Электрические нагрузки

 

Введение

Энергетика как отрасль промышленности обладает рядом особенностей, резко выделяющих энергетическое производство из других отраслей промышленности.

Важнейшая особенность энергетики заключается в том, что производство электроэнергии, ее транспорт, распределение и потребление осуществляются в один и тот же момент времени. Эта особенность превращает всю систему производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии, в котором системой электроснабжения называют совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электроэнергией. Под электроустановками понимают совокупность электрооборудования (вместе с сооружениями и помещениями, где оно находится), предназначенного для производства, распределения, преобразования и потребления электроэнергии.

Система электроснабжения промышленных предприятий обеспечивает электроэнергией промышленные электроприемники, к которым относят: силовые, подъемно-транспортные, осветительные, электротермические, преобразовательные и другие электроустановки.

Основным назначением сети напряжением до 1 кВ на промышленных предприятиях является распределение электроэнергии внутри цехов и непосредственное питание большинства электроприемников, преобразующих электроэнергию в другие виды энергии.

Схема внутрицеховой сети определяется технологическим процессом производства, планировкой помещений цеха, взаимным расположением ТП, ЭП и вводов питания, расчетной мощностью, требованиями бесперебойности электроснабжения, технико-экономическими соображениями, условиями окружающей среды.

1. Характеристика приемников (режимы работы, категории потребителей)

Таблица 1

№ по план цехаНаименование отделения цеха и производственного оборудованияРежим работы.Категория потребителей12341Токарно-винторезный станокПовторно-кратковременныйIII2Токарнр-винторезный станокПовторно-кратковременныйIII3Токарнр-винторезный станокПовторно-кратковременныйIII4Токарно-винторезный станокПовторно-кратковременныйIII5Токарно-револьверный станокПовторно-кратковременныйIII6Долбежный станокПовторно-кратковременныйIII7Поперечно-строгальный станокПовторно-кратковременныйIII8Универсально-фрезерный станокПовторно-кратковременныйIII9Горизонтально-фрезерный станокПовторно-кратковременныйIII10Вертикально-фрезерный станокПовторно-кратковременныйIII11Зубофрезерный станокПовторно-кратковременныйIII12Кругло шлифовальный станокПовторно-кратковременныйIII13Внутри шлифовальный станокПовторно-кратковременныйIII14Вертикально-сверлильный станокПовторно-кратковременныйIII15Радиально-сверлильный станокПовторно-кратковременныйIII16Настольно-сверлильный станокПовторно-кратковременныйIII17Координатно-расточный станокПовторно-кратковременныйIII18Универсальный заточный станокПовторно-кратковременныйIII

2. Определение расчетной мощности и нагрузок

Определение расчетных электрических нагрузок.

В схеме электроснабжения распределение выполняются по магистральной схеме.

Приемники электроэнергии распределяются по шинопроводам (ШРА, СП) ШРА-1

Электроприемник: №1 количество 3 шт., №3 количество 1 шт., №5 количество 1 шт., №7 количество 1 шт., №9 количество 1 шт., №11 количество 2 шт., №12 количество 1 шт., №14 количество 2 шт., №16 количество 1 шт. №17 количество 2 шт., №18 количество 1 шт.

Итого 16 шт.

ШРА-2

Электроприемник №1 количество 2 шт., №2 количество 2 шт., №4 количество 1 шт. №6 количество 1 шт., №7 количество 1 шт., №8 количество 2 шт., №11 количество 2 шт., №13 количество 1 шт., №14 количество 1 шт., №15 количество 1 шт., №18 количество 2 шт.

Итого 16 шт.

ШРА-3

Электроприемник №1 количество 2 шт., №3 количество 1 шт., №5 количество 1 шт. №7 количество 1 шт., №9 количество 2 шт., №10 количество 1 шт., №11 количество 1 шт., №13 количество 1 шт., №14 количество 2 шт., №17 количество 2 шт., №18 количество 3 шт.

Итого 17 шт.

Производим расчет:

Активная мощность

Гр1, ?Рн = 99,615 кВт.,

Гр2, ?Рн =98,1 кВт.,

Гр3, ?Рн =99,97 кВт.

