Проект электроснабжения ремонтно-механического цеха. Часть 2

1  2  3  4

---

2.3 Компенсация реактивной мощности

 

Компенсация реактивной мощности и повышение коэффициента мощности, имеет большое значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электрической энергии.

Потребителями реактивной мощности являются асинхронный двигатели, на которых приходится основная мощность предприятия (65–70%), трансформаторы потребляют (20–25%) и воздушные электрические сети и другие электроприёмники потребляемые около 10% реактивной мощности.

При увеличении потребляемой реактивной мощности электроустановка вызывает рост тока в проводниках и снижение коэффициента мощности электроустановки и из-за этого нам приходится выбирать провод большего сечения, а это ведёт к большим затратам. Для того чтобы уменьшить ток нужно чтобы реактивная мощность была больше и это дает нам экономию в затратах на материал. А повышение коэффициента мощности зависит от снижения реактивной потребляемой мощности. Повысить коэффициент мощности можно с помощью компенсирующего устройства, которые снижают реактивную мощность.

Компенсации реактивной мощности и количества компенсирующих устройств определяется основным методом расчета и рассчитывается по расчётным данным предприятия.

Расчётные данные механосборочного цеха представлены в таблице 2.3.1.

Таблица 2.3.1 Расчетные данные цеха.

 

Поднять косинус до величины не ниже 0,92.

Определяется значение коэффициента мощности до компенсации:

где, Р – активная мощность, кВт;

S – полная мощность, кВА;

Р — мощность освещения, кВт;

Q – реактивная мощность, кВАр.

Определяется коэффициент заполнения по активной нагрузке за рабочую смену:

где, Р_i – активная нагрузка за рабочий день, %;

t_i – продолжительность нагрузи за смену, ч;

P_max – максимальная мощность за рабочий день, %

T – полное время рабочего дня, ч.

Определяется мощность, которую необходимо скомпенсировать:

где, Р_{ср год} – средняя активная мощность в год, кВт;

φ₁ – значение угла до компенсации;

φ₂ – значение угла после компенсации.

Определяется средняя активная мощность в год:

Выбирается тип компенсирующих устройств, данные заносятся в таблицу 2.3.2.

Таблица 2.3.2 Технические данные компенсирующих устройств.

 

Определяется реактивная мощность компенсирующего устройства.

где  – номинальная реактивная мощность одного компенсирующего устройства, кВАр

– количество компенсирующих устройств

Определяется реактивная мощность после компенсации:

где, Q – реактивная мощность, кВАр;

Q_{к. у.} – мощность компенсирующих устройств, кВАр.

Определяется величина добавочной активной мощности:

где, tg δ – тангенс угла потерь

Определяется величина активной мощности после компенсации:

Определяется величина полной мощности после компенсации:

Определяется коэффициент мощности после компенсации:

Так как cos φ получился равным заданному, следовательно, расчет произведен верно.

 

2.4 Выбор трансформаторной подстанции

 

Подстанция – это электроустановка, состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств напряжением до 1000 вольт и выше, служащая для приема, преобразования, распределения и передачи электроэнергии потребителям.

Основное электрооборудование на подстанции являются трансформаторы и распределительные устройства, содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины и другие вспомогательные устройства.

Для выбора числа и мощности трансформаторов на подстанции необходимо знать полную мощность цеха и ещё некоторые другие данные, которые приведены в таблице 2.4.1.

Таблица 2.4.1 Технические данные для выбора трансформаторов

 

Определяется средняя мощность нагрузки:

где – коэффициент заполнения графика по активной нагрузке

полная мощность предприятия, кВА

Определяется количество трансформаторов на подстанции:

Так как на предприятии есть потребители второй категории, то на подстанции должно быть установлено два трансформатора.

Определяется намечаемая мощность трансформатора:

где – средняя мощность нагрузки, кВА

количество трансформаторов

Выбираются два варианта трансформаторных подстанций:

1 вариант: КТП-10/0,4-   руб.

