Расчет электрических нагрузок Расчет трехфазной нагрузки

производим в табличной форме (таблицу №3) методом расчетного коэффициента.

При заполнении таблицы используем следующие формулы и коэффициенты:

n- количество ЭП в группе ( задано условием ) , шт.

Рн – мощность одного ЭП каждой группы ( задано условием ) ,кВт.

Рн(гр) – мощность группы ЭП вычисляем по формуле :

Рн(гр) =n*Рн

Ки – коэффициент использования ( выбираем из справочника [1] , стр 273 – 275)

Cos Ф – коэффициент мощности ( выбираем из справочника [1] , стр 273 – 275)

Рс – средняя активная мощность группы ЭП вычисляем по формуле :

Рс =Ки*Рн(гр)

Qс – средняя реактивная мощность группы ЭП вычисляем по формуле:

Qс =Рс*tgФ

tgФ(ср.взвеш.) – средневзвешенный вычисляем по формуле:

tgФ(ср.взвеш.) =Qс(суммарное)/Рс(суммарное)

nэ – вычисляется по формуле:

nэ =Рн(гр)(суммарное)^2/(n*Рн(гр)^2)(суммарное)

Кр – расчетный коэффициент выбираем (из таблицы № 2 для ШМА учитываяnэ = 67

и Ки = 0,19 )Кр = 0,7

Рр – расчетная активная мощность вычисляется по формуле:

Рр =Кр*Рс

Qр – расчетная реактивная мощность вычисляется по формуле:

Qр =Кр*Qс

Определяем мощность освещения

Мощность освещения определим исходя из того, что d = 0,015 кВт/м^2 и общая площадь цеха находится из рисунка № 0 (приняв 1пролет равным 6 метров – это стандартный размер бетонного блока для построения стены) Х = 14*6 = 84 метра ,Y= 9*6 = 54 метра

Рр (осв) =d*Х*Y = 0.015*84*54 = 68,04 кВт

Поскольку СоsФ = 0,95 для люминесцентных ламп тоtgФ = 0,329

Qр (осв) =Рр (осв)*tgФ = 68.04*0,329 = 22,385 кВар

Sр(осв) =Рр(осв)^2 +Qр(осв)^2 = 71,627 кВА

Расчет однофазной нагрузки

Таблица №4 Исходные данные для расчета однофазной нагрузки

		n	Р	Кв	Кз
16	Сварочный преобразователь	5	18	0,1	0,7
30	Сварочно-шовные роликовые	3	90	0,15	0,6
31	Стыковые-точечные	3	40	0,02	0,7
32	Сварочно-рельефные	3	115	0,1	0,65
33	Сварочно-стыковые	2	70	0,05	0,75

Добьемся минимальной неравномерности по парам фаз и определим мощность каждой пары

АВ 3*18 + 1*90 + 1*40 + 1*115 = 299 кВА

ВС 1*18 + 1*90 + 1*40 + 1*115 + 1*70 = 333 кВА

СА 1*18 + 1*90 + 1*40 + 1*115 + 1*70 = 333 кВА

Определяем среднюю мощность одной нагрузки.

Sср = Кв*Кз*S

Sср16 = 0,1 * 0,7 * 18 = 1,26 кВА

Sср30 = 0,15 * 0,6 *90 = 8,1 кВА

Sср31 = 0,02 * 0,7 * 40 = 0,56 кВА

Sср32 = 0,1*0,65*115 = 7,475 кВА

Sср33 = 0,05*0,75*70 = 2,625 кВА

Определяем среднеквадратичную мощность одной нагрузки.

Sск16 = 0,7* 0,1 *18 = 3,984 кВА

Sск30 = 0,6* 0,15 *90 = 20,914 кВА

Sск31 = 0,7* 0,02 *40 = 3,96 кВА

Sск32 = 0,65* 0,1 *115 = 23,638 кВА

Sск33 = 0,75* 0,05 *70 = 11,739 кВА

Определяем среднюю нагрузку каждой пары фаз

АВ 3*1,26 + 1*8,1 + 1*0,56 + 1*7,475 = 19,915 кВА

ВС 1*1,26 + 1*8,1 + 1*0,56 + 1*7,475 + 1*2,625 = 20,02 кВА

СА 1*1,26 + 1*8,1 + 1*0,56 + 1*7,475 + 1*2,625 = 20,02 кВА

небаланс мощности

Н=(Sср(АВ) -Sср(СА) )*100 % / Sср(СА) = (20,02 - 19,915 )*100 % / 19,915 = 0,53 %

поскольку Н< 15 % , тоSср(экв ) определяем по формуле :

Sср(экв ) = 3*Sср(АВ) = 3*20,02 = 60,06 кВА

Определяем среднеквадратичную нагрузку каждой пары фаз

Sск(АВ) = Sср(АВ)^2 +E ni* (Sск i^2 – Sср i^ 2) = 20,02 ^2 +3*(3,984^2 – 1,26^2)+

+ 1*(20,914^2 – 8,1^2) + 1*(3,96^2 – 0,56^2) + 1*(23,638^2 – 7,475^2)

Sск(АВ) = 400,8 + 3*14,284 + 1*371,785 + 1*15,368 + 1*502,879 = 36,52 кВА

Sск(BC) = 400,8 + 1*14,284 + 1*371,785 + 2*15,368 +1*502,879 + 1*130,913 = 38,27кВА

Sск(CA) = 38.27 кВА

небаланс мощности

Н=(Sск(АВ) -Sск(СА) )*100 % / Sск(СА) = (38.27 - 36.52 )*100 % / 36.52 = 4.79 %

поскольку Н< 15 % , тоSр(экв ) определяем по формуле :

Sр(сврки) =Sск(экв ) = 3*Sск(BC) = 3*38.24 = 114.81 кВА

Рр(сварки) =Sр(3)*CosФ = 114.81 *0,6 = 68.886 кВт

Qр(сварки) =Sр(3)*SinФ = 114.81 *0,8 = 91.848 кВар

Выбор напряжения распределительной сети

Выбор напряжения распределительной сети является в достаточной степени важной и сложной задачей при проектировании распределительной сети , но в данном случае наша задача несколько упрощается. Это связано с тем , что основными потребителями электроэнергии в цехе являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором , в связи с этим мы принимаем напряжение распределительной сети равным U= 0,4 кВ.

Выбор числа и мощности трансформаторов

Поскольку данный технологический процесс требует бесперебойного электроснабжения (т.к. печах происходит закалка заготовок и в общем и целом данный цех играет ведущую роль в технологическом процессе всего завода) то для питания цеха в нем будет установлена двух трансформаторная КТП.

Для определения мощности трансформаторов необходимо определить суммарную нагрузку цеха в целом (не учитываются потери в ШМА , ШРА , кабельных перемычках).

Суммарная мощность складывается из трехфазной , однофазной и освещения .

Суммарная Рр = 581,574 + 68,886 + 68,04 = 718,5 кВт

Суммарная Qр = 717,593 + 91,848 + 22,385 = 831,826 кВар

Sр = 1099,17 кВА

Iр =SрЕ/1,732*Uн = 1099,17 /1,732*0,4 = 1586, 51 А

Выбираем трансформатор

Sт.р>=Рр(тр)/Кз(авар) = 718,5/1,4 = 513.214 кВА

Sт = 630 кВА

Выбираем мощность КУ.

кВар

Qку(необх) =Qр –Qт = 831,826 – 511,548 = 320,277 кВар

Выбираем комплектную конденсаторную установку (внутренней установки напряжением 0,38 кВ) УКБН - 0,38 – 200 – 150 У3 *2 ( *2 ККУ)

Тогда Qр(тр) =Qр –Qку =831,826 - 400 = 431,826 кВар

Sр = 838,282 кВА

Окончательный коэффициент загрузки

Кз =Sр /n* Sнт = 838,282/2*630 = 0,665

Аварийный коэффициент загрузки

Кз(авар) =Sр /1* Sнт = 838,282/1*630 = 1,33

Можно также выбрать в качестве КУ УКЛ (П) Н -0,38 – 300 – 150 У3 *2 ( *2 ККУ)

Тогда Qр(тр) =Qр –Qку =831,826 - 600 = 231,826 кВар

Sр = 754,973 кВА

Окончательный коэффициент загрузки

Кз =Sр /n* Sнт = 754,973/2*630 = 0,629

Аварийный коэффициент загрузки

Кз(авар) =Sр /1* Sнт = 754,973/1*630 = 1,258

Из двух вариантов методом техникоэкономического сравнения выбираем более целесообразный

Стоимости КУ

УКБН - 0,38 – 200 – 150 У3*2 = 2*2060 руб

УКЛ (П) Н -0,38 – 300 – 150 У3 2 = 2*2600 руб

Определим потери в трансформаторе

ТСЗ - 630/10 :

S_НОМ= 630 кВА; U_ВН= 10,5 кВ; U_k= 5,5 %; P_k= 7,3 кВт; P_х= 2 кВт; I_х= 1,5 %;

Активные потери мощности:

P_Т=P_ТКЗ+P_ТХХ;

Реактивные потери мощности:

Q_Т=k_З²Q_К+Q_Х,

где P_ТКЗ,P_ТХХ,Q_КиQ_Х — потери к. з. и х. х. трансформатора;

Потери в трансформаторе при к. з.:

P_ТКЗ= К_З(P_К+ К_ИПQ_К),

где К_ИП.— коэффициент изменения потерь или приведения реактивной нагрузки к активной; К_ИП.= 0,020,15, принимаем К_ИП. = 0,05;

Аналогично в режиме х.х. :

P_ТХХ=P_х+ К_ИПQ_Х,

причём

;.

Подставляя значения параметров в формулы получим :

кВар ,

кВар

Pткз₁ = 0,665^. (7,3 + 0,05^. 34,65) = 5,895 кВт ,

Pткз₂ = 0,629^. ( 7,3 + 0,05^. 34,65) = 5,576 кВт ,

Pтхх = 2 + 0,05^. 9,45 = 2,472 кВт ,

Потери энергии в трансформаторе :

Wt =Pткз^. _М+Pтхх^.Т_Г,

где Т_Г – годовой период; Т_Г= 8760 часов;

_М– время максимальных потерь принимаем = 4800 :

часов ,

здесь Т_М– число часов использования максимума нагрузки .

Таким образом :

Wt₁= 2^.5,895^.5291 + 2^.2,472^.8760 = 105690,33 кВт^.ч ,

Wt₂= 2^.5,576^.5291 + 2^.2,472^.8760 = 102431,33 кВт^.ч .

З = Е_Н^.К_Т+ (Е_А+ Е_О)^.К_Т+ С^.Wt ,

где Е_Н– нормативный коэффициент экономической эффективности;

принимается Е_Н= 0,15;

Е_А, Е_О– коэффициенты учёта амортизации, текущего ремонта и обслуживания;

Принимается Е_А+ Е_О= 0,028;

К_Т– капиталовложения, т.е. стоимость КУ;

С – стоимость 1-го кВт^.ч потерь электроэнергии; принимается С = 0,019 руб/кВт^.ч

Отсюда получаем :

З₁= 0,15^.2^.2060 + 0,028*^.2*2060 + 0,019^.105690,33 = 2741,47 руб;

З₂= 0,15^.2^.2600 + 0,028*2*^.2600 + 0,019^.102431,33 =2871,8 руб.

Принимаем КУ УКБН - 0,38 – 200 – 150 У3*2