Электроснабжение шлифовального цеха. Курсовой Шлифовальный цех. Расчётно техническая часть
 Скачать 329.78 Kb.
|
|
1.3 Компенсация реактивной мощности Большая часть промышленных электроприемников в процессе работы, помимо активной потребляет из сети реактивную мощность. Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели, трансформаторы, воздушные электрические сети, реакторы, преобразователи и т.д. В зависимости от характера электрооборудования его реактивная нагрузка может составить 130 % по отношению к активной. Передача значительной реактивной мощности по линиям и через трансформаторы невыгодна, т.к. возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения обусловленные загрузкой их реактивной мощностью. Кроме того возникают дополнительные потери напряжения, при этом они увеличивают отклонения напряжения на зажимах электроприемников от номинального значения, при изменениях нагрузок и режимов электрической сети. Это требует увеличения мощности, а следовательно и стоимости средств регулирования напряжения. Загрузка реактивной мощностью линий электропередач и трансформаторов уменьшают их пропускную способность, а следовательно это требует увеличение проводов воздушных и кабельных линий, увеличение номинальной мощности или числа трансформаторов. Повышение коэффициента мощности, или уменьшение потребления реактивной мощность элементами системы электроснабжения, снижает потери активной мощности и дает повышение напряжения. В результате расчета электрических нагрузок в сетях низкого напряжения была получена максимальная реактивная мощность по цеху Qm = 101,34 кВАр при средневзвешенном коэффициенте активной мощности cosφсрв = 0,85 и реактивной мощности tgφсрв= 0,60. Т.к. данные коэффициенты не отвечают требованиям энергосистемы cosφэ = 0,95 (tgφэ = 0,33), то выполняем компенсацию реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей (КБ), устанавливаемых в сетях напряжением U = 0,4 кВ. Т.к. электроприёмники проектируемого объекта относятся к II категории по надёжности электроснабжения, то согласно ПУЭ [4, пункт 1.2.17, 1.2.20] принимаем односекционную схему распределения электроэнергии и одну конденсаторную батарею согласно рисунку 1. Рассчитываем реактивную мощность, подлежащую компенсации  , кВАр  = 166,23·(0,60 - 0,33) = 44,88 кВАр.По справочнику [5, таблица 2.192] принимаем к предварительной установке конденсаторную батарею типа УК3 – 0,38 – 50УЗ с номинальной реактивной мощностью одной батереи QКБ = 50 кВАр. Рассчитываем остаточную реактивную мощность после компенсации  , кВАр ,где  – число конденсаторных батарей, шт. квар. Рисунок 1 – Упрощенная однолинейная схема Рассчитываем полную максимальную мощность после компенсации  , кВА , кВА.Рассчитываем ток до компенсации в сетях высокого напряжения  , А  Рассчитываем ток в сетях высокого напряжения после компенсации  А  Рассчитываем коэффициенты активной и реактивной мощности после компенсации     В результате установки конденсаторных батарей, полученные значения не превышают требуемого коэффициента реактивной мощности энергосистемы, конденсаторные батареи принимаем к окончательной установке. Все полученные параметры сводим в таблицу 3. Таблица 3 – Компенсация реактивной мощности
Таким образом, в результате установки одной конденсаторной батареи, мощностью QКБ = 50 кВАр, получили снижение полной максимальной мощности на величину  = 20,71 кВА, что позволяет выбрать трансформатор меньшей мощности. Снижение тока в сетях высокого напряжения способствует выбору питающих сетей меньшего сечения. Повышение коэффициента активной мощности приводит к снижению потерь активной мощности, повышая коэффициент полезного действия энергосистемы. 1.4 Выбор числа и мощности трансформатора, типа подстанции Число и мощность трансформаторов выбираются по графику нагрузки потребителя и подсчитанным величинам средней и максимальной мощности; технико-экономическим показателям отдельных намеченных вариантов числа и мощности трансформаторов с учетом капитальных и эксплуатационных расходов; категории потребителей с учетом наличия у потребителей нагрузок первой категории, требующих надежного резервирования; экономически целесообразному режиму, под которым понимается режим, обеспечивающий минимум потерь мощности и электроэнергии в трансформаторе при работе по заданному графику нагрузки. Так как электроприемники проектируемого объекта относится к третьей категории по надежности электроснабжения, то в соответствии с ПУЭ [3, пункты 1.2.17, 1.2.20] принимаем к установке один силовой трансформатор по справочнику [6, приложение 12], трехфазный силовой трансформатор с сухой изоляцией типа ТСЗ-250/10 с полной номинальной мощностью  Проверяем выбранный трансформатор по коэффициенту загрузки в нормальном режиме работы   где  – число трансформаторов в цеховой подстанции,шт. Проверяем установленную мощность трансформатора в аварийном режиме при отключении одного трансформатора и необходимости обеспечить электроснабжение потребителей третьей категорий в период максимума с допустимой нагрузкой, равной 140%   168,30 = 126,22Так как коэффициент не превышает значений, допустимых Правилами технической эксплуатации (ПТЭ), то трансформатор принимаем к окончательной установке и его параметры сводим в таблицу 4. Таблица 4 – Выбор силового трансформатора
1.5 Расчет потерь мощности в трансформаторе Потери мощности в трансформаторах состоят из потерь активной и реактивной мощности. Потери активной мощности состоят из двух составляющих: потерь, идущих на нагрев обмоток трансформатора, зависящих от тока нагрузки и потерь, идущих на нагревание стали, независящих от тока нагрузки. Потери реактивной мощности состоят из двух составляющих: потерь, вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе, зависящих от квадрата тока нагрузки, и потерь, идущих на намагничивание трансформатора, независящих от тока нагрузки, которые определяются током холостого хода. Рассчитываем потери активной мощности в трансформаторе  , кВт ,где  – потери активной мощности при работе трансформатора в режиме короткого замыкания, кВт;  – потери активной мощности в трансформаторе в режиме холостого хода, кВт.  кВт.Рассчитываем потери реактивной мощности в трансформаторе ΔQ, кВАр  ,где  – напряжение при коротком замыкании в трансформаторе в процентах от напряжения номинального;  – ток холостого хода в трансформаторе в процентах от тока номинального.  кВАр.Рассчитываем потери полной мощности в трансформаторе , кВА  кВА.Полученные в ходе расчетов данные заносим в таблицу 5. Таблица 5 - Расчет потерь мощности в трансформаторе
Таким образом, потери мощности в трансформаторе зависят от номинальной мощности трансформатора, коэффициента загрузки и конструктивных особенностей. Знание потерь мощности в трансформаторе необходимо при выборе питающих сетей высокого напряжения и защитной аппаратуры. 1.6 Расчет и выбор сетей напряжением выше 1 кВ Согласно ПУЭ [4, пункт 1.3.28] сети напряжением выше 1 кВ подлежат проверке по экономической плотности тока, поэтому выбор такого кабеля осуществляется по сечению. Необходимо, чтобы допустимый ток, который может проходить по кабелю, был больше максимального тока, полученного в ходе расчета, а потери напряжения в линии составляли менее 5%. Кроме того, кабель должен быть проверен на термическое действие токов короткого замыкания. Рассчитываем максимальную активную мощность высоковольтной кабельной линии с учетом потерь мощности в трансформаторе  , кВт  кВт.Рассчитываем максимальную реактивную мощность кабельной линии напряжением 10 кВ  , кВАр  кВАр.Рассчитываем максимальную полную мощность высоковольтной кабельной линии  , кВА  кВА.Рассчитываем максимальную силу тока высоковольтной кабельной линии  А где  номинальное напряжение сети, кВ. Учитывая, что число часов использования максимума нагрузки в год Tm = 1000 – 3000 час/год, принимая к прокладке кабель марки ААШв по ПУЭ [4, таблица 1.3.36], определяем экономическую плотность тока  А/мм2.Рассчитываем экономически целесообразное сечение  , мм2  Принимаем по ПУЭ [4, таблица 1.3.16] кабель ближайшего стандартного сечения, то есть ААШв 3х16 с допустимым током  А, что больше тока максимального  10,47 А.Т.к электроприемники относятся к II категории по надёжности электроснабжения, в траншее проложен один кабель, температура в земле не отличается от стандартной t = 15ºС, то поправочный коэффициент на допустимый ток не вводим. По справочнику [7, таблица 4-79] определяем активное  = 1,95 Ом/км и реактивное  = 0,113 Ом/км сопротивления кабеля.Проверяем кабель по потерям напряжения  , которые согласно ГОСТ [8] не должны превышать 5% где  – длина высоковольтного кабеля, км.   Так как  , то кабель принимаем к предварительной прокладке. Окончательное решение будет принято после проверки кабеля на действие токов короткого замыкания. Все параметры сводим в таблицу 6.Таблица 6 – Выбор сетей напряжением выше 1 кВ
Таким образом, кабель, выбранный по экономической плотности тока, имеет почти тройной запас по току, что позволяет расширить производство, увеличить производительность без замены кабеля. Кроме этого, изоляция кабеля греется меньше, увеличивая срок его эксплуатации. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,кВАр
, час/год
, А/мм2
А
, %