КП 2022 - вбивать свой расчет сюда. 1 Расчет электрических нагрузок
Скачать 403.98 Kb.
|
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ (1-2 стр) Во введении необходимо описать (кратко) достижения и основные задачи в области развития электроэнергетики в Казахстане. Дать краткие сведения по развитию энергетики области. Показать значение электроэнергетики для отрасли промышленности, по которой выполняется курсовой проект, и сформулировать основную задачу проекта. Основной задачей проекта в общем виде является решение ряда вопросов по проектированию внешних и внутренних эл. сетей, выбору и проверке электрооборудования и проводниковой продукции и др. Например: обеспечить надежное и бесперебойное питание, уменьшить потери электроэнергии, обеспечить минимум затрат на монтаж и эксплуатацию оборудования, безопасность обслуживания и т.д. 1 Расчет электрических нагрузок В соответствии с заданием на курсовое проектирование расчет электрических нагрузок производится по предприятию в целом и отдельно для одного цеха – ремонтно-механического. 1.1 Расчет электрических нагрузок по цеху Расчет электрических нагрузок по цеху производится по методу коэффициента использования и коэффициента максимума. 1) Определяются суммарные (установочные) мощности каждого электро-приемника (ЭП) ∑Рн, кВт ∑Рн = n· Рн (1.1) где Рн - номинальная (установочная) мощность каждого ЭП, кВт; n – количество ЭП, шт. 2) Для всех электроприемников по таблицам справочных материалов выбираются соответствующие коэффициенты использования Ки и мощности соsφ. По значению соsφ определяются tg φ. 3) Определяются среднесменные нагрузки для каждого электроприемника Рсм, кВт, Qсм, кВАр Рсм = Ки ·∑Рн, (1.2) Qсм = Рсм· tg φ (1.3) 4) Далее расчет ведется для строки «Итого». Определяются суммарные номинальная нагрузка ∑Рн, кВт, и среднесменные нагрузки всех электроприемников ∑Рсм, кВт, ∑Qсм, кВАр. В столбце № 3 выписывается наименьшее и наибольшее значение номинальной мощности одного электроприемника Рн.max/Рн.min. 5) Определяется показатель силовой сборки m >=< 3 m = (1.4) 6) Определяется коэффициент использования по группе Ки гр Кигр = (1.5) 7) Определяется коэффициент реактивной мощности группы tg φгр tg φгр = (1.6) По значению tg φгр определяется соs φгр. 8) Выбираются электроприемники с практически неизменным режимом работы, при которых коэффициент максимума Км= 1, тогда Рр = Рср, Qp = Qср. К ним относятся насосы,вентиляторы, компрессоры, печи сопротивления, освещение. Для этих электроприемников эффективное число nэ не определяется. 9) Для остальных групп – электроприемников с переменным режимом работы (группа Б) – Км определяется по таблице справочных материалов в зависимости от коэффициента использования по группе Кигр и эффективного числа электроприемников nэ. 10) Определяется эффективное число электроприемников а) Если общее число электроприемников n меньше 3, то nэ не определяется Рр = ∑Рн (1.7) Qр = Рр· tg φгр (1.8) б) При n < 5; kи > 0,2; m > 3; Рн ≠ const . (1.9) в) При n > 5; kи > 0,2; m < 3; Рн ≠ const nЭФ = n. (1.10) г) При n > 5; kи < 0,2; m < 3, nЭФ – не определяется, расчетная мощность по коэффициенту загрузки kЗ, равном при повторном кратковременном режиме 0,75 Рр = kЗ ·ΣРн; (1.11) Qр = Рр ·tg φгр (1.12) д) При n > 5; kи > 0,2; m > 3 . (1.13) е) При n > 5; kи < 0,2; m > 3 nЭ = · n, (1.14) где n'э – относительное значение эффективного числа ЭП, выбирается по таблицам справочных материалов (по промежуточным значениям n* и Р* берется ближайшее меньшее значение). = f (n*; P*), (1.15) где n* – относительное число электроприемников группы, мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего ЭП; Р* – относительная мощность электроприемников группы, мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего ЭП. , (1.16) где n1 – количество электроприемников группы, мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего ЭП, шт; n – общее количество электроприемников группы, шт. , (1.17) где ΣΡн.max – суммарная мощность электроприемников группы, мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего ЭП, кВт; ΣΡн – общая суммарная мощность электроприемников группы, кВт. 11) Определяются расчетные нагрузки для ЭП с переменным режимом работы Рр, кВт, Qр, кВАр Рр = Км ·Σ Рсм, (1.18) Qр = 1,1 ·Σ Qсм. (1.19) При определении суммарной реактивной мощности ΣQсм, "По группе", реактивная мощность ЭП, работающих с опережающим соsφ (синхронные двигатели) принимается со знаком минус. 12) Заполняется строка "Итого по ПР". Суммируются расчетные мощности Рр, Qр "По группе «Б»" и Рр, Qр - ЭП с постоянным режимом работы. Определяется полная мощность по ПР Sр, кВА Sр = , (1.20) 13) Определяется расчетный ток по ПР Iр, А Iр = , (1.21) где Uн = 0,38 кВ. Производится расчет для ПР-1. (пример приводится для каждой разной формулы нахождения nэ) Определяются суммарные мощности каждого электроприемника по формуле (1.1) ∑Рн1 = *· * = * кВт ∑Рн2 = *· * = * кВт ∑Рн3 = *· * = * кВт Определяются среднесменные мощности каждого электроприемника Рсм, кВт, и Qсм, квар, по формулам (1.2) и (1.3)
Заполняется строка «ИТОГО ПО ПР-1». В столбце 2 определяется общее количество электроприемников n = *+*+* = * шт В столбце № 3 выписывается наименьшее и наибольшее значение Рн одного электроприемника Рнmax/Рнmin. */* В столбце № 4 определяется суммарная номинальная мощность ∑Рн, кВт ∑Рн = ∑Рн1+∑Рн2 + ∑Рн3 = *+*+* = * кВт В столбце № 5 определяется показатель силовой сборки по формуле (1.4) m = <3 В столбце № 9 определяется суммарная среднесменная активная нагрузка ∑Рсм, кВт ∑Рсм = ∑Рсм1 + ∑Рсм2 + ∑Рсм3 = *+*+* = * кВт В столбце № 10 определяется суммарная среднесменная активная нагрузка∑Qсм, квар ∑Qсм = ∑Qсм1 + ∑Qсм2 + ∑Qсм3 = *+*+* = * квар В столбце № 6 определяется коэффициент использования по группе Кигр по формуле (1.5) В столбце № 8 определяется коэффициент реактивной мощности группы tg φгр по формуле (1.6) tg φгр = В столбце № 11 определяется эффективное число электроприемников nэ. При n > 5; kи < 0,2; m < 3, nЭФ – не определяется, расчетная мощность по коэффициенту загрузки kЗ, равном при повторном кратковременном режиме 0,75 по формулам (1.11) и (1.12) Рр = * ·* = * кВт Qр = * ·* = * квар Определяются полная мощность по ПР Sр, кВА, и расчетный ток по ПР Iр, А, по формулам (1.17) и (1.18) Sр = кВА Iр = А В столбце № 11 определяется эффективное число электроприемников nэ. При n > 5; kи < 0,2; m > 3 эффективное число электроприемников определяется по формуле (1.14), для этого По таблице = 0,73. Тогда nЭ = 0,73·10 = 7 шт. Коэффициент максимума Км определяется по таблице справочных материалов в зависимости от коэффициента использования группы и эффективного числа электроприемников. При Кигр = 0,12 и nэ = 7, Км= *. Определяются расчетные нагрузки по формулам (1.15) и (1.16) Рр = * · * = * кВт Qр = * · * = * квар Определяются полная мощность Sр, кВА, и ток Iр, А,по ПР Все результаты расчетов сводятся в таблицу 1.1. Осветительная нагрузка РМЦ определяется методом удельной мощности Ро = ро·Fц, (1.22) Qо = Ро ·tgφо (1.23) где Ро – мощность осветительной нагрузки РМЦ, кВт; ро – удельная мощность освещения, в зависимости от площади цеха и типа ламп (тип светильников для расчетов определяется в зависимости от условий окружающей среды) определяется по таблице значения удельных мощностей, кВт/м2; Fц – площадь цеха, м2, определяется по генплану предприятия; tgφо – реактивный коэффициент мощности освещения цеха. Необходимо учесть, что лампы накаливания имеют cosφ = 1, люминесцентные и газоразрядные лампы – cosφо = 0,9. Ро = *·*=* кВт Qо = * ·* = * квар Определяется расчетная мощность по цеху с учетом освещения Рр.