Расчет электрических нагрузок и выбор компенсирующих устройств

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

Расчет производится методом упорядоченных диаграмм. Этот метод сводится к расчету максимальных расчетных нагрузок электроприемников. Указанные три параметра рассчитываются для всех электроприемников.

(1)

где К_и – коэффициент импользования электроприемников, определяется по [1, таблице 1.5.1];

Р_н – активная мощность электроприемника.

(2)

где Р_см – средняя активная мощность;

tgφ – коэффициент реактивной мощности.

(3)

где Р_см – средняя активная мощность;

Q_см– средняя реактивная мощность.

Сварочные преобразователи:

Сварочный полуавтомат:

Для электроприемников, работающих в режимах, отличающихся от длительного производим приведение мощностей 3-фазных электроприемников к длительному режиму по формулам::

Р_н = Р_п — для электроприемников ДР;

— для электроприемников ПKP;

— для сварочных трансформаторов ПКР;

— для трансформаторов ДР,

где Р_н, Р_п — приведенная и паспортная активная мощность, кВт;

S_п — полная паспортная мощность, кВ-А;

ПВ — продолжительность включения, отн. ед.

Все коффициенты для расчетов берем из Шеховцова В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения.

Результаты расчетов сводим в таблицу 2:

Например:

Таблица 2 – Сводная ведомость нагрузок по цеху

8.5.2 Расчёт осветительной нагрузки

2.2 Расчёт осветительной нагрузки

Для расчета нагрузки электрической сети освещения необходимо выполнить светотехнический расчет.

Расчет произведем на примере станочного отделения.

Размеры помещения:

Длина А – 72 м;

Ширина В – 40 м;

Высота Н – 10 м.

Предварительный расчет освещения методом удельной мощности на единицу площади. Метод заключается в нахождении мощности затрачиваемой на единицу площади для достижения необходимого уровня освещенности.

Таблица 3 - Предварительный расчет освещения.

Помещения	Площадь	Норма освещенности	Мощность освещения
Вентиляция	32 м²	30 Лк	0, 02× 32=0, 64 Вт
Бытовка 1	32 м²	30 Лк	0, 02× 32=0, 64 Вт
Склад	64 м²	150 Лк	0, 175× 64=11, 2 Вт
Сварочное отделение	64 м²	150 Лк	0, 175× 64=11, 2 Вт
Станочное отделение 2	216 м²	150 Лк	0, 175× 216=37, 8 Вт
Трансформаторная подстанция	48 м²	30 Лк	0, 02× 48=0, 96 Вт
Бытовка 2	24 м²	30 Лк	0, 02× 24=0, 48 Вт
Административное помещение	48 м²	150 Лк	0, 175× 48=8, 4 Вт
Инструмент	24 м²	30 Лк	0, 02× 24=0, 48 Вт
Станочное отделение 1	288 м²	150 Лк	0, 175× 288=50, 4 Вт
Станочное отделение 3	216 м²	150 Лк	0, 175× 216=37, 8 Вт
Коридоры и т.д.	288 м²	25 Лк	0, 02× 288=5, 76 Вт

Мощность освещения цеха Вт.

В … цехе применяются следующие системы освещения: общее освещение, местное и комбинированное. Согласно СНИП 2-4-79 для общего освещения производственных помещений с высотой 4-8 метров применяются светильники с газоразрядными лампами, в административно бытовых помещениях и производственных участках небольшой площади и высоты применяются светильники с лампами накаливания и люминесцентными лампами.

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Процесс работы в цехе происходит в таких условиях, когда естественное освещение недостаточно или отсутствует.

Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.

Целью расчета является выбор количества светильников, определение мощности источников света, расположение их в помещение цеха, а также расчет осветительной сети. Исходными данными являются размеры цеха:

А = 48 м - длина;

В = 28 м - ширина;

Н = 9 м - высота.

Для производственного помещения выбираем рабочее равномерное общее освещение, а также аварийное освещение.

