Электроснабжение комплекса томатного сока

2. РАСЧЕТНО - ТЕХНИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

2.1 Определение расчетной  электрической нагрузки  от силовых 

электроприемников на шинах 0,38 кВ цеховых ТП

1. Приводим мощности  ЭП, работающих повторно кратковременном  режиме работы к длительным  режимам работы при ПВ=100%.

1.1Электрические подъемники  передвижные ПВ=25%.

(2. 1)

Р_п - паспортная мощность, кВт

ПВ - повторное включение, %

1.2 Однофазные ЭП  к 3-х фазным.

Сверлильный станок 1 фазный

Р_ном= 3Р_ном.ф. Р_3ф=

2.Определяем среднесменную  активную мощность за максимально  загруженную смену:

,кВт (2.2)

3. Определяем суммарную  полную мощность.

(2. 3)

4. Определяем коэффициент  силовой сборки m:

(2. 4)

5. Определяем средний  коэффициент использования:

(2. 5)

6. Определяем эффективное  число ЭП, учитывая что m > 3, а

то 

(2. 6)

7. Определяем коэффициент  максимума:

[1., с. 55, таб. 2.15]

8. Определяем максимальную  активную мощность:

(2.7)

9Определяем среднесменную реактивную мощность:

(2.8)

10. Определяем максимальную  реактивную мощность

, то 

11. Определяем полную  максимальную мощность:

(2. 9)

12. Определяем максимальный  ток нагрузки.

(2. 10)

2.2 Расчет и выбор  компенсирующего устройства

Активная энергия, потребляемая электроприемниками, преобразуется в другие виды энергии: механическую, тепловую, энергию сжатого воздуха и т.п. Определенный процент активной энергии расходунтся на потери. Реактивная мощность Q не связана с полезной работой ЭП и расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, линиях.

В цепи переменного  тока, имеющей чисто активную нагрузку, ток совпадает по фазе с приложенным  напряжением. Если в цепь включены электроприемники, обладающие активным и индуктивным сопротивлением (АД, сварочные и силовые трансформаторы), то ток будет отставать от напряжения на некоторый угол ц, называемый углом сдвига фаз (Рисунок 2.1). Косинус этого угла называется коэффициентом мощности.

Рисунок 2.1 Векторные  диаграммы

Из рисунка 2.1 видно, что с увеличением активной составляющей тока I_а и при неизменной величине реактивной составляющей I_р, угол ц будет снижаться, следовательно, значение cosц будет увеличиваться. Наоборот, при неизменной величине I_а с увеличением реактивной составляющей тока I_р, угол ц будет увеличиваться, а значение cosц будет снижаться.

Генераторы переменного  тока и трансформаторы характеризуются  номинальной мощностью S_ном. Электроприемники характеризуются номинальной активной мощностью P_ном и cosц. Полная мощность источника согласно векторной диаграмме

(2.11)

Если нагрузка источника  только активная, т.е. ц=0, а cosц=1, то S=P и  наибольшая активная мощность электроприемников  может быть равна номинальной  мощности источника. Если cosц=0,8, то P=0,8S_ном. Таким образом, величина cosц характеризует степень использования мощности источника. Чем выше cosц электроприемников, тем лучше используются генераторы электростанций и их первичные двигатели; наоборот, чем ниже cosц, тем хуже используются электрооборудование подстанций и электростанций и всех других элементов электроснабжения.

Компенсация реактивной мощности, или повышение cosц электроустановок, имеет большое народно-хозяйственное  значение и является частью общей  проблемы КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.

Повышение cosц, или  уменьшение потребления реактивной мощности элементами системы электроснабжения, снижает потери активной мощности и  повышает напряжение; кроме того, увеличивается  пропускная способность элементов электроснабжения.

Величина cosц задается энергоснабжающей организацией и находится  в пределах cosц_э=0,92

Для повышения коэффициента мощности потребителей электроэнергии предполагается провести следующие  мероприятия, которые не требуют применения специальных компенсирующих устройств:

1.Упорядочение всего  технологического процесса, что  приводит к улучшению энергетического  режима оборудования, а следовательно,  и к повышению коэффициента  мощности;

2.Переключение статорных  обмоток асинхронных двигателей с треугольника на звезду, если их нагрузка составляет менее 40%;

3.Устранение режима  работы асинхронных двигателей  без нагрузки (холостого хода) путем  установки ограничителей холостого  хода;

4.Замена малозагруженных  двигателей меньшей мощности при условии, что изъятие избыточной мощности влечет за собой уменьшение суммарных потерь активной энергии в двигателе и энергосистеме;

5.Замена асинхронных  двигателей синхронными двигателями  той же мощности, где это возможно  по технико-экономическим соображениям;

6. Повышение качества  ремонта двигателей с сохранением  их номинальных данных.

В качестве компенсирующего  устройства в курсовом проекте применяется  комплектная конденсаторная установка  напряжением 0,38 кВ, что обусловлено  следующими преимуществами:

1.Небольшие потери  активной энергии в конденсаторах;

2.Простота монтажа  и эксплуатации;

3.Возможность легкого  изменения мощности комплектной  конденсаторной установки в результате  увеличения или уменьшения числа  конденсаторов в фазе;

4.Возможность легкой замены поврежденного конденсатора;

Недостатки комплектной  конденсаторной установки:

1.Конденсаторы неустойчивы  к динамическим усилиям, возникающим  при коротких замыканиях;

2.При включении  конденсаторной установки возникают  большие пусковые токи до 10I_ном;

3.После отключения  конденсаторной установки от  сети на ее шинах остается  заряд, который может быть опасен  для обслуживающего персонала;

4.Конденсаторы весьма  чувствительны к повышению напряжения (повышение напряжения допускается  не более, чем на 10% от номинального);

5.После пробоя диэлектрика  конденсаторы довольно трудно  ремонтировать, чаще всего их  приходится заменять новыми.