Групповая номинальная реактивная мощность - алгебраическая сумма номинальных реактивных мощностей, входящих в группу ЭП;

Гр1. Qн = ?Рн*tg?= 99,615*0.94= 94,6 кВт

Гр2. Qн = ?Рн*tg? = 98,1*0.94= 93,195 кВт

Гр3. Qн = ?Рн*tg? = 99,97*0.94= 94,97 кВт

tg? - коэффициент реактивной мощности для метало-обрабатывающих станков.

Групповая средняя активная мощность;

Рс = Ки *?Рн

Ки - коэффициент использования металлообрабатывающих станков

Гр1. Рс = Ки *?Рн=99,615*0,25= 24,9 кВт

Гр2. Рс = Ки *?Рн=98,1*0,25= 24,5 кВт

Гр3. Рс = Ки *?Рн=99,97*0,25= 24,99 кВт

Групповая средняя реактивная мощность;

Qс = Рс * tg?

Гр1. Qс = Рс * tg? =24,9 *0,94= 23.4кВт

Гр2. Qс = Рс * tg? =24,5 *0,94=23.03 кВт

Гр3. Qс = Рс * tg? =24,99 *0,94=23.5 кВт

Для нахождения количества эффективных приемников существует условия.

) Если m < 3 Тогда nэ = n

2) Если m > 3 и Ки < 0.2 что в данном расчете совпадает с расчетом то решение будет. Для n* находим число наибольших ЭП в группе, каждый из которых имеет мощность не менее половины наибольшего по мощности ЭП данной.

3) Если m > 3 и Ки * > 0.2 nэ в расчете совпадает с условием 3.

Решение.

Количество приемников - 16

Рмин /Рмакс =0,6 /19,45

Определим групповой коэффициент использования

Ки

Ки = 0.25

Определяем эффективное число электроприемников по выражению для нахождения количества эффективных приемников существует три условия, нашего случая подходит первое, тогда m>3 и Ки > 0,2 тогда применяется:

nэ

Гр1.nэ = 2 * 99,615 / 19,45 = 10,2

Гр2. nэ = 2 * 98,1 / 11,125 = 17,6

Гр. 3 nэ = 2 * 99,97 / 12,925 = 15,4

Принимаем:

Гр1.nэ =10,

Гр2.nэ = 18,

Гр3.nэ =15

По таблице 4.6 выбираем коэффициент максимума Кр

Гр1. Кр = 1,39

Гр1. Кр = 1,19

Гр1. Кр = 1,25

Находим расчётную активную мощность;

Рр = Кр * Рс

Гр. 1. Рр = 1,39 * 24,9 = 34,6 кВт;

Гр. 2. Рр = 1,19 * 24,5 = 29,2 кВт;

Гр. 3. Рр = 1,25 * 24,99 = 31,2 кВт.

Находим расчётную реактивную мощность;

Qр = Кр * Qс

Гр. 1. кВт

Гр. 2. кВт

Гр. 3. кВт

Найдём полную мощность;

Гр. 1. кВт;

Гр. 2. кВт;

Гр. 3. кВт.

Найдем расчетный ток;

Гр. 1. A;

Гр. 2. A;

Гр. 3. A.

Определим итог по цеху:

кВт

Коэффициент использования

Рном.мин = 0,6 кВт. Рном.макс= 19,45 кВт

Далее:

определим эффективное число ЭП по условию

по табл 4,7 при nэ = 30 и Ки = 0,25 определяем Км = 1,05

Расчет активной нагрузки

кВт

При nэ ? 10 Qр = 1,1Qc

При nэ > 10 Qр = Qc - что подходит к нашему решению.

Расчет реактивной нагрузки

кВт

Рассчитаем полную нагрузку цеха;

Найдем расчетный ток по цеху.

Результаты расчета итогов средних нагрузок, показанные в таблице 3.

. Расчёт нагрузок осветительных приёмников

Н - высота цеха = 8 м.

