Проектирование электроснабжения промышленного предприятия

n_эф  =2 ^. 150/10=30 ед.

Следовательно  , n_эф  = 30

К_м= 1,0

Р_см = К_и ^. Σ Р_ном =0,6 ^.110=66 (кВт);

Q_см = tgφ ^. Р_см =1,2 ^.66 = 67,3  (кВар);

S_см=  Р_см / cosφ =66/0,7= 94,3  (кВ ^.А);

Р_р = К_м ^. Р_см =1,0 ^.66= 66(кВт);

При   n_эф > 10     Q _p = Q_см  ,

 отсюда:  Q_р = Q_см =67,3  (кВар);

S_р= ( Р_р² + Q_р²)^1/2=(66²+ 67,3²)^1/2= 94,286   (кВ ^.А);

 

 

 

 

2) Расчет нагрузок деревообрабатывающего цеха.

Если К_и <0,6  :

К_{и гр} = Σ Р_см / Σ Р_ном                                                                                                                                                                    (5)

tgφ_гр = Σ Q_см / Σ Р_см                                                                                                                                                                    (6)

n_эф  =(Σ Р_ном)² / Σ Р_ном²                                                                                                                                                             (7)

При  n_эф<4   К_м  находим из  выражения [2]:

К_м=1+1,5/ n_эф ^.  [(1- К_{и гр})/ К_{и гр}]^1/2.                                                                                      (8)

Если К_и >0,6:

Р_см= Р_р ,кВт.                                                                                                                          (9)

Q_см= Q_р , кВар.      

cosφ= (∑ (Р_смi ^.  cosφi))/  Р_см                                                                                               (10)

tgφ= tgφ (arccosφ)

Ки= (∑ (Р_смi ^.  Киi))/  Р_см                                                                                                     (11)

Разбиение  внутрицеховых  нагрузок  по  РП  показано  на  рисунке 3.

Расчёт  ожидаемых   электрических  нагрузок  электроприёмников сборочного  цеха   :

1) Вентилятор вытяжной  (№№1,6 - номер на  плане цеха ):

n=2;   Р_ном..=7,5 кВт.;   Σ Р_ном = 15 кВт;

 

К_и = 0,65;    cosφ=0,8;   tgφ= 0,75; 

cosφ= (∑ (15^.0,8+60 ^. 0,6+120 ^. 0,65+30 ^. 0,6+3 ^. 0,45+1,8 ^. 0,45 ))/ 229,8==0,64; 

tgφ= tgφ (0,64  )= 1,21;

 Ки= (∑  (15^.0,65+60 ^. 0,3+120 ^. 0,75+30 ^. 0,3+3 ^. 0,13+1,8 ^.0,13 ))/ 229,8= 0,489;

Σ Р_н   = 229,8;

Σ Р_см   =  229,8 ^. 0,489= 112,37_;

∑Q_см=112,37 ^. 1,21=136,6;

∑S_см =112,37/0,64=176,7;                                                                                                                                             

                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

∑Р_р = 1,34^. 112,37 = 150,58(кВт);

∑Q_р =150 (кВар);

∑S_р = √(150,58²+150²)= 212,52 (кВ ^.А);                                                                                    

Для  остальных  РП  расчёт  аналогичен ,данные  расчётов сведены  в  таблицу 2.

Для  остальных   цехов расчёт  ожидаемых электрических нагрузок  аналогичен  и сведён  в таблицу 3.

2.2. Рачет осветительной нагрузки.

Осветительная  нагрузка определяется  по  удельной  мощности  на  единицу  площади  – Р₀ ,Вт/м² , площадь F, м ² и коэффициент  спроса  освещения  К_со :

Р_ро= Р₀ ^.К_со ^. F ^.10 ^–3 , кВт.                                                                                                    (12)

Номинальная  мощность   осветительных  установок :

Р_осв = Р₀ К_со F×10^-3  , кВт.                                                                                                  (13)

Так  для    корпуса   заводоуправления F= 4300 м ² , Р₀ =20 Вт/м² ,К_со=1,0:

Р_но= 20 ^. 2813 ^.10 ^–3= 47,81  кВт.

