Выбор мощности трансформаторов производится исходя из расчетной нагрузки объекта электроснабжения, числа часов использования максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, допустимой перегрузки трансформаторов и их экономической загрузки.
Наивыгоднейшая (экономическая) загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории ЭП, от числа трансформаторов и способов резервирования.
Совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок определяет нагрузочную способность трансформаторов, в основу расчета которой положен тепловой износ изоляции трансформатора. Допустимые систематические нагрузки и аварийные перегрузки не приводят к заметному старению изоляции и существенному сокращению нормальных сроков службы.
Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов при выборе их номинальной мощности зависят от продолжительности перегрузки в течении суток, от температуры окружающей среды и системы охлаждения трансформатора.
1) Так как в цехе преобладают приемники 2-й категории, то целесообразно выбрать 2 трансформатора для установки на цеховую трансформаторную подстанцию.
2) Номинальную мощность трансформаторов определяем по условию
(14)
Sр=S+S/, где S/=кВА
Sр=250+25,5=275,5 кВА (15)
,
где βт – коэффициент загрузки трансформатора, для приемников второй категории принимается 0,7-0,8; Sр – расчетная максимальная мощность объекта.
Принимаем к установке трансформатор с номинальной мощностью 250 кВА.
3) Проверяем перегрузочную способность трансформатора в аварийном режиме по условию
kав.п. < 1,4 – коэффициент аварийной перегрузки.
(16)
Такая перегрузка трансформатора по условию допускается в течение 6 часов 5 суток.
4) По условию коэффициент загрузки трансформатора β питающего приемники 2 и 3-й категории надежности электроснабжения должен составлять 0,5 – 0,7
(17)
Условие по загрузке трансформатора выполняется.
Таким образом, принимаем к установке на цеховую трансформаторную подстанцию 2 трансформатора мощностью 250 кВА марки ТМ×250/10.
Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели и индукционные печи. Прохождение в электрических сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах, генераторах электростанций, дополнительные потери напряжения, требует увеличение номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает пропускную способность всей системы электроснабжения.
Меры по снижению реактивной мощности: естественная компенсация без применения специальных компенсирующих устройств; исскуственные меры с применением компенсирующих устройств.
К естественной компенсации относятся: упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки; создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения количества ступеней трансформации; замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка; применение синхронных двигателей вместо асинхронных; ограничение продолжительности холостого ход двигателей и сварочных аппаратов.
К техническим средствам компенсации реактивной мощности относятся: конденсаторные батареи, синхронные двигатели, вентильные статические источники реактивной мощности.
Выбор компенсирующих устройств
1) Определяем мощность компенсирующего устройства
(18)
где tgφk – находится в зависимости от cosφk=0,92, который
необходимо получить после установки КУ, Рм – общая активная мощность системы электроснабжения;
Выбираем две комплектные конденсаторные установки КУ – УКН-0,38-75УЗ мощностью Qк.ст = 75 квар;
2) Определяем фактический tgφ
(19)
3) Определяем cosφ в зависимости от tgφ
cosφф = cos (arctg φф) = 0,97 (20)
Полученный cosφф удовлетворяет условию, поэтому выбранные компенсирующие устройства можно принять к установке.
2.3 Расчет и выбор элементов электроснабжения
2.3.1 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств
Согласно ПУЭ от перегрузок необходимо защищать силовые и осветительные сети, выполненные внутри помещений открыто проложенными изолированными незащищенными проводниками с горючей изоляцией; силовые сети, когда по условию технолотческого процесса или режима их работы могут возникать длительные перегрузки; сети взрывоопасных помещений или взрывоопасных наружных установок независимо от условий технологического процесса или режима работы сети. Для защиты электрических сетей напряжением до 1 кВ применяют плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле магнитных пускателей. Для защиты электрических сетей от токов КЗ служат плавкие предохранители. Они являются простейшими аппаратами токовой защиты, действие которых основано на перегорании плавкой вставки. Предохранители являются токоограничивающими аппаратами, так как в них обеспечивается околодуговое пространство и отключение цепи настолько быстро, что при больших кратностях тока в предохранителе ток не успевает достигнуть предельного значения. Магнитные пускатели предназначены главным образом для дистанционного управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором до 100 кВт; для пуска непосредственным подключением к сети и останова электродвигателя и реверса. В исполнении с тепловым реле пускатели также защищают управляемый электродвигатель от перегрузки. Магнитный пускатель представляет собой трехполюсный контактор переменного тока с прямоходовой магнитной системой, в который дополнительно встроены два тепловых реле защиты, включенных последовательно в две фазы цепи ЭД. Автоматические выключатели предназначены для автоматического размыкания электрических цепей при анормальных режимах (КЗ и перегрузки), для редких оперативных включений (3-5 в час) при нормальных режимах, а также для защиты цепей от недопустимых снижениях напряжения. Для защиты от токов КЗ в автоматическом выключателе применяется электромагнитный расцепитель мгновенного действия. Тепловой (обычно биметаллический) расцепитель предназначен для защиты от перегрузок, за счет изгибания биметаллической пластины. Расцепитель минимального напряжения срабатывает при недопустимом снижении напряжения в сети (30-50%). Такие расцепители применяют для ЭД, самозапуск которых нежелателен при самопроизвольном восстановлении питания.
Произведем выбор аппаратов защиты, устанавливаемых у силовых шкафов.
1) К силовым шкафам примем к установке автоматические выключатели, так как они защищают одновременно от токов КЗ и перегрузок одновременно.
2) Произведем расчет для силового шкафа 1
Iр = 327 А – расчетный ток силового шкафа;
Iн.а.>=Iн.р. (21)
Iн.р.>=Iр=327 А
Выбираем автоматический выключатель серии ВА52-37, Iн.а. = 400 А, Iн.р.= 400 А, U = 380 В.
Аналогично выбираем автоматические выключатели ко всем силовым шкафам. Результаты расчетов заносим в таблицу 2.
Таблица 2.
|
|
Iр, А |
Iном, А |
Iн.р. А |
Uном, В |
Тип АВ |
|
СШ1 |
327 |
400 |
400 |
380 |
ВА52-37 |
|
СШ2 |
78,8 |
100 |
80 |
380 |
ВА51Г-31 |
|
СШ3 |
50,2 |
100 |
50 |
380 |
ВА51Г-31 |
Для остальных приемников малой мощности целесообразно применить магнитные пускатели совместно с предохранителями.
Произведем выбор для сварочных аппаратов с Iном = 140 А
1) Выбираем магнитный пускатель типа ПМЛ-6200 с Iном = 140 А и номинальным током главных контактов Iном.гл.кон = 140 А, номинальное напряжение U = 380В;
2) Выбор предохранителя. Определяем ток плавкой вставки
(22),
Выбираем предохранитель типа НПН-60М с номинальным током патрона Iном= 1000 А, и номинальным током плавкой вставки Iном.вст= 630 А
Аналогично выбираем магнитные пускатели и предохранители к остальным приемникам. Результаты заносим в таблицу 3.
Таблица 3.
|
Приемники |
Тип магнитного пускателя |
Iном, А |
Iном.гл.кон, А |
Тип предохранителя |
Iном, А |
Iном.вст, А |
|
Наждачные станки |
ПМЛ-6200 |
140 |
140 |
ПП-17 |
1000 |
630 |
|
Карусельно-фрезерные станки |
ПМЛ-6200 |
120 |
120 |
ПН2-600 |
600 |
500 |
|
Вертикально-протяжные станки |
ПМЛ-6200 |
120 |
120 |
ПН2-600 |
600 |
500 |
|
Токарные полуавтоматы |
ПМЛ-3200 |
50 |
50 |
ПН2-250 |
250 |
200 |
|
Продольно-фрезерные станки |
ПМЛ-3200 |
50 |
50 |
ПН2-250 |
250 |
200 |
|
Горизонтально-расточные станки |
ПМЛ-2200 |
20 |
20 |
ПН2-100 |
100 |
80 |
|
Вертикально-сверлильные станки |
ПМЛ-3200 |
35 |
35 |
ПН2-250 |
250 |
125 |
|
Кругло-шлифовальные станки |
ПМЛ-2200 |
20 |
20 |
ПН2-60 |
100 |
80 |
|
Закалочная установка |
ПМЛ-3200 |
35 |
35 |
ПН2-250 |
250 |
125 |
|
Клепальная машина |
ПМЛ-3200 |
60 |
60 |
ПР2-350 |
350 |
300 |