ц = Рр + Ро; (1.24) Qр.ц = Q р. + Qо; (1.25) . (1.26) Рр.ц = * + * = * кВт Qр.ц = *+* = * квар кВА Результаты расчета сводятся в таблицу 1.1. По расчетной мощности выбираются силовые трансформаторы комплектной трансформаторной подстанции, питающей РМЦ. Их количество зависит от наличия электроприемников І, ІІ или ІІІ категории. Т.к. ремонтно-механический цех относится к потребителям ІІІ категории, то для установки в КТП принимается один трансформатор, который выбирается по коэффициенту загрузки. Коэффициент загрузки должен находится в пределах от 0,6 до 0,8. (1.27) где Sр – полная расчетная мощность по цеху Sном тр – мощность трансформатора (по каталожным данным) <0,8 Окончательно для установки в КТП принимается трансформатор типа ТМ */10/0,4. Определяются потери в трансформаторе активные ΔРт = 0,02 ∙Sн (1.28) ΔРт = 0,02 ∙ * = * кВт реактивные ΔQт = 0,1 ∙Sн (1.29) ΔQт = 0,1 ∙* = * квар. Определяются расчетные нагрузки с учетом потерь в трансформаторе КТП Рр = Рр + ΔРт (1.30) Рр = * + * = * кВт Qр = Qр + ΔQт (1.31) Qр = *+ * = * квар Sр = (1.32) кВА Определяется ток по высокой стороне А Результаты расчета сводятся в таблицу 1.1. 1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию Расчетная силовая нагрузка по цехам (кроме РМЦ) производится методом коэффициента спроса по следующим формулам Рр.с = Руст ·Кс; (1.33) Qр.с = Рр· tg φ (1.34) где Руст – установленная мощность, кВт; Кс – коэффициент спроса. Расчетная полная мощность Sp, кВА, определяется по формуле (1.17), ток расчетный Ip, А Iр = , (1.35) где Uн = 10 кВ. Результаты расчетов сводятся в таблицу 1.2. Таблица 1.2 - Расчет электрических нагрузок по предприятию
Определяется коэффициент мощности предприятия по формуле cos φр = (1.36) cos φр = < 0,95 Так как расчетный коэффициент мощности меньше заданного энергосистемой 0,95, то необходимо произвести компенсацию реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности и установка компенсирующих устройств (КУ) может применяться для различных целей: - для компенсации реактивной мощности по условию баланса реактивной мощности; - для снижения потерь электроэнергии в сети; - для регулирования напряжения. Во всех случаях при применении КУ необходимо учитывать ограничения техническими режимными требованиями: - необходимый резерв мощности в узлах нагрузки; - располагаемая реактивная мощность на шинах источника; - отклонение напряжения; - пропускная способность электрических сетей. Компенсирующая реактивная мощность определяется по формуле Qкомп = Рр∙ (tgφp - tgφн) (1.37) где tgφн = 0,33. Qкомп = *∙ (* – 0,33) = * квар По справочным материалам выбирается устройство компенсирующее, типа УК-10-**УЗ в количестве * штук, с общей мощностью Qку, квар Qку = n· Q1ку. (1.38) Qку = *· ** = ** кВАр Определяется полная мощность, коэффициент мощности и ток после компенсации S'р = , (1.39) S'р = кВА cos φр = , (1.40) cos'φр = > 0,95 Iр = . (1.41) А Данные расчета сводятся в таблицу 1.2. 