Дипломная работа: Проектирование электроснабжения предприятия

ЭП с постоянным графиком нагрузки (Ки>0,6) характерная группа Б.

Долбёжные станки относятся к группе А с Ки = 0,14.

В графе 2 записываем количество рабочих ЭП.

Количество рабочих токарных станков равняется 1.

В графе 3 по каждой группе записываются номинальные мощности ЭП.

Pном = 30 кВт

В графе 4 записывается суммарная установленная мощность рабочих ЭП данной группы, приведенных к ПВ=100% ? Рном, кВт:

где N - количество ЭП, шт;

- номинальная мощность ЭП, кВт.

Для мостового крана задана относительная продолжительность включения ПВ, количество и номинальная мощность пересчитывается на заданное ПВ:

В графах 5 и 6 записываются значения Ки и cosц в графу 7 tgц для отдельных групп электроприемников.

Для долбёжных станков параметры соответственно Ки = 0,14 и cosц = 0,43

В графе 8 записывается средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой группы ЭП , кВт:

В графе 9 записывается средняя реактивная нагрузка за на наиболее загруженную смену для каждой группы ЭП , кВар:

Для заполнения граф 5 и 6 по узлу в целом необходимо подвести итоги по графам 4, 8 и 9. По полученным данным определяются:

- средневзвешенное значение КИ.С по расчетному узлу:

В графу 10 записывается nЭ, которое согласно РТМ определяется по формуле:

В графу 11 записывается коэффициент максимума Км, который

определяется по соотношению nЭ и КИ.С. Из РТМ 36.18.32.4-92,таблица 1. Для ЭП с постоянным графиком нагрузки Км = 1.

В графу 12 записываются максимальная активная нагрузка от силовых ЭП

узла Pрасч, кВт:

В графу 13 записывается максимальная реактивная нагрузка от силовых

ЭП узла Qрасч, кВар:

так как nэ < 10, то

Суммарные максимальные активные и реактивные нагрузки по расчетному

узлу в целом для ЭП с переменным и постоянным графиком нагрузки

определяются сложением нагрузок групп ЭП по формулам:

Определяется максимальная полная нагрузка силовых ЭП Sрасч.уч, кВА:

Определяется расчетный ток Iрасч, А:

Сводная ведомость расчета нагрузки ШС-1 представлена в таблице 5

Таблица 5 - Расчёт нагрузки ШС-1

1.4 Выбор оборудования цеховой трансформаторной подстанции

Вторым этапом проектирования необходимо выбрать число, тип и мощность цеховых трансформаторов, компенсирующее устройство, защитную аппаратуру КТП- 10/0,4 кВ, кабелей, ведущих к силовым шкафам. Рассчитать общий нагрузочный ток трансформаторной подстанции и секций шин РУ-0,4 кВ

1.4.1 Выбор числа и типа цеховых трансформаторов ТП-10/0,4

В системах электроснабжения промышленных предприятий широко применяются комплектные трансформаторные подстанции (КТП). КТП комплектуются трехфазными силовыми трансформаторами с первичным напряжением 6-10 кВ и вторичным напряжением 0,4-0,66 кВ.

На промышленных предприятиях применяются КТП и КТПН внутренней и наружной установки. На стороне высшего напряжения устанавливают:

- выключатели нагрузки с предохранителями;

- разъединители с предохранителями.

На стороне низшего напряжения: автоматические выключатели типа ВА.

Число трансформаторов и питающих линий определяется в зависимости от категории надежности потребителей.

Определяющим фактором при выборе числа трансформаторов цеховой подстанции является категории потребителей.

Согласно ПУЭ (п.1.2.18, гл.1.2 «Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения»), в отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие:

Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники II категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Электроприемники токарного цеха относятся ко II и III категориям.

Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников II категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

В соответствии с перечисленными требованиями, для электроснабжения токарного цеха рассмотрим установку двухтрансформаторной подстанции.

Для КТП-10/0,4 кВ применяют силовые трансформаторы следующих типов:

ТМ (ТМЗ) - трансформатор с естественным масляным охлаждением (закрытого типа);

ТМГ - трансформатор с естественным масляным охлаждением с гофрированным баком;

Для внутренней установки наиболее широко применяются масляные трансформаторы, так как они обладают перегрузочной способностью. Основная особенность, ограничивающая их применение в производственных зданиях, - наличие масла, что обуславливает пожароопасность трансформаторов.

Выбирается два трансформатора типа ТМГ. Мощность трансформаторов определяется исходя из возможности покрытия полной нагрузки ТП-10/0,4 и допустимой перегрузке при утяжеленном рабочем режиме.

1.4.2 Выбор мощности цеховых трансформаторов

Мощность трансформаторов выбираем исходя из возможности покрытия полной нагрузки ТП-10/0,4.

Суммарная активная мощность нагрузки ТП-10/0,4 определяется выражением:

где - расчетная активная мощность получасового максимума силовых шкафов

ШС-1…ШС-8 по стороне 0,4 кВ ТП 10/0,4 кВт.

Аналогично, суммарная реактивная мощность нагрузки ТП-10/0,4:

где - расчетная реактивная мощность получасового максимума силовых шкафов

ШС-1…ШС-8 по стороне 0,4 кВ КТП-10/0,4, кВар.

Полная мощность нагрузки ТП:

Компенсация реактивной мощности осуществляется на стороне низкого напряжения трансформатора 0,4 кВ и обеспечивает снижение потерь мощности в трансформаторе и питающей его кабельной линии.

1.4.3 Расчет и выбор компенсирующего устройства

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий, имеет большое значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии. 

В процессе передачи потребителям активной и реактивной мощности в проводниках системы электроснабжения создаются потери активной мощности. 

Из этого следует, что при снижении передаваемой реактивной мощности потеря активной мощности в сети снижается, что достигается применением компенсирующих устройств. 

* Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:

расчетную реактивную мощность КУ;

тип компенсирующего устройства;

напряжение КУ.

* Расчетную реактивную мощность КУ можно определить из соотношения

где Q_к.p - расчетная мощность КУ, квар;

б - коэффициент, учитывающий повышение cosц естественным способом, принимается б =0,9;

tgц, tgц_к - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации. Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cosц_к = 0,92...0,96.

Задавшись cosц_к из этого промежутка, определяют tgц_к.

Значения Р_м , tgц выбираются по результату расчета нагрузок из «Сводной ведомости нагрузок» в таблице 6.

Задавшись типом КУ, зная Qк..p и напряжение, выбирают автоматическую компенсирующую установку, близкую по мощности т.к на многих предприятиях не все оборудование работает одновременно, многие станки задействованы всего несколько часов в день. Поэтому индивидуальная компенсация становится очень дорогим решением, при большом количестве оборудования и соответственно большом числе устанавливаемых конденсаторов. Большинство этих конденсаторов не будут задействованы долгий период времени. Индивидуальная компенсация наиболее эффективна, когда большая часть реактивной мощности генерируется небольшим числом нагрузок, потребляющих наибольшую мощность достаточно длительный период времени Централизованная компенсация применяется там, где нагрузка флюктуирует (перемещается) между разными потребителями в течение дня. При этом потребление реактивной мощности в течение дня меняется, поэтому использование автоматических конденсаторных установок предпочтительнее, чем нерегулируемых делается фактическое значение cos ц

где - стандартное значение мощности выбранного КУ, квар. По tgцц определяют cos цц:

Таблица 6- Сводная ведомость нагрузок на НН без КУ

Определяется расчетная мощность КУ.

Q_к.р = б Р_м(tgб - tgц_к) = 0,9463,67(0,65 - 0,29) = 141,88 квар.

Принимается cosц_к = 0,96, тогда tgц_к = 0,29.

Находим нагрузку трансформатора после компенсации и его коэффициент загрузки при этом:

Ток компенсирующего устройства находится по формуле:

где 1,3 - коэффициент запаса ( 30% номинального значения );

- напряжение в линии, 0,4 кВ.

Поскольку мы имеем 2 секции шин с секционным выключателем, то мощность КУ для каждой секции будет определятся нагрузкой каждой из секций. В первой секции будут подключены силовые шкафы 1,2,3,4; во второй секции будут подключены 5,6,7,8.

Выбираем на каждую секцию шин автоматическую конденсаторную установку типа АУКРМ в количестве двух штук.

Пояснения к маркировке:

· АУКРМ - автоматическая установка компенсации реактивной мощности;

· 0,4 - номинальное напряжение, кВ;

· 100 - номинальная мощность, кВАр;

· 25 - мощность ступени регулирования, кВАр;

· УХЛ4 - климатическое исполнение и категория размещения.

Регулируемые конденсаторные установки низкого напряжения типа АУКРМ представляет собой металлический шкаф напольного или навесного исполнения с воздушным охлаждением. Окраска шкафа выполнена порошковым напылением. Ввод силового кабеля предусмотрен снизу, по отдельному заказу возможен ввод сверху.

На лицевой стороне конденсаторной установки расположен специальный микропроцессорный регулятор реактивной мощности

Таблица 7- Выбор компенсирующего устройства

где - средневзвешенный коэффициент мощности всех ШС;

- требуемый коэффициент мощности на шинах ТП ( не менее 0,95).

где k - коэффициент, получаемый из таблицы в соответствии со значениями коэффициентов мощности и ;

На 1 секции требуется больше компенсации реактивной мощности из-за ШС-1, в котором низкий коэффициент мощности.

Общая сумма компенсированной реактивной мощности на обоих секциях.

Для двух трансформаторных подстанций номинальная мощность трансформатора определяется по условию допустимой перегрузки одного