Электроснабжение электрооборудования ремонтно-механического цеха

Электрические сети выполняются  в основном по системе трёхфазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом может производиться трансформация электроэнергии.                     [7,с.9]

 

 

3. Расчет электрических  нагрузок

 

Составляем сводную  ведомость нагрузок по цеху, таблица 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р_н – номинальная мощность электроприёмника, кВт;

n – фактическое число электроприёмников в группе;

Р_{н ∑} - сумма номинальных мощностей в группе, кВт;

К_и – коэффициент использования электроприёмников;

cosφ – коэффициент активной мощности;

tgφ – коэффициент реактивной мощности;

m – показатель силовой сборки в группе;

Р_см – средняя активная мощность за наиболее загруженную смену, кВт;

Q_см - средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену, квар;

S_см – средняя максимальная мощность за наиболее загруженную смену, кВА;

n_э – эффективное число электроприёмников;

К_м – коэффициент максимума активной нагрузки;

К^'_м – коэффициент максимума реактивной нагрузки;

Р_м – максимальная активная нагрузка, кВт;

Q_м –максимальная реактивная нагрузка, квар;

S_м – максимальная полная нагрузка, кВА;

I_м – максимальный ток, А.

 

Порядок расчёта

Все расчёты ведутся  в таблице 2. Определяется сумма активной мощности для каждого электроприёмника, результаты заносятся в колонку 4.

 

Р_н∑=n∙Р_н ,                                                                                             (3.1)

 

Определяется показатель силовой  сборки в группе для каждого электроприёмника, результаты заносятся в колонку 8.                      [1, с. 22]

 

                                                                                    (3.2)

 

где Р_н.нб, Р_н.нм – номинальные приведённые к длительному режиму активные мощности наибольшего и наименьшего в группе, кВт.

Определяются средние мощности за наиболее нагруженную смену для каждого электроприёмника и результаты заносятся в колонки 9,10,11 соответственно:

 

                 Р_см=К_и∙ Р_н ,                                                                                   (3.3)

                 Q_см=Р_ст∙ tgφ,                                                                                 (3.4)

                 S_см= ,                                                                     (3.5)

 

 

где К_и.ср – средний коэффициент использования группы электроприёмников.

Определяется число  эффективных электроприёмников, для  каждого электроприёмника, результат  заносится в колонку 12:

 

n_э=F∙(n, m, К_и.ср, Р_н),                                                                     (3.6)

 

Определяется коэффициент максимума  активной нагрузки для каждого электроприёмника и заносится в колонку 13:

 

К_м=F∙(К_и.ср, n_э),                                                                              (3.7)

 

Определяются: максимальная активная нагрузка, максимальная реактивная нагрузка, максимальная полная нагрузка для каждого электроприёмника и результаты заносятся в колонки 15,16,17:

 

                  Р_м=К_м∙ Р_см ,                                                                                  (3.8)

                  Q_м=К'_м∙ Q_см ,                                                                                (3.9)

                   S_м= .                                                                    (3.10)

 

Определяется ток на РУ для каждого электроприёмника и результат заносится в колонку 18:

                                                    (3.11)

                                                          (3.13)

                                                                 (3.14)

                                                              (3.15)

                                                   (3.16)

                                                 (3.17)

                                                      (3.18)

где U_л – напряжение линейное, В.

Определяются потери в трансформаторе, результат заносятся  в колонку 15,16,17:

    ∆Р_т=0,02 ∙ S_{м (нн)} = 9,6 кВт ,                                                          (3.19)

    ∆Q_т=0,1∙ S_{м (нн)} = 48,26 квар,                                                        (3.20)

    ∆S_т= = 40,2 кВА,                                                 (3.21)

Таблица 3 – Сводная ведомость нагрузок на НН без КУ:

Параметр	cosφ	tgφ	Рм, кВт	Qм, квар	Sм, кВА
Всего на НН без КУ	0,76	0,75	304,08	211.1	482,6

 

  , .                                                 (3.22, 3.23)

4. Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий, имеет большое значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.

В процессе передачи потребителям активной и реактивной мощности в проводниках системы электроснабжения создаются потери активной мощности.

Из этого следует, что  при снижении передаваемой реактивной мощности потеря активной мощности в  сети снижается, что достигается  применением компенсирующих устройств.

Расчётная формула:

      Q_ку=α Р_м∙(tgφ-tgφ_к),                                                                     (4.1)

где Q_ку – мощность компенсирующего устройства;

α – коэффициент, учитывающий  повышение cosφ естественным способом, принимается α=0,9;

tgφ, tgφ_к – коэффициент реактивной мощности до и после компенсации;

 

Q квар                  (4.2)

 

Коэффициент мощности соответствует, выбираю компенсирующее устройство типа УК3-0415-60

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

 

Силовые трансформаторы являются основным электрическим оборудованием  электроэнергетических систем, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии на переменном трёхфазном токе от электрических  станций к потребителям.

В справочных данных на трансформаторы приводятся: тип, номинальная мощность, номинальные напряжения обмоток, потери мощности холостого хода и короткого замыкания, напряжения короткого замыкания, ток холостого хода.

Определяется расчётная  мощность трансформатора с учётом потерь, но без компенсации реактивной мощности:

 

          S_т>S_р=0,7∙ S_{м (ВН)},                                                                                (5.1)

 

где S_т - потери полной мощности в трансформаторе без КУ, кВА;

S_р – расчётная мощность трансформатора. кВА;

 

S_р=337,8 кВА.

 

По результатам расчётов выбираем ближайший больший по мощности стандартный трансформатор.

Мы выбираем масляный двухобмоточный трансформатор общего назначения класса 6 – 10 кВ типа ТМ 400/10/0,4. Схема соединения Υ/Υ_н – 0

Технические данные масляного двухобмоточного трансформатора общего назначения:

Выбираем ТМ-400/10/0,4                                                          [2, с. 08]

 

Р_н = 400 кВА,

U_вн =10 кВ,

U_нн = 0,4 кВ,

∆Р_хх=1,05 кВт,

∆Р_кз=5,5 кВТ,

U_кз = 4,5%,

I_хх = 2,1%,

 

где Р_н – мощность номинальная, кВт;

 U_вн – напряжение внешней обмотки, кВ;

 U_нн – напряжение внутренней обмотки, кВ;

 ∆Р_хх – потери холостого хода, кВт;

 ∆Р_кз – потери короткого замыкания. кВт;

 U_кз – напряжение короткого замыкания, %;

  I_хх – ток холостого хода, %;

 

   ,                                                                      (5.2)

 

где К_з – коэффициент загрузки трансформатора               [2, с. 08]

 

 

6. Расчёт токов короткого  замыкания

 

В системах электроснабжения промышленных предприятий могут возникать короткие замыкания, приводящие к резкому увеличению токов. Поэтому всё основное электрооборудование электроснабжения должно быть выбрано с учётом действия таких токов.

Основными причинами короткого  замыкания являются нарушения изоляции отдельных частей электроустановок, неправильные действия персонала, перекрытия изоляции из-за перенапряжения в системе. [7, с.352]

Методика расчёта

Определяем ток системы:

 

    ,                                                                             (6.1)

 

где I_с – ток системы;

 

     I_с=23,1 А.                                                                                     (6.2)

 

Определяем удельное индуктивное сопротивление:

 

Х₀=0,4 Ом/км,

Х'_с=Х₀ ∙ L_с, 

где Х₀ – удельное индуктивное сопротивление, Ом/км;

Х'_с – индуктивное сопротивление, ОМ;

L_с – длина кабельной линии, км;

 

Х'_с=0,36 Ом.

 

Определяем удельное активное сопротивление:

    ,                                                                                     (6.3)

 

где r₀ – удельное активное сопротивление, Ом/км;

γ – удельная проводимость материала, [1, с.60];

S – сечение проводника, мм²;

r₀=0,18 Ом/км,

R'_с= r₀ ∙ L_с,

R'_с=4,15 Ом.

 

Сопротивления приводятся к НН:

 

    =11,99 мОм,                                                (6.4)

    =0,86 мОм,                                                 (6.5)

 

где U_нн и U_вн – напряжение низкое и высокое, кВ.

Выбираем сопротивление для  трансформатора:

 

R_т=5,5 мОм,

Х_т=17,1 мОм,

Z⁽¹⁾_т=195 мОм,

 

где R_т – активное сопротивление, мОм;

Х_т – индуктивное сопротивление, мОм;

Z⁽¹⁾_т – полное сопротивление, мОм.

 

Выбираем сопротивления для  автоматов,                             [1, с. 62]

1SF R_1SF=0,12 мОм, Х_1SF=0,13 мОм, R_1пSF=0,25 мОм,

2SF R_2SF=0,12 мОм, Х_2SF=0,13 мОм, R_2пSF=0,25 мОм,

3SF R_3SF=5,5 мОм, Х_3SF=4,5 мОм, R_3пSF=1,3 мОм.

 

Выбираем удельное сопротивление  кабеля,                        [1, с. 62]:

 

КЛ1 r^|₀=0,169 мОм/м,

Х₀=0,78 мОм/м,

 

т.к. в схеме 3 параллельных кабеля;

 

  ,

 r₀=0,05 мОм.

 

  R_кл1=r₀ ∙ L_кл1,                                                                                    (6.6)

 

 

R_ш=0,034 мОм,

Х_ш=0,016 мОм.

 

Для ступеней распределения,                                                     [1, с. 62]:

 

R_с1=15 мОм, R_с2=20 мОм.

 

Вычисляются эквивалентные сопротивления  на участках между КЗ: