В случае отключения рабочего освещения для продолжения работы предприятия предусматривается аварийное освещение. Мощность аварийного освещения производственных помещений цеха Р_ав., Вт принимают 10% (0,1) от рабочего освещения.

Р_ав. = 0,1 × 38,4 = 5,76 кВт

Для аварийного освещения выбираем лампы накаливания типа Г, мощностью 500 Вт с теми же светильниками. [1]

Таблица 2 Технические данные лампы аварийного освещения

Мощность освещения бытовых помещений Р_бп, кВт определяем по формуле:

Р_бп = Р_уд._бп S_бп (6)

Согласно задания: Р_уд.бп = 25 Вт/м²; S_бп = 6 36 = 216 м²

Р_бп = 25 216 = 5400 Вт = 5,4 кВт

Общая мощность электроосвещения цеха Росв, кВт

Р_осв = Р_ро + Р_бп = 38,4 + 5,4 = 43,8 кВт

1.3.2 Расчёт электрических нагрузок

Расчет ведем методом упорядоченных диаграмм, по максимальной мощности, потребляемой цехом в течение первой 30 минутной наиболее загруженной смены.

Этот метод учитывает режим работы приемников, отличие их друг от друга по мощности и их количество.

В каждом пролете устанавливается по два ШРА на стойках или кронштейнах вдоль электроприемников.

Мощности электроприемников, работающих в ПКР, приводим к ПВ = 100% и выражаем в кВт.

Пример расчета: [2]

1 Номинальная мощность, приведенная к ПВ = 100%, Р_{н.пв = 100%}, кВт

а) МРС, насосы, вентиляторы, печи сопротивления, индукционные печи

Р_{н.ПВ =100%} =Рн

б) Сварочные машины точечные, U = 380В, cos = 0,7, ПВ = 20%(0,2)

Р_{н.пв = 100%}= Sн x x cos . (7)

S_н=100кВА,

Суммарная мощность

в) Электродвигатели кранов G = 10 т

Р_н1= 11 кВт; Р_н2= 2,2 кВт; Р_н3= 16 кВт; ПВ = 25% (0,25)

Р_{н.ПВ = 100%} = Рн х ПВ (8)

Где Р_н – номинальная суммарная мощность всех электродвигателей крана, кВт

Рн= Р₁+ Р₂ + Р₃ =11 + 2,2 + 16=29,2 кВт

Р_{н.пв = 100%} = 29,2 х 0,5 = 14,1 кВт

2 Для всех электроприемников определяется cos и соответственно tg [2]

3 Сменная активная мощность за наиболее загруженную смену Р_см, кВт

Р_см = К_и х Р_н, (9)

Где Ки – коэффициент использования электроприемников. Для точечных сварочных машин Ки = 0,2;

Р_см= 62,6 х 0,2 = 12,52 кВт.

4 Сменная реактивная мощность Q_см, кВА

Q_см = Р_cм х tg . (10)

Для точечных сварочных машин tg = 1,33; Q _см = 12,52 х 1,33 = 16,65 кВА.

5 Расчет максимальной нагрузки

5.1 Определяем показатель силовой сборки для группы приемников, m

, (11)

где Р_{н мах} – номинальная мощность наибольшего электроприемника в группе, кВт;

Рн.мin – номинальная мощность наименьшего электроприемника в группе, кВт

Для сварочных точечных машин Рн мах = 31,3 кВт; Р н.мin = 31,3 кВт;

.

Для МРС Рн мах = 30 кВт; Р н.мin = 13 кВт;

5.2 Определяем эффективное число электроприемников n_э, по формуле

n_э=n*_э х n, (12)

где n*_э – относительное эффективное число электроприемников;

n – общее количество приемников, подключенных к силовому проводу.

n^*_э= f (n*; Р*),

где n^* – относительное число наибольших по мощности электроприемников

, (13)

где n' – число приемников с единичной мощностью больше или равной

К 6 ШРА подключено 11 электроприемников, n=11. Максимальная мощность единичного электроприемника Р_{н макс} = 31,3 кВт, отсюда

Число приемников с Рн 15,65 кВт,

n' = 8 шт.

