151672 (621876), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В данном курсовом проекте расчёты производим методом упорядоченных диаграмм, т.к. этот метод более точен, погрешность около 10-15%, что на стадии проектирования вполне допустимо. Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1-Исходные данные для расчёта электрических нагрузок

Рассчитываем суммарную номинальную активную мощность потребляемую электроприёмниками шкафа ШР1, ∑Р_ншр1, кВт, по формуле

∑Р_ншр1 = ,

где Р_нi – активная номинальная мощность одного электроприёмника, кВт;

n_i – число электроприёмников, шт.

∑Р_ншр1 = (22+0,37·2)+4,5·2 = 22,74+9 = 31,74 кВт.

Находим суммарную активную сменную мощность электроприёмников шкафа ШР1, ∑Р_смшр1, кВт

∑Р_смшр1 = ,

где К_иi – коэффициент использования, принятый по каталогу [1, таблица 2.1].

∑Р_смшр1 = 22,74·0,8+9·0,8 = 18,19+7,2 = 25,39 кВт.

Определяем групповой коэффициент использования K_и по формуле

К_и = ,

К_и = = 0,8 >0.2.

Рассчитываем показатель силовой сборки m

m = ,

где Р_нmax (P_нmin) – номинальная максимальная (минимальная) активная мощность одного электроприёмника в подгруппе соответственно, кВт.

m = = 59,46 >3.

Т.к. К_и >0,2,m >3, n ≥ 4, Р_н ≠const, то эффективное число электроприёмников n_э, шт. определяем по формуле

n_э = ,

n_э = = 3 шт. < n = 5шт.

При n_э=3 и К_и=0,8 определяем коэффициент максимума К_m по справочнику [2, таблица 9.1]

К_m = 1,12.

Рассчитываем максимальную активную мощность, потребляемую электроприёмниками шкафа ШР1 Р_mшр1, кВт

Р_mшр1 = К_m·∑Р_смшр1 ,

Р_mшр1 = 1,12·25,39 = 28,4 кВт.

Определяем реактивную сменную мощность электроприёмников , кВар

= ,

где tgφ_i – коэффициент реактивной мощности, соответствующий коэффициенту активной мощности.

= 18,19·0,62+7,2·0,33 = 11,28+2,38 = 13,66 кВар.

Т.к. n_э ≤10, то суммарная максимальная реактивная мощность , кВар, будет определяться по формуле

= 1,1· ,

= 1.1·13,66=15,03 кВар.

Определяем полную максимальную мощность потребляемую электроприёмниками шкафа ШР1 S_mшр1, кВА

S_mшр1= ,

S_mшр1 = = 32,13 кВА.

Рассчитываем максимальную величину тока, создаваемую электроприёмниками шкафа ШР1, I_mшр1, А, по формуле

I_mшр1 = ,

где U_н –номинальное напряжение сети, кВ.

I_mшр1 = = 48,8 А.

Находим коэффициенты активной (cosφ_шр1) и реактивной мощности ( tgφ_шр1) мощности данного узла питания

cosφ_шр1 = ,

cosφ_шр1 = = 0,88,

tgφ_шр1 = ,

tgφ_шр1 = = 0,53.

Аналогично расчёту электрических нагрузок шкафа ШР1 выполняем расчёт остальных узлов питания

Рассчитываем нагрузки шкафа ШР2

∑Р_нIII-V = 4·3+7,2·2+2,2·3 = 12+14,4+6,6 = 33 кВт,

∑Р_смIII-V = 12·0,6+14,4·0,5+6,6·0,8 = 7,2+7,2+5,3 = 19,7 кВт,

К_и = = 0,6 >0,2,

m = = 3 =3.

Т.к. К_и >0,2, m =3, n ≥4, Pн ≠const, то

n_э = = 9 шт >8.

Т.к n_э больше n, то принимаем n_э равное n=8 шт.

При nэ=8, Ки=0,6 определяем коэффициент максимума К_m по справочнику [3, таблица 2.13]

К_m = 1,33,

Р_mIII-V = 1,33·19,7 = 26,2 кВт,

Q_смIII-V = 7,2·0,75+7,2·0,33+5,3·0,62 = 11,06 кВар,

Q_mIII-V = 1,1·11,06 = 12,17 кВар,

S_mIII-V = = 28,9 кВар.

Определяем нагрузки шкафа ШР3

Q_mшр3 = 34,5·0,78 = 26,9 кВар,

S_mшр3 = = 43,75 кВА,

I_mшр3 = = 66,5 А.

Определяем максимальную активную мощность шкафа ШР2 Р_mшр2, кВт, с учётом электроприёмников шкафа ШР3

Р_mшр2 = Р_m3-5+P_mшр3 ,

Р_mшр2 = 26,2+34,5 = 60,7 кВт.

Определяем максимальную реактивную мощность электроприёмников шкафа ШР2, кВар

Q_mшр2 = Q_m3-5+Q_mшр3,

Q_mшр2 = 12,17+26,9 = 39,07 кВар,

S_mшр2 = = 72,2 кВА,

I_mшр2 = = 109,8 А,

cosφ_шр2 = = 0,84,

tgφ_шр2 = = 0,64.

Рассчитываем нагрузки шкафа ШР4

Рассчитываем номинальную активную мощность кран-балки, приведённую к длительному режиму работы Р_н16, кВт

Р_н16 = Рн · ,

где ПВ - продолжительность включения, в относительных единицах

Р_н16 = 12,5 · = 7,9 кВт,

∑Р_ншр4 = 10·2+7,9 = 27,9 кВт,

∑Р_смшр4 = 20·0,16+7,9·0,1 = 3,2+0,79 = 3,99 кВт,

К_и = =0,14 <0,2,

m = = 1,27 <3.

Т.к. К_и <0,2, m < 3, n <4, то эффективное число электроприёмников определяем по формуле

P_mшр4 = К_з·∑Рн ,

где Кз – коэффициент загрузки. Для электроприёмников с продолжительным режимом работы Кз=0,9.

Р_mшр4 = 0,9·27,9 = 25,11 кВт,

∑Q_смшр4 = 3,2·1,33+0,79·1,73 = 5,62 кВар,

∑Q_mшр4 = 1,1·5,62 = 6,18 кВар,

S_mшр4 = = 25,86 кВА,

I_mшр4 = = 39,3 А,

cosφ = = 0,97,

tgφ = = 0,25.

Рассчитываем нагрузки сварочного аппарата шовного.

Р_нVIII = S_н · cosφ · ,

Р_нVIII = 100 · 0,7· = 49,5 кВт,

Р_смVIII = 49,5·0,5 = 24,75 кВт,

P_mVIII = 0,9·49,5 = 44,55 кВт,

Q_смVIII = 24,75·1,02=25,25 кВар,

Q_mVIII = 1,1·25,25 = 27,78 кВар,

S_mVIII = = 51,2 кВА.

Определяем нагрузки распредилительного шкафа ШР5

Q_mшр5 = 40,6·0,72 = 29,2 кВар,

S_mшр5 = = 50 кВА,

I_mшр5 = = 75,97 А.

Определяем нагрузки осветительного шкафа ЩО

I_mщо = = 14,89 А.

Определяем активную максимальную мощность дополнительной нагрузки P_mд.н., кВт

P_mд.н. = S_mд.н.·cosφ_д.н.,

Р_mд.н.=196,7·0,78=153,4 кВт.

Определяем реактивную максимальную мощность дополнительной нагрузки Q_mд.н., кВар

Q_mд.н. = ,

Q_mд.н. = =123,1 кВар.

I_mд.н.= =298,8 A

Рассчитываем нагрузки I секции.

Р_m1c =P_mшр1+P_mшр2+P_mшр4+P_mVIII+P_mшр5+P_mщо+P_mд.н.,

Р_m1c = 28,4+60,7+25,11+44,55+40,6+9,8+153,4=362,56 кВт,

Q_m1c = Q_mшр1+Q_mшр2+Q_mшр4+Q_mVIII+Q_mшр5+Q_mд.н.,

Q_m1с =15,03+39,07+6,18+27,78+29,2+123,1 = 240,36 кВар,

S_m1c = =435 кВА,

I_m1c = = 660,9 А.

Находим нагрузки цеха с учётом симметричной нагрузки II секции

Р_mц = 2·362,56= 725,12 кВт,

Q_mц =2·240,36= 480,72 кВар,

S_mц = = 870 кВА,

I_mц = = 1321,8 А.

Рассчитываем средневзвешанные коэффициенты активной (cosφ_срв) и реактивной (tgφ_срв) мощности по цеху

cosφ_срв = = 0,83,

tgφ_срв = = 0,66.

Итак, по полной максимальной мощности S_mц =870 кВА выбираем число и мощность силовых трансформаторов. По максимальному току I_mц =1321,8 А выбираем питающие сети и защитную аппаратуру, по средневзвешенному коэффициенту активной мощности будем решать вопрос о необходимости компенсации реактивной мощности.

5. Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителям электроэнергии.

Реактивная мощность, потребляемая электроприемниками производственных предприятий распределяется между отдельными видами электроприемников следующим образом: 65-70% приходится на асинхронные двигатели, 20-25% - трансформаторы и около 10% - воздушные электросети и другие электроприемники.

Увеличение потребления реактивной мощности электроустановокой вызовет рост тока в проводниках любого звена системы электроснабжения и снижение величины коэффициента мощности электроустановки.

Повышение коэффициента мощности зависит от снижения потребления реактивной мощности.

В результате расчёта электрических нагрузок максимальная реактивная мощность, потребляемая электроприёмниками цеха составила Q_mц=480,72 кВар, при средневзвешанном коэффициенте мощности сosφ_срв=0,83 (tgφ_срв=0,66).

Т.к. данный коэффициент мощности не отвечает требованиям энергосистемы сosφ_э=0,94 (tgφ_э=0,36),то выполняем компенсацию реактивной мощности путём установки конденсаторных батарей (КБ)

Т.к. электроприёмники проектируемого объекта относятся к 1 категории по надёжности электроснабжения, то согласно [4, пункты 1.2.17, 1.2.18] принимаем двухсекционную схему распределения электрической энергии, согласно рисунку 1.

Рисунок 1 – Упрощённая однолинейная схема

Определяем максимальную реактивную мощность, подлежащую компенсации Q_mкб, кВар, по формуле

Q_mкб = P_mц · (tgφ_срв – tgφ_э),

Q_mкб = 725,12 · (0,66-0,36) = 217,5 кВар.

Принимаем к предварительной установке две КБ типа УКБН-0,38-135 Т3 по каталогу [5, таблица 2.192]

Определяем максимальную реактивную мощность после компенсации Q_mц', кВар

Q_mц' = Q_mц – Q_кб · n_кб,

где Q_кб – мощность генерируемая одной КБ, кВар;

n_кб – число КБ, шт.

Q_mц’ = 480,72 – 135 · 2 = 210,72 кВар.

Находим максимальную полную мощность цеха после компенсации S_mц', кВА

S_mц' = ,

S_mц' = = 755,1 кВА.

Находим коэффициенты мощности после компенсации

сosφ' = = 0,96 > сosφ_э=0,94,

tgφ' = = 0,29 < tgφ_э=0,36.

Итак, т.к. полученные значения не превышают требуемого коэффициента реактивной мощности энергосистемы, то КБ принимаем к окончательной установке, все полученные данные сводим в таблицу 2.

Таблица 2 Компенсация реактивной мощности

до компенсации						после компенсации
PPm, кВт	QQm, квар	SSm, кВА	IIm(10) А	ccos φ	ttg φ		PPm′, кВт	QQm′, квар	SSm′, кВА	IIm(10) А	ccos φ′	ttg φ′
725,12	480,72	870	550,2	00,83	00,66		725,12	210,72	755,1	443,6	00,96	00,29

Im(₁₀) = ,

Im(₁₀) = = 50,2 А,

Im(₁₀) = = 43,6 А.

Таким образом, в результате установки двух КБ, с мощностью по Q_КБ = 135 квар получили снижение полной максимальной мощности на величину 113,66 кВА, что позволяет выбирать трансформатор меньшей мощности и питающие сети высокого напряжения меньшего сечения. Увеличение коэффициента активной мощности дает снижение потерь активной мощности при транспортировании электроэнергии.

6. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции.

Выбор типа подстанции

Однотрансформаторные цеховые подстанции напряжением 6…10 кВ можно применять при наличии складского резерва для потребителей всех категорий по надёжности электроснабжения, даже для потребителей первой категории, если величина их не превышает 15…20% общей нагрузки и их быстрое резервирование обеспечено при помощи автоматически включаемых резервных перемычек на вторичном напряжении.

Двухтрансформаторные подстанции применяются в тех случаях, когда большинство электроприёмников относится к первой или второй категориям. Также эти подстанции целесообразно применять при неравномерном графике нагрузки.

Применение подстанций с числом трансформаторов более двух экономически невыгодно.

Мощности трансформаторов и их количество зависит от: величины и характера графика нагрузки; длительности нарастания нагрузки по годам; числа часов работы объекта электроснабжения; стоимости энергии и других факторов.

В результате компенсации реактивной мощности в сетях низкого напряжения полная мощность цеха составила S_mц' = 764,6 кВА. Т.к. электроприёмники данного цеха относятся к 1 категории по надёжности электроснабжения то согласно [4, пункты 1.2.17, 1.2.18] принимаем к установке два силовых трансформатора с полной номинальной мощностью S_н = 630 кВА по каталогу [6, приложение 12]

Характеристики

Список файлов курсовой работы