Розрахунку і вибору окремих елементів електричного обладнання системи електропостачання проектуємого об’єкту

     

     (2.23) 

     Проводимо розрахунок потужності освітлення. Існує три види освітлення: загальне, місцеве або робоче і аварійне. При проектуванні системи електропостачання враховується тільки загальне освітлення. Існує різні способи визначення потужності освітлення, але в електропостачанні використовується метод питомої витрати потужності на одиницю поверхні підлоги.

     Визначаємо  витратну потужність на освітлення 

     

     (2.24) 

     де 0,8 – коефіцієнт попиту для освітлювальних навантажень виконаних лампочками розжарювання;

               S – площа підлоги; 

     

 

                ρ=11,5 Вт/м² – питома витрата потужності на освітлення 1м² поверхні підлоги виробничого приміщення металургійного циклу. 

     Визначаємо  повну максимальну  потужність проектованого  об'єкту 

     

     (2.25) 

     Висновок: визначена розрахунковим шляхом максимальна потужність є розрахунковій для вибору потужності силових трансформаторів, а також для визначення перетинів введень ВН і НН цеховий ТП. 

     2.2 Визначення витрати  електроенергії на  шинах низької  напруги (НН) і розрахунок средневзваженного коефіцієнта

       потужності 

     Одне  з невирішених питань сучасного  електропостачання це компенсація  реактивної потужності в електромережах . Низьке значення cosφ приводить до перевантаження мереж непотрібною реактивною потужністю. Проте на даному етапі проектування, коли не визначені основні параметри мережі, не вибрані трансформатори, точний розрахунок cosφ складний, подальший розрахунок проводиться за наближеними даними.

     Визначаємо  втрати активної потужності в трансформаторі  

     

     (2.26)

     Визначаємо  втрати реактивної потужності в трансформаторі 

     

     (2.27)

     Визначаємо  втрати реактивної потужності в лінії  електропостачання НН 

     

     (2.28)

     Визначаємо  річну витрату активної електроенергії на силове навантаження 

     

     (2.29)

     де

     

     (2.30)

     згідно  підсумкових даних [табл.2.1 і табл.2.2]

     Т_с – річний час числа годинника використовування силового навантаження [1, с.69, табл.2.20].

     Визначаємо  річну витрату активної енергії  на освітлення 

     

     (2.31)

     

     згідно  [1, с.69, табл.2.20].

     Визначаємо  річну витрату активної енергії  на втрати в трансформаторі 

     

     (2.32)

     Визначаємо  річну витрату активної енергії  на втрати в лінії електромережі 

     

     (2.33)

     Визначаємо  повну річну витрату активної енергії у всіх проектованій системі електропостачання 

     

     (2.34)

     Визначаємо  річну витрату реактивної енергії  на силове навантаження 

     

     (2.35) 

     де 

     

     (2.36)

     На  підставі підсумкових даних табл.2.1 і табл.2.2

     Визначаємо  річну витрату реактивної енергії  на втрати в трансформаторі 

     

     (2.37)

     Визначаємо  повну річну витрату реактивної енергії у всій системі електропостачання  

     

     (2.38)

     Визначаємо  средневзважене значення коефіцієнта потужності всієї системи електропостачання 

     

     (2.39)

     Висновок: знайдене значення cosφ_ср.взв. є підставою для грошових розрахунків з енергозабезпечуючою організацією за спожиту реактивну потужність. Оскільки знайдене значення значно менше нормативного 0,95 необхідне рішення питання про компенсацію реактивної потужності в проектуванні системи електропостачання. 

     2.3  Компенсація реактивної потужності 

     У даний час електричні мережі у великій мірі завантажені паразитними реактивними струмами, які збільшуючи загальний струм в мережі не проводять корисної роботи, але втрати в мережі зростають. Відхилення корисного (активного) струму до повного струму мережі називають коефіцієнтом потужності cosφ. Збільшуючи значення cosφ і наближаючи його до одиниці добиваються збільшення корисного навантаження мережі цей процес називається компенсацією.

     На  практиці розрізняють наступні види cosφ:

• нормативний cosφ. Його значення встановлюється енергозабезпечуючою організацією. Якщо це значення менше нормативного то вартість електроенергії збільшується, а якщо більше – зменшується;
• поточний або миттєвий cosφ. Значення cosφ в кожний момент часу визначене за свідченнями приладів. Цей cosφ практичного значення не має тільки чисто пізнавальне;
• середневзважений cosφ (cosφ_ср.взв.) значення коефіцієнта потужності за певний проміжок часу, частіше всього за рік, визначений по значенню лічильників активної і реактивної енергії. Цей cosφ є основним для розрахунків з енергозабезпечуючою організацією.

     Нормативне  значення cosφ встановлене для підприємств міста Нікополь 0,95. Оскільки середневзважене значення cosφ визначене п.2.2 значно нижче за нормативний, необхідне проведення заходів для підвищення коефіцієнта потужності. Розглядаються два основні методи компенсації реактивної потужності.

     Природна  компенсація – під такою компенсацією розуміють проведення організаційно технічних заходів непов'язаних з установкою яких небудь пристроїв ведучих до підвищення cosφ. З таких заходів на виробничому об'єкті можливо виконати:

• замінити мало завантажені електродвигуни меншої потужності при проведенні капремонтів або при заміні устаткування;
• встановити обмежувачі холостого ходу двигунів де це можливо за умов технології;
• перемкнути обмотки статорів асинхронних двигунів з трикутника на зірку, якщо їх завантаження не перевищує 40%;
• на цеховій підстанції в незавантажені зміни, вихідні і святкові дні проводити перемикання всього навантаження на один трансформатор;

     Як  показує практика за рахунок природної компенсації вдається підвищити cosφ в межах до 10%.

     Оскільки  средневзважений cosφ розрахований в п.2.2 значно відрізняється від нормативного cosφ_н = 0,95 природна компенсація не дозволяє досягти рівня нормативного значення проводиться розрахунок і вибір компенсуючого пристрою, такими пристроями є синхронні компенсатори і батареї статичних конденсаторів (БК). Синхронні компенсатори випускаються тільки великих потужностей і встановлюють на крупних підстанціях, тому в даному проекті приймається установка БК.

     Визначається  потужність компенсуючого пристрою 

     

     (2.40) 

     де  α=0,9 – коефіцієнт враховує проведення заходів щодо природної компенсації;

          Р_ср.год. – сумарна середня потужність електроприймачів першої і другої груп з урахуванням освітлення; 

     

     (2.41)

           tgφ₁ – tg кута φ відповідний средневзваженому значенню коефіцієнта потужності (див. п.2.2);

            tgφ₂ – tg кута φ відповідний нормативному значенню коефіцієнта потужності 0,95 

     

 

     На  підставі [2, т.2, с.230] вибирається конденсаторна батарея згідно умови: 

     

     

 

     Визначається  число батарей конденсаторів 

     

     (2.42)

     Висновок: компенсація реактивної потужності проводиться за рахунок природної компенсації і установки БК мають дані:

     тип – КС2-0.38-50-3У3;

     напруга – 0,38;

     Потужність  – 50;

     Місткість – 1104;

     Кількість – 5.

     Місцем  установки БК є приміщення трансформаторної підстанції з підключенням конденсатора, див. рис. 2.1.

     

     Рис.2.1 – З'єднання конденсаторів з шинами на напругу 0,4кВ 

     

4. Вибір і розрахунок цехової  трансформаторної підстанції (ТП)

 

     Основними задачами рішення цього питання є знаходження місця розташування цеховий ТП, розрахунок і вибір типа і потужності силових трансформаторів, обгрунтовування вибору числа трансформаторів на ТП, вибір виду і основного електроустаткування комплектної ТП (КТП) на підставі каталогів заводів виробників КТП.

     ТП  прагнуть розташовувати в місці  яке забезпечувало б мінімальну витрату кольорового металу на споруду електромережі. Таким місцем є центр електричних навантажень (ЦЕН) який знаходиться графоаналітичним методом.

     Визначення  ЦЕН. Для знаходження місця розташування ЦЕНа необхідна побудова генерального плану проектованого об'єкту з нанесенням всіх електричних навантажень. Підстава – рис.1.2. На генплані наносяться електричні навантаження у вигляді кіл діаметром 5мм з позначенням в чисельнику – порядковий номер навантаження згідно табл.1.1, в круглих дужках – число цих навантажень, в знаменнику – номінальна потужність в кВт. Центр кола розміщують по центру встановленого устаткування. Визначається масштаб потужності кожного навантаження 

     

     (2.43)

     де  Р_max – найбільше по потужності навантаження [табл.1.1].

     Визначаємо  радіуси кіл зображають величину електричного навантаження на генплані проектованого об'єкту