6 Компенсация реактивной мощности

Мероприятия, проводимые по компенсации реактивной мощности эксплуатируемых или проектируемых электроустановок потребителей, могут быть разделены на следующие три группы:

1) не требующие применения компенсирующих устройств;

2) связанные с применением компенсирующих устройств;

3) допускаемые в виде исключения.

Составляем векторную диаграмму мощностей цеха.

S

S₁ Q₁ Q

0

P

Рисунок № 3 Диаграмма мощностей

где: S – полная мощность предприятия до компенсации;

Q – реактивная мощность предприятия до компенсации;

Р – активная мощность;

Q₁ и S₁ – реактивная и полные мощности после компенсации.

Рассчитываем Cosφ_зав. по формуле:

Cosφ=P+P₀/S (14)

где Р – полная расчетная активная мощность цеха[кВт],

P₀ – полная расчетная осветительная мощность[кВт],

S ­– полная нагрузка на цех[кВА].

cos = 1846,9 + 200 / 2300,6 = 0,89

Из расчёта видно, что Cosφ=0,89 является ниже оптимального, равного Cosφ=0,92.

Согласно оптимальному Cosφ определяем реактивную мощность после компенсации:

S₁₌ P+P₀/0,92[кВА]

S₁ = 1846,9+200 / 0,92 = 2225кВА

[кВар] (15)

кВАР

Определяем реактивную мощность, подлежащую компенсации:

(16)

кВАР

Зная величину мощности ΔQ подбираем 3 конденсаторные установки

типа УК2-0,38-50УЗ.

7 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховой тп

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения схемы ЭС. В нормальных условиях трансформаторы должны обеспечивать питание всех электроприёмников предприятия.

Однотрансформаторные подстанции применяются при наличии складского резерва для обеспечения надёжного питания потребителей 2 и 3 категории.

Двухтрансформаторные подстанции применяются при преобладании потребителей 1 и 2 категории.

Расчетная мощность ТП определяется по формуле [3]

S_рас.ТП = К_р.м.* [кВА] (17)

где, S_рас.ТП – расчетная мощно сть трансформаторной подстанции[кВА];

К_р.м – коэффициент равномерности максимумов нагрузок отдельных групп приемников принимаем его равным 0,85;

- реактивная мощность цеха[кВар];

- активная мощность цеха[кВт]

[кВА]

Определяем номинальную мощность трансформатора по формуле [3]

[кВА] (18)

Выбираем трансформатор ТСЗ– 1600/10

Определяем коэффициент загрузки по формуле [3]

(19)

Учитывая перспективу развития цеха принимаем два трансформатора ТСЗ – 1600/10 каждый мощностью 1600 кВА, несмотря на низкий коэффициент загрузки.

7 Расчет токов короткого замыкания

50мВА

X”d=0,2

l=2км

К1

К2

1600кВА

0,4кВ

Uкз=8%

6кВ

Кабельная линия

КТП

Рисунок №3 Расчетная схема

1. Составляем схему замещения

К1

К2

X1

X2

X4

r3

r5

Рисунок №4 Схема замещения

2. Определяем номинальный ток трансформатора на КТП по формуле [3]

[А] (20)

где - номинальный ток трансформатора на КТП [А],

- номинальная мощность трансформатора на КТП [кВА],

- напряжение, подающееся от турбогенераторов [кВ]

Выбираем для данного тока сечение по экономической плотности тока.

Определяем экономическую плотность тока по формуле [3]

[ ] (21)

[3].

Выбираем кабель АСБ 3*95 , .

3. Базисную мощность принимаем Sб=100 мВА, т.к. на ТЭЦ установлено 2 турбогенератора каждый мощностью по 50 мВА

4. Определяем значение сопротивления для всех элементов в относительных единицах:

Определяем сопротивление турбогенераторов по формуле [3]

(22)

где - базисная мощность [мВА]

=40мВА(из таблицы учебника Коноваловой страница 76)

Определяем индуктивное сопротивление кабельной линии по формуле [3]

(23)

где - базисная мощность [мВА]

- среднее номинальное напряжение [мВА]

Определяем активное сопротивление кабельной линии по формуле [3]

(24)

где - базисная мощность [мВА]

- среднее номинальное напряжение [мВА]

Определяем индуктивное сопративление трансформатора по формуле [3]

(25)

где - базисная мощность [мВА]

- номинальная мощность трансформатора [кВА]

- напряжение короткого замыкания [%]

=10,2кВт (из справочника Неклепаева)

Определяем активное сопративление трансформатора по формуле [3]

(26)

5. Определяем расчетные сопротивления в точке К1

1,12>0,8 , значит, активное сопротивление учитываем.

Определяем полное результирующее сопротивление в точке К1

(27)

Определяем суммарную номинальная мощность турбогенераторов.

Определяем полное расчетное сопротивление в точке К1

(28)

6. Оп ределяем величину ударного тока в точке К1 по формуле [3]

(29)

где, =1,2[2]

находи по формуле [3]

[кА], (30)

находи по формуле [3]

[кА] (31)

тогда

7. Определяем результирующее сопротивление в точке К2

1,12 > 0.9 значит, активное сопротивление учитываем.