Высота рабочей поверхности hр= 0,8

Расстояние светильника от перекрытия hс= 1,2 м.

Расчётная высота h = H - hp - hc = 8 - 0.8 - 1.2 = 6 м.

Размеры помещения А = 61 м. В = 31 м, Ен = 200 лк. Кз = 1,5

Коэффициент отражения:

Бетонный потолок Qст = 30%

Красный кирпич отштукатуренный Qст = 10%

Пол Qст = 10%

Применяем лампы ДРЛ - 400 в светильниках РСП 05/Г03 (типовая кривая силы света - глубокая)

Где La - расстояние между светильниками.

м.

По рекомендованному соотношению для расположению светильников La/Lb = 1.5 =>LB=5 м.

Определяем количество светильников в рядах:

Расчёт нагрузок осветительных приёмников

Определяем установочную мощность освещения;

РН - установочная мощность приёмника.

Определяем расчётную мощность на освещение

КС - коэффициент спроса

КПРА - потери мощности в пусковой аппаратуре.

Определим полную мощность цеха с учётом освещения;

4. Расчет и выбор параметров схемы

Выбор числа и мощности трансформаторов цеха. Расчетная нагрузка без учета компенсирующих устройств:

Sp. = 127,7 кВА

Расч. ток

Определение расчетной мощности.

Число трансформаторов определяется по формуле:

Выбираем трансформатор в количестве одной единицы мощностью 100 кВА типа ТМ-100/10/0,4 (?Рх.х. = 0,4 кВт; ?Рк.з. = 2,27 кВт;

Uк.з. = 4,5%; Ix.x. = 2,6%)

Определяем коэффициент загрузки трансформатора:

В нормальном режиме

Расчет и выбор параметров схемы

При аварийном режиме

Далее определяем экономически целесообразный режим, для чего находят;

Реактивная мощность холостого хода трансформатора

Реактивную мощность потребляемую ТР. при номинальной паспортной нагрузке:

Приведённые потери мощности холостого хода трансформатора, учитывающие потери в самом трансформаторе и в элементах системы, создаваемые им в зависимости от реактивной мощности, потребляемой трансформатором;

Где КИ.П - коэффициент изменения потерь

Приведённые потери мощности в одном трансформаторе

Соответственно для двух трансформаторов;

электроснабжение нагрузка мощность трансформатор

5. Выбор питающих кабелей для шинопроводов и распределительные провода

Расчет токов Для выбора сечения проводов, питающих оборудование от шинопровода или СП необходимо знать расчетные токи.

Для приемников, имеющих в своем составе двигатели расчетный ток определяется:

Для выбора сечения проводов, питающих оборудование от шинопровода или СП необходимо знать расчетные токи. Для приемников, имеющих в своем составе двигатели расчетный ток определяется:

где cos?H,?H - данные приводного двигателя Пусковой ток (действующее значение):

= 4,7* 11,125= 96,91 (А) Расчет для остальных аналогичен с результатами в таблице 4

Выбираются типы шинопроводов.

ШРА-1 Ip =72.2A,

ШРА-2 Ip =60,9A,

ШРА-3 Ip =65,2A,

Следовательно выбираем шинопровод типа: ШРА 73 с IНОМ = 250А.

Выбор сечений кабельной линии к шинопроводу

По нагреву длительно допустимым током нагрузки:

• снаружи здания - кабельной эстакаде;
• внутри здания - по стенам на скобах.

Выбор питающих кабелей для шинопроводов

№ЭПКоличество ЭПРн кВтМарка АД?нcos?HIpIП1711,125А-61-287,50,8920,6296,91224,6254АП2М2УЗ87,50,918,3858,693215.1254АП2М2УЗ87,50,918,3858,69414,64А112М2УЗ87,50,918,3458,375215,125АИР200М2830,8730,23105,81615,4754А112М2УЗ87,50,919,9269,47733,84А1002УЗ87,50,897,0452,828211МТКФ 311-677,50,7626,96156,35936.3254А902УЗ84,50,873,34118,361013,5254А1002УЗ87,50,896,5349,00111512,925А-61-287,50,8923,96112,59112119,45АИР200М2830,8738,88136,0713210,225МТКФ 311-677,50,7625,06145,381452,925AHP90L2720,886,6641, 981516.9254A112M2У387,50,8812,9838,941610,64А71В2УЗ77,50,871,28 1,288,35 8,35»1746,524A112M2У387,50,8812,9838,941861,25AHP90L2720,886,6641, 98

Ток номинальный на узле:

ШРА 1, Iн = 72,2 А.,

ШРА 2, Iн = 60,9А.,

ШРА 3, Iн = 65,2А.,

Определяем марку и сечение кабеля по ПУЭ [4].

На основании расчетного тока выбираем кабель ААБ 3 X 70+1 X 25

Для которого IДЛ.ДОП =165А

По потери напряжения в линии определяем по формуле ?Uдоп = 5%

L - длина линии в метрах; у - удельная проводимость алюминия, у =31,7 m/(Om*mm2); Uh - номинальное напряжение сети, kB; F - сечение проводника, мм2.

кл.

кл.

кл.

Остальные расчеты сведены в таблицу 5

Выбор кабелей

№ШРАТип ШРАIНОМ, АIP, АIдл.доп, А?U%ДлинаМарка и сечение кабеляШРАШРА-1ШРА 7325072.21650.1415ААБ 3X70+1 Х 25ШРА-2ШРА 7325060.91650.0910ААБ 3X70+1 Х 25ШРА-3ШРА 7325065.21550.1615ААБ 3X 70+1 X 25

Ответвления от ШРА к приёмникам выполняется кабелем АППВ с прокладкой в тонкостенных стальных трубах в полу. Определяем марку и сечение кабеля по ПУЭ Выбираем провод для прокладки в трубе - АППВ 4X8 где Iдл.доп = 37 А.

Проверка выбранных сечений по потерям напряжения.

Выбранное сечение проверяют по потере напряжения. Нормированных значений для потери напряжения не установлено. Однако, зная напряжение на шинах источника питания и подсчитав потери напряжения в сети, определяют напряжение у потребителей. При необходимости поддержания напряжения у потребителей в узких пределах решается вопрос о способах регулирования напряжения.

Потери напряжения в линии определяем по формуле: ?Uдоп = 5%

Для остальных расчет аналогичен

Результаты проверки приведены в таблице 6. Потери составляют менее 5%, что удовлетворяет требованиям ГОСТа.

Выбор проводов

№ эпРном, кВт?cos?IP, А?U%Iдл.доп АМарка и сечение проводовДлина провода (кабеля) метр.Способ прокладки12345678910ШРА-11 (1)11,1250,8987,520,60,0351737АППВ 4X81.4труба1 (2)11,1250,8987,520,60,0351737АППВ 4X81.4труба1 (3)11,1250,8987,520,60,0351737АППВ 4X81.4труба3 (1)4,60,9187,58,30,0455119АППВ 4X2,51.4труба5 (1)5,4750,9187,59,920,0084621АППВ4ХЗ1.4труба7 (1)110,7677,526,90,0459737АППВ 4X81.4труба9 (1)3,5250,8986,56,600,0360719АППВ 4X2,51.4труба11 (1)0,7250,87771,560,0085219АППВ 4X2,51.4труба11 (2)0,7250,87771,560,0085219АППВ 4X2,51.4труба12 (1)19,450,878338,80,0331555АППВ4X 161.4труба14 (1)2,9250,8884,55,670,0309919АППВ 4X2,51.4труба14 (2)2,9250,8884,55,670,0309919АППВ 4X2,51.4труба16 (1)0,60,87771,290,0070619АППВ 4X2,51.4труба17 (1)6.520,9187,59,920,0084621АППВ4ХЗ1.4труба17 (1)6.520,9187,59,920,0084621АППВ4ХЗ1.4труба18 (1)1.250,7677,526,90,0459737АППВ 4X81.4трубаШРА-21 (1)11,1250,8987,520,60,0351737АППВ 4X81.4труба1 (2)11,1250,8987,520,60,0351737АППВ 4X81.4труба2 (1)4,6250,9187,58,380,0457519АППВ 4X2,51.4труба2 (2)4,6250,9187,58,380,0457519АППВ 4X2,51.4труба4 (1)15,1250,878330,20,0257855АППВ 4X161.4труба6 (1)3,5250,8986,56,600,0360719АППВ 4X2,51.4труба7 (1)110,7677,526,90,0459737АППВ 4X81.4труба8 (1)6,3250,8887,512,90,0442823АППВ 4X41.4труба11 (1)0,7250,87771,560,0085219АППВ 4X2,51.4труба11 (2)0,7250,87771,560,0085219АППВ 4X2,51.4труба13 (1)10,2250,7677,525,00,0427337АППВ 4X81.4труба14 (1)2,9250,8884,55,670,0309919АППВ 4X2,51.4труба15 (1)6,9250,8887,512,90,0442823АППВ 4X41.4труба18 (1)1.250,7677,526,90,0459737АППВ 4X81.4труба

