где Wа год – годовой расход электроэнергии
Рn – мощность каждого периода времени
2) Время максимума потерь t
t = (0,124 + Т / 10000)2 ∙ 8760 (2.4.)
где t - время максимальных потерь
Т - число максимальных нагрузок (час)
t = (0,124 + 1200 / 10000)2 ∙ 8760 = 521;
t = (0,124 + 900 / 10000)2 ∙ 8760 = 401;
t = (0,124 + 600 / 10000)2 ∙ 8760 = 296;
t = (0,124 + 300 / 10000)2 ∙ 8760 = 207;
2.3 Выбор рода тока и напряжения
Основными группами электроприемников, составляющими суммарную нагрузку объектов, являются электродвигатели производственных механизмов, сварочные установки, печные и силовые трансформаторы, электрические печи, выпрямительные установки, светильники всех видов искусственного света и др.
По роду тока различаются электроприемники, работающие: от сети переменного тока нормальной промышленной частоты f = 50 Гц; от сети
переменного тока повышенной или пониженной частоты; от сети постоянного тока.
По напряжению электроприемники классифицируются на две группы:
1) Электроприемники, которые могут получать питание непосредственно от сети 3,6 и 10 кВ.
2) Электроприемники, питание которых экономически целесообразно на напряжение 380-660 В.
Отдельные потребители электроэнергии исполняют для питания высокоскоростных электродвигателей токов повышенной частоты 180-400 Гц.
В данном цехе питание осуществляется от сети напряжением 380 В и частотой тока 50 Гц.
2.4 Расчет электрических нагрузок
Расчет электронагрузок производится с целью рассчитать электрочасть, т.е. выбрать электрические аппараты и токоведущие части на всех участках системы электроснабжения, а также для выбора числа и мощности трансформаторов, на которые должно быть равномерно распределена электрическая нагрузка.
Электрические нагрузки промышленных предприятий определяется выбор всех элементов системы электроснабжения. Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации сетей.
Расчет начинают с определения максимальной мощности каждого электроприемника независимо от его технического процесса.
Расчет производится по формуле.
Pmax = SPном ∙ Kс (2.5.)
Где Pmax – максимальная расчетная мощность
Кс - коэффициент спроса
Рном – номинальная мощность приемника
Pmax = 350 ∙ 0,2 = 70 кВт.
Pmax = 250 ∙ 0,2 = 50 кВт.
Pmax = 200 ∙ 0,2 = 40 кВт.
Pmax = 100 ∙ 0,7 = 70 кВт.
Pmax = 200 ∙ 0,65 = 130 кВт.
Затем производится расчет средней мощности нагрузки по формуле
Рсм=Рmax∙Кз.г. (2.6.)
где Рсм – средняя мощность нагрузки (кВт)
Рmax – максимальная активная мощность (кВт)
Кз.г. – коэффициент загрузки графика
Рсм =70 ∙ 0,57 = 39,9 кВт.
Рсм = 50 ∙ 0,57 = 28,5 кВт.
Рсм = 40 ∙ 0,57 = 22,8 кВт.
Рсм = 70 ∙ 0,57 = 39,9 кВт.
Рсм = 130 ∙ 0,57 = 74,1 кВт.
Рассчитать реактивную среднюю мощность по формуле
Qсм = Рсм ∙ tg j (2.7.)
где Qсм – реактивная средняя мощность (кВар)
Рсм – средняя мощность нагрузки (кВт)
Qсм = 39,9 ∙ 1,73 = 69 кВар.
Qсм = 28,5 ∙ 1,73 = 49,3 кВар.
Qсм = 22,8 ∙ 1,33 = 30,3 кВар.
Qсм = 39,9 ∙0,75 = 29,9 кВар.
Qсм = 74,1 ∙ 0,86 = 63,7 кВар .
Реактивная максимальная мощность Qmax
Qmax = Qсм (2.8.)
где Qсм – реактивная средняя мощность (кВар)
Qmax – реактивная максимальная мощность (кВар)
Qmax = 69 кВар.
Qmax = 49,3 кВар.
Qmax = 30,3 кВар.
Qmax = 29,9 кВар.
Qmax = 63,7 кВар.
Определим сумму активной и реактивной мощности
SPmax = Pmax1+Pmax2+Pmax3+Pmax4+Pmax5 (2.9.)
где SPmax – сумма активной мощности (кВт)
Pmax1- Pmax5 – максимальная активная мощность (кВт)
SPmax = 39,9+28,5+22,8+39,9+74,1= 205,2 кВт
SQmax=Qmax1+ Qmax2 + Qmax3 + Qmax4 + Qmax5 (2.10.)
где SQmax – сумма максимальной реактивной мощности (кВар)
Qmax1- Qmax5 – максимальная реактивная мощность (кВар)
SQmax = 69+49,3+30,3+29,9+63,7= 242,2 кВар
Полная максимальная мощность Smax
Smax = (2.11)
Где Smax – полная максимальная мощность (кВ∙А)
SPmax – сумма максимальной активной мощности (кВт)
SQmax – сумма максимальной реактивной мощности (кВар)
Smax = √205,22 + 242,22 = 317,4 кВ∙А
2.5 Компенсация реактивной мощности
Электрическая сеть представляет собой единое целое, и правильный выбор средств компенсации для сетей промышленного предприятия напряжением до 1000 В, а так же в сети 6-10 кВ можно выполнить при совместном решении задач.
