Проектирование электроснабжения цеха

 

     Порядок расчёта

     Все расчёты ведутся в таблице  3. В колонки 1,2,3,5,6,7 вносятся из таблицы 2;

     Определяется  сумма активной мощности для каждого электроприёмника, результаты заносятся в колонку 4. 

     Р_н∑=n∙Р_н ,  

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

     

 

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 , 

                        Q_см=Р_см∙ tgφ, 

                        S_см= , 

     Для ШМА определяются: средний коэффициент  использования группы электроприёмников, коэффициент активной мощности, коэффициент  реактивной мощности для каждого  электроприёмника и результаты заносятся  в колонки 5,6,7 соответственно:

                      , 

                      , 

                      , 

     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),

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

     К_м=F∙(К_и.ср, n_э), 

     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 , 

                      Q_м=К'_м∙ Q_см , 

                      S_м= . 

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

     

, 

, 

     

, 

     

, 

     

, (4.23)

     где U_л – напряжение линейное, В.

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

     ∆Р_т=0,02 ∙ S_{м (нн)}, кВт, 

     ∆Q_т=0,1∙ S_{м (нн)}, квар, 

     ∆S_т=

, кВА, 

     Таблица 4 – Сводная ведомость нагрузок на НН без КУ

 

     

, . 

      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=β Р_м∙(tgц-tgц_к),  

     где Q_ку – мощность компенсирующего устройства;

     β – коэффициент, учитывающий повышение cosц естественным способом, принимается 0,9;

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

     Q_ку=28,4 квар,

     Компенсирующее  устройство не выбирается в виде малой  реактивной мощности.

 

       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)},  

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

     S_р – расчётная мощность трансформатора. кВА;

     S_р=129,4 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 Х/Х_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=0,95 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, %;

     

,  

     где К_з – коэффициент загрузки трансформатора

     К_з=0,95

      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: 

     

,  

     где I_с – ток системы;

     I_с=23,5 А. 

     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=0,64 Ом.

     Определяем  удельное активное сопротивление:

     

, 

     где r₀ – удельное активное сопротивление, Ом/км;

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

     S – сечение проводника, мм²;

     r₀=28,5 Ом/км,

     R'_с= r₀ ∙ L_с,

     R'_с=45,6 Ом.

     Сопротивления приводятся к НН:

     

=73 мОм,  

     

=1 мОм, 

     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,

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

     КЛ1 r^|₀=0,169 мОм/м,

     Х₀=0,78 мОм/м, 

     R_кл1=r₀ ∙ L_кл1, (7.6) 

     где L_кл1 – длина линии ЭСН от ШНН до ШМА;

     R_кл1=0,1 мОм,

     Х_кл1=Х₀ ∙ R_кл1,

     Х_кл1=1,5 мОм.

     КЛ2 r₀=12,5 мОм/м,

     Х₀=0,116 мОм/м,

     R_кл2=25 мОм,

     Х_кл2=0,232 мОм.

     Для шинопровода ШМА:

     I_н=1260 А,

     r₀=0,034 мОм/м,

     Х₀=0,016 мОм/м,

     r_оп=0,068 мОм/м,

     Х_оп=0,053 мОм/м. 

     R_ш=r₀ ∙ L_ш, Х_ш=Х₀ ∙ L_ш,  

     где R_ш – удельное сопротивление шинопровода, мОм;