1. Рассчёт максимальных нагрузок Компенсация реактивной мощности

Название	1. Рассчёт максимальных нагрузок Компенсация реактивной мощности
Дата	19.10.2020
Размер	0.55 Mb.
Формат файла
Имя файла	tema13.doc
Тип	Литература #144103

Содержание
Введение
1. Рассчёт максимальных нагрузок
2. Компенсация реактивной мощности
3. Выбор мощности силовых трансформаторов
4. Определение рассчётной мощности трансформаторной подстанции
5. Распределение электрической энергии внутри обьекта
5.1 Намётка вариантов схем внутреннего электроснабжения
5.2 Электрические расчёты питающей сети
6. Технико-экономическое сравнение вариантов схем
7. Расчёт токов короткого замыкания
8. Выбор коммутационно-защитной аппаратуры
9. Проверка элементов цеховой сети на устойчивость к токам к.з.
10. Защитное заземление
Литература

Введение
Системой электроснабжения вообще называют совокупность устройств производства, передачи и распределения электрической энергии.
Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приёмники электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электрических станций.

1Расчет электрических нагрузок группы электроприемников.
Расчеты ведутся методом упорядоченных диаграмм.

Пример расчёта производится по группе РП-1
1.1 Определяется номинальная мощность этой группы электроприёмников:

кВт

1.2 Определяется средняя активная мощность этой группы:

кВт

1.3 Определяется средняя реактивная мощность:

квар

1.4 Аналогично производится расчет для остальных групп электроприёмников для данного РП. Результаты заносятся в таблицу1.
1.5 Производится расчет суммарных величин РП-1:

кВт

квар

1.6 Производится расчёт коэффициента использования:

1.6.1 Определяется показатель угловой связи m:

1.6.2 Эффективное число электроприёмников определяется по формуле:
n>5 Ku<0.2 m>3

по таблице:

1.6.3 Определяем коэффициенты максимума:

(по таблице) [1]

(т.к nэф=10)

1.7 Производится расчёт максимальной мощности:
1.7.1 Максимальная активная мощность:

кВт
1.7.2 Максимальная реактивная мощность:

квар

1.7.3 Полная мощность:

кВА
1.8 Определяем величину расчётного тока данного РП:

А
1.9 Аналогично производится расчёт для остальных РП, данные заносятся в табл.1
1.10 Производится расчёт мощности всего обьекта:

Таблица1.Ведомость цеховых электрических нагрузок.

Наименованиеэл. приёмников	n, шт	Руст кВТ		Ки, ед	cos	tg	Рсp кВт	Qсp квар	m	nэ	Кмакс.акт.	Кмакс.реакт.	Максимальные нагрузки			Iм А
Наименованиеэл. приёмников	n, шт	Рн	Рн	Ки, ед	cos	tg	Рсp кВт	Qсp квар	m	nэ	Кмакс.акт.	Кмакс.реакт.	Рм квт	Qсм квар	Sм ква	Iм А
РП-1 Кран мостовой	1	25	25	0.1	0.5	1.73	2.5	4.3	7	10.5	2.1	1	38.8	28.7	48.2	73.2
Продольно-строгальные станки	2	12.2	14.4	0.17	0.65	1.17	2.5	2.9
Токарно-револьверные станки	2	3.5	17.5	0.17	0.65	1.17	3	3.5
Токарные станки	5	15	75	0.14	0.5	1.73	10.5	18
Итого:	13	55.7	131	0.14			18.5	28.7
РП-2 Продольно-строгальные станки	1	12.2	12.2	0.17	0.65	1.17	2	23	20	4.1	1.46	1.1	121.7	32	125	180
Плоско-шлифовальные станки	1	3	3	0.16	0.6	1.33	0.48	0.6
Электрическая печь сопротивления	1	60	60	0.75	0.95	0.33	45	14.8
Электрическая печь индукционная	2	24	48	0.75	0.95	0.33	36	11.8
Итого:	5	99.2	123.2	0.6			83.4	29.5
РП-3 Электродуговые печи	3	50	150	0.75	0.95	0.33	112.5	37					122.5	37	118.4	170
Итого:	3	50	150	0.75			112.5	37					122.5	37	118.4	170
РП-4 Кран мостовой	2	25	50	0.1	0.5	1.73	5	8.6	10	17.6	1.55	1	40.3	29.7	50	76
Плоско-шлифовальные станки	2	3	6	0.16	0.6	1.33	0.96	0.7
Вертикально-сверлильные станки	2	2.5	5	0.14	0.5	1.73	0.7	1.2
Расточный станок	1	13	13	0.17	0.65	1.17	2.2	2.5
Фрезерные станки	2	3.8	7.6	0.14	0.5	1.73	1	1.73
Радиально-сверлильные станки	2	9.5	19	0.17	0.65	1.17	3.2	3.7
Токарно-револьверные станки	7	3.8	24.5	0.17	0.65	1.17	4	4.6
Вентиляторы	3	5	15	0.6	0.8	0.75	9	6.7
Итого:	21	65.3	140	0.18			26	29.7
Итого всего Обьекта:	42	270.2	545			0.5	240	125					313.3	127.4	341.6	499.2

2 Компенсация реактивной мощности.

