Задание для ЛТ10-53Б Эл. Снабж..1 (1). ДЗ1 Построение графиков электрических нагрузок
 Скачать 0.71 Mb.
|
|
Пример к заданию № 2 В приведённой электрической схеме (рис. Б.15) заданными являются следующие параметры: Iа = 175 А; IL = 200 А; IC = 150 А; UAБ = 220 В; RЛЭП = 0,1 Ом; ТГОД =8000 ч; С = 3,6 руб/кВт·ч. 
Рис. Б.15 Рассчитаем ток в неразветвлённой части электрической цепи для двух режимов, обозначив: I´ – ток 1-го режима; I´´ – ток 2-го режима. 1-ый режим: выключатель «В» отключен, т.е. ток IC = 0. Напишем уравнение I закона Кирхгофа для точки А Ī' – Īа – ĪL = 0, откуда Ī' = Īа + ĪL. Вектор Ī' получим как геометрическую сумму векторов Īа и ĪL на векторной диаграмме. Для построения векторной диаграммы выберем масштаб: для напряжения – в 1 см 40 В; для тока – в 1 см 50 А.  На рисунке: длина ŪАВ = 5,5 см; длина Īа = 3,5 см; длина ĪL = 4 см. Согласно теории переменного тока вектор Īа совпадает по фазе с ŪАБ, а вектор ĪL отстаёт по фазе от ŪАБ на 90º. Величину тока I' определим согласно теореме Пифагора как гипотенузу прямоугольного треугольника, катетами которого являются токиIа и IL.  2-ой режим: выключатель «В» включен, т.е. по ветви протекает ток IC = 150 А. Определим ток I" в неразветвлённой части цепи, написав уравнение I закона Кирхгофа для точки А схемы с тремя параллельными ветвями: Ī" – Īа – ĪL – ĪС = 0, откуда Ī" = Īа + ĪL + ĪС,  т.е. на векторной диаграмме вектор Ī´´ найдем как геометрическую сумму трёх векторов(Īа, ĪL, IC). При выбранном ранее масштабе длина вектора IC равна 3 см.На векторной диаграмме IС опережает по фазе напряжение ŪАБ на 90º. Ток I" рассчитаем по формуле теоремы Пифагора из треугольника токов, катетами которого являются ток Iа и разность токов (IL – IС)  Рассчитаем активную, реактивную и ёмкостную мощность нагрузочного участка АБ. Активная мощность: в режиме 1 и 2 её величина одна и та же РАБ = UАБ · Iа = 220 · 175 = 38500 Вт = 38,5 кВт. Реактивная индуктивная мощность: в режиме 1 и 2 её величина также остаётся неизменной QL АБ = UАБ · IL = 220 · 200 = 44000 вар = 44 квар. Реактивная ёмкостная мощность: в режиме 1 QС АБ = 0. в режиме 2 QС АБ = UАБ · IС = 220 · 150 = 33000 вар = 33 квар. Суммарная реактивная мощность участка АБ: в режиме 1 QАБ = QL АБ = 44 квар. в режиме 2 QАБ = QL AБ – QC AБ = 44 – 33 = 11 квар. Полная мощность участка АБ: в режиме 1  в режиме 2  Построим треугольники мощностей для обоих режимов, выбрав предварительно масштаб мощности: в 1 см – 10 (кВт, квар, кВ·А). Треугольники мощностей получим умножением сторон треугольников токов (на предыдущих векторных диаграммах) на напряжение UАБ.  Рассчитаем потери мощности в сопротивлении линии электропередачи (RЛЭП) для двух режимов. 1-й режим: ∆Р' = (I')2 · RЛЭП = 2662 · 0,1 = 7075,6 Вт ≈ 7,1 кВт. 2-й режим: ∆Р" = (I")2 · RЛЭП = 1822 · 0,1 = 3312,4 Вт ≈ 3,3 кВт. Их соотношение:  т.е. потери мощности в режиме 2 (после подключения компенсирующего устройства) уменьшились более чем в 2 раза. Коэффициенты реактивной мощности будут равны (см. треугольники мощностей)   что связано с изменением угла сдвига по фазе со значения 'до величины ". Определим стоимость электроэнергии, теряемой за год в линии электропередачи (т.е. в RЛЭП) в обоих режимах: Э' = ∆Р' · ТГОД · С = 7,1 · 8000 · 3,6 = 204480 руб. Э" = ∆Р" · ТГОД · С = 3,3 · 8000 · 3,6 = 95040 руб. Таким образом стоимость годовых потерь в результате компенсации реактивной мощности в электрической системе снизилась в 2,15 раза, что в абсолютном выражении составило Э' – Э"= 204480 – 95040 = 109940 руб. 110 тыс. руб. Электроснабжение предприятий. Методические указания к ДЗ №3 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов. Цеховые трансформаторные подстанции (ЦТП) предназначены для приема электрической энергии на напряжении 6−35 кВ, понижения напряже- ния до 0,4 кВ и распределения электроэнергии между потребителями энергии (ПЭ) и электроприемниками (ЭП). Цеховые трансформаторы имеют следующие номинальные мощности: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА. С увеличением мощности трансформаторов растут токи короткого за- мыкания. Поэтому единичная мощность трансформаторов, питающих элек- троустановки до 1000 В, ограничивается допустимыми величинами тока ко- роткого замыкания. Считают нецелесообразным применение трансформато- ров с вторичным напряжением 0,4 кВ мощностью более 2500 кВА [14]. По- этому предельная мощность трансформаторов, изготавливаемых заводами на напряжение 0,4−0,66 кВ, состав ляет 2500 кВА. Число типоразмеров транс- форматоров должно быть минимальным. Цеховые подстанции могут быть однотрансформаторными и двух- трансформаторными. Однотрансформаторные подстанции рекомендуют применять при на- личии в цехе (корпусе) приемников электроэнергии, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резерви- ровании, осуществляемом на линиях низкого напряжения от соседних ТП, т. е. они допустимы для потребителей II и III категорий, а также при наличии в сети 380−660 В небольшого количества (до 20 %) потребителей I