Расчет схем электроснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определение электрических нагрузок

Электрические нагрузки определяются для выбора и проверки токоведущих элементов (шин, кабелей, проводов), силовых трансформаторов и преобразователей по пропускной способности (нагреву), а также для расчета потерь, отклонений и колебаний напряжения, выбора защиты и компенсирующих устройств. Приводами для механизмов служат асинхронные электродвигатели.

Для удобства дальнейшей работы составим ведомость электрических нагрузок, в которой укажем месторасположение потребителей по участкам и их мощности.

Ведомость потребителей составим методом коэффициента спроса-К_c.

Ведомость потребителей представителей собой таблицу в которой указаны: наименование и марка оборудования, номинальная мощность, коэффициент cosц.

Также в таблицу вносим данные полученные в результате расчетов, это: активная и реактивная мощность потребителя, суммарные нагрузки потребителей, значение tgц.

При составлении таблицы электропотребителей разделяем на низковольтные (U=380 В и 220 В) и высоковольтные (U=6 кВ). У таких потребителей, как например мостовые краны номинальная мощность потребителя берется как суммарная мощность всего электрооборудования агрегата, также можно взять и номинальную мощность таких потребителей, как цех РММ (ремонтно - механические мастерские) и цех ОТК.

Приведем пример расчета потребителя.

Высоковольтный электродвигатель Р_н=1000 кВт служит приводом для насоса ГРАТ 1800/60. Коэффициент спроса (К_с) равен для песковых производственных насосов - 0,8. Также из этого справочника принимаем cosц=0.8.

1. Коэффициент реактивной мощности tgц определяется по формуле.

2. Определяем расчетную суммарную нагрузку группы рабочих электроприемников:

Р_р=?Р_н*К_с; Квт

Где: ?Р_н - суммарная номинальная мощность потребителей (кВт), таблицы 2.1 и определяется по формуле:

?Р_н=Р_н*N_раб; кВТ

где: Nраб - число рабочих электроприемников.

?Р_н=1000*1=1000 кВт.

Р_р=1000*0,8=800 кВт.

3. Расчетная реактивная мощность группы рабочих электроприемников.

Q_р=Р_р* tgц; кВар

Q_р=800*0,75*1=600 кВар.

4. Пример расчета осветительной нагрузки по параметрам цеха ОТК.

Площадь данного объекта F=1440; для данного типа цеха Руд=27,5 Вт/ мІ; Источником света служат лампы ЛБ.

Для определения активной осветительной нагрузки воспользуемся формулой:

Р_ро= F*р_уд; кВт

Р_ро=1440*27,5= 39,6 кВт

Реактивная осветительная нагрузка определяется по формуле:

электрический нагрузка потребитель реактивный

Q_ро=Р_р* tgц; кВар

Q_ро=39,6*0,3=11,9 кВар

tgц для светильников дневного света принимаем равный 0,3 [19].

5. Суммарные нагрузки потребителей электрической энергии определяются для удобства расчетов низковольтных и высоковольтных трансформаторных подстанций, а также при расчете токов в кабельных линиях и шинопроводах. Эти данные пригодятся и для построения картограммы нагрузок. Приведем пример на основании расчетов цеха ОТК.

Суммарная активная нагрузка определяется по формуле:

?Р_р=Р_ро+Р_р;

?Р_р=39,6+27=66,6 кВт.

Где Р_о Р_р - величины активных осветительных и силовых нагрузок, которые берутся из этой же таблицы.

Суммарная реактивная нагрузка определяется по формуле:

?Q_р=Q_р+Q_ро; кВар

?Q_р=11,9+27,5=39,4 кВар

где: Q_р и Q_ро - величины реактивных осветительных и силовых нагрузок, берутся из пунктом таблицы.

Для определения суммарной полной нагрузки существует формула:

S_р=v?Р_рІ+?Q_рІ; кВА

S_р=v66,6І+39,4І=77,4 кВА.

2. Расчет нагрузок 0,4 кВ

Для выбора силового электрооборудования цеха необходимо произвести расчет электрических нагрузок. В качестве основного метода расчета электрических нагрузок цеха используют метод упорядоченных диаграмм. По этому методу расчетная активная нагрузка группы электроприемников равна:

Pр =Kмакс?Kи?Pном=Kмакс?Pсм;

где: Pном - сумма номинальных мощностей электроприемников, за исключением резерва;

Kи - коэффициент использования, определяемый по справочным материалам [4];

Pсм - средняя активная мощность одного приемника за наиболее загруженную смену.

Для группы электроприемников активная и реактивная средние нагрузки за наиболее загруженную смену равны [4]:

Pсм =Уки? P_ном;

Q_см =УP_см? tgц;

Коэффициент максимума активной мощности К_макс определяется по таблицам [4], в зависимости от n_эф и к_и.

Эффективное (приведенное) число электроприемников n_эф -это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетного максимума P_макс, что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы [4]:

При числе электроприемников в группе четыре и более допускается принимать n_эф равным n (действительному числу электроприемников) при условии, что отношение номинальной мощности наибольшего электроприемника к номинальной мощности наименьшего равно:

m=(P_{ном, макс} /P_{ном, мин})<3.

Реактивная максимальная расчетная мощность группы электроприемников с различными режимами работы равна [5]:

Q_макс =К_макс? Q_см;

В соответствии с практикой проектирования принимают [5] Q_макс =1,1Q_см при n_эф ?10; Q_макс =Q_см при n_эф >10.

При nэф < 4 принимают, что Pр = 0,9 Pном.

Полный максимальный расчетный ток и полная максимальная расчетная мощность электроприемников соответственно равны:

Для расчета элетрических нагрузок 0,4 кВ составим таблицу, в которую занесем все электропиемники пульпанасосной станции рассчитанные на напряжение 0,4 кВ и потребляемую ими мощность.

3. Построение картограммы нагрузок

Трансформаторные подстанции максимально, насколько это позволяют производственные условия, приближают к центрам нагрузок. Это позволяет построить экономическую и надежную систему электроснабжения, так как сокращается протяженность сетей вторичного напряжения, уменьшаются потери энергии и отклонения напряжения; уменьшаются потери энергии и отклонения напряжения; уменьшается зона аварий; облегчается и удешевляется развитие электроснабжения, так как подстанции строятся по мере расширения производства.

Выбор числа, мощности, типа и места расположения подстанций производится в следующей последовательности:

1. На схематический генплан предприятия наносится картограмма нагрузок с подразделением их по напряжению роду тока. Выявляем сосредоточенные нагрузки и определяем центры тяжести групп распределительных нагрузок. Нагрузки обозначаются в виде кругов, площадь которых пропорциональна нагрузке. Самостоятельно выбираем масштаб равный 100 кВ/1 см. далее определяем радиус окружности Ri:

R_i=v?Р_р/(р_m); см

Где - р - тригонометрическая постоянная р=3,14

m - масштаб, принятое значение

v?Р_р - суммарная нагрузка расчетного цеха

R_i= v 8023/(3,14*100)=5,05 см

С помощью пропорции определяем отношение высоковольтных, низковольтных и осветительных нагрузок в расчетной картограмме. Принимая, что вся окружность это 360є=v?Р_р, а Р_нв, Р_вв, Р_осв это-Х, из этого следует что составляя пропорцию мы получаем следующую формулу:

Х_н=Р_н*360/v?Р_р;

Где: Х_н - отношение каждой из нагрузок к площади круга, в градусах;

Р_н - значение высоковольтных, низковольтных и осветительных

?Р_р - общая суммарная нагрузка цеха.

Х_вв=6996*360/8023=314є

Х_вн=849*360/8023=38є

Х_осв=178*360*8023=8є

Для других картограмм нагрузок расчет аналогичен.

Для определения оптимального места расположения главной понизительной подстанции (ГПП) нужно определить координаты центра нагрузок цехов, воспользуемся следующими формулами:

Х_о=?Р_рi*Х_i/?Р_рi;

Y_о=?Р_рi*Y_i/?Р_рi;

Где: Х_о и Y_о - координаты оптимальной точки установки ГПП.

Р_рi - общая расчетная нагрузка одного из цехов

Х_i-Y_i - координаты точки центра тяжести групп распределительных нагрузок каждого цеха или участка.