Чтобы уменьшить потери мощности необходимо компенсировать реактивную нагрузку. Величина реактивной мощности в электрических сетях зависит от коэффициента мощности.

2.1 Производится расчет реактивной мощности, необходимой для компенсации:

где:

2.2 Определяется мощность одного компенсирующего устройства:

где: n – число трансформаторов

квар
2.3 Выбираем компенсирующую установку с ближайшей номинальной мощностью:

Тип: QRN-20
Q=20квар
I=29.9А
2.4 Производится проверка на перекомпенсацию:

2.5 Рассчитывается полная мощность, необходимая для работы цеховых потребителей после компенсации:

кВА
3 Выбор мощности силовых трансформаторов.
Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховых промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.

3.1 Определяется мощность силовых трансформаторов на цеховой подстанции(для двухтрансформаторной ТП):

кВА
3.2 Выбираем трансформатор с ближайшей номинальной мощностью:

Тип: ТМ10/0.4

кВА

3.3 Производится проверка коэффициентов загрузки трансформаторов:
3.3.1 Коэффициент загрузки нормального режима:

где : n – число трансформаторов

3.3.2 Коэффициент загрузки аварийного режима:

3.4 Выписываются паспортные данные трансформатора:

кВт

4 Определение расчётной мощности трансформаторной подстанции
4.1 Определяются потери мощности на ТП:
4.1.1 Потери мощности в трансформаторе:

4.1.2 Потери мощности на ТП:

4.2 Определяется расчётная мощность цеховой ТП:

кВА
4.3 Определяется величина тока высоковольтной линии:

А
4.4 Сечение высоковольтной линии определяем по экономической плотности тока:

Для кабелей с бумажной изоляцией и проводов с резиновой изоляцией алюминиевых:

по таблице, при Т=4400

Принимаем алюминиевые провода сечением

трёхжильные

=38А

5 Распределение электрической энергии внутри объекта
Схемы цеховых сетей бывают радиальные и магистральные.
5.1 Намётка вариантов схемы:
Радиальная схема:

Магистральная схема:

5.1.1 Радиальная схема представляет собой схему, распределение электрической энергии в которой производится радиальными линиями от распределительных пунктов, вынесенных в отдельные помещения. Радиальные схемы обеспечивают высокую надёжность питания; в них легко могут быть применены элементы автоматики. Однако радиальные схемы требуют больших затрат на установку распределительных щитов, проводку кабеля и проводов.
5.1.2 Магистральные схемы в основном применяют при равномерном распределении нагрузки по площади цеха. Они не требуют установки распределительного щита на подстанции и энергия распределяется по совершенной схеме блока «трансформатор – магистраль», что упрощает и удешевляет сооружение цеховой подстанции.

5.2 Электрические расчёты вариантов:
5.2.1 Определяется сечение кабельных линий, расчёт производится на примере РП-1:

5.2.2 Определяется сечение по допустимому току нагрева:

73.2А
Принимаем кабель типа: АВВГ

Iдоп.=90А
5.2.3 Производится расчёт активного сопротивления этого кабеля:

где,

l – длина кабельной линии

- удельная проводимость металла

Ом/км

5.2.4 Определяются потери мощности в этой линии:

5.2.5 Определяется падение напряжения на этом участке:

5.2.6 Аналогично производится расчёт для других РП, данные заносятся в табл.2.

Таблица2

	Наимено- вание линии	Iнагр. А	Тип кабеля	Iдоп А	l км.	R0 Ом/км	R	Р кВт	U %	Цена руб	Стоимость руб.
Радиальная	ТП-РП1	73	АВВГ 4х16	90	0.016	1.95	0.03	0.47	0.95	31500	504
	ТП-РП2	180	АВВГ 4х70	200	0.032	0.447	0.01	0.9	1	140500	4496
	ТП-РП3	170	АВВГ 4х70	200	0.038	0.447	0.016	1.3	1.2	140500	5339
	ТП-РП4	76	АВВГ 4х16	90	0.01	1.95	0.02	0.3	0.6	31500	315
	Итого:							3			10654
Магистральная	ТП-РП1	260	АВВГ 4х120	270	0.016	0.261	0.004	0.8	0.45	229500	3672
	РП1-РП2	180	АВВГ 4х70	200	0.035	0.447	0.015	1.45	1.1	140500	4917
	ТП-РП4	253	АВВГ 4х120	270	0.01	0.261	0.003	0.57	0.27	229500	2295
	РП4-РП3	170	АВВГ 4х70	200	0.04	0.447	0.018	1.56	1.27	140500	5620
	Итого:							4.4			16204

5.2.7 Расчёт магистральной схемы производится по аналогичным формулам

при этом учитывается, что у некоторых кабелей изменяется нагрузка и длинна.

