Электроснабжение цеха промышленного предприятия

    

 

 

 

 

 

Таблица 2

Наименование групп  или  отдельных приемников	Колич. приемников, n	Установленная мощность при ПВ =100%		Модуль силовой, сборки  m	Ки		Средняя мощность  за максимально загруженную смену		Эффективное число приемников, nэ	Кмакс	Максимальная расчетная мощность			Макси- мальный расчет- ный ток Iмакс, А
		одного приемника Рном,кВт	общая рабочая ΣРном				актив. Рсм, кВт	реакт. Qсм, кВ·Ар			актив. Рмакс, кВт	реактив. Qмакс кВ·Ар	полная Sмакс, к·ВА
Группа  токарных станков	11	1,5…28	126,4		0,14	0,6 1,32	17,7	23,4
Расточный  станок	1	10	10		0,14	0,6 1,32	1,4	1,9
Группа  фрезер. станков	7	1,1…10	43,7		0,13	0,45 1,99	5,7	11,3
Группа  сверл.  станков	7	0,6…7	15,6		0,12	0,6 1,32	1,9	2,5
Группа  строг.  станков	3	1…7	14,2		0,13	0,45 1,99	1,9	3,8
Долбежный  станок	1	8	8		0,13	0,45 1,99	1,0	2,0
Группа  шлиф.  станков	6	0,6…28	71,6		0,17	0,65 1,17	12,2	14,3
Группа  точильн.  станков	6	0,4…2,7	13,6		0,12	0,6 1,32	1,6	2,1
Дисковая  пила	1	1,7…7	8,7		0,06	0,5 1,73	0,5	0,9
Сварочный  трансформатор	1	15	15		0,2	0,4 2,29	3	6,9
Итого:	44	0,4...28	326,8	> 3	0,14	0,56 1,48	46,9	69,1	21	1,65	77,4	69,1	103,8	157,9

  

     2.1.2  Определяем  максимальную  расчетную  нагрузку,   данные  расчета  сводим  в  таблицу  2.

     2.1.2.1  При составлении таблицы 2  группируем  приемники с одинаковыми коэффициентами  использования К_и  и  cos φ,  т.е.  приемники,  имеющие одинаковый  технологический процесс,  но  не  одинаковую  мощность. Значения   К_и  и cos φ  принимаем по  [1, с. 76].

     2.1.2.2  Сменную  активная  мощность  за  наиболее  загруженную смену определяем  по  формуле:

Р_см1 = К_и1 · Р_н1 = 0,14 · 126,4 = 17,7 кВт (1) [2] 

     2.1.2.3  Сменную реактивную  мощность  за  наиболее  загруженную смену определяем  по  формуле:

Q_см1 = Р_см1 · tg φ₁ = 17,7 · 1,32 = 23,4 кВт (2) [2] 

     2.1.2.4 Определяем  значение модуля  силовой  сборки  “m”  по  формуле: 

m =   (3) [2] 

где  P_max –  номинальная  мощность  наибольшего  электроприемника  в

        группе, кВт;  P_max = 28 кВт

        P_min – номинальная мощность  наименьшего электроприемника, кВт

         P_min = 0,6 кВт

m = 

= 70 > 3

     2.1.2.5  Определяем  значение  средневзвешенного К_и   по  формуле:

К_и.с. = = = 0,14 (4) [2] 

     2.1.2.6  Эффективное числа приемников  n_э  является  функцией  следующих  переменных  n,  m,  К_и.с ,  Р_н.

при: n  > 5,  m > 3,  К_и.с < 0,2  и  переменной  нагрузке  определяем  n_э  по

ниже  приведенному  алгоритму:  [6  с. 25,  табл.  1.5.2] 

 

Определяем  эффективное  число  электроприемников  по  формуле: 

 

n_э = n_э^* · n (5) [2] 

  2.1.2.7  Определяем  половинную  мощность  самого  большого  электроприемника.  Из  общего  количества  приемников  цеха  максимальной  мощностью обладает  токарно-центровой станок  (Р_{н мax1} = 28 кВт).  Отсюда 

= = 14 кВт;

  2.1.2.8  Определяем  суммарную мощность  приемников,  у которых мощность ≥ 14 кВт:

 

                 Р_n’ = 29,7 + 15 + 15 + 19,5 + 35,8 + 15 = 130 кВт          (6) [2] 

  2.1.2.9  Определяем  количество  приемников,  у которых мощность  ≥ 14 кВт  

 n’ = 6;

  2.1.2.10  Определяем  относительное число наибольших  по  мощности  электроприемников

n*  =    =  =  0,14 (7) [2] 

  2.1.2.11  Определяем  относительную мощность  наибольших  по  мощности  электроприемников

Р* =  = = 0,4 (8) [2] 

  2.1.2.12  Определяем  по  [2, с. 57, таблица 2.14]   относительное  эффективное  число  электроприемников:

n_э^* = f(n*; Р*) = 0,47 (9) [2] 

  2.1.2.13  Определяем  эффективное число электроприемников

п_э = п_э^* · n = 0,47 · 44 ≈ 21 (10) [2] 

Следовательно,  в  период  максимального  (30 мин)  потребления электроэнергии  работают  21 электроприемник со  средним коэффициентом использования К_и = 0,14.

  2.1.2.14  Коэффициент максимума определим по  [1, с. 73, табл. 3.2]

 

К_м = f(п_э; К _и.с.) = 1,65 (11) [2] 

  2.1.2.15  Рассчитываем средневзвешенное значение  коэффициента  мощности   по  цеху: 

                                              tg φ =     (12) [2] 

                                                     tg φ  =  = 1,47;  отсюда  cos φ = 0,56

   2.1.2.16  Рассчитываем  максимальную  расчетную мощность  силовых    приемников  по  формулам:                                               

                                               Р_макс = К_м · Р_смΣ = 1,65 · 46,9 = 77,4 кВт (13) [2] 

 

Q_макс = Q _смΣ = 69,1 кВ·Ар        (т.к.  n_э > 10)

 

                   S_макс =

= = 103,8 кВ·А                 (14) [2] 

   2.1.2.17 Максимальный  ток нагрузки  силовых приемников определяем  по  формуле:                     

I_р =   =      = 157,9 А (15) [2] 

 

  2.1.3   Максимальную  суммарную  расчетную  мощность  силовых    приемников  и  освещения  определяем  по  формулам:                                                   

S _максΣ = 

где  Р_осв. - среднесменная нагрузка  освещения,  Р_осв. = 180 кВт (согласно  своему  варианту).

S _максΣ = 

= 266,5 кВ·А

 

      2.2  Компенсация  реактивной  энергии. 

Значение  средневзвешенного  коэффициента  мощности  по  цеху             (cos φ = 0,56)  не  удовлетворяет  требуемой  величине  (cos φ = 0,94),             следовательно,  необходимо  провести компенсацию реактивной  мощности.

 

2.2.1  Вычисляем   необходимую  компенсирующую  мощность.

 

Q_ск = Р_смΣ · (tg φ₁ - tg φ₂)    (16) [  ] 

                                                              

где  tg φ₁ – значение  соответствующее фактическому  средневзвешенному

                     значению  коэффициента  мощности  по  цеху  (табл. 2)

                     (cos φ₁ = 0,56 → tg φ₁ = 1,48)

       tg φ₂ – значение,  соответствующее  заданному  значению

                   коэффициента  мощности  по  цеху  (cos φ₂ = 0,94 → tg φ₂ = 0,363)

Q_ск = 46,9 · (1,48 -  0,363) = 52,4 кВ·Ар

 

Величина  мощности  компенсирующего  устройства  не  превышает  630  кВ·Ар,  следовательно,  компенсацию  проводим  статическими  конденсаторами  на  стороне  0,4 кВ.

     2.2.2 Выбираем  2  конденсаторные  установки типа  УК2 -  0,4 – 37,5У3    [11  с. 109,  табл.  23.13]  мощностью 37,5 кВ·Ар  с двумя ступенями регулирования:  одна  мощностью  37,5 кВ·Ар  (работают  2  ступени),  другая  = 18,75 кВ·Ар  (работает  1  ступень).  Суммарная мощность  37,5 + 18,75 = 56,25 кВ·Ар 

     2.2.3  Определяем  фактические значения  tg φ_ф  и cos φ_ф после

 компенсации   реактивной  мощности:

  tg φ_ф   =   tg φ₁ - = 1,48 -  = 0,28       cos φ_ф  = 0,96 

 

       2.3  Выбор числа и мощности  трансформаторов на  ТП.

        

    Определим  полную  расчетную  мощность  цеха  с  учетом  развития    района  в  ближайшие  10  лет.

S_расч = К_р · S _максΣ                                                                                

где   К_р – коэффициент  развития  района.  К_р = 1,1  (подстанция расположена в сформировавшемся  районе).

S_расч = 1,1 · 266,5 = 293,2 кВ·А

     2.3.1  Выбор  трансформаторов.

Технико–экономическое  сравнение  не  производим, поэтому  число  силовых  трансформаторов  выбираем  по  категории  бесперебойности  электроснабжения  ЭП  цеха.  Так  как  в  цехе  преобладают  ЭП  III  категории,  принимаем для установки 1 трансформатор при взаимном  резервировании. 

 

     2.3.1.1.  Определяем  мощность  трансформатора  (S _н.т.)  по  формуле:

 S _н.т. ≥ = = 325,8 кВ∙А (12) [12] 

где   S _н.т – номинальная  мощность  выбираемого  трансформатора, кВ∙А

         n – количество  трансформаторов,

         К_з – коэффициент загрузки.  При преобладании  нагрузок  III  категории

                 загрузка  в  нормальном  режиме  принимается  0,9…0,95  [12, с. 115].

Принимаем  к  установке  1  масляный  трансформатор 

мощностью  400 кВ∙А.   [1, с. 151].                 

     2.3.1.2  Проверяем  выбранный  трансформатор  по  загрузке  в аварийном  режиме.  В  аварийном  режиме  остаются  включенными  только  электроприемники  I  и II  категорий.  Суммарная  их  мощность  S_{(I и II)}  по условию  (согласно  своему  варианту)  составляет 10 + 30 = 40%   или

293,2 ·

= 117,3 кВ·А

Следовательно,  при  выходе  из  строя  трансформатора  цеха  должен  быть  обеспечен  резерв  мощности  на  стороне  НН  117,3 кВ∙А 

Так  как  трансформатор   можно  загрузить  на  140 %  (в  течение  5  суток  при  работе  в  таком  режиме  по  6  часов  каждые  сутки),  то  трансформатор  проектируемого  цеха  обеспечивает  резерв  мощности  при  выходе  из  строя  трансформаторов  соседних  цехов    = 160 кВ·А.

Окончательно  принимаем  к  установке  1  трансформатор типа 

ТМ – 400 – 6/0,4  с каталожными данными, приведенными  в таблице 3.

 

Таблица 3.  Техническая  характеристика  масляного  трансформатора

 

Тип	Sн.т., кВ·А	Uвн, кВ	Uнн, кВ	ΔРх.х., кВт	ΔРк.з., кВт	Iх.х., %	Uк %	Масса, т
ТМ - 400 /6	400	6,3	0,4	0,95	5,5	2,1	4,5	1,9

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x_с –  сопротивление  системы

x_l –  реактивное  сопротивление  линии до  точки К1

r_L–  активное  сопротивление линии  до  точки  К1

 

     2.4.2  Вычисляем   сопротивления  элементов   электрической  цепи в  именованных   единицах:

а) сопротивление  системы  [10. c. 142]

x_с  =  

=  = 0,2 Ом

       б) сопротивление   кабельной  линии   

                               x_l =   х₀ ∙l = 0,091 ∙ 4 = 0,18 Ом

r_l =   r₀ ∙l = 0,74 ∙ 4 = 1,5 Ом

 

    где  x_o –  удельное  индуктивное  сопротивление  КЛ,  x_o = 0,091 Ом / км 

            r_o –  удельное  активное  сопротивление  КЛ,  r_o = 0,74 Ом / км  (для  

                    предварительно  принятого  кабеля  на  высокой  стороне  цеховой  

                    подстанции  типа  СБ 3х25  [9, с.421]       

       

     2.4.3  Вычисляем   суммарные  сопротивления   для  характерных  точек   к.з.:

 

x_Σ = x_с  +  x_l = 0,4 + 0,18 = 0,58 Ом

                               z_Σ = = = 1,6  Ом

 

  2.4.4  Определим ток короткого замыкания в точке К1.  Так как точка К1  является  удаленной точкой  к.з.,  то  периодическая составляющая  не  изменяется  и с первого же  момента  времени к. з.  принимает свое  установившееся  значение,  т. е.

                I” = I_к1 = I_∞ = = = 2,28 кА

  2.4.5  Определим мощность  короткого  замыкания  в  точке К1.

              S” = S_к1 = S_∞ = ∙ U_б ∙ I_к1 = ∙ 6,3 ∙ 2,28 = 24,9 МВ·А