2. Определение электрических

нагрузок

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования [1].

Результаты расчетов нагрузок являются исходными материалами для всего последующего проектирования. Электрические нагрузки определяются для следующих групп электроприемников: до 1000 В (осветительная и силовая) и выше 1000 В.

2.1. Приближенное определение расчетных силовых нагрузок цехов.

Расчетную нагрузку узла системы электроснабжения, содержащего группы приемников электроэнергии с различными режимами работы, произведем по методу коэффициента спроса по следующим формулам:

Р_р = Р_уст k_с, кВт (1)

Q_р = Р_р tg φ, кВАр (2)

S_р = √ Р_р² + Q_р² k_рм , кВА (3)

где

Р_Р – активная мощность;

Q_Р – реактивная мощность;

S_Р – полная мощность;

k_рм = 0,9 – коэффициент разновременности;

Р_уст = Р_ном – установленная или номинальная мощность

k_c – коэффициент спроса (отношение расчетной мощности к установленной мощности k_c ≤ 1) в зависимости от вида производства по цехам определяется по справочнику.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

2.2. Приближенное определение расчетных осветительных нагрузок

Осветительная нагрузка цехов рассчитаем методом удельных мощностей.

Метод удельных мощностей пригоден для расчета общего равномерного освещения незагроможденных помещений (когда можно пренебречь затемнениями), длина которых не более чем в 2,5 раза превышает ширину.

Р_{осв.цеха i} = Р_уд S_{цеха i} k_c, кВт (4)

где

Р_{осв.цехаi} – мощность осветительной нагрузки i-го цеха, кВт;

P_уд – удельная мощность освещения, в зависимости от площади цеха и типа ламп (тип светильников для расчетов определим в зависимости от условий окружающей среды) определим по таблице значения удельных мощностей, [1А] кВт/м²;

S_{цеха i} – площадь i-го цеха, м²;

k_c = 0,95– коэффициент спроса.

Осветительная нагрузка наружного освещения рассчитывается методом удельных мощностей

Р_наруж = Р_уд S_наруж, кВт (5)

где

P_наруж – мощность осветительной нагрузки наружного освещения, кВт;

P_уд = 0,1 0,15 k_c – удельная мощность освещения, кВт/м²;

S_наруж – площадь территории вне цеха, м²;

	n
Sнаруж = Sобщ –	Sцехаi, кВт	(6)
	i=1

где

S_общ – общая площадь завода по генплану, м²

n

Sцехаi – общая площадь цехов, кВт;

i=1

k_c = 0,9– коэффициент спроса.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

3. Компенсация реактивной мощности и мероприятия по повышению коэффициента мощности

Компенсация реактивной мощности, следовательно, установка компенсирующих устройств (КУ) может применяться для нескольких различных целей:

• для компенсации реактивной мощности по условию баланса реактивной мощности;

• для снижения потерь электроэнергии в сети;

• для регулирования напряжения.

Во всех случаях при применении КУ необходимо учитывать ограничения техническими режимным требованиям:

• необходимому резерву мощности в узлах нагрузки;

• располагаемой реактивной мощности на шинах её источника;

• отклонение напряжения;

• пропускной способности электрических сетей.

При наличии электроприемников, подключенных к шинам 6 и 0,4 кВ, наиболее выгодна установка КУ двух напряжений.

Расчет мощности компенсирующих устройств производем при условии, что директивный cos = 0,95, tg _g = 0,33.

Q_ку = Q_р – Q_g, кВАр (7)

где

Q_ку – мощность компенсирующих устройств, кВА;

Q_p – расчетная реактивная мощность, кВАр;

Q_g – реактивная мощность после компенсации, кВАр (директивная);

Q_g = P_р tg _g , кВт (8)

где

P_p – расчетная реактивная мощность, кВт;

tg _g – директивный коэффициент.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

На основании произведенных расчетов выберем компенсирующие устройства. Технические данные конденсаторных установок выбранных по справочнику представлены в таблице 3.

Таблица 3

№ по плану	Наименование цеха	Тип/количество конденсаторной установки	U, кВ
1	Цех магнитных станций	УКЛНТ-0,38-600 УЗ/6	0,4
2	Заготовительно-сварочный цех	УКЛНТ-0,38-600 УЗ/8	0,4
3	Цех пластмасс Цех пластмасс (6 кВ)	УКЛН-0,38-150 УЗ/4 КЭК2-6,3-150 УЗ/2	0,4 6
4	Аппаратный цех	УКЛН-0,38-150 УЗ/2	0,4
5	Цех нормалей	УКБН-0,38-200 УЗ/2	0,4
6	Штамповочный цех	УКЛНТ-0,38-150 УЗ/4	0,4
7	Цех асбоцементных плит	УК-0,38-75 УЗ/2	0,4
10	Гальванический цех	УКЛНТ-0,38-150 УЗ/4	0,4
11	Ремонтно-механический цех	УКЛНТ-0,38-150 УЗ/4	0,4
14	Компрессорная №1 Компрессорная №1 (6 кВ)	УК2-0,38-50 УЗ/2 КЭК2-6,3-150 УЗ/4	0,4 6
15	Столовая	УК2-0,38-50 УЗ/2	0,4
16	Насосная	УК2-0,38-50 УЗ/2	0,4
18	Лабораторно-административный корпус	УКЛН-0,38-150 УЗ/2	0,4
20	Компрессорная №2 Компрессорная №2 (6 кВ)	УКБН-0,38-50 УЗ/1 УКМ-6,3-400 У3/2	0,4 6

Компенсация реактивной мощности ТП склада готовой продукции, склада металлических отходов, станции нейтрализации, очистки кислотной канализации, градирни, склада кислот нет необходимости учитывать из-за малых потерь.

Определим реактивную мощность нагрузки с учетом компенсации.

Q_р = Q_р – Q_ку , кВАр (9)

где

Q_р – реактивная мощность нагрузки с учетом компенсации, кВАр.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

При расчете электрических нагрузок необходимо учесть потери мощности в цеховых трансформаторах и в трансформаторах, установленных на ГПП.

∆S_т = ∆Р_т² + ∆Q_т² , кВА (10)

где

S_т – потери мощности цеховых трансформаторов, кВА;

P_т =0,002S_p – потери активной мощности, кВт

Q_т =0,1S_p – потери реактивной мощности кВАр

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

Определим расчетную мощность каждого цеха по формуле:

S_рцеха = S_р1кВ + S_р1кВ + S_{росв.цеха} + ∆S_т , кВА (11)

где

S_р<1000 B – расчетная нагрузка цеха до 1000 В, кВА

S_p>1000 B – расчетная нагрузка цеха выше 1000 В, кВА

S_{p осв цеха} – расчетная осветительная нагрузка цеха, кВА

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

Определим расчетную нагрузку всего завода:

	n
Sр =	Sрцехаi + Sp осв нар кВт	(12)
	i=1

где

S_{p осв нар} – расчетная нагрузка наружного освещения, кВА

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

Так как при производстве значительного количества реактивной мощности возникают дополнительные потери напряжения, выясним достаточность необходимого количества устанавливаемых компенсирующих устройств. Для этого определим средневзвешенный коэффициент мощности (средневзвешенный коэффициент мощности, задаваемой энергосистемой cos φ_св = 0,95) с учетом компенсирующих устройств и потерь мощности в цеховых трансформаторах и трансформаторах ГПП без учета потерь в кабельных линиях по формуле (14):

Рассчитаем нагрузку узла системы электроснабжения с учетом компенсирующих устройств.

S_р = √ (Р_р + ∆Р_р)² + (Q_р + ∆Q_р – Q_к)² (13)

S_р = √ (17772 + 42,7)² + (15516 + 2137 – 12800)² = 18463 кВА

cos φсв ≤	Рр	(14)
	Sр

Произведя расчеты получим:

cos φ_св = 0,95 ≤ 0,96 – условия выполнены.