Рисунок 2.2 Присоединения  конденсаторов к шинам на напряжение 0,38 кВ, где HL - лампа накаливания служит для разряда конденсаторных батареек.

1. Рассчитываем 

(2.12)

2. Рассчитываем мощность  компенсирующего устройства

(2,13)

(2,14)

(2,15)

Подбираем стандартные  значение мощности каждой батарее и  тип ее по таблице:

КЭ1-0,38-20-2У1 (ЗУ1)S_ном=20 кВАр. [2, с 382, табл 6,21]

3Рассчитываем полную максимальную мощность с учетом мощности каждой батарее

(2,16)

4. Определяем коэффициент  мощности 

(2,17)

2.3 Выбор напряжения  и схемы питания  силовых и осветительных 

нагрузок  цеха

Питание линии осветительной  сети присоединяют к групповым щиткам через установленные на них аппараты защиты и управления. Групповые щитки устанавливают в местах доступных для обслуживания. В отдельных производствах, где перегрев питания освещения недопустим, а также где требуется эвакуация рабочих, применяют питание групповых щитков аварийного освещения от двух источников.

Учитывая особенности  радиальных и магистральных сетей, обычно применяют смешанные схемы  электрических сетей в зависимости  от характера производства, условий  окружающей среды и т. д. Например, в механических цехах машиностроительной

промышленности при  системе блока «трансформатор - магистраль»  электроснабжение выполняют магистральным  шинопроводом ШМА, к которому присоединяют распределительные шинопроводы  ШРА. На некоторых участках цеха устанавливают  распределительные пункты для питания электроприемников, которые присоединяют к ближайшим магистральным или распределительным шинопроводам.

Подключение ШМА к  распределительным устройствам  КТП (шкафам) подстанции производится «напрямую» или через присоединительные секции ШМА.

Присоединение распределительных  шинопроводов к КТП производится кабелем или проводом, который  подводится к вводной коробке  ШРА.

Осветительные нагрузки цехов при радиальных схемах силовой  сети питаются отдельными линиями от щитов подстанций; при магистральных схемах и схемах подстанций, выполненных по системе блока «трансформатор - магистраль», - от головных участков магистралей.

В крупных цехах  при радиальной или магистральной  схеме от щита подстанции до распределительного щита, установленного в цехе, прокладывают самостоятельную осветительную сеть, которую называют, так же как и в силовых сетях, питающей. От распределительных щитов осуществляется питание групповых щитков. В небольших цехах распределительные щиты можно не устанавливать, а питающую сеть от источника питания подводить непосредственно к групповым щиткам.

Выбор напряжения выше 1 кВ производится в зависимости  от мощности электроустановок предприятия  одновременно с выбором всей схемы  электроснабжения. Для питания предприятия  малой мощности и в распределительных сетях внутри предприятия используются напряжения 6-10 кВ. Причем напряжения 10 кВ большинстве случаев является более предпочтительным. Напряжение 6 кВ целесообразно тогда, когда нагрузки и ТП предприятия получают питание от шин генераторов промышленной ТЭЦ, а предприятие на минимальное напряжение.

При проектировании новых  и реконструкций действующих  промышленных предприятий следует  стремиться к ликвидации напряжения 6 и 35 кВ путем перевода существующих сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ и создание питающих сетей - напряжением 110-220 кВ вместо сетей 35 кВ.

Для внутрицеховых  сетей наиболее распространение  имеет напряжение 380/220 В, основным преимуществом  которого является возможность совместного  питания силовых и осветительных  ЭП. Наибольшая единичная мощность трехфазных ЭП, получающих питания питание от системы напряжений 380/220 В, как правило, не должна превышать 220-250 кВт, допускающих применение компенсирующей аппаратуры на ток 630 А.

Исходя, из вышесказанного на высокой стороне трансформатора используется напряжение 10/0,4 кВ.

В данном курсовом проекте  на стороне 10 кВ трансформатора установлены: разъединитель, предохранитель, трансформатор  тока и напряжения. На стороне 0,4 кВ установлен автоматический выключатель.

Разъединитель -- это коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации цепи без тока; для создания надежного видимого разрыва цепи для обеспечения безопасного проведения ремонтных работ на оборудовании и токоведущих частях электроустановки.

Предохранитель - это  коммутационный электрический аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение.

Трансформатор напряжения предназначен для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформатор тока предназначен для понижения первичного тока до стандартной величины (5 или 1 А) и  для отделения цепей измерения  и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Автоматический выключатель -- это контактный коммутационный аппарат (электротехническое или электроустановочное  устройство), способный включать, проводить  и отключать токи при нормальном состоянии электрической цепи, а  также включать, проводить в течение  определённого устанавливаемого времени и отключать токи в определённом аномальном состоянии цепи электрического тока. Автоматический выключатель предназначен для защиты кабелей, проводов и конечных потребителей от перегрузки и короткого замыкания.

2.4 Расчет и выбор числа мощности цеховых трансформаторов

Выбор типа, числа  и схем питания подстанций должен быть обусловлен величиной и характером электрических нагрузок, размещением  нагрузок на генеральном плане предприятия, а также производственными, архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями.