2 Расчет электрических нагрузок цеха
Для оценки ожидаемых электрических нагрузок будем использовать метод расчетного коэффициента. Основные положения этого метода приведены в «Руководящих указаниях по расчету электрических нагрузок» (РТМ 36.18.32.4-92) на основе исследований, проведенных ВНИПИ «Тяжпромэлектропроект».
Согласно этому документу системы электроснабжения с точки зрения расчета электрических нагрузок разделены на 6 уровней. Сначала проведем расчет для системы второго уровня, к которой относятся распределительные шинопроводы и щиты, с которых непосредственно питаются отдельные электроприемники напряжением до 1000 В.
Рассмотрим подробно вальцетокарное отделение, подключенное от силового пункта №1 СП-1. На этом участке находятся 9 электроприемников общей номинальной мощностью 447,95 кВт. Значения коэффициента использования по активной мощности КИА и коэффициентов мощности cos и tg для каждой из групп электроприемников задано в задании на курсовое проектирование.
Далее для каждой группы однотипных электроприемников находим среднюю нагрузку:
(2.1)
где РНОМ – номинальная активная мощность группы однотипных электроприемников, кВт.
n – число однотипных электроприемников подключенных к ШР.
Для станка вальцетокарного РНОМ=44 кВт, n=1; cos=0,65, КИА=0,17:
РС = 1 · 0,17 · 44 = 7,5 кВт;
QС = 1 · 0,17 · 44 · 1,17 = 8,8 квар.
Аналогично рассчитываются другие нагрузки отделений, результаты расчета сведены в таблицу 1.1.
Найдем эффективное число электроприемников:
, (2.2)
где n – реальное число электроприемников;
рНОМi – номинальная активная мощность i-го электроприемника, кВт.
Например, для СП1 вальцетокарного отделения
,
принимаем nэ = 5.
Далее определяем средневзвешенное значение коэффициента использования по СП1:
,
(2.3)
где kИАi – коэффициент использования i-го электроприемника.
.
Средневзвешенное значение tg определяем аналогично:
, (2.4)
где tg i – коэффициент реактивной мощности i-го электроприемника.
.
По полученному значению tg находим значение сos.
Согласно РТМ расчетные мощности для системы второго уровня определяются по формулам:
, (2.5)
, (2.6)
где КРА – коэффициент расчетной нагрузки по активной мощности, приводится в РТМ в зависимости от эффективного числа электроприемников и средневзвешенного коэффициента использования по активной мощности КРА=f(nЭ,КИА);
1 – для nэ > 10; 1,1 - для nэ ≤ 10.
Полная расчетная нагрузка:
, (2.7)
Расчетный ток:
, (2.8)
где UНОМ – номинальное напряжение, кВ.
Так, для рассматриваемого СП1 КР = 1,16 , тогда
РР = 1,16 · 208,5 = 241,8 кВт;
QР = 1,1 · 63,2 = 69,5 квар.
Расчетная мощность проверяется по условию (если сумма мощностей трех наибольших электроприемников больше, чем расчетная величина, то для дальнейших расчетов принимается большая величина):
,
(2.9)
,
(2.10)
где kз – коэффициент загрузки, принимается равным 0,8;
= (110 + 102 + 102) = 251,2
кВт;
Так как , то принимается за расчетную мощность
= (22,0 + 20,4 + 20,4) = 62,8
квар;
кВА;
А.
Аналогично рассчитываются и нагрузки других отделений, результаты расчета сведены в таблицу 1.2.
После определения нагрузок по отделениям можно перейти к расчету нагрузок по секциям шин и в целом по цеху, то есть необходимо определить электрические нагрузки на сборных шинах напряжением 0,4 кВ цеховых трансформаторных подстанций, а это уже система третьего уровня.
Расчетные активная и реактивная мощности определяются по формулам:
, (2.11)
, (2.12)
где КРА – коэффициент расчетной нагрузки по активной мощности, зависит от тех же величин, что и на втором уровне, но определяется в РТМ по другой таблице.