Расстояние от светильника до рабочей поверхности, м:

Н_р= Н - (h_с- h_р) (17)

где Н = 9 м- высота помещения;

h_с = 0, 7 м - высота свеса;

h_р= 0 м - высота рабочей поверхности (пол).

Н_р= 9 - (0, 7 + 0) = 8, 3 м.

Расстояние между светильниками для КСС Г1:

L = (0, 8 - 1, 2) ∙ Н_р(18)

L = 0, 8 * 8, 3 = 6, 64 м.

Расстояние от края светильника до стен:

l = 0, 5 ∙ L (19)

l = 0, 5*6, 64 = 3, 32 м.

Количество светильников в ряду:

(20)

Количество рядов:

n_в= (21)

n_в= = 4 шт.

Общее количество светильников:

n_c = n_в*n_а(22)

n_c = 7*4 = 32 шт.

Расстояние между светильниками в одном ряду:

L_А= (23)

L_А = = 6, 89 м.

Расстояние между рядами:

L_В= (24)

L_В = = 7, 78 м

Определяем показатель помещения

i = (25)

i = = 2, 78

Расчет осветительной установки будем производить по методу коэффициента использования. При расчете по этому методу световой поток ламп в каждом светильнике, необходимый для создания заданной минимальной освещенности, определяется по формуле

, (26)

где К_зап – коэффициент запаса, S – площадь освещаемой поверхности, E_Н – норма освещенности, z – коэффициент минимальной освещенности, η – коэффициент использования светового потока.

По значению Ф выбирается стандартная лампа, так что бы ее поток не отличался от расчетного значения на .

Итак, для станочного помещения 1, площадь которого составляет S=288 м², E_Н=100лк

Предварительно определим число светильников равно 44 по две лампы в каждом.

По Ф подбираем лампу ЛБ20 (Ф=1200 лм). Аналогично производится расчет для всех помещений … с учетом необходимой нормы освещения табл.4.

В проектируемом цехе устанавливаем светильники с двумя люминесцентными лампами накаливания, которые характеризуются косинусной светотехнической характеристикой.

Расчет непроизводственных помещений ведется по методу удельной мощности светового потока. На примере помещения для администрации.

Размеры помещения:

Длина А – 16 м;

Ширина В – 6 м;

Высота Н – 10 м.

Площадь -

Принимаем значение удельной мощности

При и количестве светильников рассчитаем мощность одной лампы:

Принимаем лампу ЛБ2*30 .

Расчет всех остальных непроизводственных помещений сведем в таблицу Аварийное освещение обеспечивается светильниками с лампами накаливания 100 Вт, расположение которых указано на плане. Для аварийного освещения необходимо минимум 10 светильников.

Таблица 4 - Определение числа и мощности ламп в помещениях цеха.

Помещение	Площадь, м²	Норма освещения	Тип лампы	Кол-во светильников (по 2 лампы в каждом)
Вентиляционная			ЛБ20

Светильники аварийного освещения для эвакуации должны быть присоединены к сети, независимой от сети рабочего освещения, начиная от щитка подстанции. Для обеспечения аварийного освещения используем отдельную линейную панель ЩО-01-06.

Для аварийного освещения выбираем лампы типа ЛН (лампы накаливания).

Норма освещенности аварийного освещения составляет не менее 5% от нормы рабочего освещения, то есть:

Е = Е_min*0, 05 (27)

Е = 200*0, 05 = 10 лк

Выбираем светильник типа НСПС 20, источник света которого должен иметь мощность 500 Вт, для создания кривой силы света Д3, класс светораспределения светльника - П, степень защиты IP52.

По заданной мощности лампы светильника НСПС 20, Р_л=500Вт, выберем ЛН 100 с номинальным световым потоком, Ф_л=9200 лм.

Определим количество ламп для аварийного освещения:

n_с= (28)

n_с = = 6 шт.

Выбираем светильники типа НСПС 2х20.

8.5.3 Компенсация реактивной мощности. Расчет производим по Шеховцову В.П. (см. стр.34)

2.3 Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующих устройств

Компенсация реактивной мощности нужна для того чтобы повысить коэффициент мощности – не загружать сеть реактивной мощностью и не платить за неё.

