Некоторым недостатком нагревателей является обязательное увеличение воздушного зазора между индуктором и заготовкой, а следовательно, повышенная мощность конденсаторной батареи.
3. ПЛАНИРОВКА ЦЕХА
Индукционный нагревательные установки промышленной частоты комплектуются: индукционным нагревателем с комплектом сменных индукторов; конденсаторной батареей; механизмами загрузки, выгрузки и транспортировки заготовок через индуктор; маслонапорной установкой и гидравлическими панелями с электромагнитными золотниками; панелями с контакторами и автоматическими выключателями; щитами и пультами управления с коммутационной и контрольно-измерительной аппаратурой.
На уровне пола цеха устанавливают: индукционный нагреватель с загрузочным бункером, механизмами загрузки и выгрузки, шкафы управления, панели с гидроаппаратурой. В подвальном помещении, в непосредственной близости от нагревателя устанавливают конденсаторные батареи, маслонапорную установку, вольтодобавочный трансформатор, контакторный панели, автоматический выключатель и измерительные трансформаторы.
Установки индукционного нагрева с кузнечным нагревателем комплектуются оборудованием выполненным в виде унифицированных блоков: нагревательного блока, трансформаторного шкафа, шкафа управления. В нагревательном блоке находятся индуктор, водораспределитель и сливная воронка; на выходе блока размещены механизм разгрузки и датчик контроля темпа выдачи заготовок. В блоке подачи заготовок размещены механизм загрузки, толкатель, его привод и элементы смазки.
Рис. 3 Планировка участка
1-трансформатор ТМ-1600/10; 2- шкаф ВН; 3-соединительное устройство; 4-шкаф инвертора; 5-шкаф реакторов; 6-выпрямительный шкаф; 7-шкаф управления; 8-трансформаторный шкаф КИН; 9-батарея конденсаторов КИН; 10-нагревательный блок КИН; 11-индукционный нагреватель ИНМ; 12-загрузочный бункер ИНМ; 13-панель с гидроаппаратурой ИНМ; 14-шкаф управления ИНМ; 15-автоматический выключатель ИНМ; 16-контакторный панели; 17-конденсаторные батареи ИНМ; 18-вольтодобавочный трансформатор ИНМ;
4. ОПИСАНИЕ ЭТУ КАК ПРИЕМНИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Наибольшее распространение получили индукционные нагревательные установки для нагрева заготовок перед обработкой давлением (кузнечные нагреватели), установки для поверхностной закалки деталей и вакуумные индукционные нагревательные установки. Частота тока в них лежит в пределах 2,4 кГц—1,76 МГц. Они весьма разнообразны по мощности: от 25 до 250 кВт —индукционные закалочные установки, до 700 кВт — вакуумные и от 150 до 1500 кВт — кузнечные нагреватели. Мощность наиболее крупных групп таких установок достигает 10—40 МВт. Их питание осуществляется как от индивидуальных источников, так и от систем централизованного питания. Источниками могут быть электромашинные преобразователи частоты и все более широко применяемые в последние годы статические преобразователи. Относительно питающей энергосистемы все эти установки являются приемниками переменного трехфазного тока промышленной частоты, по надежности электроснабжения— потребителями второй категории. Их режим работы определяется режимом работы технологической линии, куда встроены рассматриваемые нагреватели. Коэффициент мощности установок меняется в широких пределах — от 0,03 при пустом индукторе до 0,3 при заполненном. С целью уменьшения значения реактивной мощности, потребляемой установкой, в комплект оборудования входит конденсаторная батарея, включаемая параллельно или последовательно-параллельно с индукционным нагревателем.
Особенностью индукционных установок средней частоты, питаемых от статических преобразователей, является нагрузка питающей сети током несинусоидальной формы и искажение формы кривой напряжения в общей точке системы, куда присоединены рассматриваемые установки. Для питающей сети преобразователь частоты эквивалентен входящему в его состав выпрямителю. В случае трехфазной мостовой схемы это приводит к наличию в выпрямленном токе 5, 7, 11, 13 гармоник.
Для обеспечения нормируемого ГОСТом коэффициента несинусоидальности количество подключаемых преобразователей должно быть ограничено. Если мощность преобразователей до 200 кВт, их должно быть не более двух при мощности питающего трансформатора 1000 кВ-А; не более трех - при 1600 и не более четырех - при 2500 кВ-А. В рассматриваемой схеме последовательно с преобразователем в сеть 0,4 кВ включается реактор с относительным сопротивлением 8%.
