Электроснабжение цеха

1. Определение расчетной мощности цеха
1.1 Расчет нагрузки от однофазных электроприемников

Согласно [5] при включении однофазного электроприемника на фазное напряжение он учитывается как эквивалентный трехфазный электроприемник номинальной мощностью
Рн = 3Рн.о; Qн = 3Qн.о,
где Рн.о, Qн.о – активная и реактивная мощности однофазного электроприемника.
При включении однофазного электроприемника на линейное напряжение он учитывается как эквивалентный электроприемник номинальной мощностью
P_н=√3 P_(н.о); Q_н=√3 Q_(н.о)
При превышении установленной равномерности номинальная мощность трехфазной эквивалентной группы ЭП принимается равной трехкратному значению мощности наиболее нагруженной фазы.
1.2 Расчет электрических нагрузок по цеху в целом
Согласно [5] расчет нагрузок рекомендуется выполнять по форме Ф636-92 (табл. 4). В расчете не учитываются резервные электроприемники и электроприемники работающие в кратковременном режиме, для многодвигательных приводов учитываются все одновременно работающие электродвигатели, как один электроприемник. В случае наличия электроприемников работающих в повторно-кратковременном режиме работы их мощность не приводится к длительному режиму работы, т.е. к ПВ=100%.
В табл. 5 приведен расчет нагрузки исходного цеха по следующей методике:
В табл.4 заносятся все электроприемники, их количество, Ки, tgφ, относящиеся к одному узлу питания (трансформаторной подстанции, шинопроводу, силовому пункту и т.п.). Электроприемники имеющие одинаковые коэффициенты использ-ования и tgφ могут быть объединены в одну группу. Так же в таблицу заносится мощность осветительной нагрузки цеха.
Определяется суммарная мощность групп электроприемников Р∑.
Рассчитываются средние (среднесменные) активные и реактивные мощности всех групп электроприемников
P_см=К_иР∑;
Q_см=P_см tgφ.
Для определения эффективного числа электроприемников рассчитывается nP_1^2. Эффективное число электроприемников определяется по формуле
n_э=(∑▒P_Σ )^2/(∑▒(nP_1^2 ) ).
Рассчитывается средний коэффициент использ¬ования Ки ср
К_(и ср)=(∑▒P_см )/(∑▒P_Σ ).
В зависимости от эффективного числа электроприемников и среднего коэффициента использ¬ования значения коэффициента расчетной нагрузки Кр на шинах НН цеховых трансформаторов и для магистральных шинопроводов напряжением до 1 кВ определяется по табл. 2 [5] или приложении 1, для питающих сетей (распределительных шинопроводов, шкафов и пунктов) по табл. 1 [5] или по рис. П2, табл. приложения 2.
Расчетная активная мощность равна
P_р=К_р ∑▒P_см .
Расчетная реактивная мощность
Для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых трансформаторных подстанций, а также в целом по цеху, корпусу, предприятию
Q_р=К_р ∑▒Q_см
Для питающих сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от эффективного числа электроприемников nэ:
при nэ≤10 Q_р=1,1∑▒Q_см ;
при nэ>10 Q_р=∑▒Q_см
К расчетной мощности силовых электроприемников при расчете нагрузки на шинах НН цеховых трансформаторов добавляется расчетная мощность освещения цеха. Если данных о нагрузке осветительных установок нет, ее можно определить примерно по методу удельной мощности на единицу площади
P_(р.о)=К_(и.о) P_(уд.о) F_ц,
Q_(р.о)=К_(и.о) P_(уд.о) F_ц tgφ=P_(р.о) tgφ

P_(р.о)=0,95∙0,02∙(36∙72)=49,24 кВт
Q_(р.о)=0,95∙0,02∙(36∙72)∙0,33=16,25 квар
где Ки.о – коэффициент использ¬ования осветительных установок, принимается 0,95; Руд.о – удельная мощность освещения, кВт/м2, для освещения выполненного лампами ДРЛ – 20 Вт/м2; Fц – площадь цеха, м2, определяется по плану; tgφ – коэффициент реактивной мощности, для ламп ДРЛ 0,33.
Полная расчетная мощность
S_р=√(P_р^2+Q_р^2 ).
Расчетный ток
I_р=S_р/(√3 U_н ).
2. Определение числа и мощности цеховых трансформаторов и компенсирующих устройств

2.1 Определение возможных вариантов

Минимальное число цеховых трансформаторов зависит от категории надежности потребителей цеха. Согласно ПУЭ потребители первой категории надежности должны питаться от двух независимых источников с автоматическим включением резерва (АВР), след-овательно, минимальное количество трансформаторов – 2. Потребители второй категории надежности должны также питаться от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, переключения осуществляется дежурным персоналом. Для потребителей второй категории может быть установлен в цехе один трансформатор, но должно предусматриваться резервное питание от трансформатора , установленного в другом цехе и питающегося от другого трансформатора главной понизительной подстанции (ГПП). Потребители третьей категории могут питаться от одного источника питания, след¬овательно, достаточно одного трансформатора.

