Общие сведения о расчете электрических нагрузок.

Нагрузка промышленных предприятий или отдельных цехов обычно состоит из ЭП различной мощности. Поэтому все ЭП цеха разбиваются на группы приемников однотипного режима работы с выделением в каждой группе характерных подгрупп ЭП с одинаковыми мощностями коэффициентами использования и коэффициентами мощности.

При определении электрических нагрузок применяем метод коэффициента использования максимума электрических нагрузок. Этот метод устанавливает связь расчетной нагрузки с режимами работы ЭП на основе определенной вероятностной схемы формирования графика групповой нагрузки. Метод применяется в качестве основного для массовых ЭП.

Порядок определения расчетных нагрузок.

Все электрические приемники разбиваются на группы по значению коэффициента использования , коэффициента мощности, номинальной активной мощности. Определяем коэффициент использования и коэффициент мощности, по значению коэффициента мощности определяем.

Подсчитываем количество ЭП в каждой группе и по объекту в целом.

В каждой группе указывают минимальные и максимальные мощности при ПВ = 100%, если ПВ<100%, то номинальная мощность определится по формуле (1): [14]

, (1)

где – мощность ЭП по паспорту, кВт.

Подсчитывается суммарная мощность всех ЭП по формуле (2):

; (2)

Для каждой питающей линии определяется показатель силовой сборки по формуле (3):

, (3)

где – номинальная мощность максимального потребителя, кВт;– номинальная мощность минимального потребителя, кВт.

Средние нагрузки за наиболее загруженную смену силовых ЭП одинакового режима работы определяют по формулам (4) и (5):

, (4)

, (5)

где – средняя активная мощность одного или группы приемников за наиболее загруженную смену, кВт;– номинальная мощность электрических приемника, кВт;– средняя реактивная мощность одного или группы приемников за наиболее загруженную смену, кВ∙Ар.

Для нескольких групп ЭП определяем по формулам (6) и (7):

(6)

(7)

Определяем средний коэффициент использования группы ЭП по формуле (8):

(8)

Эффективное число ЭП определяем по формулам исходя из следующих отношений.

При ,,иопределяется по формуле (9):

(9)

Формула (9) может использоваться также, когда ни один из ниже перечисленных случаев не подходит для расчета.

При ,,ипринимаем.

При ,,ипринимаем.

При ,,иопределяется по формуле (10):

(10)

где – относительное значение числа ЭП, значение которого находиться по таблице исходя из зависимости.

По формуле (11) находится :

, (11)

где – число ЭП в группе, мощность каждого из которых превышает значение максимальной мощности ЭП этой группы деленной на 2;– число ЭП в группе.

определяется по формуле (12):

, (12)

где – максимальная единичная мощность группы ЭП, кВт;– суммарная номинальная мощность группы ЭП, мощность которых превышает значение максимальной мощности данной группы ЭП, деленной на 2, кВт.

Максимальная активная мощность определяется по формуле (13):

(13)

где – коэффициент максимума;– средняя активная мощность одного или группы приемников за наиболее загруженную смену, кВт.

Максимальная реактивная мощность определяется по формуле (14):

, кВ∙Ар (14)

где – коэффициент максимума реактивной мощности, при-, при-.

Полная максимальная мощность определяется по формуле (15):

, кВ∙А. (15)

Максимальный ток определяется по формуле (16):

(16)

Распределяем нагрузку по РП:

В РП1 вошли следующие ЭП №: 1,2,3,4,5,6;

В РП2 вошли следующие ЭП №: 7,8,9,10,11,12;

В РП3 вошли следующие ЭП №: 14,15,16,17,18,19,20,21,22;

В РП4 вошли следующие ЭП №: 23,24,27,28,31,32,35,36;

В РП5 вошли следующие ЭП №: 25,26,29,30,33,34,37,38;

В РП6 вошли следующие ЭП №: 13,39,40,41,42,43,44;

В РП7 вошли следующие ЭП №: 45,46,47,48,49,50,51,52.

Для примера рассмотрим определение нагрузки на РП1.

Подсоединяем к РП1 ЭП №: 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Количество ЭП всего в РП .

Разобьем ЭП на группы с одинаковым ,,:

I группа – вентиляторы №: 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Суммарную мощность ЭП, присоединенных к РП1, находим по формуле (2):

Определяем максимальную и минимальную мощность по РП:

Показатель силовой сборки по формуле (3) будет равен:

По формулам (4) и (5) определяем среднюю нагрузку ЭП за наиболее загруженную смену для первой группы ЭП вентиляторов №1 и №2:

По формулам (6) и (7) находим суммарную нагрузку за наиболее загруженную смену:

По формуле (8) определяем группы:

Так как ,,и, принимаем.

Коэффициент максимума определяем по таблице 4.3 6. Более точное значение К_М определяем с помощью метода интерполяции по формуле (17):

, (17)

где ,,,– граничные значения коэффициентови.

Максимальные активную и реактивную мощности определяем по формулам (13) и (14):

Так как , то принимаем значение:

Полную максимальную мощность находим по формуле (15):

Расчетный ток определяем по формуле (16):

Определяем расчетную нагрузку для каждого РП и результаты расчета заносим в таблицу 4.

Определение расчетной нагрузки цеха.

Расчет нагрузки цеха производится по аналогичным формулам.

Суммарную мощность силовых пунктов цеха находим по формуле (2):

Показатель силовой сборки по формуле (3) будет равен:

По формулам (6) и (7) находим суммарную нагрузку за наиболее загруженную смену:

По формуле (8) определяем – коэффициент использования цеха:

Число ЭП цеха . Так как,,ипринимаем.

Коэффициент максимума определяем по таблице 4.3 6. Более точное значение коэффициент максимума определяем с помощью метода интерполяции по формуле (17):

Максимальные активную и реактивную мощности определяем по формулам (13) и (14):

Так как , то принимаем значение:

Полную максимальную мощность находим по формуле (15):

Расчетный ток определяем по формуле (16):

Результаты всех расчетов заносим в таблицу 4.

Таблица 4 – Сведения о распределении нагрузок

№ позиции по плану	Наименование узлов питания	Количество ЭП	Установленная мощность ПВ=100%		Коэффициент использования	Коэффициенты мощности		Средняя нагрузка за наиболее загруженную смену		Эффективное число ЭП	Коэффициент максимума	Максимальная расчетная мощность			Расчетный ток
			Одного	Общего
		шт.	кВт	кВт				кВт	кВ∙Ар			кВт	кВ∙Ар	кВ∙А	А
РП1
1-6.	Вентиляторы	6	4,5	27	0,65	0,8	0,75	17,55	13,16	-	-	-	-	-	-
	Итого по РП1	6	-	27	0,65	0,8	0,75	17,55	13,16	6	1,3	22,815	14,479	27,021	41,06
РП2
7-10.	Форматно-раск. станки	4	11,62	46,48	0,35	0,5	1,73	16,27	28,14	-	-	-	-	-	-
11,12	Веерная пресс-вайма	2	6,32	12,64	0,3	0,35	1,73	3,792	1,33	-	-	-	-	-	-
	Итого по РП2	6	-	59,12	0,339	0,464	1,91	20,06	38,326	6	1,834	36,793	42,159	55,956	85,02
РП3
14-22	Четырехсторон. станок	9	30	270	0,17	0,65	1,17	45,9	53,7	-	-	-	-	-	-
	Итого по РП3	9	-	270	0,17	0,65	1,17	45,9	53,7	9	2,08	95,472	59,029	112,2	170,55
РП4
23,24	Фуговальный станок	2	10	20	0,12	0,4	2,29	2,4	5,49	-	-	-	-	-	-
27,28,31, 32,35,36	Универс.-заточ. станок	6	30	180	0,12	0,4	2,29	21,6	49,46	-	-	-	-	-	-
	Итого по РП4	8	-	200	0,12	0,4	2,29	24	54,991	7	2,697	90	206,216	225	341,86
РП5
25,26	Фуговальный станок	2	10	20	0,12	0,4	2,29	2,4	5,49	-	-	-	-	-	-
27,28,31, 32,35,36	Калибровально-шлифовальный станок	6	30	180	0,12	0,4	2,29	21,6	49,46	-	-	-	-	-	-
	Итого по РП5	8	-	200	0,12	0,4	2,29	24	54,991	7	2,697	90	206,216	225	341,86
Окончание таблицы 4
№ позиции по плану	Наименование узлов питания	Количество ЭП	Установленная мощность ПВ=100%		Коэффициент использования	Коэффициенты мощности		Средняя нагрузка за наиболее загруженную смену		Эффективное число ЭП	Коэффициент максимума	Максимальная расчетная мощность			Расчетный ток
			Одного	Общего
		шт.	кВт	кВт				кВт	кВ∙Ар			кВт	кВ∙Ар	кВ∙А	А
РП6
	Кран-балка	1	6,32	6,32	0,1	0,5	1,73	0,63	1,09	-	-	-	-	-	-
39-44	Одноблочный сверлильно-присадочный станок	6	7,5	45	0,12	0,4	2,29	5,4	12,37	-	-	-	-	-	-
	Итого по РП6	7	-	51,32	0,118	0,409	2,23	6,032	13,468	7	2,743	22,5	51,55	56,25	85,47
РП7
45-48	Фрезерный центр с ЧПУ	4	40	160	0,17	0,65	1,17	27,2	31,82	-	-	-	-	-	-
49-51	Кромкооблицо-вочный станок	3	14	42	0,12	0,4	2,29	5,04	11,54	-	-	-	-	-	-
52	Шипорезный станок	1	5,42	5,42	0,12	0,4	2,29	0,65	1,49
	Итого по РП7	8	-	207,42	0,159	0,591	1,36	32,89	44,84	6		120	140,29	184,61	280,5
	Итого по цеху	52	-	1014,86	0,168	0,529	-	170,43	273,44	38	1,35	230,85	273,44	357,86	543,72

2.6. Расчет освещения цеха

При выборе источников света следует учитывать их достоинство, недостатки, и их экономичность. Светодиодные лампы по сравнению с люминесцентными лампами и лампами накаливания имеют более длительный срок службы, значительно меньший коэффициент пульсации (менее 1%), коэффициент мощности равен 0,95 и высокий индекс цветопередачи.

Определим световой поток необходимый для создания нормального рабочего освещения в помещении цеха. Для расчета используем метод коэффициентов использования светового потока.

Рабочее освещение является основным видом освещения. Оно предназначено для создания нормальных условий видения в данном помещении и выполняется, как правило, светильниками общего освещения. Для освещения примем светильники типа TL-PROM-200 (IP-65; защита от проникновения пыли, защита от струй воды, льющихся под давлением со всех направлений).

Потребный световой поток ламп в каждом светильнике по формуле (18): [11]

, (18)

где – заданная минимальная освещенность, лк;– коэффициент запаса;– освещаемая площадь, м²; – отношение;– число светильников;– коэффициент использования светового потока.

При расчете освещения первоначально намечается число рядов , которое подставляется в формулу (18) вместо. Тогда подследует подразумевать поток ламп одного ряда.

Высота цеха составляет . Расстояние свеса светильниковпримемм. Высота расчетной поверхности над полом составляетм. Расчетную высоту можно определить по формуле (19):

. (19)

м.

Определим расстояние между рядами светильников по формуле (20):

, м. (20)

где – величина, характеризующая отношениеи,.

м.

Расстояние от крайних рядов светильников до стены должно быть в пределах, примемм.

Тогда число рядов светильников можно определить по формуле (21):

, (21)

где – ширина расчетного помещения, м.

Примем число рядов светильников .

Число светильников в ряду определяется по формуле (22):

, шт. (22)

где – поток ламп в каждом светильнике, лм.

Коэффициент , характеризующий неравномерность освещения, для светодиодных светильников.

Для определения коэффициента использования находится индекс помещения и предположительно оцениваются коэффициенты отражения: потолка – , стен –, пола –. По таблице 5-1 [18] определяем. Индекс находится по формуле (23):

, (23)

где – длина расчетного помещения, м.

По таблице 5-11 [18] определяем .

Коэффициент запаса примем равным.

Площадь помещения определяется по формуле (24):

, м² (24)

м².

Заданную минимальную освещенность определяем по таблице 4-1 [13] для зрительной работы высокой точности общее освещение лк.

Определяем световой поток ламп по формуле (18):

Световой поток светодиодного светильника 12000 лм.

Определим число светильников в ряду по формуле (22):

шт.

Определим общее число светильников в помещении по формуле (25):

, шт. (25)

шт.

Схема размещения осветительных приборов по территории цеха представлена на рисунке 3. Крепление светильников осуществляем с помощью тросовой подвески.

Определим установленную мощность освещения по формуле (26):

(26)

–мощность лампы, Вт;

Реактивная установленная мощность освещения рассчитывается по формуле (27):

(27)

где – коэффициент мощности светильника:,.

Определим полную мощность освещения по формуле (28):

(28)

Активная и реактивная мощность цеха с учетом освещения определяется по формулам (29) и (30):

, (29)

(30)

,

Полная расчетная мощность цеха с учетом освещения определяется по формуле (31):

(31)

Расчетный ток цеха с учетом освещения определяется по формуле (32):

(32)

2.7. Выбор схемы электроснабжения

Цеховые сети выполняются по радиальным и магистральным схемам. От шин НН подстанции отходит питающая линия, которая по радиальной или магистральной схеме обеспечивает питание цеховых РП, а от них по распределительной сети ЭП. [6]

Магистральные схемы питания имеют преимущественное применение для равномерно распределенной нагрузки в цехах, когда приемники расположены близко друг к другу. Распределительные сети (от цеховых РП) выполняются по радиальной схеме, что дает возможность оперативно заменить или переносить ЭП, не оказывая влияние на общецеховую систему электроснабжения.

Выбираем для электроснабжения радиальную схему исходя из того, что радиальная сеть имеет высокую надежность питания ЭП, при ней обеспечивается удобства автоматизации отдельных технологических элементов сети, автоматизация переключений и более удобное выполнение релейной защиты. Также выбираем радиальную сеть, так как в цехе есть относительно мощные ЭП.

Схема внутрицеховой сети изображена на рисунке 4.

Для распределения электроэнергии и защиты сетей от токов короткого замыкания применяют распределительные пункты (шкафы) с плавкими предохранителями или автоматическими выключателями. В сетях переменного тока напряжением 400 В частотой 50 и 60 Гц выпускаются шкафы ПР8501. Ввод проводников с алюминиевыми и медными жилами в шкафы допускается как сверху, так и снизу.

Рисунок 4 – Схема внутрицеховой сети

Силовые распределительные пункты.

Силовые пункты и шкафы выбираются с условием воздуха рабочей зоны, числа подключаемых приемников и их расчетной нагрузки так, чтобы расчетный ток группы ЭП, подключенных к пункту должен быть не больше номинального тока распределительного пункта.

Выбираем шкафы типа ПР8501: шкаф (пункт) распределительный класса низкого напряжения комплектного устройства ввода и распределения электроэнергии; группа класса – распределение энергии с применением автоматических выключателей переменного тока; напольной установки; степень защиты IP21 ввод снизу кабелем с пластмассовой изоляцией.

Схема питания РП изображена на рисунке 5.

РП устанавливаем в местах удобных для обслуживания. Конструктивно шкафы размещаем на полу, у стен.

Рисунок 5 – Схема питания РП