Коэффициенты расчетной нагрузки по активной и реактивной мощности принимаются одинаковыми, так как на третьем уровне графики активной нагрузки становятся более ровными во времени, чем в узлах системы второго уровня.
При расчете нагрузок по цеху в целом также необходимо определить эффективное число электроприемников, средневзвешенные коэффициенты использования и реактивной мощности по формулам (2.2), (2.3), (2.10) и (2.11) соответственно.
Так, для первой секции шин ТП
;
;
;
cos=0,93;
КРА=f(nЭ,КИА)=0,85;
РР = 0,85 · 354,1 = 301,0 кВт;
QР = 0,85 · 142,8 = 121,4 квар.
Полная мощность определяется по формуле
(2.13)
кВА.
Расчетный ток определяется по формуле
(2.14)
А.
На этом расчет нагрузок по механическому цеху заканчивается, все результаты расчетов представлены в таблице 1.1.
Проведем расчет пиковых нагрузок.
Пиковой нагрузкой одного или группы электроприемников называется кратковременная нагрузка (1-2 секунды), обусловленная пуском электродвигателей, эксплуатационным коротким замыканием и т.д.
При количестве электроприемников
n = 2…5
(2.15)
n > 5
(2.16)
n = 1
(2.17)
где
– номинальный ток наибольшего
электроприемника, А,
(2.18)
– пусковой ток
наибольшего электроприемника, А,
(2.19)
где kпуск – кратность пускового тока наибольшего электроприемника, о.е.
kпуск = 5…7 – для асинхронного двигателя с к.з. ротором;
kпуск ≥ 2,5 – для двигателя постоянного тока или асинхронного с фазным ротором;
kпуск ≥ 3 – для печных и сварочных трансформаторов.
Пример для потребителей, подключенных к СП1: т.к. nэ = 5, то
Таблица 1.1 – Расчет электрических нагрузок |
|||||||||||||||||
Наименование узлов СЭС и электроприемников |
Тип стана |
n |
Уст мощ-ть |
КИА |
cosφ |
tgφ |
PС, кВт |
QС, кВт |
n•PНОМ2 |
nЭ |
КР |
РР, кВт |
QР, квар |
SР, кВА |
IР, А |
iпик, А |
|
РНОМ, кВт |
РСУМ, кВт |
||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
I СШ ТП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вальцетокарное отделение (СП-1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Станок вальцетокарный |
РТ 90403 |
1 |
44 |
44 |
0,17 |
0,65 |
1,17 |
7,5 |
8,8 |
1936 |
|
|
|
|
|
|
|
Печь для разогрева валов |
- |
1 |
110 |
110 |
0,6 |
0,98 |
0,2 |
66,0 |
13,2 |
12100 |
|
|
|
|
|
200,9 |
602,7 |
Установка для наплавки валков |
АБСК |
2 |
102 |
204 |
0,6 |
0,98 |
0,2 |
122,4 |
24,5 |
20808 |
|
|
|
|
|
|
|
Станок вальцетокарный |
РТ 502 |
2 |
12,5 |
25 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
3,5 |
4,7 |
312,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Заточный станок |
ЗА64М |
1 |
1,75 |
1,75 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
0,2 |
0,3 |
3,0625 |
|
|
|
|
|
|
|
Станок вальцетокарный |
1К824 |
2 |
31,6 |
63,2 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
8,8 |
11,8 |
1997,12 |
|
|
|
|
|
|
|
Суммарно по узлу |
|
9 |
|
447,95 |
0,47 |
0,96 |
0,30 |
208,5 |
63,2 |
37156,68 |
5 |
1,16 |
241,8 |
69,5 |
251,6 |
|
|
Проверка |
|
|
251,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
251,2 |
62,8 |
|
|
|
ИТОГО по СП-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
251,2 |
62,8 |
258,9 |
393,9 |
1364,6 |
Слесарный участок (СП-2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пресс гидравлический |
П6324Б |
2 |
5,5 |
11 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
2,2 |
2,6 |
60,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Заточный станок |
3Б634 |
1 |
4 |
4 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
0,6 |
0,7 |
16 |
|
|
|
|
|
|
|
Пылеулавливающий агрегат |
ЗИЛ-900 |
1 |
1,5 |
1,5 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
0,2 |
0,3 |
2,25 |
|
|
|
|
|
|
|
Станок радиально-сверлильный |
В2-4 |
2 |
9,8 |
19,6 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
2,7 |
3,6 |
192,08 |
|
|
|
|
|
|
|
Геркулес |
|
1 |
39,5 |
39,5 |
0,17 |
0,65 |
1,17 |
6,7 |
7,9 |
1560,25 |
|
|
|
|
|
92,4 |
462,0 |
Молот пневматический ковочный |
МБ412 |
1 |
10 |
10 |
0,24 |
0,65 |
1,17 |
2,4 |
2,8 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
Молот пневматический ковочный |
МА415 |
1 |
20 |
20 |
0,24 |
0,65 |
1,17 |
4,8 |
5,6 |
400 |
|
|
|
|
|
|
|
Суммарно по узлу |
|
9 |
|
105,6 |
0,19 |
0,64 |
1,20 |
19,6 |
23,5 |
2331,08 |
5 |
1,79 |
35,1 |
25,9 |
43,6 |
|
|
Проверка |
|
|
55,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
55,6 |
65,0 |
|
|
|
ИТОГО по СП-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
55,6 |
65,0 |
85,5 |
130,1 |
621,8 |
Участок плазменной резки (СП-3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ножницы листовые |
Н474 |
2 |
7 |
14 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
2,0 |
2,6 |
98 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы 1.1 |
|||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
Станок вальцегибочный |
|
1 |
13 |
13 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
1,8 |
2,4 |
169 |
|
|
|
|
|
|
|
Машина листогибочная |
И-22225 |
2 |
24 |
48 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
6,7 |
8,9 |
1152 |
|
|
|
|
|
|
|
Станок отрезной |
872А |
2 |
1,9 |
3,8 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
0,5 |
0,7 |
7,22 |
|
|
|
|
|
|
|
Ножницы комбинированные |
ВМ25000 |
2 |
5,5 |
11 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
1,5 |
2,0 |
60,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Точильно-шлифовальный станок |
3Л631 |
1 |
0,75 |
0,75 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
0,1 |
0,1 |
0,5625 |
|
|
|
|
|
|
|
Установка плазменной резки |
|
1 |
19,5 |
19,5 |
0,6 |
0,98 |
0,2 |
11,7 |
2,3 |
380,25 |
|
|
|
|
|
|
|
Ножницы комбинированные |
ВМ25000 |
1 |
5,5 |
5,5 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
0,8 |
1,0 |
30,25 |
|
|
|
|
|
|
|
Станок радиально-сверлильный |
В2-4 |
1 |
9,8 |
9,8 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
1,4 |
1,8 |
96,04 |
|
|
|
|
|
|
|
Суммарно по узлу |
|
13 |
|
125,35 |
0,21 |
0,77 |
0,83 |
26,5 |
22,0 |
1993,823 |
8 |
1,45 |
38,5 |
24,3 |
45,5 |
|
|
Проверка |
|
|
54,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
54,0 |
54,2 |
|
|
|
ИТОГО по СП-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
54,0 |
54,2 |
76,5 |
116,4 |
372,2 |
Термическое отделение (СП-4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Печь электротермическая |
ПН-45 |
2 |
70 |
140 |
0,6 |
0,98 |
0,2 |
84,0 |
16,8 |
9800 |
|
|
|
|
|
|
|
Установка высокочастотная |
И-32 |
2 |
2,4 |
4,8 |
0,3 |
0,6 |
1,33 |
1,4 |
1,9 |
11,52 |
|
|
|
|
|
|
|
Преобразователь сварочный |
|
1 |
28 |
28 |
0,3 |
0,6 |
1,33 |
8,4 |
11,2 |
784 |
|
|
|
|
|
|
|
Вентилятор |
АО2-71-4 |
1 |
7 |
7 |
0,8 |
0,8 |
0,75 |
5,6 |
4,2 |
49 |
|
|
|
|
|
|
|
Суммарно по узлу |
|
6 |
|
179,8 |
0,55 |
0,95 |
0,34 |
99,4 |
34,1 |
10644,52 |
3 |
1,28 |
127,3 |
37,5 |
132,7 |
|
|
Проверка |
|
|
134,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
134,4 |
52,2 |
|
|
|