6. Расчет токов К.З. в сетях 0,4 кВ

Для расчетов токов К.З. составляется расчетная схема и схема замещения, на которой указывается параметры элементов сети, т.е. длины линий, их марка сечения, удельные сопротивления и данные трансформатора. На схеме замещения указывается значения сопротивлений элементов сети

Решение Расчет токов КЗ производим в именованных единицах.

Исходные данные: система С: Sk = 400 мВа;

Сопротивление системы

Активное сопротивление трансформатора:

Трансформатор - ТМ-100/10/0,4, 11н ВН = 10,5 кВ; Uh НН = 0,4 кВ; Рк.ном = 2,27 кВт; ик = 4,5%;

Активное сопротивление трансформатора:

Индуктивное сопротивление трансформатора:

Автоматический выключатель серии ABM 15H: Rkb = 0,14 мОм;

Хкв = 0,07 мОм.

Шинопровод Rpy = 0,21 мОм /м; Хш = 0,21 мОм;

автоматический выключатели

ШРА-1 Серии АВМ ЮН: Rkb = 0,25 мОм; Хкв = 0,11 мОм

ШРА-2 Серии АВМ ЮН: Rkb = 0,25 мОм; Хкв = 0,11 мОм

ШРА-3 Серии АВМ ЮН: Rkb = 0,25 мОм; Хкв = 0,11 мОм

Кабельная линия ШРА-1: ААБ 3 X 70+1 X 25 где

RKa61 = 0,48 мОм /м; Хкаб1 = 0,06 мОм; L = 10 м.

Кабельная линия ШРА-2: ААБ 3 X 70+1 X 25 где

RKa62 = 0,48 мОм /м; Хкаб2 = 0,06 мОм; L = 20 м.

Кабельная линия ШРА-3: ААБ 3 X 70+1 X 25 где

Rкаб3 = 0,48 мОм /м; ХкабЗ = 0,24 мОм; L = 30 м.

Шинопровод:

Rш-h1 = 0,21 мОм /м; Хш-н1 = 0,21 мОм; L = 24 м

Rш-h2 = 0,21 мОм /м; Хш-н2 = 0,21 мОм; L = 24 м

Rш-h 3 = 0,21 мОм /м; Хш-нЗ = 0,21 мОм; L = 24 м

Кабельная линия к станку №1: АППВ 4X8 где

Rk.1 = 3,33 мОм /м;

Хк.1 = 0,07 мОм;

L = 1 м

Кабельная линия к станку №:2 (1) АППВ 4 X 2,5 где

Rk.2 = 13,5 мОм /м;

Хк.2 = 0,09 мОм;

L = м

Кабельная линия к станку №2 (2): АППВ 4 X 2,5 где

Rk 2= 13,5 мОм /м;

Хк.2 = 0,09 мОм;

L = 1 м

Суммарное реактивное сопротивление: К-1

Х??к=Хс + Хт + Хкв + Хру=0,40 + 62,2 + 0,07 + 0,21 =62,8 мОм.