Р_ро= 20 ^. 1,0  ^. 2813^.10 ^–3=47,81  кВт. 

cosφ=0,8

Q_{р о}= Р_ро ^. tanφ (кВар);

Q_{р о}= 47,81  ^. 0,75= 35,86(кВар);

∑S_ро= √( Р_ро ²+ Q_{р о} ²);

∑S_{р о}= √(47,81  ²+35,86 ²)= 59,766(кВ ^.А);

Расчёты  для   других  цехов  выполнены  аналогично  и  сведены  в  таблицу №4. 

 

 

 

 

 

 

3.Картограмма   нагрузок.

На   генеральном  плане  завода  строится  картограмма  расчётных  нагрузок , которая  является  основой  для  проектирования  электроснабжения  предприятия. На  плане  изображаются  окружности , площадь  которых  пропорциональна  нагрузки  соответствующего  цеха.

  , мм.                                                            (14)

где  т – масштаб , кВт/мм².

Р_мi =P_{р i}  +P_{ро i} ,кВт.                                                                                                           (15)

Доля  осветительной  нагрузки показывается  в  виде  сектора с  углом   α :

º;                                                                                                          (16) 

Принимаем  масштаб м=5кВА/мм², тогда для  заводоуправления  №1:

Р_р=66кВт  ; Р_ро=47,813кВт , отсюда  Р_м =66+47,813=113,813(кВт);                            

Q_р =67,33 кВар. , Q_ро =35,86кВар. Q _м =67,33+35,86=103,193кВар отсюда 

S_m =( Р_м²+ Q_р²)^1/2=(113,813²+103,193 ²)^1/2=153,629(кВ ^.А).

r=(153629 /3,14 ^.5)^1/2= 0,7мм .

α = (153,629 ^.360)/ 59,77=140 град.

Для  остальных  цехов расчёт  аналогичен , данные  расчётов  сведены  в  таблицу5.

На  основании  таблицы 5   строим   картограмму   нагрузок  (рис2).

Координаты   центра  электрических  нагрузок  определяем  по  формулам:

 

;                                                                                               (17)

;                                                                                                 (18)

 

где  М – масштаб , м/мм.

Масштаб указан в таблице5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Определение  мощности  и   числа  трансформаторов.

Двухтрансформаторную  подстанцию  рекомендуется  применять :

при  преобладании  потребителей  І-й категории  электроснабжения;

при  преобладании  потребителей  ІІ-й категории  электроснабжения  и отсутствии  других  резервов;

при S_см>1000кВ ^.А.

Коэффициенты  загрузки  трансформаторов  для  цехов  с  потребителями  I категории – 0,6…0,7; II – 0,7…0,8; III – 0,9…0,95.

Выбор  мощностей  трансформаторов  производится   по  среднесменной  нагрузке. Так, оптимальная  мощность  трансформаторов:

;                                                                                                                           (19)

 Для обеспечения загруженности  трансформаторов разделяем нагрузки  цехов 2,3,5 между двумя подстанциями  работающими раздельно.

Производим  выбор  трансформаторов  для  ТП-1 , установленной   для  питания  потребителей ІІ -й категории части блока механических цехов и корпуса заводоуправления (ІІІ -я категория).

 S_см=831,3 кВ ^.А.

S_{р м.} = 842,9 кВ ^.А.

К_з=0,7

S_{ном тр}  >842,9/0,7 ^. 2= 593  (кВ ^.А);

 

Выбираем  два  трансформатора  мощностью 630 кВ ^.А.

Коэффициент  загрузки   в  нормальном  режиме:

К _З.Н..=   S_{р м.} / N  ^. S_{ном тр}  ;                                                                                                   (20)

К_З.Н..= 842,9/(2  ^. 630 ) = 0,67;     

Коэффициент загрузки в послеаварийном режиме ,при  отключении одного трансформатора  :

 

К _{З.А .}=   S_{р м}/ ⁽N_ав  ^. S)_{ном тр};                                                                                                  (21)

К _{З.А .}= 842,9/ ⁽1  ^. 630) = 1,34;

Выбор  трансформаторов  для  других ТП выполнен  аналогично, результаты  выбора  сведены  в  таблицу   6 и таблицу  7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Компенсация    реактивной  мощности.

Наибольшая  реактивная  мощность Q_\ ,которая может быть  передана со  стороны 6 – 10 кВ.  в сеть  Н.Н. без увеличения  принятого  числа трансформаторов:

 

Q_\ = [(N ^.K_З ^.S_ном.тр.)²-Р_м² ]^1/2,квар.                                                                                    (22)

где  К_З=0,7 для двухтрансформаторных  ТП, К_З=0,9  для однотрансформаторных;

        S_ном.тр – номинальная  мощность  трансформатора  ( из  таблицы № 6);

        Р_м- максимальная  расчётная мощность (из таблицы № 5 ).