ИТОГО по СП-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
134,4 |
52,2 |
144,2 |
219,3 |
639,7 |
ИТОГО по II СШ ТП |
|
37 |
|
858,7 |
0,41 |
0,93 |
0,40 |
354,1 |
142,8 |
52126,1 |
14 |
0,85 |
301,0 |
121,4 |
324,5 |
493,6 |
1208,4 |
Станочное отделение (СП-5) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Токарный станок |
16М30Ф1 |
2 |
40,5 |
81 |
0,17 |
0,65 |
1,17 |
13,8 |
16,1 |
3280,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Консально- фрезерный станок |
6Т82 |
3 |
28,5 |
85,5 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
12,0 |
15,9 |
2436,8 |
|
|
|
|
|
|
|
Токарно-винторезный станок |
1М63Н-1 |
1 |
116 |
116 |
0,17 |
0,65 |
1,17 |
19,7 |
23,1 |
13456,0 |
|
|
|
|
|
271,5 |
1357 |
Долбёжный станок |
7Д430 |
1 |
11 |
11 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
1,5 |
2,0 |
121,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Зубофрезерный станок |
5Д32 |
1 |
9,45 |
9,45 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
1,9 |
2,2 |
89,3 |
|
|
|
|
|
|
|
Зубофрезерный станок |
53А30П |
1 |
46,1 |
46,1 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
9,2 |
10,8 |
2125,2 |
|
|
|
|
|
|
|
Зубофрезерный станок |
5А140П |
1 |
10,6 |
10,6 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
2,1 |
2,5 |
112,4 |
|
|
|
|
|
|
|
Пылеулавливающий агрегат |
ЗИЛ-900 |
2 |
1,5 |
3 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
0,4 |
0,6 |
4,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы 1.1 |
|||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
Обдирочно-шлифовальный станок |
3В633 |
2 |
2,8 |
5,6 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
1,1 |
1,3 |
15,7 |
|
|
|
|
|
|
|
Универсально-заточный станок |
3М634 |
1 |
7,7 |
7,7 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
1,1 |
1,4 |
59,3 |
|
|
|
|
|
|
|
Зубодолбёжный станок |
5161 |
1 |
9,85 |
9,85 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
2,0 |
2,3 |
97,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Токарно-винторезный станок |
SPA-8 |
1 |
23 |
23 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
3,2 |
4,3 |
529,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Токарно-винторезный станок |
СИ-500 |
2 |
8,3 |
16,6 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
2,3 |
3,1 |
137,8 |
|
|
|
|
|
|
|
Горизонтально-расточный станок |
2Б-635 |
1 |
40,1 |
40,1 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
8,0 |
9,4 |
1608,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Горизонтально-расточный станок |
2А614-1 |
1 |
12,55 |
12,55 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
2,5 |
2,9 |
157,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Токарно-винторезный станок |
1М63 |
3 |
18,5 |
55,5 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
7,8 |
10,3 |
1026,8 |
|
|
|
|
|
|
|
Токарно-винторезный станок |
1М63Ф101 |
1 |
16,28 |
16,28 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
2,3 |
3,0 |
265,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Токарно-винторезный станок |
1И65-5 |
1 |
23,62 |
23,62 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
3,3 |
4,4 |
557,9 |
|
|
|
|
|
|
|
Токарно-винторезный станок |
165 |
1 |
30,5 |
30,5 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
4,3 |
5,7 |
930,3 |
|
|
|
|
|
|
|
Токарно-винторезный станок |
16К40 |
1 |
19,9 |
19,9 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
2,8 |
3,7 |