Определяем полное результирующее сопротивление в точке К1

Определяем полное расчетное сопротивление в точке К2

8. Опре деляем величину ударного тока в точке К2 по формуле [3]

[кА] (32)

Где =1,3

Проверяем сечение кабеля на термическую стойкость к т.к.з. из условия: F_рас > или = F_min , где F_min определяется по формуле [3]

F_min = [мм²] (33)

где, В_к - термическое действие, находится по формуле[3]

В_к = I_по²*10⁶(t_откл + Т_а)[ А²/с] (34)

определяем по формуле [3]

Для сетей 6 кВ:

В_к =7,2²*(0,37+0,01) = 19,7 А²*с

F_min =

95>0,47– условие выполняется, значит, сечение кабеля выбрано верно.

9 Расчет и выбор радиальных сетей напряжением до 1 кВ

Электрические сети могут быть выполнены воздушными и кабельными линиями, шинопроводами и токопроводами.

Воздушные линии – это устройства для передачи электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным с помощью изоляторов и арматуры к опорам. По конструкции различают однопроволочные и многопроволочные провода.

Но, так как заводское снабжение выполнено кабельными линиями рассмотрим подробнее их.

Как п равило, кабельные лини прокладываются в местах, где затруднено строительство ВЛ (городах, населенных пунктах, на территории промышленных предприятий и т.д.). Они имеют некоторое преимущество перед ВЛ: закрытая прокладка, обеспечивает защиту от атмосферных явлений, большая надежность и безопасность эксплуатации. Поэтому, несмотря на их большую стоимость и трудоемкость сооружения, кабельные линии широко применяются в электрических сетях внешнего и внутреннего электроснабжения. Кабель состоит из токоведущих жил, изоляции и защитных оболочек. Жилы выполняют из медной или алюминиевой проволоки и могут быть одно- и многопроволочными. По числу жил кабели выполняют одно-, двух-, трех- и четырехжильными. При выборе кабелей следует руководствоваться нижеследующим: приведенные в указаниях марки кабелей могут быть использованы для питания потребителей всех категорий по степени требования к надежности электроснабжения; за базовые марки силовых кабелей приняты кабели с алюминиевыми жилами; применение силовых кабелей в свинцовой защитной оболочке следует предусматривать для случаев проводных линий, в шахтах, опасных по газу и пыли, для п рокладки в особо опасных коррозионных зонах.

Выбор сетей производят по длительно допустимому току, находимому по формуле [3]

n_сил= I_р/ I_д (35)

где, n_сил – число силовых кабелей;

I_р – ток расчетный[А];

I_д – ток допустимый[А].

Определяем расчетный ток по формуле [3]

I _р = S_рас.с. / (3 *U *cos _ср.сил.) [А] (36)

где, S_рас.с. – мощность расчетная силовая [кВА];

U – напряжение [кВ],

cos _ср.сил– коэффициент мощности средне силовой.

Первый участок:

I_р.1=494/(1,73*0,4*0,8)=892А

n_сил.1=892/335=2,5≈3

Берем кабель ААБ= 3*150 мм², I_д=335А. Автомат берем типа ВПМ-10-20-1000УЗ

Проверяем кабель на перегрев по условию: I_рас<I_доп¹

I_доп¹= n_сил*К _п* I_д[А]

где, К_п – поправочный коэффициент равен 0,85.[2]

I_д– длительно допустимый ток [А]

I_доп¹₁=3*0,85*335=854,3А

892<854,3 – условие не удовлетворяется, значит добавляем еще один кабель.

I_доп¹₁=4*0,85*335=1139А

892<1139 – условие удовлетворяется, значит кабель выбран верно.

Второй участок:

I_р.2=385/(1,73*0,4*0,93)=598А

n_сил.2=598/390=1,5≈2

Берем кабель АБ= 3*150 мм², I_д=390А. Автомат берем типа АЗ720Б

I_доп¹₂=2*0,85*390=663А

598<663 – условие удовлетворяется, значит кабель выбран верно.

Третий участок:

I_р.3= 444/(1,73*0,4*0,85)=755А

n_сил.3=755/335=2,2≈3

Берем кабель ААБ= 3*150 мм², I_д=335А. Выключатель выбираем ВМПЭ-10-1600-20-УЗ

I_доп¹₃= 3*0,85*335 = 854А

755<854– условие удовлетворяется, значит кабель выбран верно.

Четвертый участок:

I_р.4= 555/ ( 1,73*0,4*0,95)= 844 А

n_сил.4= 844/ 390= 2,2≈ 3

Берем кабель АБ= 3*120 мм², I_д= 390 А. Автомат берем типа ВПМ-10-20-1000УЗ

I_доп¹₄= 3*0,85*390 = 994,5А

844<994,5– условие выполняется, значит, кабель выбран правильно.

Пятый участок:

I_р.5= 422,6/ ( 1,73*0,4*0,92)= 664 А

n_сил.5= 664/ 390 = 1,7 ≈ 2

Берем кабель АБ= 3*120 мм², I_д= 390 А. Автомат берем типа ВМПЭ-11-1250-20ТЗ

I_доп¹₅=2*0,8 5*390 =663А

664<663– условие не выполняется, значит добавляем еще один кабель.

I_доп¹₅=3*0,85*390 =994,5А

664<994,5– условие выполняется, значит, кабель выбран правильно.

10 Расчёт и выбор питающих и распределительных сетей высокого напряжения

Выбираем кабель на высоковольтный двигатель

Определяем номинальный ток двигателя по формуле[3]

I_ном.д = S_ном / ( √3*U_ном*cos φ*η ) [А] (37)

где - коэффициент мощности двигателя,

- номинальное напряжение двигателя [кВт],

- КПД двигателя

- номинальная мощность двигателя [кВА]

I_ном.д = 928,5 / (1,73*6 *0,905*0,952) = 104 А.

Выбираем кабель по условию I_p<I_доп

Берём кабель АСГ 3*35 мм² с I_доп=110 А.

Выбираем питающий кабель высокого напряжения.

Определяем общий ток по формуле [3]

I_общ=I_кл+I_{ном .д}[А] (38)

I_общ=39,45+104=143,45 А.

Выбираем кабель по условию I_p<I_доп

Берём кабель АСГ 3*70 мм² с I_доп=175А.

Выбор шины напряжением выше 1000 В.

Шины следует выбирать по току I_рас. = 143,45 А. При определении сечения сборных шин должно быть выполнено условие

I_p<I_доп

Выбираем шину прямоугольного сечения из алюминия 3*15, с I_доп = 165 А.

143,45<165 – условие выполняется.

Определяем величину изгибающего момента по формулам [3]

M= (F⁽³⁾* l)/ 10 [кгс]; (39)

W= (b*h²)/6 [см³ ] (40)

F= 1,73* i_у² * l/a * 10^-7 (41)

F= 1,73* 3,74*100/30*10^-7 = 80,66*10^-7

где, M – величина изгибающего момента;

W – момент сопротивления;

F⁽³⁾ – сила изгиба;

l – длина шины[см];

b – ширина шины[см];

h –высота шины[см].

M= (80,66*1*10^-7)/10 = 8,066*10^-7 кгс

W= (3*15²)/6 = 112,5 см³

Определяем наибольшее натяжение при изгибе к.з. по формуле [3]

δ_рас= M/ W [МПа ] (42)

где, δ_рас – на пряжение в металле при изгибе[МПа ]

δ_рас= 8,066*10^-7/112,5 = 4*10^-9 МПа.

Проверяем по условию δ_рас < δ_доп

Для алюминия δ_доп = 75 Мпа[1]

4*10^-9<75- условие выполняется, значит шина выбрана правильно.

11 Выбор высоковольтного оборудования и проверка его на действие токов короткого замыкания

Для выше указанной схемы подобрать, согласно расчетных данных высоковольтный выключатель, разъединитель, пре6дохранитель, трансформатор напряжения и тока.

При выборе аппарата по номинальному напряжению должны быть выполнены условия [2]

U_н.с> U_н.а ; I_р.м>I_н (43)

U_н.с – номинальное напряжение сети;[ кВ]

U_н.а – номинальное напряжение аппарата; [ кВ]

I_р.м – ра счетный максимальный ток;[A]

I_н – номинальный ток аппарата.[A]

При проверке на электродинамическую устойчивость должно быть выполнено условие [2]

I_д.с >i_уд ;I_П0 < I_{мак.отк} (44)

i_уд – ударный ток.[ кА]

I _{пр скв}–ток сквозной.[ кА]

I_П0–ток пропускной [ кА]

I_{мак.отк}–максимальный ток отключения [ кА]

1. Высоковольтный выключатель по расчетному напряжению 6 кВ выбираем исходя из условий

Uрасч < Uном I р.м. < I ном iуд < I пр скв IП0 < Iмак.отк

6кВ = 6кВ 154 А < 1600 А 7,6 кА < 52 кА 4,5 кА < 20 кА

Выбираем электромагнитный выключатель ВЭ-6-40/1600У3.

2. Выбираем разъединитель исходя из следующих условий

Uрасч < Uном I р.м < I ном iуд < iдин

6 кВ = 6кВ 154 А < 400 А 7,6 кА <41 кА

Выбираем разъединитель РВФ-6/400 У3, с приводом типа

ПР-10.

3. Выбираем предохранитель исходя из следующих условий

Uрасч < Uном I р.м < I ном IП0 < Iт.откл

6 кВ = 6 кВ 154 А < 160 А 4,5 А < 40 А

Выбираем предохранитель ПКТ 105-6-160-40 ТЗ.

4. Выбираем трансформатор тока исходя из следующих условий

Uрасч < Uном	6 кВ = 6 кВ
I р.с < I н.а.	154 А < 200 А
iуд < Iд.с	7,6 кА < 13,8 кА

Выбираем трансформатор тока типа ТЛК-35

5. Выбираем трансформатор напряжения исходя из следующих условий

Uрасч < Uном

6 кВ = 6 кВ

Выбираем трансформатор напряжения НОМ-6-77УН