Реактивная  мощность , которую  необходимо  скомпенсировать:

Q_0,4= Q_м- Q₁ , кВар.                                                                                                          (23)

где  Q_м – расчётная мощность ( из  таблицы №2).

Нескомпенсированная  реактивная  мощность:

Q_В-Н= Q_м- Q_БК , кВар.                                                                                                      (24)

где Q_БК – установленная мощность  конденсаторных  батарей.

Реактивная  мощность  для  ГПП:

Q₁₀= ΣQ_В-Н – Q_СД + ΔQ_т , кВар.                                                                                        (25)

где Q_СД – расчётная мощность  синхронных  электродвигателей ,подключенных  к  сети  6 – 10кВ    кВар ;

     ΔQ_т – потери  реактивной  мощности  в цеховых трансформаторах ( для предварительных расчётов  принимается 0,1S_ном.тр.),квар.

Мощность  компенсирующих  устройств  сети 6 – 10 кВ :

Q_КУ= ΣРм^\ ( tg φ - tg φ_Н ), кВар.                                                                                       (26)

где tg φ – расчётный tg φ по  предприятию  с  учётом  компенсирующих устройств  0,4 кВ ;

     tg φ_Н = 0,33 – нормативный  коэффициент  реактивной  мощности , соответствующий

      cos φ = 0,95;

     ΣРм^\ – максимальная  нагрузка  с учётом  потерь  в цеховых трансформаторах и нагрузки                 на  освещение территории :

ΣР_м^\ = ΣР_м + ΔР_т + Р_СД , кВт.                                                                                           (27)

Потери  мощности  в  трансформаторах :

ΔQ_т= (и_к% / n ^.100) ^. [ ( Р_м² +Q_ВН²) /S_НТ ]+ (n ^.I_хх% ^. S_НТ)/100 ,кВар                               (28)

Располагаемая  реактивная мощность  СД :

Q_СД =α_м ^. Р_м ^. tg φ_Н , кВар.                                                                                                  (29)

где α_м – коэффициент  допустимой  перегрузки  СД  по  реактивной  мощности , зависящий  от  напряжения  на   зажимах  и  коэффициента  загрузки.

5.1. Расчет компенсации  реактивной мощности на напряжении 0,38 кВ.

1)Провожу  расчёт  для  ТП  – 3:

  Q_м =505,763кВар.

  Р_м=674,35кВт.

Трансформаторы 10/0,4   2Х630кВ ^.А.

и_к=5,5% ; I_хх =1,5% ; ΔР_хх =2кВт  ; ΔР_к = 7,3кВт.

Q_\ = [(2 ^.0,7 ^.630_.)²-674,35² ]^1/2= 568,48(кВар);

Q_0,4= 505,763– 568,48 = -62,72квар.

Установка    батареи  конденсаторов  не  требуется.

Потери  в  трансформаторах:

ΔР_т = 7,3 / 2 ^. [ (674,35² +505,763 ²)/630 ²] + 2 ^. 2 = 10,53 (кВт);

ΔQ_т= (5,5/ 2 ^.100) ^. [ (674,35² +505,763 ²) /630]+ (2 ^.1,5 ^. 630)/100 = 49,92 (кВар);

Проверочный   расчёт  коэффициента  запаса  в  послеаварийном  режиме:

потери  в  трансформаторах, при  работе в  послеаварийном  режиме (n =1) :

ΔР_{т ав} = 7,3 / 1 ^. [ (674,35² +505,763 ²) /630 ²] + 1 ^. 2 = 15,07(кВт);

ΔQ_{т ав}= 5,5/ 1 ^.100) ^. [ (674,35² +505,763 ²) /630]+ (1 ^.1,5 ^. 630)/100 =71,48(кВар);

S _м^\_ав=[ (674,35+15,07) ² +(674,35+71,48)²]^1/2=851,39(кВ ^.А);

К_З.АВ.^\.=851,39/ 1 ^.630=1,35=1,4 – условие перегрузки выполняются.

 

Результаты  расчётов  сведены  в  таблицу № 8.