения ι находим по формуле: 
 

            ι = (А · В)/ Нр · (А + В),                                                                     (2) 
 

    где  А – длина помещения, м;

           В – ширина помещения, м;

           Нр – высота подвеса светильника  над рабочей поверхностью, м.

           ι = (36 · 48)/ 4 · (36 + 48) = 5,14

     Для  светильника Гс при: рn - 50℅,  рс - 30℅, рр -10℅,  ι=5,14  U=82%   [2,прил.5,табл.3], определяем по формуле (2) число ламп:

        N =150 · 1,3 · 1,1 · 1728/0,82 · 8200 = 55 шт

     Примем  к установке 55 светильников типа Гс с лампой накаливания     Г220-500, которые установим в пять рядов по 11 светильников.

     Находим  число ламп аварийного освещения ( 25℅ от рабочего ).

        55 · 0,25 = 14 шт 
 

     2.2.Расчет электрических нагрузок 

    Расчет силовых электрических нагрузок ведётся по узлу нагрузки ( шкаф распределительный, шинопровод, трансформаторная подстанция). Все приёмники данного узла нагрузки делятся на характерные технологические группы.

     Для каждой группы по [3, табл. 4.1] находят коэффицент использования К_и, коэффициент активной мощности cos φ и коэффициент реактивной мощности tg φ.

    Находят установленную мощность для каждой группы электроприёмников по формуле: 
 

                                                Р_уст=N * Р_ном ,                                                             (3)   
 

   где N – число электроприёмников;

          Р_ном – номинальная мощность одного электроприёмника, кВт.

    Для каждой технологической группы находят среднесменную активную Р_см и среднесменную реактивную Q_см мощности по формулам:

  

Р_см = К_и * Р_уст ,                                                (4) 

Q_см = Р_см * tg φ,                                               (5)   
 

    По узлу нагрузки находят суммарную  установленную мощность ∑P_уст, активную суммарную среднесменную мощность ∑P_см и сумарную среднесменную реактивную мощность ∑Q_см: 
 

∑P_уст =  ∑P_{уст i} ,                                                                   (6) 

   ∑P_см = ∑P_{см i} ,                                                                    (7) 

∑Q_см = ∑Q_{см i} ,                                                                    (8)   
 

где ∑P_{уст i} – суммарная установленная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт;

          ∑P_{см I} - активная суммарная среднесменная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт;

      ∑Q_{см I} - суммарная среднесменная реактивная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт.

    Определяют групповой коэффициент использования по формуле: 
 

К_и.гр = ∑P_см / ∑P_уст ,                                                      (9)   
 

    Определим  модуль нагрузки: 

m = Р_{ном. max}/Р_{ном. min},                                                     (10)   
 

где Р_{ном. max} - наибольшая активная номинальная мощность приёмника в                                                                                                                                                                                                       группе, кВт;

       Р_{ном. min} - наименьшая активная номинальная мощность приёмника в группе, кВт.

    Определяют эффективное число приёмников.

    При  m ≤ 3, n_э = N.

    Далее определяем в зависимости от группового коэффициента использования и эффективного числа электроприёмников коэффициент максимума К_м [4, табл 2-7]

  Определяют расчётную максимальную активную Р_м  и реактивную Q_м мощности по формулам:

              

Р_м = К_м ∙ ∑Р_см,                                                              (11) 

Q_м = L_м ∙ ∑Q_см,                                                              (12)   
 

где L_м – коэффициент максимума реактивной мощности.

    Определяют  полную максимальную мощность S_м и максимальный расчётный ток I_р: 

             

S_м = √Р_м² + Q_м² ,                                                          (13) 

I_р = S/√3 ∙ U_ном,                                                          (14)   
 

    Для  остальных распределительных шкафов  расчёт аналогичен, результаты сведены  в табл. 2 
 

Таблица 2 

 
 

    2.3. Компенсация реактивной мощности. 