396,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Вертик.-фрезерный станок |
F315 |
1 |
6,99 |
6,99 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
1,0 |
1,3 |
48,9 |
|
|
|
|
|
|
|
Продольно-фрезерный станок |
СГ608 |
1 |
76,42 |
76,42 |
0,17 |
0,65 |
1,17 |
13,0 |
15,2 |
5840,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Консально-фрезерный станок |
F-400 |
1 |
6,64 |
6,64 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
0,9 |
1,2 |
44,1 |
|
|
|
|
|
|
|
Токарно-винторезый станок |
ДИП-500 |
1 |
22 |
22 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
3,1 |
4,1 |
484,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Продольно фрезерный станок |
6632 |
1 |
36,7 |
36,7 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
5,1 |
6,8 |
1346,9 |
|
|
|
|
|
|
|
Установка для наплавки валков |
АБСК |
2 |
102 |
204 |
0,6 |
0,98 |
0,2 |
122,4 |
24,5 |
20808,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Электропечь шахтная |
|
1 |
110 |
110 |
0,6 |
0,4 |
0,2 |
66,0 |
13,2 |
12100,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Радиально-сверлильный станок |
В2-4 |
1 |
9,8 |
9,8 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
1,4 |
1,8 |
96,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Строгальный станок |
7310Д |
1 |
11 |
11 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
1,5 |
2,0 |
121,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Продольно фрезерный станок |
6641 |
1 |
73,1 |
73,1 |
0,17 |
0,65 |
1,17 |
12,4 |
14,5 |
5343,6 |
|
|
|
|
|
|
|
Лоботокраный станок |
1М692 |
2 |
37 |
74 |
0,17 |
0,65 |
1,17 |
12,6 |
14,7 |
2738,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Автомат зуборезный |
53А80К |
1 |
70,1 |
70,1 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
14,0 |
16,4 |
4914,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Долбёжный станок |
7А420 |
2 |
3,8 |
7,6 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
1,1 |
1,4 |
28,9 |
|
|
|
|
|
|
|
Токарно-винторезный станок |
Б16Д25 |
1 |
12 |
12 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
1,7 |
2,2 |
144,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Токарно-винторезный станок |
1К62 |
3 |
11,125 |
33,375 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
4,7 |
6,2 |
371,3 |
|
|
|
|
|
|
|
Автомат отрезной -круглопильный |
8Г663 |
2 |
11,11 |
22,22 |
0,14 |
0,6 |
1,33 |
3,1 |
4,1 |
246,9 |
|
|
|
|
|
|
|
Кран мостовой Q=5т. |
|
2 |
20,7 |
41,4 |
0,15 |
0,8 |
0,75 |
6,2 |
4,7 |
857,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы 1.1 |
|||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
Кран мостовой Q=10т. |
|
1 |
55 |
55 |
0,15 |
0,8 |
0,75 |
8,3 |
6,2 |
3025,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Кран мостовой Q=15т. |
|
1 |
81,5 |
81,5 |
0,15 |
0,8 |
0,75 |
12,2 |
9,2 |
6642,3 |
|
|
|
|
|
|
|
Суммарно по узлу |
|
54 |
|
1577,7 |
0,25 |
0,82 |
0,70 |
392,0 |
275,0 |
92605,6 |
27 |
1,05 |
411,6 |
275,0 |
495,0 |
|
|
Проверка |
|
|
262,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИТОГО по СП-6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
411,6 |
275,0 |
495,0 |
752,9 |
1806,2 |
ИТОГО по II СШ ТП |
|
54 |
|
1577,7 |
0,25 |
0,82 |
0,70 |
392,0 |
275,0 |
92605,6 |
27 |
0,75 |
294,0 |
206,2 |
359,1 |
546,2 |
1670,3 |
ИТОГО по ТП |
|
91 |
|
2436,40 |
0,31 |
0,87 |
0,56 |
746,0 |
417,8 |
144731,8 |
41 |
0,75 |
559,5 |
313,4 |
641,3 |
975,5 |
1952,5 |