Суммарная мощность этих электроприемников Р_н = 200,6 кВт.

Относительное эффективное число n* электроприемников

Относительная мощность наибольших электроприемников Р^* в группе

.

Для n* = 0,73 и Р* = 0,84 n*_Э = 0,9 [2]

n_э = n* _Э х n = 0,9 х 11 =9,9.

Аналогично определяется эффективное число и для остальных ШРА.

6 Коэффициент максимума Км = f (n; Ки), [2]

Где Ки – средний групповой коэффициент использования электроприемников

_. (14)

Для 6 ШРА ; Км= f (n_э = 9,9; Ки = 0,2)= 1,84

7 Максимальная активная мощность Рм, кВт

Р_м = К_м х Р_см. (15)

Для 6 ШРА Рм = 1,84 х49,54 = 91,2 кВт

8 Максимальная реактивная мощность Q_m, кВА

Q_m = Р_м х tg . (16)

Для 6 ШРА Q_м = 91,2 х 1,14 = 103,9 кВА

9 Полная максимальная мощность S_м, кВА

S_м = P_м² + Q_м². (17)

Для 6 ШРА

10 Максимальный ток нагрузки

. (18)

Для 6 ШРА

Максимальные расчетные нагрузки для других ШРА рассчитываются так же, как и для 6 ШРА. Итоговая нагрузка силовых пунктов 6 ШРА и 5 ШРА определяется по вышеприведенным формулам согласно методу коэффициента максимума.

По аналогии ведется расчет и по другим пролетам.

1.4 Определение мощности и выбор типа компенсирующего устройства

Повышение cos электроустановок имеет большое значение, так как прохождение в электрических сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери напряжения, активной мощности, а следовательно и электроэнергии. При этом снижается пропускная способность линии. При выборе компенсирующих устройств подтверждается необходимость их комплексного использования как для повышения напряжения, так и для компенсации реактивной мощности

Коэффициент мощности по расчётным нагрузкам cos_шма1 = 0,66 и cos_шма2 = 0,78 (таблица 3), а согласно ПУЭ нормативный допустимый для данных предприятий cos = 0,95. [3]

Для повышения cos в электроустановках промышленных предприятий используют два способа: естественный и искусственный.

К естественному методу относятся следующие мероприятия:

• при работе асинхронного двигателя на холостом ходу cos_х.х. = 0,1 – 0,3, поэтому применяют устройства, ограничивающие работу на холостом ходу;

• замена малозагруженных двигателей на двигатели с меньшей мощностью;

• если два трансформатора загружены в среднем менее чем на 30%, то один из них следует отключить;

• там где есть возможность использовать синхронные двигатели вместо асинхронных, у них cos больше;

• производить качественный ремонт двигателей.

К искусственному методу относятся следующие устройства:

• статические конденсаторы;

• синхронные компенсаторы;

• перевозбужденные синхронные двигатели;

• тиристорные источники реактивной мощности (ТИРМы).

Компенсация реактивной мощности на предприятиях осуществляется в основном с помощью статических конденсаторов.

В проектируемом цеху осуществляем групповую компенсацию реактивной мощности. Для этого выбранные ККУ подключаем через ящик с автоматом к ШМА.

Мощность комплектной компенсаторной установки Q_кку, кВАр определяется по формуле:

Q_кку = P_м. (tg₁ – tg₂). (19)

Р_м1 = 311кВт; tg₁ = 1,13 (таблица 3); tg₂ = 0,33, находим по cos₂ = 0,95.

Q_кку1 =311 (1,13 – 0,33) = 249 кВАр.

Р_м2. = 449кВт; tg₁ = 0,82 (таблица 3); tg₂ = 0,33, находим по cos₂ = 0,95

Q_кку2 = 293,2 (0,79 – 0,33) = 135 кВАр

Принимаем к установке две ККУ типов: УКН – 0,38 – I‑280 и ККУ – 0,38 – I‑160 [4], суммарное Q_кку = 440 кВАр, присоединяемые к магистральным шинопроводам двумя проводами марки АПВ7 (395) и АПВ7 (3 50). [2]

I_доп. I_м. = . (20)

УКН – 0,38 – I‑280: АПВ7 (3 95).