категории. Двухтрансформаторные подстанции рекомендуют применять в сле- дующих случаях: при преобладании потребителей I категории и наличии по- требителей особой группы; для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдель- но стоящих объектов общезаводского назначения (компрессорных и насос- ных станций); для цехов с высокой удельной плотностью нагрузок (выше 0,5−0,7 кВА/м2). Для двухтрансформаторных подстанций также необходим складской резерв для быстрого восстановления нормального питания потребителей в случае выхода из строя одного трансформатора на длительный срок. Остав- шийся в работе трансформатор должен обеспечивать электроснабжение всех потребителей I категории на время замены поврежденного трансформатора. Цеховые ТП с количеством трансформаторов более двух используют только при надлежащем обосновании [8]. Ориентировочный выбор числа и мощности цеховых трансформаторов производят по удельной плотности σн нагрузки σн Sp / F, (4.1) где Sр – расчетная нагрузка цеха (корпуса, отделения), кВА; F– площадь цеха (корпуса, отделения), м2.  н При плотности нагрузки до σ = 0,2 кВА/м2 целесообразно применять трансформаторы мощностью до 1000 и 1600 кВА, при плотности 0,2–0,5 кВА/м2 – мощностью 1600 кВА. При плотности более 0,5 кВА/м2 целесообразность при- менения трансформаторов мощностью 1600 или 2500 кВА обосновывают техни- ко-экономическими расчетами [8, 15]. Выбор номинальной мощности трансформаторов производят по рас- четной мощности нормального и аварийного режимов работы исходя из ра- циональной загрузки в нормальном режиме и с учетом минимально необхо- димого резервирования в послеаварийном режиме. Номинальную мощность трансформаторов Sном.т определяют по средней нагрузке Sсм за максимально загруженную смену: Sном. т Sсм /(NKз) , (4.2) где N– число трансформаторов; Кз – коэффициент загрузки трансформатора. Оптимальная загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории надежности потребителей электроэнергии, от числа трансформаторов и спо- соба резервирования. Рекомендуют принимать следующие коэффициенты за- грузки трансформаторов: для цехов с преобладающей нагрузкой I категории для двухтрансформаторных ТП Кз = 0,75−0,8; для цехов с преобладающей нагрузкой II категории для однотрансформаторных подстанций в случае вза- имного резервирования трансформаторов на низшем напряжении Кз = 0,8– 0,9; для цехов с нагрузкой III категории Кз = 0,95 – 1 [14]. При выборе числа и мощности ЦТП одновременно решают вопрос об экономически целесообразной величине реактивной мощности, передавае- мой через трансформаторы в сеть напряжения до 1000 В [8]. Суммарную расчетную мощность конденсаторных батарей низшего напряжения (НБК), устанавливаемых в цеховой сети, рассчитывают по ми- нимуму приведенных затрат в два этапа: выбирают экономически оптимальное число цеховых трансформаторов; определяют дополнительную мощность НБК в целях снижения по- терь в трансформаторах и в сети напряжением 6 −10 кВ предприятия. Суммарная расчетная мощность Qнк НБК составит Q Q Q , (4.3) где Qнк1 и Qнк2 нк нк1 нк 2 – суммарные мощности НБК, определенные на двух указан- ных этапах расчета. Реактивная мощность, найденная по (4.3), распределяется между трансформаторами цеха пропорционально их реактивным нагрузкам. Таблица 4.1 Технические данные трансформаторов цеховых подстанций
Минимальное число цеховых трансформаторов Nmin одинаковой мощ- ности Sном.т, предназначенных для питания технологически связанных нагру- зок, определяют по формуле Nmin Pсм /(Kз Sном.т ) N, (4.4) где Рсм – средняя активная мощность технологически связанных нагрузок за наиболее нагруженную смену; Кз – рекомендуемый коэффициент загрузки трансформатора; ∆N– добавка до ближайшего целого числа. Экономически оптимальное число трансформаторов Nопт определяется удельными затратами З٭ на передачу реактивной мощности и отличается от Nmin на величину m Nопт Зnm m, (4.5) где m– дополнительно установленные трансформаторы; З К(З З ) / З К З ; з нк вк тп з тп где Знк, Звк, Зтп – соответственно усредненные приведенные затраты на НБК, батареи конденсаторов напряжением выше 1000 В (ВБК) и цеховые ТП;   З тп (Знк Звк ) / Зтп , где Знк, Звк, Зтп определяют по выражению З Ен K+И , (4.6) где Ен – нормативный коэффициент экономической эффективности; К – еди- новременные капитальные вложения, тыс.руб./г.; И – ежегодные издержки производства, тыс. руб./г.  тп При известных составляющих З оптимальное число трансформаторов З рекомендуют определять по кривым (рис. 4.1) следующим образом: по значениям Nmin и находят расчетную точку А; тп по значениям Nmin и ∆Nнаходят расчетную точку Б; если точка А, расположенная в зоне mграфика, оказывается правее точки Б этой же зоны, то к Nmin прибавляется число m, в противном случае число (m– 1). При отсутствии достоверных стоимостных показателей для практиче- тп ских расчетов допускается считать З = 0,5 и тогда Nопт определять по (4.5), принимая значения mв зависимости от Nmin и ∆Nпо рис. 4.2.   | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||