2 Выбор рода тока и величины напряжения При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий важным вопросом является выбор рационального напряжения. Для внешнего электроснабжения выбор питающих линий определяется многими факторами: величиной передаваемой мощности, расстоянием передачи, величиной потерь и стоимостью электроэнергии. При решении задачи о рациональном напряжении в общем случае следует предварительно определить нестандартное напряжение, при котором имели бы место минимальные затраты. Зная напряжение, можно правильно выбрать целесообразное стандартное напряжение применительно к конкретному случаю. Рациональное напряжение определяется по формуле , (2.1) где U - нестандартное напряжение, кВ; S - расчетная мощность, МВа; ℓ - длина линии, км. = **кВ Согласно произведенному расчету принимается стандартное напряжение из ряда номинальных напряжений - * кВ. Для внутризаводского электроснабжения принимается напряжение 10 кВ, т.к. оно выгоднее, чем напряжение 6 кВ, как по капитальным, так и по эксплуатационным расходам. Внутрицеховое электроснабжение принимается 0,4 кВ, так как все электроприемники ремонтно-механического цеха работают на напряжение 220/380 В. На промышленных предприятиях применяется как постоянный, так и переменный ток. Наибольшее распространение получил переменный ток. Т.к. большинство электроприемников предприятия работают на трехфазном переменном токе, то вся система электроснабжения применяется в трехфазном исполнении на переменном токе. Однофазные электроприемники (освещение, нагревательные элементы) питаются от трехфазной системы при равномерном распределении их по фазам. В связи с этим на КТП принимается схема с глухозаземлённой нейтралью с выведенным нулевым проводом (Y/Y-0). 3 Выбор и обоснование схемы электроснабжения (1-2 стр) Система электроснабжения завода состоит из схемы внешнего, внутризаводского и внутрицехового электроснабжения с учетом категории потребителей. (Описать схему электроснабжения – конструктивное исполнение и т.д.) 4 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов на ГПП Количество трансформаторов на подстанции и их мощность должны удовлетворять условиям надежности электроснабжения, минимальным капитальным затратам и наиболее экономичным режимом загрузки трансформаторов. Для потребителей І и ІІ категории наибольшее распространение получили двух трансформаторные подстанции с неявным резервом и раздельной работой трансформаторов. В аварийном режиме допускается перегрузка трансформаторов на 40% на время максимумов общей суточной продолжительности не более 6 часов в сутки, в течение не более 5 суток. При этом коэффициент загрузки в нормальном режиме не должен превышать значения 0,7. С учетом категории потребителей для установки на ГПП принимается два силовых трансформатора. Намечается два возможных варианта мощности трансформаторов для технико-экономического сравнения. І Т** – **/** ІІ Т** – **/** Определяется коэффициент загрузки Кз в нормальном режиме Кз = ≤ 0,7 (4.1) где S'p – полная расчетная мощность по заводу с учетом компенсации, кВА; Sн – выбранная мощность силовых трансформаторов по справочнику, кВА. КзІ = = * < 0,7 КзІІ = = * < 0,7 Определяется коэффициент загрузки в аварийном режиме Кз.а Кз.а = ≤ 1,4 (4.2) Кз.а І = * < 1,4 Кз.а ІІ = = * < 1,4 Если оба варианта трансформаторов удовлетворяют условиям надежности электроснабжения, то технические характеристики трансформаторов сводятся в таблицу 4.1. Таблица 4.1 - Технические характеристики трансформаторов
Определяются капитальные затраты К, тыс. тг. К = n ∙ К0, (4.3) где n – количество установленных трансформаторов на ГПП, шт; К0 – стоимость каждого трансформатора, тыс. тг. КІ = *∙ * = * тыс. тг КІІ = *∙ * = * тыс. тг Определяется стоимость годовых потерь электроэнергии Сп, тыс. тг. Сп=с0∙n∙(ΔРхх+Кэ∙ ∙Sн)∙Тмах+с0∙n∙Кз2∙(ΔРкз+Кэ∙ ∙Sн)∙τ, (4.4) где с0 – стоимость электроэнергии. 14 тг/кВт·час; n – число трансформаторов установленных на ГПП, шт; Sн – номинальная мощность одного из вариантов трансформаторов, кВА; Кэ – экономический эквивалент реактивной мощности, Кэ = 0,02÷0,12; Тмах – годовое время использования максимума нагрузки, ч; Кз – коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме; τ – время максимальных потерь, ч, определяемое по формуле (4.5) *** ч СпІ=*∙2∙(*+*∙ ∙*) ∙*+*∙2∙*2∙(*+*∙ ) ∙*= * тыс. тг. СпІІ=*∙2∙(*+*∙ ∙*) ∙*+*∙2∙*2∙(*+*∙ ) ∙*= * тыс. тг. Определяются отчисления на амортизацию, обслуживание и ремонт трансформатора Са, тыс. тг. Са = ∙ К (4.6) где На – норма амортизационных отчислений; На = 7,3%; К - капитальные затраты, тыс. тг. СаІ = ∙* = * тыс. тг. СаІІ = ∙* = * тыс. тг. Определяются обще годовые эксплуатационные расходы Сэ, тыс. тг. Сэ = Сп + Са (4.7) СэІ = * + * = * тыс. тг. СэІІ= * + * = * тыс. тг. Данные расчета сводятся в таблицу 4.2. Таблица 4.2 - Результаты экономического сравнения
Если по результатам расчета окажется, что 1) КI < КII, СЭI < СЭII, - то к установке принимаются трансформаторы I варианта; 2) КI > КII, СЭI > СЭII, - то к установке принимаются трансформаторы II варианта; 3) КI < КII, СЭI >СЭII или КI > КII, СЭI < СЭII - тогда определяется срок окупаемости Ток = или Ток = (4.8) При Ток < 6 лет принимается вариант с меньшими эксплуатационными и большими капитальными затратами. При Ток= 6÷10 лет, варианты считаются равнозначными. При Ток>10 лет принимается вариант с меньшими капитальными затратами. Так как КІІ>КІ; СэІI>СэІ, то к установке на ГПП принимаем первый вариант трансформаторов т.е. трансформаторы типа Т***- */**. Для трансформаторов ГПП выбранного варианта определяются потери активные ΔР, кВт ΔР = ΔРхх + Кз² ∙ ΔРкз (4.9) ΔР = * + *² ∙ * =* кВт реактивные ΔQ, квар ΔQ = ∙ Sн + Кз² ∙ ∙Sн (4.10) ΔQ = ∙ *+ * ∙ ∙ * = * квар Определяется полная расчетная мощность с учетом потерь в трансформаторах S'p, кВА S'p = (4.11) где Рр, Q'р – расчетные мощности по заводу с учетом компенсации, кВт и квар. S'p = = *кВА Определяется ток Ip, А А Мощность трансформатора собственных нужд принимается 1% от номинальной мощности силового трансформатора ГПП. Выбирается ТСН марки ТСЗ - */10. (или ТМ-*/10). Данные расчета сводятся в таблицу 1.2. 5 Определение места установки ГПП Для определения месторасположения ГПП и цеховых подстанций (КТП или ТП), при проектировании системы электроснабжения, на генеральном плане промышленного объекта наносится картограмма нагрузок. Картограмма нагрузок строится на генеральном плане всего промышленного предприятия. При этом в качестве приемников электроэнергии рассматриваются сами цеха. Она представляет собой размещенные на плане окружности, площади которых в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха. В курсовом проекте для нахождения места расположения ГПП достаточно определить центр электрических нагрузок (ЦЭН) цехов, по методу нахождения геометрического центра тяжести плоской фигуры, считая что электрические нагрузки равномерно распределены по площади цеха. Цеха изображены на генеральном плане в масштабе (рисунок 5.1) При этом учитывается расчетная активная мощность каждого цеха. Произвольно проводятся оси координат и измеряются координаты х и у ЦЭН цехов, согласно выбранного масштаба. Результаты расчета сводятся в таблицу 5.1. Таблица 5.1 - Результаты расчетов центра электрических нагрузок