6 Технико-экономическое сравнение вариантов:
6.1 Цена кабельной продукции принимается из: ООО ” Коском ” г.Подольск Московская обл. Россия 142103,тел.: +7(495)9758674
+7(495)7756317
6.2 Производится расчёт стоимости кабельной линии:
Стоим.=Цена х метры

6.3 На основании полученных данных делаем заключение:
Рассчитав варианты схем внутреннего электроснабжения цеха металлоизделий , видим : что радиальная схема выгоднее с технической и с материальной стороны. Принимаем радиальную схему.

7 Расчёт токов короткого замыкания
7.1 Составляем расчётную схему и схему замещения:

7.2 Сопротивление системы:

lс=1.6км
r₀=3.12 Ом/км
х₀=0.073 Ом/км

Сопротивление приводится к НН:

7.3 Сопротивление трансформатора определяется по таблице:
Rт=16.6 мОм
Хт=41.7 мОм
7.4 Сопротивление автоматов:

7.5 Сопротивление трансформатора тока:
Rтт=0.2 мОм
Хтт=0.3 мОм
7.6 Сопротивление кабельной линии:
r₀=1.95 мОм/м
х₀=0.067 мОм/м
l=16м

7.7 Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления, на участках между точками К.З.:

Rэ1=Rc+Rт+R_SF₁+Rтт=7.8+16.6+0.15+0.2=24.7мОм
Хэ1=Хс+Хт+Х_SF₁+Хтт=0.17+41.7+0.17+0.3=42.3 мОм
Rэ2=R_SF₂+Rкл=1.3+31.2=32.5мОм
Хэ2=Х_SF₂+Хкл=1.2+1=2.2мОм

7.8 Вычисляются сопротивления до каждой точки К.З.:
Rк1=Rэ1=24.7 мОм
Хк1=Хэ1=42.3 мОм

Rк2=Rэ1+Rэ2=24.7+32.5=57.2мОм
Хк2=Хэ1+Хэ2=42.3+2.2=44.5 мОм

7.9 Определяются 3-х фазные токи К.З.:

8 Расчёт и выбор аппаратов защиты
8.1 Автоматические выключатели выбираются согласно условиям:

- для для групповой линии с несколькими электродвигателями.

Выбираем автоматический выключатель

тип : ВА-51Г-31

Iн.а=100А Iн.р=80 А Iотк=5 кА

9 Проверка элементов цеховой сети

9.1 Шины проверяют на динамическую стойкость:

9.2 Максимальное усилие на шину определяют по формуле:

l=1.5м

a=100мм

i_у=2.55х4.7=12кА

9.3 Определяется наибольший изгибающий момент:

9.4 Принимается установка шин плашмя:

Медная шина сечением 30х4мм

9.5 Определяется механическое напряжение в шинопроводе :

-для медных шин

Шины динамически устойчивы.

10 Расчёт защитного заземления
Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение какой- либо части электроустановки с заземляющим устройством для обеспечения электробезопасности. Задачей защитного заземления является снижение до безопасной величины напряжений заземления, прикосновения и шагового напряжения.
В проекте используются искусственные заземлители: вертикальный электрод – уголок (75х75)Lв=3м. ; горизонтальный электрод – уголок(50х4мм). Вид ЗУ – контурное.

10.1 Определяется расчётное сопротивление одного вертикального электрода:

по табл. Ксез.=1.7(верт.

)

10.2 Определяется предельное сопротивление совмещённого ЗУ:

10.3 Определяется количество вертикальных электродов:
10.3.1 Без учёта экранирования:

10.3.2 С учётом экранирования:

[1]

10.4 Т.к. контурное ЗУ зкладывается на расстояние не менее 1м, то длина по периметру закладки равна:

10.5 Тогда расстояние между электродами уточняется с учётом формы объекта. По углам устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся – между ними.

Для равномерного распределения электродов окончательно принимается

Nв=22

10.6 Для уточнения принимается среднее значение отношения:

10.7 Уточняются коэффициенты использования:

[1]
10.8 Определяются уточнённые значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов:

10.9 Определяется фактическое сопротивление ЗУ:

следовательно заземляющее устройство эффективно.

Литература:
1. Шеховцов В.П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – М.: Форум: Инфра – М, 2005. – 214 с., ил. – (профессиональное образование).

2. Киреева Э.А., Орлов В.В., Старкова Л.Е. Электроснабжение цехов промышленных предприятий. – М.: НТФ «Энергопрогресс», 2003. – 120с.

3. Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебник для вузов. М., «Энергия», 1973.

4. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т./ Под общ. ред. А.А. Фёдорова. Т.2. Электрооборудование. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 592 с.