Використання і аналіз методів розрахунку електричних навантажень промислового підприємства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Звіт

про лабораторну роботу №4

з курсу «Електропостачання міст та промислових підприємств»

на тему «Використання і аналіз методів розрахунку електричних навантажень промислового підприємства»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Киев 2009

МЕТА РОБОТИ – ознайомитись з основними методами розрахунку електричних навантажень промислового підприємства.

 

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

 

Правильне визначення очікуваних електричних  навантажень при проектуванні елементів  системи електропостачання є  основою для раціонального вирішення  всього комплексу питань, пов’язаних з електропостачанням промислового підприємства. Завищення розрахункових навантажень приводить до перевитрат матеріалу проводів мережі, збільшення потужності трансформаторів і, отже, до подорожчання систем електропостачання. Зниження розрахункових навантажень веде до зменшення пропускної спроможності електричних мереж і може викликати порушення нормальної роботи силових і освітлювальних електроприймачів. Тому очікувані електричні навантаження бажано визначити при проектуванні як можна точніше.

Однак унаслідок недостатньої точності й вірогідності вихідної інформації про всі багаточисельні випадкові фактори, що формують навантаження, вони не можуть бути визначені з високою точністю. Звичайно при визначенні очікуваних навантажень вважають припустимими помилки в межах ±10%.

У практиці проектування використовують такі методи визначення розрахункових навантажень.

 

Основні методи розрахунку електричних навантажень

1. За річною витратою  активної потужності

а) при наявності даних про  питомі витрати електроенергії на одиниці продукції в натуральному вираженні w_пит й продукції, що випускається, М за формулою:

де Т_М – річна кількість годин використання максимуму активної потужності;

б) при наявності даних про  питомі щільності максимального  навантаження на квадратний метр площі цеху Р_пит і заданій величині цієї площини F за формулою

в) при наявності даних про  питомі витрати для окремих агрегатів  за формулою:

де Р_у – встановлена потужність загальноцехових електроприймачів.

 

2. Метод коефіцієнта  попиту

Застосовують при визначенні навантаження підприємства в цілому на стадії проектного завдання та при інших орієнтовних розрахунках за середніми коефіцієнтами попиту К_с за формулою

Величину К_п приймають однаковою для електроприймачів однієї групи, які працюють в одному режимі, незалежно від кількості й потужності окремих приймачів.

3. Метод упорядкованих  діаграм

Метод застосовують для всіх рівнянь  системи електропостачання і  не залежно від стадії проектування. Розрахункове навантаження визначають за формулою

де Р_М – сумарна активна потужність робочих електроприймачів; К_И – груповий коефіцієнт використання активної потужності за найбільш завантажену зміну; К_М – коефіцієнт максимуму активної потужності.

Ефективною кількістю електроприймачів n_е називається така кількість однорідних за режимом роботи електроприймачів однакової потужності, яка дає ту ж величину розрахункового максимуму Р_р, що й група електроприймачів, різних за потужністю і режимом роботи, знаходять за формулою

де Р_Н – номінальна потужність окремих ЕП.

При n_е>200 К_М ≈1,0.

Розрахункове реактивне навантаження визначають за формулою

де tgφ_CM – cередньозважений tgφ за потужністю окремих ЕП; L_M – коефіцієнт максимуму за реактивним навантаженням.

Для груп ЕП з рівномірним графіком навантаження приймають L = 1,05 для будь-якого n_е.

При використанні цього методу рекомендується наступний порядок розрахунку:

1. Визначають кількість розрахункових  вузлів N. Для електричної схеми це може дорівнювати кількості радіальних шинопроводів, підключених до цехової трансформаторної підстанції.

2. Всі електроприймачі по кожному  розрахунковому вузлу розбиваються на групи за режимами роботи. Першу групу складають з електроприймачів зі змінним графіком навантаження, другу складають з практично постійним графіком навантаження.

3. По групі сумують кількість  і номінальну потужність електроприймачів.

4. З таблиці знаходять по кожному найменуванню електроприймачів К_И

і cosφ.

5. За формулами знаходять середню  потужність по кожному найменуванню:

 і 

6. По групі сумують середня  потужність.

7. По кожній групі визначають  за формулою n_е.

8. За таблицями визначають L_M і К_М.

9. Визначають розрахункові активну  і реактивну потужності по  групі:

 і 

10. Визначають повну потужність  по групі S_р.

11. По групі визначають груповий  коефіцієнт використання:

де ΣР_С – сума середніх потужностей по групі; ΣР_Н – сума номінальних потужностей по групі.

12. По вузлу сумують Р_С і Q_C. Визначають n і ΣР_Н, знаходять n_е. А далі за пунктами 8-11. Значення, одержані при розрахунках, вже відносяться до розрахункового вузла.

При використанні обчислювальної техніки  коефіцієнт максимуму К_М можна визначити як:

f_Кв – коефіцієнт форми впорядкованих індивідуальних коефіцієнтів використання (лежить у межах 1,05-1,2); К_Ф – груповий коефіцієнт форми графіка навантаження за найбільш завантажену зміну, а коефіцієнти А і В мають числове значення, що залежить від величини К_Ф :

при  К_Ф<1,1  буде   А=4,1, В=3,1,

1,1≤ К_Ф ≤ 1,5  А=2,8, В=1,67.

Метод виявився громіздким. Застосування його на вищому рівні приводить до більших помилок в розрахунках. Помилки накопичуються від рівня до рівня. Відбувається просте підсумовування потужностей і коефіцієнтів, хоча електроприймачі виявляються з різних груп.

 

4. Статистичний метод  розрахунку

Він дозволяє визначити розрахункову потужність з будь-якою прийнятою ймовірністю за піком температури й зношеності ізоляції і дає можливість подолати недоліки попереднього методу. Він виявляється більш прогресивним і в подальшому повинен знайти широке використання.

Розрахункове навантаження визначають двома інтегральними показниками: середнім навантаженням Р_СМ і середньоквадратичним відхиленням за рівнянням

де β – прийнята кратність міри розсіювання для розрахункового навантаження за піком температури і зношеністю ізоляції.

1. За розрахунковим вузлом визначають  сумарна встановлена потужність ΣР_Н та виділяється найбільш потужний ЕП в групі Р_Нmax.

2. Визначають ефективна кількість  електроприймачів за формулою

3. Визначають середнє навантаження  вузла Р_С та Q_C:

 – для активного навантаження  та – для реактивного навантаження.

Якщо середнє навантаження розраховують для групи електроприймачів, то коефіцієнт використання К_И беруть з табличних даних.

Підсумувавши середнє навантаження по групах арифметичним складанням, отримуємо  середнє навантаження по вузлу ΣР_С і ΣQ_C.

4. Визначаємо К_И по вузлу

де ΣР_Н – сумарна встановлена потужність по вузлу.

5. Визначаємо коефіцієнт максимуму К_М:

6. Визначаємо розрахункове навантаження  за формулою:

 

L_M – беруть залежно від К_И і n_e.

 

ВИКОНАННЯ РОБОТИ

 

 

Рис.1 – Схема до розрахунку електричних навантажень

 

Таблиця 1 – Вихідні дані

Найменування вузлів живлення і груп ЕП	Варіант 3
	Кількість ЕП, n	Встановлена потужність, кВт
			РН
ШР-1
Металорізальні верстати	45	5	225
Пресове обладнання	11	12	132
Електропіч	2	50	100
Вентилятори	2	4,5	9
ШР-2
Верстати різні	72	42/4	900
Вентилятори	10	15	150
Насоси	4	75	300
Нагрівачі	2	30	60
ШР-3 2 заливальні крани:
а) головний підйом (2 двигуни)	3	2х50	300
б) допоміжний підйом	4	30/7,5	75
в) пересувний міст (2 двигуни)	3	2х40	240

 

