2142

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Нижегородский государственный архитектурно – строительный университет»

Кафедра технологии строительства

Н. Л. Александрова, В. П. Костров

Электроснабжение предприятий строительной индустрии

Учебно-методическое пособие для практических занятий по дисциплине «Электроснабжение предприятий и электрооборудование» для обучающихся по направлению подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль – промышленная теплоэнергетика

Нижний Новгород

2016

1

УДК 621.3

Александрова Н.Л.Электроснабжение предприятий строительной индустрии, [электронный ресурс]: учеб. – метод. пос. / Н. Л. Александрова, В. П. Костров]: Нижегор. гос. архитектур. – строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016 – 20 с; пл.1 электрон. опт. диск (CD

– RW)

Даны задания и методические указания к расчетам на практических занятиях по дисциплине «Электроснабжение предприятий и электрооборудование», приведены таблицы с необходимыми паспортными и расчетными данными.

Предназначено обучающимся в ННГАСУпо направлению подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника,профиль – промышленная теплоэнергетика.

©Н.Л. Александрова

©В.П. Костров

©ННГАСУ, 2016

2

1. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫДЛЯРАСЧЕТА СЕТИЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.

Для проектирования электроснабжения промышленного предприятия строительной индустрии необходимо иметь сведения о назначении, количестве, единичной мощности, рабочем напряжении, режиме работы и размещении электроприемников. Нужно также знать годовое число часов работы механизмов предприятия, количество смен, допустимые перерывы электроснабжения, а также площади помещений.

Взадании к РГР указывается источник питания, его напряжение и степень обеспечения электроэнергией.

Всостав РГР входит определение расчетной полной мощности предприятия и выбор мощности компенсирующих устройств, выбор мощности и числа трансформаторов на трансформаторной подстанции, выбор схемы питающей сети и составление ее однолинейной схемы, расчет сечений кабелей, питающих распределительные пункты (РП). Приемники электрической энергии цеха делятся на следующие группы:

1.Электроприемники трехфазные напряжением 380В, частотой 50Гц (насосы, вентиляторы, компрессоры и т.д.)

2.Электроприемники однофазные напряжением 220В, частотой 50Гц (осветительные приборы, однофазные сварочные трансформаторы и т.п.)

Трехфазные электроприемники представляют собой симметричную нагрузку. К симметричной нагрузке можно отнести и нагрузку однофазных электроприемников, если их распределить симметрично по фазам (несимметричность допускается не более 15%). Питание электроприемников предприятия выполняют по схеме четрыехпроводной звезды с глухо заземленной нейтралью напряжением 380/220 В.

Электроснабжение осуществляется от понижающих трехфазных трансформаторов, высшее напряжение которых (6 или 10кВ) выбирается в зависимости от заданного источника питания. Трансформаторы входят в состав комплектной трансформаторной подстанции.

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ ПОЛНОЙ МОЩНОСТИ

Расчетная полная мощность определяется по расчетным активным и реактивным силовым электрическим нагрузкам и нагрузке освещения с учетом компенсации реактивной мощности.

2.1.Определение расчетных силовых нагрузок.

Расчетные силовые нагрузки электроприемников определяются по номинальной (установленной) мощности и средней величине коэффициента спроса, с учетом режима работы (длительный или повторно-кратковременный).

Длительным режимом работы называется режим, при котором электрическая машина или аппарат могут работать продолжительное время без превышения допустимых температур нагрева. Примером приемников, работающих в длительном режиме, являются электродвигатели компрессоров, насосов, вентиляторов и т.п.

Повторно-кратковременный режим работы – это режим, при котором кратковременные рабочие периоды электрической машины или аппарата чередуются с кратковременными периодами отключения. В этом режиме электрическая машина или аппарат могут работать с допускаемой для них относительной продолжительностью включения (ПВ) неограниченное время, причем превышения температур отдельных частей машины или аппарата не выйдет за

3

пределы допускаемых значений. Примером приемников с повторно-кратковременным режимом являются электродвигатели кранов, сварочные аппараты и т.п.

В соответствии с заданием (Приложение 1, табл. 1) составляется в табл. 2.1. перечень потребителей электрической энергии напряжением 380В и 220В с указанием установленной мощности каждого из них. Установленная мощность одного приемника – это номинальная мощность, указанная в его технической характеристике.

Расчетная мощность всегда меньше установленной (номинальной), так как учитывает реальные режимы оборудования.

2.1.1. Расчет силовых электрических нагрузок для трехфазных потребителей с линейным напряжением 380 В производится по формулам:

Для электроприемников, установленная мощность которых выражена в киловаттах

Pр = Кс · РН · √ПВ кВт; Qр = Рр · tg квар.

Для электроприемников, установленная мощность которых выражена в киловольт-амперах

Pр = Кс ·SН · √ПВ cos кВт; Qр = Рр · tg квар.,

где Рр – расчетная активная нагрузка силового электроприемника в кВт; Qр– расчетная реактивная нагрузка силового электроприемника в квар;

Кс – средний коэффициент спроса, принимаемы по справочным данным (табл. 2.2.); ПВ – относительная продолжительность включения в долях единицы, значения ПВ

принимаются по справочным данным (табл. 2.2., для приемников длительного режима ПВ = І);

tg – соответствует характерному для электроприемников значению коэффициента мощности cos по справочным данным (табл. 2.2.)

Таблица 2.1

Определение расчетных силовых нагрузок предприятия

ИТОГО: ∑Рp , ∑Qр,

4

Таблица 2.2.

Показатели электрических нагрузок электроприемников

2.2. Определение расчетной нагрузки электрического освещения

Расчетная нагрузка электрического освещения определяется по формуле:

Pро=Ксо·Рyо·F·10-3кВт ,

5

Рyо- удельная нагрузка (Вт/ м2 ), для площади цеха и других помещений, принимаемая по справочным данным (табл. 2.3.):

F- площадь пола цеха и других помещений. M 2

Для лампы накаливания cos =1, следовательно, при использовании ламп накаливания реактивная нагрузка равна нулю.

При использовании люминесцентных и энергосберегающих ламп рассчитывается также и реактивная нагрузка по формуле:

Qpo = Рро·tgφквар.

Площади освещаемых помещений по вариантам приводится в Приложении 1, табл.2.

Результаты расчета нагрузок электрического освещения сводятся в таблицу 2.4.

Таблица 2.3.

Удельная нагрузка Рyо, Вт/м2при освещении люминесцентными и энергосберегающими лампами

По данным таблиц 2.1. и 2.4. определяются расчетная активная Рp∑и расчетная

реактивная Qp∑ мощности цеха с учетом коэффициента разновременности Максимов

силовой нагрузкиKрм. Рекомендуется принимать Kрм=0,9.

Pp∑= ∑PpKрм+∑Ppo,

Qp∑= ∑QpKрм+∑Qpo.

7

2.3. Выбор мощности компенсирующих устройств

Чтобы уменьшить потери электроэнергии в трансформаторах и на всех высших ступенях электроснабжения, реактивная нагрузка на напряжении до 1000 В, создаваемая асинхронными двигателями, сварочными аппаратами и другими потребителями, компенсируется при помощи статических конденсаторов. Необходимая мощность компенсирующих устройств на шинах 380/220 В определяется из выражения:

Qky= Pcr. (tgφест.г. – tg φн) квар,

где Pcr- среднегодовая активная нагрузка предприятия:

∑·ма

Pcr= б , кВт.

ЗдесьТма - годовое число использования максимума активной мощности, принимаемое при двухсменной работе предприятия равным 3200 ч., при трехсменной работе – 3770 ч.

Тб- годовое число часов работы компенсирующих устройств, принимаемое при двухсменной работе предприятий равным 6000 ч., при трехсменной8000 ч.;

tgφест.г.-соответствует средневзвешенному естественному коэффициенту мощности за год.

Величина tgφест.г.определяется из соотношения:

Tgφ ∑·мр

ест.г.= ∑·ма,

где Тмр-годовое число часов использование максимума реактивной мощности ,

принимаемое при двухсменной работе предприятий 3520 ч ; при трехсменной – 4140 ч.

Нормативное число коэффициента мощности 0,95. Следовательно, tgϕ ест.г.= 0,33. После определения мощности компенсирующих устройств из табл. 2.5. выбирается тип и необходимое количество батарей статических конденсаторов с общей мощностью Q’ky,

гдеQ’ky≈Qky.

8

Нескомпенсированную реактивную нагрузку определяем как разность

Q = Qp∑-Q’ky

Потерями активной мощности в статических конденсаторах пренебрегаем из-за малой величины.

Таблица 2.5.

Косинусные конденсаторы и конденсаторные установки, использующиеся для повышения cosφ.

Таким образом, полная расчетная нагрузка цеха на шинах 380 В понизительной подстанции с учетом компенсации реактивной мощности определяется из выражения

9

кВА.

3.ВЫБОР МОЩНОСТИ И ЧИСЛА ТРАНСФОРМАТОРОВ.

Электроснабжение цеха осуществляется от трансформаторной подстанции с понижающими трансформаторами 0,6/0,38, 0,22 кВ или 10/0,38,0,22 кв.

По степени бесперебойности питания электроприемники согласноПУЭ (ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК), подразделяются на следующие категории:

Электроприемники 1 категории - это приемники, внезапный перерыв питания которых вызывает опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования и.т.п. Они должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания: перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода резервного питания. На предприятиях строительной индустрии потребителей 1 категории не имеется.

Электроприемники 2 категории - приемники допускают перерыв электроснабжения на время, необходимое для включения питания дежурным персоналом. Большинство потребителей промышленного предприятия строительной индустрии относится к потребителям 2 категории.

Электроприемники 3 категории допускают перерывы электроснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента электроснабжения, но не свыше суток. К таким потребителям относятся электроприемники ремонтно-механических и вспомогательных участков.

Для обеспечения надежности электроснабжения цеха на подстанции должно быть установлено 2 трансформатора одинаковой мощности, питающихся от отдельных вводов 6 или 10 кВ. Нормальный режим работы – раздельная работа трансформаторов, это предусматривается в целях уменьшения токов короткого замыкания и позволяет применить более легкую и дешевую аппаратуру на стороне низшего напряжения трансформаторов.

Мощность трансформаторов рассчитывается по средней мощности Sс, которая вычисляется по полной расчетной нагрузке Sр и коэффициенту максимума для цеха в целом K м.

Принимая Kм=1,15, находим среднюю мощность цеха:

Sс = Sр кВ× A

Kм

При раздельной работе трансформаторов каждый из 2-х трансформаторов питает примерно 1/2 всей нагрузки Sc/2

10