Суммарное активное сопротивление К-1 равно:

R?к1= Rт + Rkb + Rpy = 36,32 + 0,14 + 0,21 = 36,7

Ток короткого замыкания в точке К-1:

Ударный ток в точке К-1:

Iуд.мах =

Для нахождения максимального значения ударного тока определим отношение:

По кривым рис. 6.2. [2] находим значение ударного коэффициента:

Куд = f (X?/R?),

принимаем Куд =1,2

Аналогично рассчитываем ток КЗ в других точках цеховой сети, при этом учитываем сопротивления шинопроводов, кабельных линий и переходные сопротивления контактов автоматических выключателей. Ниже приведена схема замещения для расчетов токов КЗ.

Таблица 7

К-2Х?к-2T?R-2Iк.зIуд.ШРА-137,4063,023,155,35-ШРА-237,4063,023,155,35ШРА-337,4063,023,145,34

Таблица 8

К-3Х?к-2T?R-2Iк.зIуд.ШРА-140,9463,303,065,20ШРА-251,1163,322,844,42ШРА-351,1163,503,144,41

7. Выбор и проверка коммутационной аппаратуры на напряжение 0,4 кВ

Выбор автоматических выключателей. Выберем автоматический выключатель. Был выбран автомат типа АВМ10Н с Uн=0,38 кВ; IН=1500А; Iн.откл = 42 кА. Условия его выбора: по номинальному напряжению;

по номинальному длительному току.

Условия проверки выбранного выключателя: 1. проверка на отключающую способность. Проверка на отключающую способность:

Выбранный автомат проходит по условию проверки.

Для выбора автоматов, защищающих сети 0,4 кВ.

требуется найти ток расцепителя.

ШРА-1

lp = 38,5Aпик. = in max + (lp-Kn Ih max) = 68,1 +(38,5-0,25* 19)= 101,7 Арасц. = (1,25/1,35) Iпик = 1,25*101,7 = 127,1 А

In = Кп * Ih max = 3,5 * 19,45 = 68,1 А

выбираем автомат ABM 10Н

Uн.ав>Uн.с380 = 380

Iн.ав>Iр1000 > 68,1

Ih.ot>Ik20 > 3,15

Iдл.доп ? I уд 42 > 5,4

Как видно из расчета автомат удовлетворяет полностью условиям.

Заключение

Схема цеховой цепи представляется радиальной, обеспечивает необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в механическом, Электроремонтном и в заготовительном отделении, и как и единственную удовлетворяющую требованиям надёжности электроснабжения.

Далее были рассчитаны токи КЗ, выбрано и проверка коммутационной аппаратуры на напряжение 0,4 кВ.

Распределено и принято так, как безопасная и удобная в эксплуатации; Расчетная нагрузка цеха SP = 134,7 кВт.

Электроснабжение цеха предусмотрено от ТП с трансформатором ТМ-100/10/0,4.

Питающая сеть выполнена кабелями типа ААБ, положенными открыто по стенам на скобах. Электроснабжение станков предусмотрено от шинопроводов типа ШРА, СП. Распределительная сеть выполнена кабелями АППВ. Питание осуществляется по кабелям, проложенным в трубах полу Защита питающей сети предусмотрена автоматическими выключателями типа ABM 15Н, ABM ЮН.

Защита распределительной сети предусмотрена предохранителями типа НПН-2-100.

Библиографический список

1. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. В 2-х кн. Кн. 1. Проектно-расчетные сведения. М.: «Энергия», 1973
2. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. В 2-х кн. Кн. 2. Проектно-расчетные сведения. М.: «Энергия», 1973
3. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат, 1987

Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. - 6-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985

. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.:Высш.школа 1981, 376 с

5. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. М.: Изд-во «Мастерство», 2001, 320 с.

. Справочник по проектированию электроснабжения. /Под редакцией А.Н. Барыбина: Энергоатомиздант, 1991.

. Нормативное устройство и эксплуатация электрических установок. Нормативно-технический сборник. Барнаул, 2002. 976 с.

Введение Энергетика как отрасль промышленности обладает рядом особенностей, резко выделяющих энергетическое производство из других отраслей промышленност

Больше работ по теме: