1.4 Расчет электрических нагрузок

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства, занижение нагрузки – к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприемников.

Расчет электрических нагрузок основывается на опытных данных и обобщениях, выполненных с применением методов математической статистики и теории вероятности.

Определим полную максимальную мощность каждого силового пункта, для этого нужно знать их номинальные активную и реактивную мощности, коэффициент максимума К_max, коэффициент использования К_и и tg φ.

Чтобы найти К_max, нужно найти К_и и tg φ.

К_и и tg φ находим из [1;табл. 2.11].

К_max находим из [1;табл. 2.13].

Рассчитываем P_{ср. сил}

P­_{ср. сил} = К_и × P_уст (1)

где P_{ср. сил} – мощность средняя силовая;

P_уст - установленная мощность;

К_и – коэффициент использования мощность, кВт.

P_{ср. сил1} = 0,8*7,5 = 6

P_{ср. сил2} = 0,65*8,5 = 55,25

P_{ср. сил3} = 0,78*38,5 = 30,1

P_{ср. сил4} = 0,8*15 = 12

P_{ср. сил5} = 0,77*39 =30,1

P_{ср. сил6} = 0,67*7,5 = 5,1

P_{ср. сил7} = 0,88*3 = 26,4

P_{ср. сил8} = 0,81*23,2 = 18,8

P_{ср. сил9} = 0,78*3,2 = 2,5

P_{ср. сил10} = 0,68*30 = 20,4

P_{ср. сил11} = 0,82*15 = 12,3

P_{ср. сил12} = 0,64*23 = 14,7

P_{ср. сил13} = 0,82*0,2 = 0,16

P_{ср. сил14} = 0,64*5 = 3,2

sinφ = (4)

sinφ_{1 ШР} = ² = = = 0,53

sinφ_{2 ШР} = ² = = = 0,55

sinφ_{3 ШР} = ² = = = 0,57

sinφ_{4 ШР} = ² = = = 0,59

sinφ_{5 ШР} = ² = = = 0,66

sinφ_{6 ШР} = ² = = = 0,68

sinφ_{7 ШР} = ² = = 1 = 0,31

sinφ_{8 ШР} = ² = = = 0,59

sinφ_{9 ШР} = ² = = = 0,6

sinφ_{10 ШР} = ² = = = 0,6

sinφ_{11 ШР} = ² = = = 0,59

sinφ_{12 ШР} = ² = = = 0,65

(5)

tgφ_1ШР = = 0,62

tgφ_2ШР = = 0,64

tgφ_3ШР = = 0,68

tgφ_4ШР = = 0,71

tgφ_5ШР = = 0,8

tgφ_6ШР = = 0,82

tgφ_7ШР = = 0,33

tgφ_8ШР = = 0,71

tgφ_9ШР = = 0,75

tgφ_10ШР = = 0,75

tgφ_11ШР = = 0,72

tgφ_12ШР = = 0,87

Найдем реактивную мощность по формуле

Q_ном = Р_ср.сил * tg φ (2)

где Q_ном – реактивная мощность, кВар;

P_{ср. сил} – мощность средняя силовая, кВт;

tg φ – тангенс угла сдвига фаз.

Q_{ном 1 ШР} = 6*0,62 = 3,7

Q_{ном 2 ШР} = 55,25*0,64 = 35,4

Q_{ном 3 ШР} = 30,1*0,68 = 20,5

Q_{ном 4 ШР} = 12*0,71 = 8,5

Q_{ном 5 ШР} = 30,1*0,8 = 24,8

Q_{ном 6 ШР} = 5,1*0,82 = 4,3

Q_{ном 7 ШР} = 26,4*0,33 = 8,4

Q_{ном 8 ШР} = 18,8*0,71 = 12,9

Q_{ном 9 ШР} = 2,5*0,75 = 1,9

Q_{ном 10 ШР} = 20,4*0,75 = 14,1

Q_{ном 11 ШР} = 12,3*0,72 = 8,1

Q_{ном 12 ШР} = 14,7*0,87 = 12,8

Q_{ном 13 ШР} = 0,16*0,72 = 0,1

Q_{ном 14 ШР} = 3,2*0,87 = 2,8

Найдем полную максимальную мощность по формуле

S_макс = √Р_макс² + Q_макс² (4)

где S_макс – полная максимальная мощность, кВА.

S_{макс 1 ШР} = √6² + 3,7 = 7,1

S_{макс 2 ШР} = √55.25² + 35.4² = 65,6

S_{макс 3 ШР} = √30.1² + 20.5² = 36,4

S_{макс 4 ШР} = √12² + 8.5² = 15,2

S_{макс 5 ШР} = √30.1² + 20.5² = 36,3

S_{макс 6 ШР} = √5.1² + 4.3² = 6,6

S_{макс 7 ШР} = √26.4² + 8.4² = 27,7

S_{макс 8 ШР} = √18.8² + 12.9² = 22,8

S_{макс 9 ШР} = √2.5² + 1.9² = 3,3

S_{макс 10 ШР} = √20.4² + 14.1² = 24,8

S_{макс 11 ШР} = √12,3² + 8,1² = 14,9

S_{макс 12 ШР} = √14,7² + 12,8² = 16,9

S_{макс 13 ШР} = √0,16² + 0,1² = 0,2

S_{макс 14 ШР} = √2,8² + 3,2² = 4,2

Все данные сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Расчет электрических нагрузок

Наименование	Кu	tg φ	Рном кВт	Qном кВар	Sмакс кВА	кВт
Лента трапа	0,8	0,62	6	3,7	7,1	0,6
Кран 5 т	0,65	0,64	55,25	35,4	65,6	5,52
Кран 10 т	0,78	0,68	30,1	20,5	36,4	3
Кран	0,8	0,71	12	8,5	15,2	1,2
Кран 10 т	0,77	0,8	30,1	24,8	36,3	3
Лента трапа	0,67	0,82	5,1	4,3	6,6	0,51
Лента трапа	0,88	0,33	26,4	8,4	27,7	2,6
Кран 5 т	0,81	0,71	18,8	12,9	22,8	1,9
Лента трапа	0,78	0,75	2,5	1,9	3,3	0,25
Бегун	0,68	0,75	20,4	14,1	24,8	2
Вибра решетка	0,82	0,72	12,3	8,1	14,9	1,2
Кран 5 т	0,64	0,87	14,7	12,8	16,9	1,5
Ст 1	0,82	0,72	0,16	0,1	0,2	0,02
Ст 2	0,64	0,87	3,2	2,8	4,2	0,32
Итого	-	-	237,01	158,3	282	23,62

1.5 Выбор типа, числа и мощности трансформаторов на подстанции

Правильный выбор числа, мощности и типа трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения СЭС. В нормальных условиях силовые трансформаторы должны обеспечивать питание всех ЭП предприятия. Выбор должен быть обусловлен величиной и характером электрических нагрузок, размещением нагрузок на генеральном плане предприятия, а также производственными, архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями. Должны учитываться, кроме того, конфигурация производственных помещений, расположение технологического оборудования, условия окружающей среды, условия охлаждения, требования пожарной и электрической безопасности и типы применяемого электрооборудования.

ТП должны размещаться как можно ближе к центру размещения потребителей, для этого должны применяться внутрицеховые подстанции, а также встроенные в здание цеха или пристроенные к нему ТП, питающие отдельные цехи (корпуса) или части их.

Номинальную мощность трансформатора находим по формуле:

S_{ном. тр.} = S_макс / 1.4 (13)

где, S_{ном. тр.} – выбираемая мощность трансформатора, кВА;

S_макс – суммарная мощность потребителей подключенных к трансформатору, кВА;

1.4 – коэффициент загрузки для трансформаторной подстанции.

S_макс = =

= 282

S_{ном. тр.} = 282 / 1,4 = 201,4

При данном коэффициенте загрузки трансформатор загружен оптимально, выбираем трансформатор ТДН –250/10 мощностью 250 кВА.

Устанавливаем на ТП два трансформатора ТДН – 250/10 мощностью 250 кВА.

При выходе из строя одного из трансформаторов, мощность второго трансформатора 250 кВА, согласно ПУЭ, должна обеспечить питание потребителей I-ой категории и на 100% питание потребителей II-ой категории, т.е.:

Мощности одного трансформатора 250 кВА недостаточно для обеспечения питания этой нагрузки, поэтому трансформатор будет испытывать перегрузку в 13% и его работа перейдёт в аварийный режим. При аварийном режиме работы необходимо обеспечить питание наибольшего количества потребителей электроэнергии.

Учитывая указания ПУЭ о возможности перегрузки трансформатора в аварийном режиме в период нагрузки на 40% от номинальной мощности в течение 2-ух часов в сутки, заключаем, что трансформатор 16000 кВА может пропустить нагрузку, равную 250 + 100 = 350 кВА, где 100 составляет 40% от 250 кВА.

Фактический к_з = = 0,56

В аварийном режиме любой из трансформаторов будет загружен на 1,12 т.е. перегрузка составит 12% и время его работы в аварийном режиме составит более 2-х часов.