2
РАСЧЕТНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Определение расчетной электрической нагрузки от силовых электроприемников на шинах 0,38 кВ цеховых ТП
Передача значительного нагрева реакторов мощности из энергосистемы к потребителям нерациональна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, оборудованные загрузкой их реактивной мощностью и дополнительные потери напряжения в питающих сетях. Ввод источника реактивной мощности приводит к снижению потерь в период максимума нагрузки в среднем на 0,081 кВар/кВт. В настоящее время степень компенсации в период максимума нагрузка составляет 0,25 кВар/кВт, что значительно меньше экономически целесообразной компенсации, равной 0,6 кВар/кВт.
При выборе средств компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий необходимо различать по функциональным признакам две группы промышленных сетей в зависимости от состава их нагрузок:
первая группа сети общего назначения (сети с режимом прямой последовательности основной частоты 50 Гц).
вторая группа сети со специфическими, нелинейными, несимметричными, и резко переменными нагрузками.
Наибольшая суммарная реактивная нагрузка предприятия, принимаемая для определения мощности КУ равна:
Qm1 = Kн ĤСВ Ĥ Qр
где Kн ĤСВ - коэффициент учитывающий несовпадения по времени наиболее активной нагрузки энергосистемы и реактивной нагрузки промышленного предприятия.
По входной реактивной мощности QЭ1 определяют суммарную мощность КУ предприятия, а по назначению QЭ2 регулируемая часть КУ.
Суммарную мощность КУ QЭ1 определяют по балансу реактивной мощности , на границе электрического раздела предприятия и энергосистемы в период наиболее активной нагрузки энергосистемы:
QК1 = QМ1 + QЭ2
Для промышленных предприятий с присоединением суммарной мощностью трансформаторов менее 750 кВĤА , значение мощности КУ QЭ1 задается энергосистемой и является обязательной при выполнении проекта электроснабжения предприятия.
По согласованию с энергосистемой, выдавший технические условия на присоединение потребителей, допускается принимать большую по сравнению с QЭ1 суммарную мощность КУ, если это снижает приведенные затраты на систему электроснабжения предприятия в целом.
Средствами КРМ является в сетях общего назначения БК (низшего напряжения – НБК и высшего напряжения ВЕК) и СД в сетях со специфическими нагрузками, дополнительно к указанным средствам, силовые резонансные фильтры (СРФ).
Компенсация реактивной мощности
в электросетях общего назначения
напряжением до 1 кВ.
К сетям напряжением до 1 кВ на промышленных предприятиях подключается большая часть потребителей реактивной мощности. Коэффициент мощности нагрузки НН обычно не превышает 0,8 кВ. сети напряжением 380 – 660 В более удалены от источников питания, поэтому передача реактивной мощности в сети НН напряжения требует увеличения сечений проводов и кабелей, повышение сопровождается потерями активной и реактивной мощностей. Затраты обслуживаемого персонала
Источниками реактивной мощности в сети НН является СД напряжение 380 – 660 В и БК. При решении задачи КРМ требуется установить оптимальные соотношения между источниками реактивной мощности НН и ВН, принимая во внимание потери электроэнергии на генерацию реактивы мощности источниками НН и ВН, потери электроэнергии на передачу Qmax.т из сети ВН в сеть НН и удержание ТП в случае нагрузки их реактивной мощности.
Выбор оптимальной мощности МБК осуществляются одновременно с выбором цеховых ТП. Рассчитанную мощность НБК округляет до ближайшей стандартной мощности комплектных КУ. Основные технические характеристики перегрузки НБК приведены в таблице 1.9 регулируется по току и напряжению.
Для каждой цеховой ТП рассматривают возможность распределения найденной мощности ПБК в цеховой сети. Критериям целесообразности такого решения является снижение приведенных затрат, обусловленное разгрузкой сети НН от реактивной мощности.
Составляем таблицу исходных данных:
Таблица 2.1
-
№
Наименование электроприемника
Коли-
че-ство
Мощность
одного ЭП
Общая
мощность
Ки
1
Сварочные автоматы
4
64
256
0,35
2
Вентиляторы
4
5
20
0,6
3
Компрессоры
2
40
80
0,7
4
Алмазно-расточные станки
4
3,2
12,8
0,12
5
Горизонтально-расточные станки
2
15
60
0,17
6
Продольно-строгальные станки
2
20
40
0,17
7
Крановая балка
1
12
12
0,1
8
Мостовой кран
1
60
60
0,15
9
Расчетные станки
6
15
90
0,13
10
Поперечно-строгальные станки
3
8,5
25,5
0,14
11
Радиально-сверлильные станки
4
7
28
0,12
12
Вертикально-сверлильные станки
3
2,5
7,5
0,12
13
Электропечи сопротивления
2
45
90
0,75
14
Заточные станки
2
2,2
4,4
0,12
15
Токарно-сверл-е станки
8
8,8
70,4
0,17
Определение расчетной электрической нагрузки от силовых электро приемников на шинах 0,38 кВт в цеховых ТП.
;
(2.1)
Находим среднесменную активную мощность по цеху :
;
(2.2)
Рассчитываем коэффициент силовой сборки :
;
(2.3)
Определяем средний коэффициент использования :
;
(2.4)
Определяем эффективное число электроприемников :
;
(2.5)
Находим коэффициент максимума по учебнику :
Kmax=1,2 [1, с.54, табл.2.13]
Определяем максимальную активную мощность :
;
(2.6)
Определяем среднесменную реактивную мощность :
;
(2.7)
Определяем максимальную реактивную мощность :
;
(2.8)
Определяем полную максимальную мощность :
;
(2.9)
2.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства
Компенсация реактивной мощности, или повышение cosφ электроустановок, имеет большое народно-хозяйственное значение и является частью общей проблемы КПД работы систем электро- снабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.