ЦЭН групп электроприемников называется точка с координатами x0; y0. Координаты x0; y0 расположения ГПП на генплане определяются выражением (5.1) (5.2) см см Рисунок 5.1 - Определение места установки ГПП (пример) 6 Расчет внутрицеховой электрической сети ВЦЭС Для расчета ВЦЭС необходимо выбрать коммутационную и защитную аппаратуру, а также проводниковую продукцию. В электрических сетях до 1000 В в качестве коммутационных аппаратов применяются автоматические выключатели, магнитные пускатели, контакторы, рубильники. В качестве защитных аппаратов применяются предохранители и тепловые реле. Автоматические выключатели (АВ)– предназначены для ручного и автоматического включения и отключения электрических цепей, а также для защиты от перегрузок, токов короткого замыкания или того и другого. В зависимости от величины тока автоматы выпускаются нескольких типов: «Электрон», А – 3700, АЕ 2000, ВА. Автоматические выключатели выбираются по номинальному току автомата, по номинальному току расцепителя и номинальному току отсечки. Условия выбора 1) Iна ≥Ір (6.1) 2) Ін.расц. ≥ Ір (6.2) 3) Ін.отс. ≥ Кр∙Іпик (6.3) где Iна – номинальный ток автоматического выключателя, А; Ір – длительный расчетный ток электроприемника, А; Ін.расц – номинальный ток расцепителя автомата, А; Ін.отс. – номинальный ток отсечки автомата, А; Іпик – пиковый (пусковой) ток электроприемника, А; Кр – коэффициент разброса характеристик расцепителя автоматического выключателя. Расчетный ток электроприемника Iр, А, определяется по формуле , (6.4) где Iн – номинальный ток электродвигателя, А; Рн – номинальная мощность двигателя, кВт; Uн – номинальное напряжение, кВ; cos 𝜑 – коэффициент мощности; η – КПД двигателя. Ін.отс. = 12 ∙ Ін.расц – для АВ типа АЕ (6.5) Ін.отс. = 10 ∙ Ін.расц – для АВ всех остальных типов (6.6) Іпик= Іпуск = Кп ∙ Ір (6.7) где Iпик – кратковременный наибольший ток, обусловленный пуском электродвигателей, при котором защита не должна работать, А; Кп – коэффициент пуска. Кр = 1,4 – для АВ типа АЕ (6.8) Кр = 1,25– для АВ всех остальных типов (6.9) Для группы электроприемников пиковый ток определяется по формуле Іпик= ΣIр + (Кп-1) ∙ Iн.max (6.10) Выбор автоматического выключателя для токарно-винторезного станка в ПР-1. Определяется расчетный ток Iр, А, по формуле (6.4) А Определяется пиковый ток Iпик, А, по формуле (6.7) Iпик = *· * = * А Для токарно-винторезного станка по каталожным данным выбирается автоматический выключатель типа *** (напряжением 380 В) с номинальным током Iн а= * А и номинальным током расцепителя Iн расц= * А. Проверяются условия выбора 1) * А > * А 2) * А > * А 3) Iн отс = *∙*= * А > Кр Iпик = *·* = * А Условия выбора выполняются. Магнитный пускатель – это устройство, состоящее из 3-х полюсного контактора, встроенных тепловых реле и вспомогательных контактов. Они предназначены для управления трехфазными электродвигателями мощностью до 75 кВт. Защита электродвигателей от перегрузки и от обрыва одной фазы осуществляется с помощью тепловых реле типа РТЛ, присоединяемых к пускателю перемычками. Магнитные пускатели выбираются по номинальному току пускателя и номинальному току теплового элемента. Условия выбора 1) Iнп ≥ Iр, (6.11) 2) Iнт.э ≥ Iр, (6.12) где Iнп – номинальный ток пускателя, А; Iнт.э – номинальный ток теплового элемента (реле), А; Iр – расчетный рабочий ток, А. Выбор магнитного пускателя для токарно-винторезного станка в ПР-1. Двигатель – нереверсивный. По каталожным данным для токарно-винторезного станка выбирается нереверсивный магнитный пускатель типа ПМЛ – *** с номинальным током пускателя Iнп = * А и током теплового элемента Iнтэ = * А, который соответствует выбранному типу пускателя и реле типа РТЛ – ***. Проверяются условия выбора 1) * А > * А 2) * А > * А Условия выбора выполняются. Условия выбора кабельной продукции 0,4 кВ. Сечение проводов и кабелей напряжением до 1000 В выбирают по условию нагрева длительным расчетным током и по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты. Условия выбора 1) Iд ≥ (6.13) 2) Iд ≥ (6.14) |