Подставим значения.

Х_о=(422*1,2)+(8023*34,3)+(4043*44,2)+(280,5*18,1)+(28475*38,2)/41225=37,5

Y_о=(422*9,4)+(8023*10,1)+(4043*10,1)+(288,5*12,5)+(28475*17,9)/41225=15,5

Теперь по этим координатам найдем полученную точку, это и будет оптимальным местом расположения главной понизительной подстанции. Но это расположение не соответствует требованиям энергосистемы в отношении подъездов и подходов питающих линий электропередачи, а также из-за большого количества вредных факторов на фабрике. Поэтому ГПП лучше всего вынести за пределы фабрики, и наиболее удобным местом будет его расположение на территории подстанции ЗЭС, которая находится в 150 метрах от фабрики. Это размещение ГПП очень удобно тем, что ГПП находится в непосредственной близости от источника питания, которыми являются районные электросети (ЗЭС).

Так как район расчетов это район Крайнего Севера и вечной мерзлоты к выполнению подстанции предъявляются дополнительные специальные требования. Выбираем подстанцию с закрытым исполнением распределительных устройств и с открытой установкой только трансформаторов. Закрытые распределительные устройства выполняются отапливаемыми, что облегчает обслуживание и ремонт оборудования. Для защиты трансформаторов от снежных заносов предусмотрена снегозащита. Распределительный пункт данной подстанции разместим на границе ЗЭС в наиболее приближенном к фабрике месте.

Распределительную подстанцию фабрики (РП) встраиваем в производственное здание с таким расчетом, чтобы она находилась на границе питаемых ее участков и цехов, с учетом обеспечения нормального подхода электрических коммуникаций. Поэтому наиболее экономически и технически выгодным будет расположение распределительной подстанции на максимально приближенном расстоянии к ЗРУ главной понизительной подстанции.

Питание распределительной подстанции фабрики осуществим с помощью шин, которые проложим в специальной закрытой галереи, представляющую собой конструкцию собой металлическую конструкцию обшитую шифером и которая защищает от природных осадков, пыли, грязи а также от попадания на шины и людей посторонних предметов.

Для удобства обслуживания, ремонта и эксплуатации цеховых трансформаторных подстанций расположим их внутри производственного корпуса фабрики. Каждая комплектная трансформаторная подстанция расположена в закрытом отапливаемом помещении.

При расчете оптимально выгодного расположения цеховой трансформаторной подстанции воспользуемся формулами, только вместо значения Р_рi подставим значение суммарной низковольтной и осветительной нагрузки каждого цеха или участка. Значение осей системы координат остаются прежними, определяем их по картограмме нагрузок.

Х₀ = (162*1,2)+(1027*34,3)+(1878*44,2)=(280,5*18,1)/3347,5=36,9

Y₀ =(162*9,4)=(1027*10,1)+(1878*10,1)+(280,5*12,5)/3347,5=10,25

По этим координатам определяем точку, которая и будет оптимальным местом расположения цеховой трансформаторной подстанции.

Так как трансформаторные подстанции (по правилам эксплуатации электрооборудования) можно располагать только на первых этажах зданий и сооружений, то наиболее удобным местом расположения трансформаторных подстанций можно считать вдоль транспортного проезда, под распределительной подстанцией. У этого варианта есть ряд достоинств:

1. В случае замены трансформаторов - удобство их вывоза и ввоза новых трансформаторов, так как предусмотрена выкатка трансформаторов непосредственно на транспортный проезд.

2. Максимально близко расположены к приемникам электрической энергии.

3. Небольшое расстояние до распределительной подстанции (РП), что удобно для обслуживающего и дежурного персонала, прокладки кабельных коммуникаций.

Так как фабрика имеет несколько уровней то для уменьшения протяженности кабельных линий предлагаю установить несколько пунктов силового управления (ПСУ) и щитов силового управления (ЩСУ), которые будут запитаны от трансформаторных подстанций и будут обеспечивать электроэнергией близ стоящее оборудование. Это облегчит работу дежурного персонала.

Размещено на Allbest.ru