2 вариант: КТП-10/0,4-   руб.

где , – стоимость трансформаторной подстанции

Определяется максимальный коэффициент загрузки по каждому варианту:

где – полная мощность предприятия, кВА

количество трансформаторов

мощность трансформатора, кВА

Определяется средний коэффициент загрузки трансформаторов:

где – средняя мощность нагрузки, кВА

Определяется значение эквивалентной охлаждающей температуры:

С помощью значения эквивалентной охлаждающей температуры по таблице “Указания к пользованию графиками зависимости” определяется номер кривой зависимости коэффициента допустимой перегрузки. По графику №5.

Определяется значение допустимого коэффициента загрузки по каждому варианту:

Сравнивается допустимые коэффициенты загрузки с максимальными:

Т.к. в обоих случаях > , то в техническом отношении подходят оба варианта.

Определяется аварийная перегрузка трансформатора в случае выхода из строя другого

где  – коэффициент допустимой перегрузки

Выбирается тип трансформаторов, устанавливаемых на подстанции которые заносит в таблицу 2.4.2.

Таблица 2.4.2 Выбор типа трансформаторов.

 

Определяются потери активной мощности в трансформаторах:

где – потери мощности холостого хода, кВт

потери мощности короткого замыкания, кВт

ток холостого хода

напряжение короткого замыкания

максимальный коэффициент загрузки

Определяются годовые потери энергии в трансформаторах:

где  – потери активной мощности в трансформаторе, кВт

количество

время работы трансформаторов в год, час

Определяется стоимость потерь:

где  – мощность годовых потерь энергии в трансформаторах,

Определяется срок окупаемости:

Таким образом, срок окупаемости получился меньше нормативного ( ), он составляет менее чем три года. Окончательно выбирается КТП-10/0,4-  с трансформатором ТМ–400 кВА.

 

2.5 Выбор электрооборудования к схеме электроснабжения

 

Электрические сети служат для передачи и распределения электрической энергии к цеховым потребителям промышленных предприятий.

Все шинопроводы, провода и кабели выбираются с учётом характера окружающей среды, размещением технологического оборудования, токов протекающим по ним напряжения.

Трансформаторы ТМ 400/10 на КТП комплектуются с вводным устройством ВНП-17 и предохранителями ПК-6 100А.

Автоматические выключатели обеспечивают одновременно функции коммутации силовых цепей и защиты электроприемника, а также сетей от перегрузки и коротких замыканий. Аппараты имеют тепловой расцепитель и электромагнитный. Автоматы снабжаются дугогасящими устройствами в виде фибровых пластин либо дугогасящих камер.

Выбирается вводной автоматический выключатель QF1 по номинальному току трансформатора, который определяется по формуле:

Номинальный ток автоматического выключателя должен быть больше или равен расчетному номинальному току:

Определяется установка комбинированного расцепителя по формуле:

Таким образом, выбирается автоматический выключатель ВА 55-41

Аналогично выбираются автоматические выключатели, данные которых сводятся в таблицу 2.5.1.

Таблица 2.5.1 Данные автоматических выключателей.

 

Все автоматические выключатели на КТП выдвижного исполнения.

Распределительные шинопроводы ШС предназначены для передачи и распределения электроэнергии напряжением 380/220 В при возможности непосредственного присоединения к ним электроприёмников в системах с глухозаземленной нейтралью. Распределительные шинопроводы крепят, так же как и магистральные на стойках, кронштейнах, подвесах.

Выбирается распределительный шинопровод ШС-1 по максимальному рабочему току, который определяется по формуле:

где, R_c – коэффициент спроса, учитывающий, неодновременное включение электроприемников R_c = 0,65;

P_ном – номинальная установленная мощность электроприемников, кВт;

U_ном— номинальное напряжение электроприемников, кВ;

cosφ_ср— средний коэффициент мощности для цеха.