Таблица 4
Расчет электрических нагрузок (форма Ф636-92)

Исходные данные Расчетные величины Эффективное число ЭП**
nэ=(Рн)2/n
Коэффициент
расчетной
нагрузки
Кр Расчетная мощность Расчетный ток, А


по заданию технологов по справочным данным КиРн КиРнtg n
активная, кВт
Рр=КрКиРн реактивная, квар**
Qp=1,1КиРнtg
при nэ10;
Qp=КиРнtg
при nэ>10 полная, кВА


Наимен-ование ЭП Количество ЭП, шт.*
n Номинальная (установленная) мощность, кВт* коэффициент использ-ования
Ки коэффициент реактивной мощности


одного ЭП
рн общая
Рн=nрн
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Итого ∑n ∑Рн Ки ср ∑Рсм ∑Qсм ∑ n
nэ Кр Рр Qp Sр Iр
Примечание:
nэ = 2Рн/рн.макс
расчетная реактивная мощность принимается равной
Qр = КрКиРнtg=Рр tg













Таблица 5
Определение расчетной мощности по цеху в целом

№ ЭП Наимен¬ование ЭП n, шт. Р1, кВт Р∑, кВт Ки tgφ Рсм, кВт Qсм, кВАр nP_1^2 nэ Кр Рр, кВт Qр, кВАр Sр, кВА Iр, А
1 Токарно-карусельный 11 28 308 0,14 1,17 43,12 50,41
2 Токарный станок (Винторезный) 16 11,1 177,6 0,17 1,17 30,19 35,30
3 Токарнокарусельный 11 68,1 749,1 0,14 1,17 104,87 122,61
4 Настольно-сверлильный станок 14 3,5 49 0,17 1,17 9,81 10,41
5 Сверлильный 18 4 72 0,14 1,02 10,08 10,28
6 Шлиф¬овальный станок 8 5,5 44 0,17 0,75 7,48 5,61
7 Пресс 8 7 56 0,12 1,17 6,72 7,86
8 Печь индукционная 14 30 420 0,6 1,80 252,00 453,60
9 Печь сопротивления 6 6 36 0,6 0,87 21,60 18,79
10 Итого силовые электроприемники 106 163,2 1911,7 0,25 10,28 484,40 714,20 7229681 38 1,22 590,96 714,20 927,0 1410,1
Освещение 2592 0,02 51,84 0,95 0,33 49,24 16,25 1 1 1 49,24 16,25 51,85 78,8
Итого по цеху в целом 640,2 730,45 971,29 1410,1





Мощность трансформаторов определяется из условия пропуска активной мощности
S_тр=P_р/(N_т К_з )≤S_(н.тр),
где Nт – количество трансформаторов, Кз – коэффициент загрузки трансформаторов,
Sн.тр – номинальная стандартная мощность трансформатора ( каталог).
Реактивная мощность, потребляемая из системы
Q_э=P_р tgφ_н.
Мощность КУ равна
Q_ку=Q_р-Q_э.
При компенсации только на НН применяется только низковольтные батареи, устанавливаемые в цехе (Qнку≈Qку).
Применение высоковольтных КУ ограничивается пропускной способностью трансформаторов
Q_(тр.max)=√((S_(н.тр) N_т К_з )^2-P_р^2 ).
В зависимости от отношения мощностей к максимальной пропускной способностью трансформатора возможны следующие варианты:
если Qтр.max≥Qр, то КУ может быть установлено как на низком напряжении, так и на высоком, тогда реальная пропускная способность трансформатора при установке на НН Qтр.max=Qэ, при ВН Qт=Qр;
если Qэ если Qтр.max ≤Qэ, то, Qвку=0, Qнку=Qр- Qтр.max; Qт=Qтр.max;
Проектируемый механический цех относиться ко второй категории надежности. Минимальное количество трансформаторов – 1. Технико-экономический расчет ТЭР проводятся для двух вариантов: с одним и двумя трансформаторами.
Реактивная мощность, потребляемая из энергосистемы
Q_э=640,2∙0,2=119,4 кВАр.