Таблиця 2 – Метод упорядкованих діаграм

Найменування вузлів і груп ЕП	Кількість ЕП	Встановлена потужність, кВт		Ки		Середнє навантаження		nе		Рр, кВт	Qр, кВар	Sр, кВА	Ір, А
			РНΣ			Рср	Qcр
ШР-1
Металорізальні верстати	45	5	225	0,16	0,6/1,33	36	47,9	-	-	-	-	-	-
Пресове обладнання	11	12	132	0,17	0,65/1,15	22,4	25,8	-	-	-	-	-	-
Разом група-1	56	2,4	357	0,164	-	58,4	73,7	56	1,28/1,1	74,8	80,7	110	159
Електропіч	2	50	100	0,8	1/0	80	0	-	-	-	-	-	-
Вентилятори	2	4,5	9	0,65	0,8/0,78	5,9	4,6	-	-	-	-	-	-
Разом група-2 Разом ШР-1	4 -	11,1 -	109 -	0,79 -	- -	85,9 -	4,6 -	3 -	1,14/1 -	97,9 172,7	4,6 85,3	98 192,6	141,7 278,3
ШР-2
Верстати різні	72	42/4	900	0,2	0,65/1,15	180	207	-	-	-	-	-	-
Разом група-1	72	10,5	900	0,2	-	180	207	25	1,4/1,1	252	227,7	339,6	490,8
Вентилятори	10	15	150	0,7	0,8/0,78	105	81,9	-	-	-	-	-	-
Насоси	4	75	300	0,8	0,8/0,78	240	187,2	-	-	-	-	-	-
Нагрівачі	2	30	60	0,8	1/0	48	0	-	-	-	-	-	-
Разом група-2 Разом ШР-2	16 -	5 -	510 -	0,77 -	- -	393 -	269,1 -	14 -	1,08/1 -	424,4 676,4	269,1 496,8	502,5 839,2	726,2 1212,8
ШР-3 (2 заливальні крани)
а) головний підйом  (2 двигуни)	3	2х50	300	0,2	0,5/1,33	60	79,8	-	-	-	-	-	-
б) допоміжний підйом	4	30/7,5	75	0,2	0,5/1,33	15	20	-	-	-	-	-	-
в) пересувний міст  (2 двигуни)	3	2х40	240	0,2	0,5/1,33	48	63,8	-	-	-	-	-	-
Разом ШР-3   Разом ШМА	10   -	25   -	615   -	0,2   -	-   -	123   -	163,6   -	10   -	1,84/1,1   -	226,3   1075,4	180   762,1	289,2   1318,1	417,9   1904,7

 

 

 

Таблиця 3 – Статистичний метод розрахунку

Найменування вузлів і груп ЕП	Кількість ЕП	Встановлена потужність, кВт		Ки		Середнє навантаження		nе		Рр, кВт	Qр, кВар	Sр, кВА	Ір, А
			РНΣ			Рср	Qcр
Металорізальні верстати	45	5	225	0,16	0,6/1,33	36	47,9	-	-	-	-	-	-
Пресове обладнання	11	12	132	0,17	0,65/1,15	22,4	25,8	-	-	-	-	-	-
Електропіч	2	50	100	0,8	1/0	80	0	-	-	-	-	-	-
Вентилятори	2	4,5	9	0,65	0,8/0,78	5,9	4,6	-	-	-	-	-	-
Верстати різні	72	42/4	900	0,2	0,65/1,15	180	207	-	-	-	-	-	-
Вентилятори	10	15	150	0,7	0,8/0,78	105	81,9	-	-	-	-	-	-
Насоси	4	75	300	0,8	0,8/0,78	240	187,2	-	-	-	-	-	-
Нагрівачі	2	30	60	0,8	1/0	48	0	-	-	-	-	-	-
(2 заливальні крани)
а) головний підйом  (2 двигуни)	3	2х50	300	0,2	0,5/1,33	60	79,8	-	-	-	-	-	-
б) допоміжний підйом	4	30/7,5	75	0,2	0,5/1,33	15	20	-	-	-	-	-	-
в) пересувний міст  (2 двигуни)	3	2х40	240	0,2	0,5/1,33	48	63,8	-	-	-	-	-	-
Разом ШМА	158	22,2	2036	0,41	-	840,3	718	41	1,15/1	966,3	718	1203,9	1739,7