Проектирование электроснабжения трансформаторной подстанции ремонтно-механического цеха металлургического предприятии

 

Общая номинальная активная мощность электроприемников с длительным режимом работы определяется по формуле

, ,[3]                                                   (2.14)

где  количество однородных электроприемников;

РН1 - номинальная мощность одного электроприемника, кВт.

Номинальная активная мощность электроприемников с повторно-кратковременным режимом работы (например, мостовые краны) определяется по формуле

, [3]                                                  (2.15)

где  РПАСП  – паспортная мощность электроприемника, кВт

ПВ – продолжительность включения электроприемника, в относительных единицах.

Активная мощность осветительной нагрузки определяется по формуле

РО=) , , [9]                                             (2.16)

где  - удельная мощность нагрузок, Вт/м2;

     S - площадь цеха, м2;

     KC - коэффициент спроса.

Активная мощность сварочного аппарата определяется по формуле

,, [3]                                                     (2.17)

где SН - номинальная полная мощность сварочного аппарата, кВА;

- коэффициент мощности  сварочного аппарата.

Средняя активная мощность нагрузок за максимально загруженную смену определяется по формуле

, [3]                                                     (2.18)

Средняя реактивная мощность нагрузок за максимально загруженную смену определяется по формуле

СМtg, , [3]                                                      (2.19)

 КИ -  коэффициент использования;

     tg - тангенс угла (от коэффициента мощности).

Максимальная активная мощность нагрузок (расчетная) определяется по формуле

,                                                          (2.20) где КМ – коэффициент максимума нагрузок

Коэффициент максимума нагрузок определяется по зависимости:

[3]         

Эффективное число электроприемников при условии: т 5 и

КИ 0,2 при РНconst, определяется по формуле

. [3]                                                                  (2.21)

 

Коэффициент силовой сборки определяется по формуле

, [3]                                                                  (2.22)

где РМАКС1 – максимальная мощность одного ЭП, кВт

    РМИН1– минимальная мощность одного ЭП, кВт

Коэффициент использования мощности всех нагрузок определяется по формуле

[3]                                                                     (2.23)

Максимальная реактивная мощность нагрузок (расчетная) определяется по формуле

М , ,  [3]                                                      (2.24)

где - коэффициент максимума реактивных нагрузок

При условии =1,0; при условии =1,1;  [3]

Расчетная активная мощность нагрузок определяется по формуле

РР = РМ + РО, . [3]                                                        (2.25)

Полная мощность нагрузок (расчетная) определяется по формуле

,. [3]                                            (2.26) Коэффициент мощности нагрузок цеха определяется по формуле

,  [3]                                                                (2.27)

Данные расчетов электрических нагрузок заносим в таблицу 2.6

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.6 – Сводная таблица расчета электрических нагрузок цеха

Наименование электроприемников	Нагрузка установленная							Нагрузка средняя за смену						Нагрузка максимальная
	РН1	n	РН	КИ	cos	tg	m	РСМ	QСМ	РО	nЭ			РМ	QМ	РР	SР
	кВт		кВт					кВт	квар	кВт				кВт	квар	кВт	кВА
Кран мостовой (ПВ=40%)	118	2	236	0.1	0.5	1.73		23,6	40,8
Сварочные агрегаты	77	3	231	0.5	0.7	1.02		115,5	117,8
Токарные автоматы	18,5	3	55,3	0.17	0.65	1.16		9,4	10,9
Зубофрезерные станки	18,5	3	55,3	0,17	0.65	1.16		9,4	10,9
Круглошлифовальные станки	55	3	165	0.17	06.5	1.16		28,1	32,6
Заточные станки	11	3	33	0.17	0.65	1.16		5,6	6,5
Сверлильные станки	7,5	2	15	0.12	0.4	2..29		1,8	4,1
Токарные станки	11	6	66	0.16	0.6	1..3		10,6	13,8
Плоскошлифовальные станки	22	2	44	0.17	0.65	1.16		7,5	8,7
Строгальные станки	5,5	3	16,5	0.12	0.4	2..29		1,98	4,5
Фрезерные станки	18,5	4	74	0.16	0.6	1..3		11,8	15,3
Расточные станки	15	3	45	0.16	0.6	1..3		7,2	9,4
Вентиляторы	22	2	44	0.7	0.8	0.75		30,8	23,1
Осветительная нагрузка при площади цеха S=1344м2при рУД = 10 Вт/м2					1	0				11,4
Всего		39	1079	0,24	0,8	0,75	21,5	263,	398,4	10,3	18,3	1,5	1,0	394,9	298,4	405,2	494,9

Вывод. В результате расчета следует, что к распределительному шинопроводу 0,4 кВ с электрооборудованием цеха подключены электроприемники, имеющие активную мощность 405,2 кВт, реактивную мощность 298,4 квар и полную мощность 494,9 кВА. Электрические нагрузки создают коэффициент мощности соs = 0,8, недостаточный и повышать его требуется по условиям проектирования до величины 0,92-0,95 [7].

 

2.5 Выбор компенсирующих устройств цеховой подстанции

 

В результате расчета электрических нагрузок цеха получили коэффициент мощности . По заданию требуется скомпенсировать реактивную мощность до .

1. Определяем расчетную реактивную мощность компенсирующего устройства

,[9]                                            (2.28)

где- коэффициент, учитывающий повышение коэффициента мощности естественным путем, принимается ; [9]

- коэффициенты  реактивной мощности до и после  компенсации;

РР - расчетная активная максимальная мощность нагрузок цеха, кВт.

При , следует

При , следует

 

2. По справочнику выбираем две конденсаторных установки по одной на каждую секцию по 75 квар каждая:  УКЗ – 0,38 – 75 – ЗУЗ со ступенчатым ручным регулированием.[10]
3. Определяем общую реактивную мощность двух батарей статического конденсатора

 

4. Определяем фактическое значение после компенсации реактивной мощности

[9]                                (2.29)

0,95;

5. Определяем передаваемую реактивную мощность к потребителям от энергосистемы с учетом включения батареи конденсатора

,[9]                               (2.30)

6. Определяем величину разрядного сопротивления для батареи статических конденсаторов

,[3]                                  (2.31)

В нашем случае подключение трехфазных батарей конденсаторов к шинам распределительного устройства о,4 кВ осуществляется рубильником с предохранителем. Конденсаторы в конденсаторной установке соединены в треугольник для получения наибольшей величины реактивной мощности, в каждой фазе конденсаторы соединены между собой параллельно для осуществления ступенчатого ручного управления общей емкостью (общей реактивной мощностью).

Разряд конденсаторных батарей осуществляется автоматически после каждого отключения батареи от сети. Поэтому к ней непосредственно (без коммутационного аппарата) подключено специальное разрядное сопротивление (например, оммическое). После отключения конденсаторной установки происходит ее разряд на сопротивление за 3-5 минут, т.е. за время, необходимое для получения на батареи допустимого остаточного напряжения не свыше 50 В.

Вывод. Для повышения коэффициента мощности систем электроснабжения цеха предлагается установить конденсаторные установки типа УКЗ – 0,38 – 75 – со ступенчатым ручным регулированием по одной на каждую секцию шин.

 

2.6 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховой подстанции 10/0,4 кВ

 

Из расчета электрических нагрузок известны активная, реактивная и полная мощности нагрузок цеха, их мы будем использовать для выбора силовых трансформаторов.

1. Определяем полную мощность электрических нагрузок с учетом установки компенсирующих устройств

= [3]                       (2.32)

2. Определяем потери активной мощности в силовых трансформаторах

, [3]                                 (2.33)

3. Определяем потери реактивной мощности в силовых трансформаторах

, [3]                                  (2.34)

4. Определяем потери полной мощности в силовых трансформаторах

, [3]                     (2.34)

5. Определяем полную расчетную мощность, передаваемую от ГПП до ТП

, [3]                              (2.35)

6. Определяем требуемую мощность одного силового трансформатора двухтрансформаторной ТП

, [3]                                           (2.36)

7. Выбираем по справочной таблице ближайший силовой трансформатор: ТСЗ - 250/10/0,4 с номинальной мощностью SН = 250 кВА. Расшифруем тип трансформатора: ТСЗ-250/10/0,4 - трехфазный трансформатор, с естественным воздушным охлаждением при защитном исполнении, с номинальной полной мощностью 250кВА, первичное напряжение - U1H = 10кВ, вторичное напряжение - U2H =  0,4 кВ. [10] и приводим в табл.7.
8. Проверяем установленную мощность трансформаторов в аварийном режиме при отключении одного трансформатора и необходимости обеспечить электроснабжение в период максимума с допустимой нагрузкой, равной 140%

, [3]                                                           (2.37)

 

, [3]                                                 (2.38)

Условие проверки:

Условие выполняется

Таблица 2.7 - Справочные данные силового трансформатора

Тип силового трансформатора	Номи- нальная мощность	Потери мощности		Напряже- ниек.з.	Ток х.х	Сопротивление обмоток
	SH
	кВА	кВт	кВт	%	%	мОм	мОм
ТСЗ– 250/10/0,4	250	1	3,8	5,5	3,5	9,4	27,2

Чтобы выбрать наиболее рациональный вариант электроснабжения, обычно рассматривают не менее двух вариантов числа и мощности трансформаторов на подстанции, сравнивая их по технико-экономическим показателям с учетом капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

Вывод. Для трансформаторной подстанции цеха предлагаются к установке два трансформатора типа ТСЗ- 250/10/0,4.

 

 

2.7 Выбор сечения и марки кабельной линии напряжением 10 кВ

 

Проведем выбор сечения кабеля с учетом требований ПУЭ.

1. Определяем ток нагрузки линии в аварийном режиме работы при стопроцентной загрузке одного трансформатора ТСЗ-250/10/0,4

, [3]                               (2.39)

2. По справочной таблице для кабеля ААШВ на 10 кВ выбираем сечение S=16 мм2 с допустимым током 90 А. [5]

С учетом поправочного коэффициента на фактическую температуру окружающей среды (КПОПРАВ.=1,11)  допустимый ток

, [3]                                                 (2.40)

3. Определяем сечение кабеля по экономической плотности тока