
- •1. Введение
- •2. Исходные данные на проектирование
- •3. Краткая характеристика предприятия и
- •4. Условия окружающей среды
- •5. Расчёт электрических нагрузок
- •5.1 Расчет силовой нагрузки
- •5.2 Расчет освещения
- •6. Построение картограммы электрических
- •7. Выбор числа и мощности трансформаторов гпп и цеховых тп
- •8. Размещение гпп, црп и рп на территории
- •9 Обоснование схем внешнего и внутреннего электроснабжения
- •9.1 Схемы электрических сетей внутри объекта на напряжение 6…10 кВ
- •9.2 Расчет внутризаводских распределительных сетей и их конструктивное исполнение
- •10 Расчет токов короткого замыкания
- •11. Выбор коммутационного оборудования
- •12. Выбор схемы внешнего электроснабжения по технико-экономическим показателям
5. Расчёт электрических нагрузок
5.1 Расчет силовой нагрузки
Величина мощности, месторасположение и вид электроприёмников определяют структуру схемы и параметры элементов электроснабжения промышленных предприятий.
При проектировании обычно определяют три вида нагрузки:
среднюю за максимально загруженную смену Рдр макс. и среднегодовую Рср.г. Величина Рср. макс. необходима для определения расчётной активной нагрузки Рр , а величина Рср.г.– для определения годовых потерь электроэнергии;
расчётную активную Рр и реактивную Qр. Эти величины необходимы для расчёта сетей по условиям допустимости нагрева, выбора мощности трансформаторов и преобразователей, а также для определения максимальных потерь мощности, отклонений и потерь напряжения;
максимальную кратковременную (пусковой ток) Iп; эта величина необходима для проверки колебания напряжения, определе
ния тока трогания, токовой релейной защиты, выбора плавких вставок предохранителей и проверки электрических сетей по условиям самозапуска двигателей.
Средние нагрузки. Для определения средней мощности за наиболее загруженную смену Рср. макс. электроприёмники (ЭП) рассматриваемого узла системы электроснабжения делят на m групп по характерным значениям коэффициентов использования Ки и cos φm. Тогда для каждой группы электроприёмников:
Pср.макс. m = Ки · Рном. m (1)
Qср.макс. m = tg φm · Рср.макс. m (2)
где Рном. m _ номинальная мощность рабочих ЭП группы m, приведённая для ЭП повторно-кратковременного режима к длительному режиму
(3)
где Ру - установленная мощность; ПВ - паспортная продолжительность включения, о.е.
Тогда среднесменная мощность по узлу равна
(4)
(5)
где Qкy=Qдв+Qб - суммарная реактивная мощность компенсирующих устройств (Qдв - реактивная мощность синхронных двигателей, Qб - мощность конденсаторных батарей).
Средняя активная нагрузка понизительных трансформаторов (20-6/0,4) кВ определяется аналогично, но с добавлением сторонних нагрузок
(6)
где Ксо - коэффициент спроса; Руо - суммарная установленная мощность осветительной нагрузки.
Расчетные нагрузки промышленных предприятий. Для определения расчетной нагрузки существует ряд методов:
удельного расхода электроэнергии;
технологического графика работы электроприёмников;
статистический;
упорядоченных диаграмм;
по установленной мощности и коэффициенту спроса;
метод удельной нагрузки на единицу производственной мощности.
Рассмотрим основные положения вышеперечисленных методов.
Метод удельного расхода электроэнергии. При использовании этого метода в качестве расчётной принимают фазную нагрузку наиболее загруженной смены работы Рср.макс.:
Pp=Рср.макс=Мсм·Эу·Тсм (7)
где Мсм - объём выпуска продукции за смену; Эу - удельный расход электроэнергии на единицу продукции; Тсм - продолжительность наиболее загруженной смены.
Статистический метод. Принимая, что при расчётах нагрузок можно применять нормальный закон распределения, расчётную нагрузку определяют из уравнения
Рр=Рср+β·σт, (8)
где Рср - среднее значение (математическое ожидание) нагрузки за рассматриваемый интервал времени; β - принятая кратность меры расстояния (коэффициента надёжности расчёта); σт - среднее квадратичное отклонение нагрузки, осреднённой в интервале Т=0,5 ч. Если принять, что ожидаемая нагрузка с вероятностью 0,005 может превысить значение Рр, то согласно интегральной кривой нормального распределения β = 2,5; если вероятность 0,025, то β = 2,0
Метод упорядоченных диаграмм. Этот метод является основным для определения расчётных нагрузок промышленных предприятий.
Рр=Км·Рср.макс=Км·Ки·Рном, (9)
где Км - коэффициент максимума нагрузки; Ки - коэффициент использования данной группы n электроприёмников; Рном - номинальная мощность всех рассматриваемых электроприёмников n.
Значение Км в зависимости от коэффициента использования эффективного числа электроприёмников (пэф) можно найти по кривым Км=f(Ки, пэф) или по таблице.
Метод коэффициента спроса. Для определения расчётных нагрузок по этому методу необходимо знать установленную мощность Рном группы электроприёмников и коэффициенты мощности cosφ и спроса Кса данной группы, определяемые по справочным материалам.
Расчётную нагрузку группы однородных по режиму работы электроприёмников определяют по формулам
Рр=Кса·Рном (10)
Qр=Pp·tgφ (11)
(12)
где tgφ соответствует cosφ данной группы электроприёмников, Кса=0,6-0,75.
Расчётную нагрузку узла системы электроснабжения, содержащих группы приёмников электроэнергии с различными режимами работы, определяют с учётом разновременности максимумов нагрузки отдельных групп
(13)
где
и
-
суммы активных и реактивных нагрузок
отдельных групп электроприёмников; Крм
- коэффициент разновременности максимумов
нагрузок отдельных групп приёмников.
Значение Крм можно приближённо принимать равным 0,85-1,0 в зависимости от количества групп электроприёмников.
Определение расчётной силовой нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса является методом приближённого расчёта, поэтому его применение рекомендуют для предварительных расчётов и определения общезаводских нагрузок.
Метод удельной нагрузки на единицу производственной площади применяют при проектировании универсальных сетей машиностроения, ткацкого производства и т.п., характеризующихся большим числом электроприёмников малой и средней мощности, равномерно распределённой по площади цеха. Универсальные сети выполняют магистральными шино-проводами и прокладывают с учётом возможных перемещений технологического оборудования.
Расчётную нагрузку группы приёмников определяют по формуле
Рр=Руд·F (14)
где Руд - удельная расчётная мощность на 1 м2 производственной площади, кВт/м2; F - площадь размещения приёмников группы, м2.
Удельную нагрузку определяют по статическим данным. Значение её зависит от рода производства, площади цеха, обслуживаемой магистральным шинопроводом и изменяется в пределах 0,06-0,6 кВт/м.
Рассматриваемый метод расчёта целесообразно применять для определения расчётной нагрузки на стадии проектного задания при технико-экономическом сравнении вариантов, а также для других ориентировочных расчётов, например, для расчёта нагрузок электроосвещения помещений.
Метод технологического графика. Для групп электроприёмников автоматизированного или строго ритмичного поточного производства расчётную нагрузку определяют по общему графику нагрузки, строящемуся на основе технологического графика работы отдельных электроприёмников и соответствующих им мощностей.
Для группы электроприёмников нагрузку определяют по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки Кф из следующих соотношений:
Рр=Кфа·Рсм (15)
Qp=Кфр·Qсм (16)
Qр=Рр·tgφ (17)
(18)
Следовательно, по данному методу расчётную нагрузку принимают равной среднеквадратичной, т.е.:
Рр=Рск; Qp=Qск.
Для определения расчетной нагрузки судоремонтного завода применим метод технологического графика. Для группы электроприемников нагрузку определяют по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки Кфа=1,05 из следующих соотношений:
(19)
Следовательно, по данному методу расчетную нагрузку принимают равной среднеквадратичной, т.е. Рр = Рск..
Для первого цеха Рр = 16130 кВт,
тогда
На основании приведенных расчетов аналогично проводим расчет нагрузки по цехам и заводу в целом. Результаты сводим в таблицу 2.
Таблица 2 – Расчетные нагрузки по заводу
-
№ цеха
Установленная мощность Рн, кВт, 0,4/6 кВ
Категории потребителей
Метод расчета
Расчетная мощность 0,4 кВ Ррас(0,4), кВт
Расчетная мощность 6 кВ Ррас(6), кВт
1
16130
1
Метод технологического графика
16936,5
2
7850
1
8242,5
3
4690/22025
1
4924,5
23126,25
4
19540/5650
1
20517
5932,5
5
9760
1
10248
6
10200/8920
2
10710
9366
7
7710/700
2
8095,5
735
8
2170
3
2278,5
9
160
3
168
10
3110
3
3265,5
11
750
1
787,5
12
800
3
840
13
1920
1
2016
14
-
-
-
15
420
1
441
16
120
1
126
17
40
3
42
18
1280
3
1344
19
80
1
84
20
250
1
262,5
21
350
1
367,5
22
480
3
504
23
230/3125
1
241,5
3281,25
Р∑пр, кВт
88040/40420
-
92442
42441
Q∑пр, квар
54585/25060
-
57314
26313
S∑пр, кВ∙А
103588/47558
-
108768
49936