Определяем
оптимальный тангенс угла
:
;
(2.10)
Определяем
фактический тангенс угла, соответствующего
мощностям нагрузки
:
;
(2.11)
Находим мощность компенсирующего устройства :
;
(2.12)
Предполагаем установить комплектную конденсаторную установку типа КРМ-0,4-150-15-У3
[www.pea.ru]
Проверяем соответствие полученного коэффициента мощности заданному:
;
(2.13)
;
(2.14)
Рисунок 2.1 Схема подключения компенсирующего устройства
Установки
конденсаторные для компенсации реактивной
мощности серии КРМ-0,4 (аналог УКМ-58, УККРМ
и АКУ) предназначены для повышения
коэффициента мощности cos
электроустановок промышленных предприятий
и распределительных сетей, а также
автоматические поддержания его на
заданном уровне (cos
не выше 0,9).
Такое автоматическое регулирование осуществляется специальным электронным регулятором реактивной мощности, отличающихся высокой чувствительностью и точностью
Аппаратура состоит модульных конденсаторных батарей, которые включаются и выключаются автоматически посредством конденсаторов, основным устройством, способным ограничивать тип тока включения на основе требуемой для установки емкостной реактивной мощности.
Конденсаторы, составляющие конденсаторные батареи, оснащены металлизированным регенирируемым диэлектриком, разрядными резисторами и резъединителем для защиты от избыточного давления.
Аппаратура размещена в металлическом шкафу, окрашенном экоксидной смолой, с минимальной степенью защиты IР31 КРМ-0,4-150 УЗ.
КРМ - компенсатор реактивной мощности.
0,4 – номинальное напряжение, кВ
150 – номинальная мощность установки, кВар,
15 – шаг (точность) регулирования, кВар
УЗ – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70 (умеренно-холодный климат)
2.3
Расчет и выбор числа и мощности цеховых
трансформаторов
Как и СГ, они являются основным электрическим оборудованием, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии от электростанций к потребителям.
С помощью трансформаторов осуществляется повышение напряжения до величин (110, 220, 330, 500 кВ), необходимых для ЛЭП энергосистем, а так же многократное ступенчатое понижение напряжения до величин, применяемых непосредственно в приемниках электроэнергии (10; 6,3;0,66;0,38;0,22;0,127 кВ)
Для компенсации потерь напряжения в электросетях повышающие трансформаторы имеют высшее напряжение на 10% выше номинального напряжения сети, а понижающие трансформаторы – низшее напряжение на 5 – 10% выше номинального напряжения сети. В зависимости от числа обмоток трансформаторы делят на двух- и трехобмоточные. Каждый трансформатор хорош номинальными данными: мощностью, токами первичной и вторичной обмоток, потерями холостого хода, потерями к.з., напряжение к.з. и током х.х., а так же группой соединения.
Напряжением к.з. трансформатора называют напряжение потери необходимо подвести к одной из обмоток при замкнутой накоротко другой, чтобы в последней протекал номинальный ток.
Током холостого хода называют ток, который при номинальном напряжении устанавливается в одной обмотке при разомкнутой другой.
Группой соединения называют угловое (кратное 30°) смещение векторов между одноименными вторичными и первичными линейными напряжениями обмоток трансформатора.
Под номинальной следует понимать нагрузку, равную номинальному току, потребляемый трансформатор может нести, непрерывно в течение всего срока службы, при нормальных температурах условиях. Для всех трансформаторов в зависимости от условий эксплуатации. Определенным резервом трансформаторной мощности, графикам нагрузки и температура окружающей среды, могут быть допущены перегрузки.
В обмотках и в стали магнитопровода трансформатора в нее под нагрузку, выходит значительное количество теплоты. Чтобы поддерживать температуру нагрева трансформатора в указательных пределах, необходимо в течение срока эксплуатации и трансформатора непрерывно отводить выходящее в нем теплоту в окружающею среду, т.е. эффективно охлаждать трансформатор.
Так как механический цех относится к потребителям 3 категории электроснабжения, то предлагаем к установке один трансформатор n=1, с коэффициентом загрузки kз = 0,9, при этом предусматривается складской резерв такого же трансформатора.
Рассчитываем мощность, необходимую для выбора трансформатора:
;
(2.15)
Предполагаем к установке трансформатора марки ТСЗН – 400/10 УЗ [www.voosw.ru.]
Проверяем выбранный трансформатор по коэффициенту загрузки:
;
(2.16)
Так как kз = 0,928, что удовлетворяет условию, для потребителей 3 категории.
kз
0,9-0,95
, трансформатор выбран верно.
В нашем случае на цеховой ТП устанавливается один трансформатор, поэтому проверку на возможность работы в послеаварийном режиме не производим.
Структура условного обозначения :ТСЗН – 400/10 УЗ.
ТС – трансформатор трехфазный, сухой;
З – охлаждение естественное воздушное при защищенном исполнении;
Н – изоляция обмоток “NOMEX”;
400 – номинальная мощность, кВА;
УЗ – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150 – 69;
10 – номинальное напряжение первичной обмотки высокого напряжения, кВ;
Регулирования напряжения переключение без возбуждения с помощью перемычек на 2 х 2,5% напряжения.
Основные схемы и группы соединения обмоток (ВН/НН).
2.4 Выбор напряжения и схемы питания