Определяем мощность компенсирующего устройства;

Q_уку=α ∙ Р_м∙ (tgφ _м− tgφ _э), (24)

(

где Q_K_._P_. – расчетная мощность компенсирующего устройства, кВАР;

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

- коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации соответственно.

Компенсацию мощности производим до cosφ =0.92.

Для перевода значений тригонометрических функций используем таблицу 4 Пособия.

Табл. 4.

Алгоритм расчета мощности компенсирующих устройств следующий:

Задаемся коэффициентом мощности после компенсации cosφ _к и по таблице 4 Пособия переводим его значение в
Определяем реактивные мощности компенсирующих устройств электроприемников.
Определяются точки установки компенсирующих устройств и суммарная реактивная мощность подключаемых к ним электроприемников.
Выбираются типы и мощности компенсирующих устройств из табл.5 Пособия.

табл.5

Компенсацию мощности производим до cosφ =0, 92. от сюда tg φ _э=0, 63.

Расчетная мощность компенсирующего устройства равна:

Q_уку1=0, 9∙ 323, 3∙ (1, 2− 0, 63)=165, 85квар.

Типы компенсирующих устройств занесены в таблицу 7

Таблица 7- Типы компенсирующих устройств

№ п/п	Место установки	Тип компенсирующего устройства	Мощность, кВАр	Ступень регулирования мощности, кВар
	I	УКМ 58-04-50-10 У3
	I I	УКМ 58-04-50-10 У3

Определяются фактические значения tgφ ф и cosφ ф после компенсации реактивной мощности:

tgφ _ф = tgφ – Q_к.ст. / α · Р_м (25)

tgφ _ф = 1, 2 - (2 · 50) / 0, 9 · 323, 3 = 0, 33, что соответствует сosφ _ф= 0, 94.

Потери в трансформаторе составят:

Δ Рт = 0, 02· S_НН (26)

Δ Рт = 0, 02 · 424, 45 = 8, 48 кВт;

Δ Qт = 0, 1· S_НН(27)

Δ Qт = 0, 1 · 424, 45 = 42, 44квар;

Δ Sт = (28)

Δ Sт = = 43, 27 кВА.

В условии дана дополнительная нагрузка в перспективе роста проектируемого цеха. На основании данных находим полную мощность и коэффициенты активной и реактивной мощности:

		=1073, 35кВа.
		.
		=0, 64

По известным данным находим компенсирующую установку.

Q_уку3=0, 9∙ 683∙ (1, 20− 0, 63)=350, 37квар

Из расчетов после введения нагрузки в эксплуатацию, нужно будет принять компенсирующее устройство с конденсаторами, мощностью 300 квар.

8.5.4 Выбор типа числа и расчёт мощности силовых трансформаторов на подстанции

2.4 Выбор типа числа и расчёт мощности силовых трансформаторов на подстанции

Исходя из понятия категории ЭСН-1, составляется схема ЭСН с учетом распределения нагрузки.

Принимается решение о количестве трансформаторов.

Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. По категории электроснабжения по условиям задания, цех относится к потребителям электроэнергии 2 и 3 категории потребителей, поэтому к установке применяются 2 трансформатора.

Для II категории электроприемников, коэффициент загрузки трансформатора применяем в пределах 0, 7-0, 8. [9, с.25]; так как на проектируемом участке присутствует и 3 категория, следственно принимаем коэффициент загрузки трансформатора 0, 8.

Определяем мощность трансформаторов:

(29)

ггде

S_м–

полная мощность цеха.

коэффициент загрузки трансформатора,

количество трансформаторов, исходя из категории потребителей,

Определяем мощность трансформаторов:

где S_Ц – полная мощность цеха.

C учетом расчетов выбираем тип и мощности трансформаторов

По таблицам (Табл.6. Пособия) находим данные выбранных трансформаторов и составляем таблицу технических данных выбранных трансформаторов:

Табл.6.

Технические характеристики. Трансформаторы силовые масляные типа ТМФ

Номинальная мощность, кВА	Номинальное напряжение, кВ	Потери, кВТ	Ток холостого хода, %	Напряжение короткого замыкания, %	Схема и группа объединения обмоток
высшее	низшее	холостого хода	короткого замыкания
	6; 10	0, 4	0, 61	3, 8	1, 9	4, 5	У/Ун-0
	0, 9	5, 5

Технические характеристики. Трансформаторы силовые масляные типа ТМГ

Номинальная мощность, кВА	Номинальное напряжение, кВ	Потери, ВТ	Шум, дБА	Напряжение короткого замыкания, %	Схема и группа объединения обмоток
холостого хода	короткого замыкания
	6; 10				4, 5	Y/Yн-0

				Y/Yн-0 Д/Yн-11

				5, 5

8.5.5 Расчет токов короткого замыкания. Расчет производим по Шеховцову В.П. (см. стр.58)

2.5 Выбор точек и расчет токов короткого замыкания

В системах электроснабжения промышленных предприятий электрические сети до 1 кВ имеют наибольшую протяженность, поэтому на них приходится большая доля возникающих КЗ. В связи с этим коммутационная и защитная аппаратура, токоведущие части электроустановок и т. д. должны надежно работать в режимах КЗ. Основные положения методики определения токов КЗ в сетях напряжением выше 1 кВ справедливы и для сетей до 1 кВ.

На рисунке 5 изображены расчетная схема, схема замещения и упрощенная схема замещения тока КЗ.

Рисунок 5 - Схемы расчета тока КЗ

Вычисляем сопротивления элементов:

Для системы:

(32)

Сопротивления приводятся к НН:

(33)

(34)

Для трансформатора:

Для автоматов:

Для кабельных линий:

Для шинопровода ШРА 630-74:

(35)

(36)

Для ступеней распределения:

1. По упрощенной схеме замещения вычисляем эквивалентные сопротивления на участках между точками кз:

(37)

(38)

Вычисляем сопротивления для каждой точки кз, результаты заносим в сводную ведомость:

(39)

(40)

2. Определяем коэффициенты и

(41)

3. Определяем 3-х фазные и 2-х фазные токи кз, результаты заносим в сводную ведомость:

(42)

(43)

(44)

4. Составляем схему замещения для расчета 1-фазных токов кз:

Рисунок 4 – Схема замещения для расчета 1-фазных токов к.з

Для кабельных линий:

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

В таблице 9 указана сводная ведомость токов КЗ по точкам.

Таблица 9 – Сводная ведомость токов КЗ по точкам

Точка кз
	36, 8	27, 5	45, 9	1, 3	5, 0	7, 1	4, 4	5, 4		1, 9
	59, 1	29, 4	66, 0	2, 0	3, 3	4, 7	2, 9	3, 4	37, 7	1, 6
	63, 0	31, 6	70, 5	2, 0	3, 1	4, 4	2, 7	2, 6	41, 5	1, 5

Проверяем шину на действие токов кз:

Принимаем шину:

Проверяем шину на механическую стойкость:

Максимальное усилие на шину:

(55)

где длина пролета между соседними опорами; расстояние между осями шин

Сила создает изгибающий момент:

(56)

Напряжение в материале шины:

(57)

Момент сопротивления шины относительно оси:

Используем расположение шины – плашмя.

(58)

По справочнику допустимое механическое напряжение в материале шины для

Выбираем изолятор типа

Проверка по термической стойкости:

Минимальное сечение, отвечающее термической стойкости:

(59)

8.5.6 Расчет и выбор аппаратов защиты. Расчет производим по Шеховцову В.П. (см. стр.42-68)

2.6 Выбор основного оборудования на подстанции и аппаратов защиты

При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и кабелей, КЗ вызывают повышение температуры токопроводящих жил больше допустимой. Это приводит к преждевременному износу их изоляции, следствием чего может быть пожар, взрыв, поражение персонала.

Для предотвращения этого линия ЭСН имеет аппарат защиты, отключающий поврежденный участок.

Выбираем автомат ввода для ШР1:

(60)