I_доп1 = 3 165 = 495 А I_м1 = = 425 А.

ККУ – 0,38 – I‑160: АПВ (3 50).

I_доп2 = 3 105= 315 А I_м2 = = 243А.

В качестве защитной аппаратуры ККУ принимаем автоматические выключатели типа А3724Б и А3744Б . [5]

УКН – 0,38 – I‑280: А3744Б .

I_{н.т.расц1} = 500 А I_м1 = 425 А.

I_н.авт1 = 630 А I_м1 = 425 А.

I_{н.эл.маг1} = 6000 А 1,5 I_м1 = 1,5 425 = 637,5 А.

ККУ – 0,38 – I‑160: А3724Б .

I_{н.т.расц2} = 250А I_м2 = 243А.

I_н.авт2 = 250А I_м2 = 243А.

I_{н.эл.маг2} = 4000 А 1,5 I_м2 = 1,5 243 = 364,5А.

Рассчитываем оптимальное место размещения ККУ

L_опт. = L₀ + (1 – ) L, м (21)

где L₀, м – длина магистрали от трансформатора КТП до того места, откуда начинается подключение к ней распределительных шинопроводов;

L, м – длина участка магистрального шинопровода от начала ответвления ШРА до конца;

Q – суммарная реактивная мощность шинопровода, кВАр

НА ШМА – 1 L_опт. = 6 + (1 – ) 26 = 18,8 м.

НА ШМА – 2 L_опт. = 5 + (1 – ) 14 = 13,5 м.

1.5 Определение числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций и их типа

В настоящее время широкое применение получили комплектные трансформаторные подстанции КТП, КНТП. Применение КТП позволяет значительно сократить монтажные и ремонтные работы, обеспечивает безопасность и надёжность в эксплуатации.

Выбор типа, числа и схем питания трансформаторов подстанции обусловлен величиной и характером электрических нагрузок, размещением нагрузок на генеральном плане предприятия, а также производственными, архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями, учитывая конфигурацию производственного помещения, расположение технологического оборудования, условия окружающей среды, условия охлаждения, требования пожарной и электрической безопасности и типы применяемого оборудования.

Расчётная мощность нагрузки с учётом компенсации реактивной мощности S_м.^', кВА определяется по формуле:

S_м.^' = _. (22)

S_м.^' = = 617 кВА.

Исходя из расчётной мощности, перечисленных условий, учитывая, что потребители электроэнергии цеха относятся ко II и III категории по бесперебойности электроснабжения, принимаем к установке КТП с двумя трансформаторами типа ТМЗ 1000/10/0,4 (лист 4 графической части) [4]

Таблица 4 Технические данные трансформатора

Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме К_з., %:

К_з. = 100% (23)

К_з. = 100% = 60%

В аварийном режиме загрузка одного трансформатора К_{з. ав.}, % составит:

К_з.ав. = 100% (24)

К_з.ав. = 100% = 120%

Согласно ПУЭ, аварийной загрузки для КТП с трансформаторами типа коэффициент ТМЗ должен составлять не более 30%, если его коэффициент загрузки в нормальном режиме не превышал 70 – 75% и, причем с этой перегрузкой он может работать не более 120 минут при полном использовании всех устройств охлаждения трансформаторов, если подобная перегрузка не запрещена инструкциями заводов изготовителей. Так как электроприемники в цехе относятся ко 2 и 3 группе по бесперебойности электроснабжения, то в аварийном режиме возможно отключение части неответственных электроприемников.

Для выбранной КТП ТМЗ 1000/10/0,4 имеется большой трансформаторный резерв, что обеспечит дальнейший рост нагрузки цеха без замены трансформатора на большую мощность, во вторую смену можно отключить один трансформатор для экономии электроэнергии.

1.6 Расчет и выбор силовой (осветительной) сети на стороне 0,4 кВ