Номинальный ток шинопровода ШС-1 должен быть больше или равен рабочему максимальному току:

Таким образом, выбирается распределительный шинопровод ШРА 73УЗ , и вводной автоматический выключатель А3794 , .

Выбираются отходящие автоматические выключатели от шинопровода ШС-1, для этого определяется номинальный ток наибольшего электроприемника, подключенного к ШС-1 по формуле:

где, Р_наиб – мощность наибольшего электроприемника, подключенного к ШС-1, кВт;

сosφ – коэффициент мощности электроприемника.

Определяется ток уставки срабатывания расцепителя для отходящих выключателей по формуле:

Таким образом, выбирается автоматический выключатель АЕ 2056

Аналогично выбираются шинопроводы ШС-2 и ШС-3 и защитная аппаратура к ним, данные сводятся в таблицу 2.5.2.

Таблица 2.5.2 Данные шинопроводов и защитной аппаратуры к ним.

 

 

Щитки групповые осветительные предназначены для распределения электрической энергии, защиты от перегрузок и токов короткого замыкания осветительных и силовых сетей переменного тока с глухозаземленной нейтралью напряжение до 380 В, частоты 50Гц и для нечастых оперативных включений и отключений цепей.

Выбирается осветительный щиток ЩО-1 с автоматическими выключателями в количестве 12 штук.

Определяется ток отходящего автоматического выключателя.

где, Р_н – номинальная мощность освещения, кВт;

U_н – напряжение сети, кВ;

cosφ – коэффициент мощности ламп.

Таким образом, выбирается осветительный щиток типа ПР8501-1005-1УЗ.

Аналогично выбираются осветительные щиты ЩО-2, АЩО-1 и АЩО-2 данные осветительных щитков сводятся в таблицу 2.5.3.

Таблица 2.5.3 Данные осветительных щитков.

 

Силовые распределительные пункты предназначены для распределения электрической энергии и защиты электрических установок при перегрузках и коротких замыканиях. Пункты изготовляют в виде шкафов, собираемых из отдельных стандартных элементов: ящиков с соединительными шинами и ящиков с разными аппаратами. Преимущество этого устройства заключается в возможности получения разных схем из небольшого набора стандартных ящиков.

Выбирается распределительный пункт РП-1, для этого определяется ток для вводного выключателя по формуле:

где, Р_ном – номинальная установленная мощность электроприемников, кВт;

U_ном – номинальное напряжение электроприемников, В.

Определяется ток уставки срабатывания расцепителя по формуле:

Таким образом, выбирается распределительный пункт ПР11-3053-31УЗ.

Аналогично выбираются распределительные пункты РП-2 – РП-4, данные которых сводятся в таблицу 2.5.4.

Таблица 2.5.4 Данные распределительных пунктов.

 

Силовые ящики предназначены для защиты от токов короткого замыкания и нечастых включений и отключений под нагрузкой электрических цепей трёхфазного тока. Ввод и вывод проводов осуществляется через верхнюю и нижнюю съемные крышки. Комплектуются ящики выключателем с предохранителями.

Выбирается силовой ящик Q1, для этого определяется установленная мощность крана, питающегося через ящик по формуле:

где, Р_ном – номинальная мощность крана, кВт.

Определяется номинальный ток для силового ящика Q1 по формуле:

где, сosφ – коэффициент мощности крана

Определяется ток плавкой вставки предохранителя силового ящика Q1 по формуле:

Таким образом, выбирается силовой ящик БПВ-1УЗ.

Аналогично выбираются силовые ящики Q2 и Q3, данные которых сводятся в таблицу 2.5.5.

Таблица 2.5.5 Данные силовых ящиков.

 

Выбираются измерительные приборы которые сводятся в таблицу 2.5.6.

Таблица 2.5.6 Данные измерительных приборов

---

1  2  3  4