    Чтобы уменьшить потери мощности необходимо компенсировать реактивную нагрузку. Найдем необходимую мощность компенсирующего устройства: 
 

 Q_ку = α · P_рΣ  · (tg φ ср.вз. -  tgφ_с ) ,                                                                (15) 

  

где  α –  коэффициент, учитывающий возможность  снижения реактивной

       мощности естественными способами, принимается равным 0,9 [4];

       P_рΣ – суммарная активная нагрузка на шинах 0,38кВТП;

tg φ ср.вз – средневзвешенное значение реактивного коэфициента          мощности;                 

       tgφ_с – реактивный коэфициент мощности, который необходимо достич после компенсации tgφ_с = 0,15 по заданию;

         Q_ку  = 0,9 · 439,7· ( 1,05 – 0,15 ) = 356,2 кВАр

          tg φ ср.вз. =  Q _рΣ/P_рΣ ,                                                                                    (16) 

         tg φ ср.вз. = 462 / 439,7 = 1,05, 
 

где Р_рΣ – суммарная расчётная активная нагрузка на шинах 0,38кВ ТП;

           Q_рΣ – суммарная расчётная реактивная нагрузка на шинах 0,38кВ ТП.

    По [5, табл. 10.11] выбираем комплектное компенсирующие устройство

УК – 0,38 – 150НУ3 и УК – 0,38 – 220НУ3. Мощность компенсирующего устройства 370 кВАр. Находим уточнённую расчётную нагрузку на шинах 0,38кВ ТП: 
 

            Sр =  √ Р_р∑²  + (Q _рΣ - Q_ку)²                                                                      (17)

            Sр = √ 439,7² + ( 462 – 370)² = 452 кВА 

 

 

    2.4. Выбор трансформаторов питающей подстанци  

    Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховых промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.

  Критериями  при выборе трансформаторов являются  надёжность электроснабжения, условие  обеспечения режима работы системы  электроснабжения с минимумом потерь электроэнергии.

    Учитывая, что электропреимники цеха относятся к потребителям 3-й категории по надёжности электроснабжения, на питающей подстанции можно установить трансформатор.

    В соответствии с нагрузкой  намечаем 2 варианта мощности трансформаторов:

 1вар.- 1х630 кВА

2вар.- 2х250 кВА

    Расчёт покажем на примере 2-ого варианта.

1)Определяем коэффициент загрузки трансформаторов: 
 

К_з = S_р/N * S_ном.тр,                                             (18)   
 

где N – число устанавливаемых трансформаторов;

  S_ном.тр – номинальная мощность одного трансформатора

  К_з = 452/2 * 250 = 0,9 ,                                       

2)Проверяем  трансформаторы по аварийному  режиму.

Так как  масляные трансформаторы в аварийном режиме допускают перегрузку на 40% по 6 часов в сутки в течении 5 суток, то при отключении одного трансформатора второй с учётом допустимого перегруза пропустит

                        0,4·250 = 350кВА

     Дефицит мощности составит

                          452-350 = 102кВА,

но т.к. электроприёмники относятся к 3 категории по надёжности электроснабжения, то часть их на время ремонта можно отключить.

3)Проверяем трансформаторы по экономически целесообразному режиму.

   Находим стоимость потерь энергии: 
 

С_n = С_о∙N∙T_м[_∆Р_хх+К_и.п∙Iхх∙S_ном.тр/100+К_з²∙(_∆Р_кз+К_ип∙Uк∙S_ном.тр/100)],             (19) 
 

где С_о – стоимость одного кВт·ч, на текущий, С_о = 0,81 руб/кВт∙ч;

       Т_м – число использования максимума нагрузки. Т_м = 2000ч, [3, с. 38];

 _∆Р_хх – потери мощности холостого хода, _∆Р_хх=0,91кВт [5, табл. 27.6];

       К_и.п – Коэффициент изменения потерь, К_и.п = 0,03 кВт/кВАр [5];

  I_хх – ток холостого хода, I_хх= 2,3% [5, табл. 27.6];