Введение
Системой электроснабжения называют совокупность устройств для
производства, передачи и распределения электрической энергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приёмники электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электрических станций.
Первые электрические станции сооружались в городах для целей освещения и питания электрического транспорта, а также при фабриках и заводах. Несколько позднее появилась возможность сооружения электрических станций в местах залежей топлива или местах использования энергии воды, в известной степени независимо от мест нахождения потребителей электрической энергии – городов и промышленных предприятий. Передача электрической энергии к центрам потребления стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения на большие расстояния.
В настоящее время большинство потребителей получают электрическую
энергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение и собственных ТЭЦ.
По мере развития электропотребления усложняются и системы
электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электрической энергии.
Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий велось в централизованном порядке в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования возникли типовые решения. В настоящее время созданы методы расчёта и проектирования цеховых сетей, выбора мощности трансформаторов, методика определения электрических нагрузок, выбора напряжения, сечений проводов и жил кабелей и т.п.
1 Выбор схемы электроснабжения и расчёт электрических
Нагрузок
Распределение электроэнергии на низшей ступени во многом зависит от схемы питания электроприемников. При выборе схемы электрической сети для питания электрооборудование цеха рассматривают ее коммутационную гибкость, надежность питания, экономичность, а также применения индустриальных методов монтажа электрической сети.
Электроснабжение цеха может выполняться по радиальной, магистральной и смешанной схеме.
Радиальная схема – схема, при которой электрическая энергия от центра питания передается прямо цеховым подстанциям или потребителям независимо друг от друга и без ответвлений по пути следования. Достоинствами такой схемы электроснабжения являются надежное питание, простота защиты и простота эксплуатации. Недостатки: отсутствует гибкость при реконструкции, высокая стоимость, наличие большого громоздкого низковольтного щита на подстанции.
Магистральной схемой называется схема электроснабжения, при которой питание нескольких трансформаторных подстанциях осуществляется ответвлениями от одной или двух проходящих ряда параллельных линий. Такие схемы применяются при одностороннем расположении нагрузок от источника питания, а также при равномерном распределении нагрузок на территории цеха. Достоинства: не требует установки распределительного на подстанции; более дешевая чем радиальная схема.
Смешанная схема — электроснабжение осуществляется радиальными и магистральными линиями. Магистральные линии могут быть с односторонним или с двухсторонним питанием. Одиночную магистральную линию с двухсторонним питанием в электроснабжении городов называют петлевой, а сети с такими линиями — петлевыми.
Расчет электрических нагрузок проводим методом определения силовых нагрузок по коэффициенту расчетной нагрузки.
Группируем электроприёмники по пунктам питания и записываем в графу 1, в графы 2, 3 и 4 – количество электроприёмников в распределительном пункте, номинальные мощности одного и общую.
Коэффициент использования Ки берем из справочной таблицы и заносим в графу 5.
Для каждого электроприёмника в справочной литературе подбираются средние значения коэффициента активной мощности Cosφ и коэффициент реактивной мощности tgφ, значения записываются в графу 6.
Определим расчётные нагрузки группы электроприёмников, питаемых от РП1, а именно: вентиляторы, сверлильный станок, заточный станок, токарно-револьерный станок, фрезерный станок, круглошлифовальный станок, резьбонарезной станок, электронагреватели отопительные, Кран мостовой.
Записываем все их данные перечисленные выше в соответствующие графы Приложения А, а также для однотипного оборудования рассчитываем значения по формулам данных в таблице и заносим в графы 7, 8, 9.
В графе 4 - рассчитывается суммарная номинальная мощность:
Pн = npн , (1.1)
где n- количество ЭП;
рн- номинальная мощность одного ЭП.
Рн=2∙10=20 кВт
Находим суммарное значение номинальных мощностей ЭП
∑Рн =Рн , (1.2)
где Рн1 – номинальная мощность ЭП;
∑Рн =20+4,9+3,1+25+8,5+7,8+7+52,5+14,3 = 143,кВт
В графе 5, 6 - указываются соответствующие данные группе ЭП - Kи ;
cosφ\tgφ
В итоговой строке в графе 5 - указывается значения группового коэффициента использования
(1.3)
где Ки – коэффициент использования;
Рн
– номинальная мощность ЭП.
В графе 7 - соответственно значения Ки∙Рн, , в итоговых строках приводятся суммы этих значений.
Ки∙Рн =0,55 ∙20=11
В графах 8 - соответственно значения Ки ∙Рн ∙tgφ , в итоговых строках приводятся суммы этих значений.
Ки ∙Рн ∙tgφ = 11∙0,75=8,25
В графу 9 - построчно записывают значение
n ∙P 2н =2∙102= 200
В графах 10,11,12,13,14,15 заполняется только итоговая строка:
Определим эффективное число электроприёмников.
(1.4)
где nэ - эффективное число электроприёмников.
Найденное значение nэ округляется до ближайшего меньшего целого числа, заносим результат в графу 10.
Величина Kр принимается в зависимости от эффективного числа электроприемников (nэ ) и группового коэффициента использования (Ки) и берется из справочной литературы. Записывается Kр в 11 графу.
Кр=1,21
Активная расчётная мощность ЭП подключенных к узлу питания (графа 12) определяется по формуле
Рр = Кр∙∑Ки∙Рн кВт , (1.5)
где Кр – расчетный коэффициент.
Рр = 1,21∙39,8 = 48,16 кВт.
Реактивная расчётная мощность ЭП (графа 13) определяется по формуле
QP = 1,1∑Ки∙Рн∙tgφ Вар, (1.6)
где Qр – расчетная реактивная мощность.
где коэффициенты 1,1 и 1,0 зависят от nэ
если nэ≤10, то 1,1
если nэ>10, то 1,0
QP = 1,1∙27,44 = 30,18 квар
Найдем полную мощность группы ЭП
,
(1.7)
где Sр – полная расчетная мощность.
Значение расчётного тока определим по выражению
(1.8)
где Iр – расчетный ток.
Все полученные значения, рассчитанные для группы электроприемников записываем в Приложение А в соответствующие графы строки итого.
Аналогично ведется расчет всех остальных групп электроприемников.