Для компенсации реактивной мощности в схемах электроснабжения участков или цехов с индукционными установками применяются конденсаторные батареи КБ, которые постоянно перегружаются токами высших гармоник, генерируемых статическими преобразователями. Если мощность конденсаторных батарей составляет не менее 40% суммарной мощности преобразователей, то их перегрузка не выходит за 30%, допускаемых ПУЭ. Однако емкость батарей конденсаторов и индуктивность элементов сети могут образовывать резонансные контуры, что ведет к необходимости подключения последовательно с КБ токоограничивающих реакторов.
5. ГРАФИКИ НАГРУЗКИ УЧАСТКА
Индивидуальные графики нагрузки
Номинальная мощность приемника:
Средняя нагрузка приемника:
Коэффициент использования:
Коэффициент включения:
Среднеквадратичная нагрузка:
Коэффициент максимума:
Коэффициент спроса по активной мощности:
Номинальная мощность приемника:
Средняя нагрузка приемника:
Коэффициент использования:
Коэффициент включения:
Среднеквадратичная нагрузка:
Коэффициент максимума:
Коэффициент спроса по активной мощности:
Групповой график:
Номинальная мощность приемника:
Номинальная мощность приемника:
Средняя нагрузка приемника:
Коэффициент использования:
Коэффициент включения:
Среднеквадратичная нагрузка:
Расчетная нагрузка по допустимому нагреву:
где коэффициент максимума принят равным:
из рис.1.9 [1];
Коэффициент спроса по активной мощности:
6. ВЫБОР КОМПЛЕКТНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ
Таблица. 4 Параметры определения расчетных нагрузок.
|
Электроприемник |
Кол-во |
Pном, кВт |
Кс |
cosφ |
Pp, кВт |
Qp, квар |
Sp, кВА |
|
Преобразователь частоты |
2 |
1260 |
0,8 |
0,94 |
1008 |
365,86 |
- |
|
индук. нагреватель |
1 |
500 |
0,95 |
1 |
500 |
0 |
- |
|
Приводы механизмов |
3 |
225 |
0,2 |
0,6 |
45 |
60 |
- |
|
Суммарный показатель |
6 |
1985 |
0,78 |
0,96 |
1553 |
425,86 |
1610,3 |
При выборе числа и мощности трансформаторов подстанций рекомендуется выбирать при двухтрансформаторных подстанциях мощность каждого трансформатора с таким расчетом, чтобы при выходе из строя одного трансформатора оставшийся в работе трансформатор мог нести всю нагрузку потребителей. Для этого номинальная мощность трансформаторов двухтрансформаторной подстанции принимается равной 70% от общей расчетной нагрузки цеха. Тогда при выходе из строя одного из трансформаторов второй на время ликвидации аварии оказывается загруженным не более чем на 140%, что допустимо в аварийных условиях.
Выбираем КТП-М-1600 с двумя трансформаторами.
Коэффициент загрузки в нормальном режиме установок:
Проверяем установленную мощность трансформатора в аварийном режиме при отключение одного трансформатора:
Следовательно, выбранные мощности трансформаторов обеспечивают электроснабжение установок как в нормальном, так и в аварийном режимах.
7. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
а) Расчет токов КЗ на шинах КТП
Рассчитаем ток К.З. на шинах КТП, т.е. К.З. свыше 1 кВ. Зададимся базисными величинами.
; ;
Тогда ;
Определим сопротивления:
Для гидрогенератора типа СВ395/250-12
Для трансформатора типа ТДН-80000/110
Для воздушной линии электропередачи AL-1, AL-2
Для турбогенератора типа Т-6-2
Для реактора типа РБГ-10-400-0,35
Для трансформатора типа ТМН-6300/110
Для воздушной линии электропередачи AL-3, AL-4
Для кабельной линии электропередачи CL-1, CL-2
Рис. 7 Схема внешнего электроснабжения
Схема снабжения будет иметь вид:
Рис. 8 Схема замещения схемы снабжения.
Преобразуем схему
Рис. 9 Преобразование схемы замещения
Рис. 10 Преобразование схемы замещения
Рис.11 Преобразование схемы замещения
Т.к выполняется условие , то можно объединить источники.
Для определения тока К.З.от гидрогенераторов определим расчётное сопротивление:
Так как тогда ток К.З. от гидрогенератора найдём следующим образом:
;
Для определения тока К.З.от турбогенераторов определим расчётное сопротивление:
