ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ, РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ, КАБЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ, НАГРУЗКА
Объектом разработки является система электроснабжение завода по производству трансформаторов серии ТМГ .
Целью проекта является разработка системы электроснабжения на основе исходной информации. При этом для проектируемого завода про- изведены расчеты по выбору силового электрооборудования и цеховых электрических сетей напряжением выше 1 кВ.
В процессе дипломного проектирования разрабатывалась систе- ма электроснабжения рассматриваемого завода в целом: определены расчетные нагрузки, произведён выбор цеховых трансформаторов, вы- бран оптимальный вариант схемы электроснабжения на основе технико- экономических расчетов.
При разработке системы электроснабжения завода применены типовые решения с использованием серийно выпускаемого комплектно- го оборудования. Результатами дипломного проекта
явились глубокие знания целого комплекса вопросов проектирова- ния и эксплуатации электроустановок промышленных предприятий, а также практических навыков в разработкеэкономичных, удобных в эксплуатации и безопасных в обслуживании систем электроснабжения на основе достижений научно-технического прогресса.
Подтверждаю, что приведенный в дипломном проекте расчетно- аналитический материал объективно отражает состояние разрабатывае- мого объекта, все заимствованные из литературных и других источников теоретические иметодологические положения и концепции сопровожда- ются ссылками на их авторов.
ВЕДОМОСТЬ ОБЪЁМА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
№ строки Формат
Обозначение Наименование
Кол. листов
Примеч.
1 Документация общая
2
3 А4 Задание по дипломному проекту 1
4 А4 Расчетно-пояснительная записка 120
5 А1 ДП-10603419-2023-01 Генплан предприятия с сетью напряжением 1
6 выше 1 кВ и картограммой нагрузок
7 А1 ДП-10603419-2023-02 Электрические нагрузки предприятия 1 8 А1 ДП-10603419-2023-03 Схема электроснабжения предприятия 1
9 на напряжении 10 кВ
10 А1 ДП-10603419-2023-04 Принципиальная схема электроснабжения 1
11 предприятия на напряжении до 1 кВ
12 А1 ДП-10603419-2023-05 Планы и разрезы по установке 1
13 оборудования в РП
14 А1 ДП-10603419-2023-06 Релейная защита и автоматика элемента 1
15 системы электроснабжения
16 А1 ДП-10603419-2023-07 Технико-экономические показатели 1 17 А1 ДП-10603419-2023-08 Спецвопрос:Оценка эффективности 1
18 использовния светодиодных и
19 индукционных светильников для освещения
20 помещений
21 22 23 24 25 26 27 28
ДП-1060341912-2023-РП3
Изм Лист № докум. Дата Разраб. Хасанов Х.П.
Ведомость объема дипломного проекта
Лит. Лист Л
Пров. Носевич Р.С. У 1
Т. контр. Тихно В.Д.
1-43 01 03 БНТУ, г. Минск Н. контр. Тихно В.Д.
Утв. Дерюгина Е.А.
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 1 1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 2 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ПРЕДПРИЯТИЯ 4
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 6
4 Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности 15
4.1 Выбор цеховых трансформаторов 15
4.2. Расчет компенсации реактивной мощности 16 4.3 Определение нагрузок на шинах РП 10 кВ 18
4.4 Определение целесообразности дополнительной установки БНК 19 5 ПОСТРОЕНИЕ КАРТОГРАММЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВНОГО ЦЕНТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 28
6 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ И РАСЧЕТ РАСПРЕДИЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1 кВ
32
6.1 Определение нагрузок на РП 36 6.2 Выбор кабелей 38
6.3 Технико-экономическое сравнение двух вариантов 41
7. ВЫБОР СХЕМЫ СЕТЕЙ ДО 1 КВ, СВЯЗЫВАЮЩИХ ТП 48 7.1 Выбор схемы резервирования до 1 кВ 49
7.2 Выбор питающих цеха кабелей и защитных аппаратов напряжением до 1 кВ 50
8 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 51
8.1 Расчет токов КЗ в сетях напряжением выше 1 кВ 51 8.2 Расчет токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ 63
9 ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ТОКОВЕДУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ РП И ТП 69
9.1 Проверка сечений жил кабелей 10кВ на термическую стойкость 69 9.2 Выбор шин напряжением выше 1 кВ 72
9.3 Выбор электрических аппаратов напряжением выше 1 кВ 74 9.4 Выбор электрических аппаратов 0,4 кВ цеховых трансформаторов
76
9.5 Проверка сечений кабелей до 1 кВ по токам короткого замыкания
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 89
10.1 Выбор устройств релейной защиты и автоматики элементов электроснабжения завода 89
10.2 Расчёт секционного выключателя 92
11 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ, УЧЕТ И ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 94
12 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 97 12.1 Организация управления энергохозяйством 97
12.2 Технико-экономические показатели Ошибка! Закладка не определена.
13 ОХРАНА ТРУДА Ошибка! Закладка не определена.
13.1 Меры безопасности при эксплуатации и ремонте трансформаторов Ошибка! Закладка не определена.03
13.2 Меры безопасности при тушении загораний трансформаторов 110 14. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ И ИНДУКЦИОННЫХ СВЕТИЛЬНИКОВДЛЯ ОСВЕЩЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ
Ошибка! Закладка не определена.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ошибка! Закладка не определена.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Ошибка! Закладка не определена.
ВВЕДЕНИЕ
Энергетика, как отрасль народного хозяйства, занимает ведущие пози- ции в экономики любого государства. Около 70% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии потребляется промышленными предприятия- ми.
Для обеспечения питания промышленных электроприемников созда- ются системы электроснабжения промышленных предприятий. Согласно [1], системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность электроустано- вок, предназначенных для обеспечения потребителей электроэнергией.
Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одно- временно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов [2].
По мере развития электропотребления усложняются и системы элек- троснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышлен- ных ТЭЦ. Появляется необходимость широкого внедрения систем автомати- зации.
Специалисты в области электроснабжения должны иметь глубокие знания целого комплекса вопросов проектирования и эксплуатации электро- установок промышленных предприятий, так как именно при проектировании формируется структура электроснабжения, и закладываются основные свой- ства, определяющие ее технические, эксплуатационные и экономические по- казатели.
Целью данного дипломного проекта является разработка экономичной, надежной, удобной в эксплуатации и безопасной системы электроснабжения бока по производству трансформаторов серии ТМГ. В проекте рассмотрены вопросы определения электрических нагрузок элементов СЭС, выбора числа и мощности трансформаторов, расчета компенсации реактивной мощности, определения условного центра электрических нагрузок.
На основании полученных данных разработана схема электроснабже- ния предприятия на напряжение выше 1 кВ и схема сетей до 1 кВ, связующих трансформаторные подстанции и питающих цеха в которых нет ТП. Далее выполнен расчет токов короткого замыкания, выбор сечений токоведущих
Отдельное внимание при проектировании уделено определению техни- ко-экономических показателей сравниваемых вариантов СЭС, рассмотрены вопросы релейной защиты и автоматики, электрических измерений, вопросы учета и экономии электроэнергии, охраны труда на предприятии.
1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Электроснабжение завода по производству трансформаторов серии ТМГ, электроснабжение которого рассматривается в данном дипломном про- екте, производит трансформаторы мощностью до 1000 кВА. Трансформато- ры изготавливаются замкнутым циклом в специальном производственном корпусе. Изготовление трансформаторов производится в едином технологи- ческом потоке. По характеру выполняемых операций, по взаимной их связи основной технологический процесс можно разделить на следующие стадии:
1)Изготовление металлоконструкций трансформаторов;
2)Изготовление активной части трансформаторов;
3)Общая сборка трансформаторов;
4) испытания и сдача на склад для отгрузки потребителю.
Технологический процесс осуществляется в следующих цехах: загото- вительный, цех металлоконструкций, окрасочный, механосборочный. Со- гласно заказу, по чертежам и технологической карте происходит изготовле- ние отдельных деталей. Технологическая документация предписывает необ- ходимое количество материала для изготовления трансформатора. Согласно объёму заказа на склады доставляется необходимое количество материала (сталь трансформаторная, металл, алюминий, медь, картон, гетинакс, тексто- лит, пластмасса, бумага, трансформаторное масло).
Со склада необходимое количество металла по профилям, маркам и сортименту подается в заготовительный цех для раскроя, где нарезаются не- обходимые заготовки, которые затем подаются в цех металлоконструкций на участок штамповки. С участка штамповки детали подаются на сварочный участок. Готовые узлы и детали подаются в окрасочный цех на линию по- рошковой окраски. После этого проходят сушку в проходных печах.
На механическом участке механосборочного цеха производится токар- ная обработка, фрезеровка, нарезание резьбы и шлифование заготовок. После
механической обработки детали идут на сборку. Для механизации работ над конвейером предусмотрен пневматический инструмент. На обмоточном участке обмотки ВН и НН наматываются на намоточных станках. Снятые с оправки готовые обмотки рабочий укладывает на ленточный транспортер, который подает их на площадку складирования, где происходит проверка со- противления обмоток. Сборка трансформаторов производится на поточно- механизированной линии, состоящей из конвейеров сборки активной части трансформатора без расшихтовки и вторичной защихтовки ярма магнитопро- вода, выкладки и пайки схемы, окончательной сборки и испытания транс- форматоров. Активная часть трансформатора подаётся на сушку в аэродина- мических печах до устойчивого значения сопротивления изоляции. Высу- шенная активная часть подаётся в механосборочный цех на конвейер оконча- тельной сборки. Активная часть опускается в бак, на который устанавливает- ся крышка, изоляторы и т.д. Бак заливается маслом. Перед заливкой в бак масло подвергают сушке, очистке и дегазации, чтобы удалить из него влагу и примеси. Для этой цели масло пропускают через центрифугу и фильтр- прессы. Очищенное масло поступает в баки для хранения, а затем насосом подаётся в расходную ёмкость, расположенную в механосборочном цехе, из которой производят заливку трансформаторов. Бак испытывается на герме- тичность уплотнений давлением и подается на испытательную станцию.
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРЕД- ПРИЯТИЯ
Потребитель электроэнергии – это электроприемник или группа элек- троприемников, объединенных технологическим процессом и размещаю- щихся на определенной территории. Электроустановки каждого потребителя электроэнергии имеют свои характерные особенности и показатели, которые определяют условия их электроснабжения:
а) номинальная (установленная) мощность – главный показатель по- требления электроэнергии. Для двигателя – это мощность, указанная в пас- порте и выраженная в кВт. Номинальная мощность плавильных печей и сва- рочных установок равна мощности питающих их трансформаторов в кило- вольт-амперах. Для приемников с повторно-кратковременным режимом ра- боты принимается мощность, приведенная к длительному режиму. На проек- тируемом заводе номинальная мощность электроприемников находится в пределах от 0,1 кВт до 112,5 кВт. Номинальная (установленная) мощность цехов находится в пределах от 230 кВт (АБК) до 2500 кВт (механический цех).
б) род тока. В настоящее время электроснабжение предприятий осу- ществляется переменным трехфазным током. Приемники постоянного тока получают питание от преобразователей переменного тока в постоянный;
в) напряжение. Электроснабжение блока цехов осуществляется на напряжении 10кВ. Для внутрицехового электроснабжения применяется напряжение 400/230 В. Система переменного тока напряжением 400/230 В выполняется с глухозаземленной нейтралью;
г) частота тока. Стандартной частотой тока для нашей энергосистемы является частота 50 Гц. В рассматриваемом проекте большинство потребите- лей электроэнергии работают с частотой 50 Гц;
д) режимы работы (по ГОСТ-183-87):
• продолжительный режим работы (S1). В этом режиме работают ленто- вальцовочные машины, вентиляторы и кондиционеры;
• повторно-кратковременный режим работы (S2). В этом режиме рабо- тает формовочные машины и подъемно-транспортное оборудование, нагревательные установки;
• кратковременный режим работы (S3). В этом режиме работают вспо- могательные электродвигатели различных электро-технологических установок, задвижек;
е) степень бесперебойности электроснабжения. Согласно [8] с точки зрения обеспечения надежного и бесперебойного питания источники элек- троэнергии делятся на 3 категории:
- к первой категории электроприемников в данном проекте относятся:
аварийное освещение и некоторые санитарно-гигиенические вентиля- торы;
- ко второй категории электроприемников: электрические печи, ком- прессорное и насосное оборудования, вентиляторы и приточные уста- новки и другое оборудование, перерыв электроснабжения которого приводит к массовому недоотпуску продукции и простоям рабочих;
- к третьей категории электроприемников: относятся вспомогательные и подсобные производства, такие как ремонтно-механический цех, адми- нистративные и складские помещения;
При проектировании определяется количество, структура и нагрузки обособленных потребителей и электроприемников. В разрабатываемом про- екте группы формируются из характерных электроприемников (электродви- гатели станков, вентиляторов, осветительных установок и т.п.); по общности технологического процесса электроприемники можно разделить на произ- водственные механизмы, подъемно-транспортное оборудование, сварочное оборудование и др. Для каждой группы определяются электрические нагруз- ки.
№ цеха Название Категория надежности элек-
троснабжения
1 Цех сборки трансформаторов II
2 Сварочный цех II
3 Сборочный цех III
4 Ремонтно-механический цех III
5 Компрессорная I
6 Насосная I
7 Склад материалов III
8 Склад готовой продукции III
9 Административно-бытовой корпус III
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Определение силовых электрических нагрузок осуществляется мето- дом расчетных коэффициентов. По данному методу расчетная активная си- ловая нагрузка цеха определяется по выражению:
рс р и ном
1
i i
N i
P K K P
=
=
, (3.1)где Kр – коэффициент расчетной нагрузки;
𝐾и𝑖 – коэффициент использования i-ой группы однородных электро- приемников;
Pномi – мощность i-ой группы однородных электроприемников, кВт;
N – количество групп электроприемников.
Величина 𝐾р принимается по таблица П2.3, [8], на шинах цеховых трансформаторов и по таблица П2.2, [8], для питающих сетей напряжением до 1 кВ.
р ( ,э и, 0)
K = f n K T , (3.2) где nэ – эффективное число электроприемников;
Kи – групповой коэффициент использования;
T0 – постоянная времени нагрева; для шин до 1 кВ цеховых трансфор- маторов T0=2,5 ч (учтена в таблице).
Эффективное число электропремников можно определить по выраже- нию:
1
ном
н.max
2
э ,
N
i
P i
n Р
=
=(3.3)
где Рн. max – номинальная мощность самого мощного электропиемника группы, кВт.
Групповой коэффициент использования
1
1
и ном
ном
и .
n
i N
i
i i
i
К Р К
Р
=
=
=
(3.4)Расчетная реактивная силовая нагрузка цеха определяется по выраже- нию:
1
pс р N и ном
i
i i i
Q К К Р tg
=
=
, (3.5)где tgi – среднее значение коэффициента реактивной мощности i-ой группы электроприемников.
Нагрузку освещения определяем по методу коэффициента спроса. По данному методу расчетная активная нагрузка освещения цеха
Рро= К р Fc у 10 ,−3 (3.6) где Кc – коэффициент спроса на освещение;
ру – удельная мощность общего равномерного освещения, Вт/м2;
F – площадь цеха, м2 ;
Поскольку удельная мощность общего равномерного освещения при- водится в справочниках для освещенности ЕТ = 100 лк, коэффициента запаса
зТ
К = 1,5 и КПД светильника 100%, надо произвести пересчет руТ по выра- жению
,
Т Т
у уТ н з
з
р р Е К
Е К
=
(3.7)
где Ен – нормируемое значение освещенности, лк;
Кз – фактический коэффициент запаса, учитывающий снижение осве- щенности в процессе эксплуатации светового прибора. Принимается по [3, таблица 2.1];
зT
К – табличный коэффициент запаса;
– КПД светильника.
Расчетная реактивная нагрузка освещения определяется по выражению:
Qро= Рроtgо, (3.8) где tgо – значение коэффициента реактивной мощности освещения.
Расчетная активная мощность цеха в целом
Ррн=Ррс+Рро. (3.9) Расчетная реактивная мощность цеха в целом
Qрн=Qрс+Qро. (3.10) Полная расчетная мощность цеха
2 2
рн рн рн .
S = P +Q (3.11)
3.1 Выбор мощности оборудования и его параметров
Выбор оборудования, его мощности, а также максимальной мощности (мощность самого крупного электропиемника) осуществляется с учетом спе- цифики цехов. Все оборудование разбивается на группы с одинаковыми Kиi
Таблица 3.1 – Выбор оборудования цехов и его параметров
Цех Pуст,
кВт Оборудование P,
кВт
Рн.max,
кВт Kи cos tg
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1
Цех сборки трансформаторов
2500
Металлорежущие станки мелкосе- рийного производства: токарные, строгальные, фрезерные, сверлиль- ные, точильные; ножницы гильо-
тинные
600
100
0,14 0,5 1,73 Ручной электроинструмент 60 0,06 0,5 1,73 Сварочные машины шовные 150 0,35 0,7 1,02 Сварочные трансформаторы для ав-
томатической и полуавтоматической дуговой сварки
350 0,35 0,5 1,73 Проходные рольганговые печи 310 0,5 0,85 0,62 Кран-балка (ПВ=40%) 100 0,1 0,5 1,73
Прессы 400 0,17 0,65 1,17
Вентиляторы 230 0,8 0,8 0,75
Малярно-сушильные камеры 150 0,7 0,7 1,02 Ленточные конвейеры 150 0,4 0,75 0,88
2
Сварочный цех
1565
Кран-балка (ПВ=40%) 120
75
0,1 0,5 1,73 Сварочные машины шовные 250 0,35 0,7 1,02 Сварочные трансформаторы для ав-
томатической и полуавтоматической дуговой сварки
215 0,35 0,5 1,73 Ручной электроинструмент 80 0,06 0,5 1,73 Металлорежущие станки мелкосе-
рийного производства с тяжелым режимом работы: штамповочные прессы револьверные, обдирочные,
зубофрезерные станки
300 0,14 0,5 1,73 Шлифовальные станки 130 0,35 0,65 1,17 Ленточные конвейеры 110 0,4 0,75 0,88 Малярно-сушильные камеры 160 0,7 0,7 1,02
Вентиляторы 200 0,8 0,8 0,75
3
Сборочный цех
1900
Намоточный стан 480
75
0,15 0,5 1,73 Кран-балка (ПВ=40%) 220 0,1 0,5 1,73
Конвейер 350 0,4 0,75 0,88
Ручной электроинструмент 100 0,06 0,5 1,73 Испытательные установки и стенды 80 0,4 0,65 1,17
Вентиляторы 100 0,8 0,8 0,75
Монорельс с эл.талью 120 0,1 0,5 1,73
Сушильные камеры 200 0,5 0,8 0,75
Сварочные трансформаторы для ав- томатической и полуавтоматической
дуговой сварки
250 0,35 0,5 1,73
Продолжение таблицы 3.1
Цех Pуст,
кВт Оборудование P,
кВт Рн.max,
кВт Kи cos tg
1 2 3 4 5 6 7 8 9
4
Ремонтно-механический цех
1200
Вентиляторы 100
100
0,8 0,8 0,75 Окрасочное и сушильное обору-
дование 50 0,7 0,7 1,02
Кран-балки 200 0,1 0,5 1,73
Металлорежущие станки мелко- серийного производства с тяже- лым режимом работы: штампо- вочные прессы револьверные, об- дирочные, зубофрезерные станки
200 0,17 0,65 1,17 Металлорежущие станки мелко-
серийного производства: токар- ные, строгальные, фрезерные, сверлильные, точильные; ножни-
цы листовые
150 0,14 0,5 1,73 Сварочные трансформаторы для
ручной дуговой сварки и резки металлов
200 0,3 0,5 1,73 Печи сопротивления с периоди-
ческой загрузкой 100 0,5 0,85 0,62 Сварочные машины стыковые и
точечные 200 0,35 0,6 1,33
5 Ком прес сор- ная925
Компрессоры (АД 10кВ) 800 15
0,7 0,85 0,62
Вентиляторы 50 0,8 0,8 0,75
Осушители воздуха 75 0,7 0,85 0,62 6 Насос ная 865
Вентиляторы 160
112,5
0,8 0,8 0,75
Насосы 675 0,7 0,85 0,62
Задвижки 30 0,05 0,6 1,33
7 Склад материалов
240
Монорельс с эл.талью 50
15
0,1 0,5 1,73 Кран-балка (ПВ=25%) 50 0,05 0,5 1,73
Вентиляторы 90 0,8 0,8 0,75
Приводы открытия ворот 10 0,05 0,75 0,88
Краны-штабелеры 10 0,1 0,5 1,73
Конвейеры 30 0,4 0,75 0,88
8
Склад готовой продукции
235
Монорельс с эл.талью 70
15
0,1 0,5 1,73 Кран-балка (ПВ=40%) 80 0,1 0,5 1,73
Вентиляторы 75 0,8 0,8 0,75
Приводы открытия ворот 10 0,05 0,75 0,88
Продолжение таблицы 3.1
Цех Pуст,
кВт Оборудование P,
кВт
Рн.max,
кВт Kи cos tg
1 2 3 4 5 6 7 8 9
9 АБК (5 этажа) 230
Вентиляторы 100
15
0,8 0,8 0,75
Оргтехника 45 0,4 0,7 1,02
Кондиционеры 25 0,7 0,8 0,75
Холодильные установки 3 0,6 0,8 0,75
Насосы 45 0,7 0,85 0,62
Оборудование связи 12 0,3 0,8 0,75
Таблица 3.2 – Технические параметры АД 10кВ
Цех Pуст,
кВт Оборудование Рн.max, кВт U,
кВ n,
об/мин
,
% cos tg
5 800 А4-400Х-4Д 400 10 1500 94,6 0,89 0,512
3.2 Определение расчетных электрических нагрузок по цехам
Порядок расчета электрических нагрузок рассмотрим на примере ком- прессорной (цех №5). По выражению (3.4) определяем значение группового коэффициента использования:
160 0,8 675 0, 7 30 0, 05 602
0, 696
160 675 30 865
Kи + +
= = =
+ +
Согласно (3.3) эффективное число электроприемников
э 2 865
15, 37 112, 5
n = = .
Определив значения Kи и nэ, по ([3], табл. П2.3) методом линейного интерполирования находим значение коэффициента расчетной нагрузки по формуле:
Кр = 𝑦1+ 𝑥 − 𝑥1
𝑥2− 𝑥1⋅ (𝑦2− 𝑦1);
Кр = 0,9 +(0,9 − 0,9) ∗ (0,35 − 0,9)
0,3 − 0,4 = 0,9;
р 0,9.
K =
По выражению (3.1) определяем расчетную активную силовую нагруз- ку
рс 0,9 (160 0,8 675 0,7 30 0,05) 541,8
P = + + = кВт.
По выражению (3.5) определяем расчетную реактивную силовую нагрузку
pс 0,9 (160 0,8 0,75 675 0,7 0,62 30 0,05 1,33) 351,74
Q = + + = квар.
Для определения нагрузок освещения необходимы следующие данные:
– площадь цеха, F =25 50 1250 = м2;
– нормируемое значение освещенности цеха, принимаем Eн=100 лк;
– коэффициент запаса, Kз=1,4.
Принимаем для установки в цехе светильники типа РСП05-400 с ДПП-400, для которых по [4] тип кривой света Г-1, КПД 70%.При высоте подвеса 6 м и площади 1250 м2 по [4] удельная мощность общего равномерного освещения
Т 3, 4
ру = Вт / м2. Заменяем дуговые источники света на светодиодные путем умножения удельной мощности установки на отношение средней световой отдачи ламп к средней световой отдаче принятого источника света. Удельная мощность ЛЛ составляет 80 Лм/Вт, ДПП 66Лм/Вт, в то время как удельная мощность СД достигает 120 Лм/Вт, сделаем пересчет:
По выражению (3.7) производим пересчет удельной мощности 3, 4 100 1, 4 60
2, 267 100 1,5 0,7 120
ру
= =
Вт / м2.
Для производственных зданий, состоящих из отдельных крупных про- летов, по [4] коэффициент спроса Кс=0, 95.
По выражению (3.6) определяем активную нагрузку освещения Рро=0, 95 2, 267 1250 10 −3 =2, 69 кВт.
Принимаем по [3] tgо=0,33 (cosо=0,95). Тогда, согласно выраже- нию (3.8), расчетная реактивная нагрузка освещения
ро 2,69 1,73 4,66
Q = = квар.
По выражению (3.9) определяем расчетную активную нагрузку цеха
рн 541,8 2,69 544,49
Р = + = кВт.
По выражению (3.10) определяем расчетную реактивную нагрузку цеха
рн 351,74 4,66 356, 4
Q = + = квар.
Полная расчетная нагрузка цеха
2 2
рн 544, 49 356, 4 650,76
S = + = кВ∙А.
Результаты расчета электрических нагрузок для остальных цехов све- дены в таблицы 3.2, 3.3 и 3.4.
Таблица 3.3 – Результаты расчета силовых нагрузок
№
цеха Название Kи nэ K р Ррс,
кВт
рс
Q , квар 1 Цех сборки трансформаторов 0,338 50 0,75 633,45 681,28 2 Сварочный цех 0,373 41,7 0,75 437,28 685,78 3 Сборочный цех 0,29 50,6 0,695 383,29 445,79 4 Ремонтно-механический цех 0,308 24 0,85 314,5 369,5 5 Компрессорная 0,74 16,6 0,9 83,25 56,28
6 Насосная 0,696 15,37 0,9 541,8 351,74
Продолжение таблицы 3.3
7 Склад материалов 0,388 32 0,75 69,75 59,81 8 Склад готовой продукции 0,321 31,3 0,75 56,62 53,56 9 Административно-бытовой
корпус 0,663 30,6 0,85 129,54 97,8
Таблица 3.4 – Результаты расчета осветительных нагрузок
№ цеха
Eн,
лк Kз Кс F, м2
Тип светильников
Выс.
подв., м
η,
%
tgо руТ, Вт / м2
ру, Вт / м2
Pро, кВт
Qро, Квар 1 300 1,4 0,95 10080 ДПП 66-168-223 8 95 0,3 3,4 6,8 65,11 21,4 2 200 1,4 0,95 5400 ДПП 66-168-223 8 95 0,3 3,4 4,53 23,25 7,64 3 300 1,4 0,95 850 ДПП 66-168-223 8 95 0,3 3,4 6,8 54,91 18,04 4 300 1,4 0,95 4225 ДПП 66-168-223 8 95 0,3 3,4 6,8 27,29 8,97 5 100 1,4 0,95 1250 ДПП 66-168-223 6 95 0,3 3,4 2,26 2,69 0,88 6 100 1,4 0,95 1250 ДПП 66-168-223 6 95 0,3 3,4 2,26 2,69 0,88 7 75 1,4 0,95 1750 ДПП 66-168-223 6 95 0,3 3,4 1,7 2,82 0,92 8 75 1,4 0,95 2100 ДПП 66-168-223 6 95 0,3 3,4 1,7 3,39 1,11 9 400 1,4 0,95 4200 ДВО 12-40-113 3,6 95 0,3 2,3 8,17 32,62 10,72 Таблица 3.5 – Результаты расчета электрических нагрузок цехов
№
цеха Название Ррс, кВт
рс
Q , квар
Pро, кВт
Qро, Квар
Pрн, кВт
Qрн, квар
Sрн, кВ∙А 1 Цех сборки трансфор-
маторов 633,45 681,28 65,11 21,4 698,56 702,69 990,84 2 Сварочный цех 437,28 485,78 23,25 7,64 460,54 493,42 674,96 3 Сборочный цех 383,29 445,79 54,91 18,04 438,2 463,83 638,09 4 Ремонтно-механический
цех 314,5 369,5 27,29 8,97 341,79 378,47 509,97 5 Компрессорная 83,25 56,28 2,69 0,88 85,94 57,16 103,21 6 Насосная 541,8 351,74 2,69 0,88 544,49 352,63 648,7 7 Склад материалов 69,75 59,81 2,82 0,92 72,57 60,73 94,63 8 Склад готовой продук-
ции 56,62 53,56 3,39 1,11 60,01 54,68 81,19 9 Административно- 129,54 97,8 32,62 10,72 162,16 108,52 195,13
бытовой корпус
Произведем анализ полученных результатов. Электрические нагрузки ремонтно-механического цеха, компрессорной, склада материалов, склада готовой продукции и АБК малы, что позволяет запитать их от трансформа- торных подстанций (ТП) соседних цехов. Выполним пересчет нагрузок дан- ных объектов с учетом того, что значения коэффициентов расчетных нагру- зок в этом случае принимаются как для питающих сетей напряжением до 1 кВ.
Результаты пересчета нагрузок сводим в таблицу 3.5.
Таблица 3.6 – Результаты пересчета электрических нагрузок
№
цеха Название Kр Ррс, кВт
Qрс, квар
Pро, кВт
Qро, Квар
Pрн, кВт
Qрн, квар
Sрн, кВ∙А
Iрн, А 4 Ремонтно-
механический цех 1 370 434,71 27,29 8,97 397,29 443,68 595,5 859,5 5 Комперссорная 1 92,5 62,53 2,69 0,88 95,19 63,42 114,3 164,9 7 Склад материалов 1 93 79,74 2,82 0,92 95,82 80,67 125,2 180,7 8 Склад готовой
продукции 1 75,5 71,42 3,39 1,11 78,89 72,53 107,1 154,5 9 АБК 1 152,4 115,06 32,62 10,7 185,02 125,7 223,7 322,8 Значения токов, полученных в результате пересчета нагрузок, показы- вают, что питание всех перечисленных цехов можно осуществить на напря- жении 0,4 кВ с помощью кабелей. Запитаем ремонтно-механический цех и АБК от сварочного цеха, склад материалов от механического цеха, склад го- товой продукции от сборочного цеха.
Рассчитаем нагрузку наружного освещения:
3
рно у l. 10 ;
P = р F − (3.12) Qрно = P tgp ; (3.13) где ру l. – удельная мощность осветительных установок в Вт /м2;
F – суммарная длина линий наружного освещения, м2.
Для нормированного значения средней освещенности Е = 4 лк, ширины дорожного покрытия d = 11,25 м, шага светильников h = 40 м, мощности ламп типа ДРЛ Р = 250 Вт ру l. =0,6 Вт / м2 [4]:
− 54
= =
рно 21,93 0,33 7, 23
Q = = квар.
С учетом схемы расположения цехов целесообразно присоединить нагрузку наружного освещения к трансформаторной подстанции механиче- ского цеха (цех №1).
Таблица 3.7 – Итоговая таблица расчетных электрических нагрузок цехов
№ це-
ха Название Pрн,
кВт
Qрн, квар
Sрн, кВ∙А 1+7 Цех сборки трансформаторов + склад
материалов 746,19 721,25 1038
5+6 Насосная + компрессорная 630,43 409,79 751,91 3+8 Сборочный цех + склад готовой про-
дукции 495,32 516,01 715,27
2+4+9 Сварочный цех + ремнтно-
механический цех + АБК 856,99 865,58 1218 Так же произведем расчет номинального тока АД 10кВ:
Н Н
рн
400 27, 43
3 cos 3 10 0,89 0, 946
I P
U
= = =
А
Определив электрические нагрузки цехов, можно перейти к выбору це- ховых трансформаторов и расчету компенсации реактивной мощности.
4 ВЫБОР ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И РАСЧЕТ КОМ- ПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
При проектировании СЭС промышленных объектов выбор числа и мощности силовых трансформаторов, как правило, осуществляется в процес- се расчета компенсации реактивной мощности.
4.1 Выбор цеховых трансформаторов
Выбор мощности трансформаторов осуществляется на основе технико- экономического расчетов, исходя из полной расчетной нагрузки объекта, удельной плотности нагрузки, затрат на питающую сеть до 1 кВ, стоимости потерь электроэнергии в трансформаторах и питающей сети до 1 кВ и других факторов [3]. При рассредоточенной нагрузке единичная мощность цехового трансформатора ориентировочно может быть принята по величине удельной плотности нагрузки
р у
s S
= F , (4.1)
где Sр – расчетная полная мощность нагрузки объекта, кВ∙А;
F – производственная площадь объекта, м2.
Минимальное число трансформаторов, необходимое для питания рас- четной активной нагрузки,
Тmin
Т Т
рн
N P
S
= , (4.2) где SТ – номинальная мощность трансформаторов, кВ∙А;
Т – коэффициент загрузки трансформаторов, принимаемый в зависи- мости от категории электроприемников по надежности электроснабжения.
Рассмотрим порядок расчета числа и мощности трансформаторов ме- ханического цеха блока основных цехов завода по производству станков.
у
746,19
0, 06 11830
s = = кВ∙А / м2.
Для удельной плотности нагрузки sу 0, 2 кВ∙А / м2 при открытой установке КТП в цехе рекомендуется применять трансформаторы с единич- ной мощностью 630 кВ∙А. Примем к установке в металлообрабатывающем цехе трансформаторы типа ТМГ33-630/10 номинальной мощностью 630
При коэффициенте загрузки 𝛽Т = 0,9, в соответствии с (4.2), мини- мальное число трансформаторов, необходимое для питания расчетной актив- ной нагрузки,
min
746,19
1, 31.
0, 9 630
NТ = =
Принимаем NТ =2.
Результаты расчетов по остальным цехам сведены в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 – Результаты выбора цеховых трансформаторов
№ группы
Pрн, кВт
Qрн, квар
Sрн,
кВ∙А βT ST, кВ∙А NТ min NТ
1 746,19 721,25 1038 0,9 630 1,31 2
2 630,43 409,79 751,91 0,8 1000 0,78 1 3 495,32 516,01 715,27 0,9 630 0,87 1
4 856,99 865,58 1218 0,9 630 1,51 2
Технические характеристики выбранных трансформаторов приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.2 – Технические характеристики трансформаторов Тип
Номинальная мощность,
кВ∙А
Потери, кВт Напряжение короткого замыкания
UК, %
Ток холо- стого хода
IX , % холостого
хода
PX
короткого замыкания
PК
ТМГ33-630/10 630 0,68 6,135 5,5 0,126
ТМГ33-1000/10 1000 0,955 9,54 5,5 0,116
4.2 Расчет компенсации реактивной мощности
Реактивная мощность, которую можно передать через трансформатор из сети
QТ = (1,1NТSТТ)2 −РРН2 , (4.3) где 1,1 – коэффициент, учитывающий допустимую систематическую пере- грузку трансформатора.
Суммарная мощность батарей низковольтных конденсаторов (БНК) для данной группы трансформаторов
QНК1 =QРН −QТ. (4.4) Если QНК1 < 0, то следует принять QНК1 = 0 и БНК не устанавливать.
Величина QНК1 распределяется между цеховыми трансформаторами прямо пропорционально их реактивным нагрузкам. Затем выбираются стан- дартные номинальные мощности БНК для каждого трансформатора.
Покажем на примере определение мощности БНК для сборочного цеха.
Значение реактивной мощности, которое может быть передано через транс- форматор в сеть до 1кВ по выражению (4.3)
( )
2 2Т 1,1 1 630 0,8 495,32 379, 02
Q = − = квар.
Суммарная мощность БНК по формуле (4.4)
НК1 516,01 379,02 136,99
Q = − = квар.
Мощность БНК, приходящаяся на один трансформатор:
НК1 НК1
T
Q Q
= N ; (4.5)
НК1
136,99
136,99
Q = 1 = квар.
По ([5], табл. 1.7) выбираем конденсаторные установки типа АКУ 0,4- 150-10У3. Для остальных цехов выбор БНК аналогичен и сведен в таблицу 4.3.
Таблица 4.3 – Выбор БНК по критерию минимума числа трансформаторов
№ груп
пы
РРН, кВт
QРН, квар
SТ,
кВ∙А NТ QТ, квар
QНК1, квар
'
QНК1, квар
Тип батарей на один транс-
форматор
Суммарная мощность БНК с уче- том NТ, квар 1 746,19 721,25 630 2 999,59 -278,3 - - -
2 630,43 409,79 1000 1 613,96 -204,1 - - - 3 495,32 516,01 630 1 379,02 136,9 136,9 АКУ 0,4-150-
10У3 150
4 856,99 865,58 630 2 906,4 -40,82 - - - 150
Для расчета экономического значения реактивной мощности,