На промышленных предприятиях основные потребители реактивной мощности присоединяются к сетям до 1000 В. Компенсация реактивной мощности потребителей может осуществляться при помощи синхронных двигателей или батарей конденсаторов, присоединенных непосредственно к сетям до 1000 В, или реактивная мощность может передаваться в сети до 1000В со стороны напряжением 6-10 кВ от СД, БК, от генераторов ТЭЦ или сети энергосистемы.
При выборе компенсирующих устройств подтверждается необходимость их комплексного использования как для поддержания режима напряжения в сети, так и для компенсации реактивной мощности.
Мощность Qкб компенсирующего устройства (кВар) определяется как разность между фактической наибольшей реактивной мощностью Qм нагрузки потребителя и предельной реактивной мощностью Qэ представляемой предприятию энергосистемой по условиям режима ее работы:
Qкб = Qм – Qэ = Pmax [(tg jм- tg jэ)] (2.12)
где Qкб – расчетная мощность конденсаторной установки (кВар)
Qм – средняя активная нагрузка по цеху за максимально загруженную смену (кВар)
Qэ – реактивная мощность передаваемая предприятию из энергосистемы (кВар)
Рассчитаем мощность конденсаторной установки, для этого воспользуемся формулой:
Qкб= 205,2 ∙ (0,73 - 0,33) = 82,1 кВар (2.12)
Sм = (2.13)
где Sм – полная мощность конденсаторной установки (кВ∙А)
SPmax – суммарная активная мощность (кВт)
SQmax – суммарная реактивная максимальная мощность (кВар)
Qкб – мощность конденсаторной установки (кВар)
Sм =√205,22 + (242,2-81,1)2 = 260,3 кВ∙А
2.6 Выбор типа и числа подстанций. Выбор числа и мощности трансформаторов
Выбор типа и схемы питания подстанций, а также числа трансформаторов обусловлен величиной и характером электрических нагрузок.
ТП должны размещаться как можно ближе к центру потребителей. Для этого должны применяться внутрицеховые подстанции, а также встроенные в
здание цеха или пристроенные к нему ТП, питающие отдельные цехи (корпуса) или части их.
ТП должны размещаться вне цеха только при невозможности размещения внутри него или при расположении части нагрузок вне цеха.
Число и мощность трансформаторов выбираются по перегрузочной способности трансформатора. Для этого по суточному графику нагрузки потребителя устанавливается продолжительность максимума нагрузки t (4) и коэффициент заполнения графика Кз.г. = Sср / Smax , где Sср и Smax – средняя и максимальная нагрузка трансформатора. По значениям Кз.г. и t определяется коэффициент кратности допустимой нагрузки [1; стр. 222]
Кн = Smax / Sном = Imax / Iном (2.14)
В данном проекте Кн = 1,23
Кн = 1,16 т.к. tmax = 4
Рассчитаем номинальную мощность трансформатора с учетом коэффициента кратности допустимой нагрузки и максимальной мощности с учетом расчетной мощности конденсаторной батареи
Sном тр-ра = Smax / Кн = 260,3 / 1,16 = 224,4 кВ∙А (2.15)
Произведем технико-экономическое сравнение между трансформатором типа ТМ 160/10 и ТМ 250/10
SII =0,4 ∙ Smax = 0,4 ∙ 260,3 = 104,1 (2.16)
0,4 т.к. SII = 40%
1) Smax / 2 Sнт = 260,3 / 320 = 0,81 (2.17)
2) Smax / 2 Sнт = 260,3 / 500 = 0,52 (2.18)
Решения для заполнения таблицы трансформатора типа ТМ 250/10
t находится по формуле t = (0,124+Тст/10000)2 ∙ 8760
t1 = (0,124 + 600 / 10000)2 ∙ 8760 = 296; t2 = 296;
t3 = (0,124 + 1200 / 10000)2 ∙ 8760 = 521; t4 = 296; t5 = 521; t6 = 296;
t7 = (0,124 + 300 / 10000)2 ∙ 8760 = 207;
t8 = 296; t9 = 296;
t10 = (0,124 + 900 / 10000)2 ∙ 8760 = 401;
Кзт – коэффициент загрузки трансформатора, определяется в два действия:
1) К = Smax / 2 Sнт = 260,3 / 500 = 0,52 (2.19)
2) Кзт1 = Р% / К = 0,4 / 0,52 = 0,7
Кзт2 = 1/0,52 = 1,92 Кзт8 = 0,9/0,52 = 1,73
Кзт3 = 0,6/0,52 = 1,15 Кзт9 = 1/0,52 = 1,92
Кзт4 = 0,9/0,52 = 1,73 Кзт10 = 0,4/0,52 = 0,77
Кзт5 = 0,5/0,52 = 0,96
Кзт6 = 0,7/0,52 = 1,35
Кзт7 = 0,5/0,52 = 0,96
Данные трансформаторов по потерям приведены в таблице 3.
Таблица 3
Тип трансформатора
Потери кВт
Iх%
Uк%
Цена трансформатора, руб.
DРхх
DРк
ТМ-160/10
0,45
3,1
1,9
4,5
30000
