3. Определение числа и мощности цеховых трансформаторов и компенсирующих устройств

   1. Определение возможных вариантов

Минимальное число цеховых трансформаторов зависит от категории надежности потребителей цеха. Согласно ПУЭ потребители первой категории надежности должны питаться от двух независимых источников с автоматическим включением резерва (АВР), следовательно, минимальное количество трансформаторов – 2. Потребители второй категории надежности должны также питаться от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, переключения осуществляется дежурным персоналом. Для потребителей второй категории может быть установлен в цехе один трансформатор, но должно предусматриваться резервное питание от трансформатора , установленного в другом цехе и питающегося от другого трансформатора главной понизительной подстанции (ГПП). Потребители третьей категории могут питаться от одного источника питания, следовательно, достаточно одного трансформатора.

Таблица 4

Расчет электрических нагрузок (форма ф636-92)

Исходные данные

Расчетные величины

Эффективное число ЭП** nэ=(Рн)2/n

Коэффициент расчетной нагрузки Кр

Расчетная мощность

Расчетный ток, А

по заданию технологов

по справочным данным

КиРн

КиРнtg

n

активная, кВт Рр=КрКиРн

реактивная, квар** Qp=1,1КиРнtg при nэ10; Qp=КиРнtg при nэ>10

полная, кВА

Наименование ЭП

Количество ЭП, шт.* n

Номинальная (установленная) мощность, кВт*

коэффициент использования Ки

коэффициент реактивной мощности

одного ЭП рн

общая Рн=nрн

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Итого

∑n

∑Рн

Ки ср

∑Рсм

∑Qсм

∑ n

nэ

Кр

Рр

Qp

Sр

Iр

Примечание:

* Резервные ЭП, а также ЭП, работающие кратковременно, в расчете не учитываются.

** При расчете электрических нагрузок для магистральных шинопроводов, на шинах цеховых трансформаторных подстанций, в целом по цеху, корпусу, предприятию:

допускается определять n_э по выражению

n_э = 2Р_н/р_н.макс

расчетная реактивная мощность принимается равной

Q_р = К_рК_иР_нtg=Р_р tg

Таблица 5

Определение расчетной мощности по цеху в целом

№ ЭП	Наименование ЭП	n, шт.	Р1, кВт	Р∑, кВт	Ки	tgφ	Рсм, кВт	Qсм, кВАр	n	nэ	Кр	Рр, кВт	Qр, кВАр	Sр, кВА	Iр, А
1	Однофазные электроприемники	4	26,88	107,52	0,68		73,59	122,40	2890,1
2	Кран мостовой, 5т	2	15,4	30,8	0,1	1,73	3,08	5,33	474,32
3	Пресс гидравлический	3	3	9	0,17	1,17	1,53	1,79	27,00
4	Радиально- сверлильный	2	1,5	3	0,16	1,73	0,48	0,83	4,50
5	Токарно-карусельный	3	1,5	4,5	0,16	1,73	0,72	1,25	6,75
6	Отрезной	2	2,2	4,4	0,16	1,73	0,70	1,22	9,68
7	Плоскошлифовальный	2	4	8	0,16	1,73	1,28	2,22	32,00
8	Внутришлифовальный	2	5,5	11	0,16	1,73	1,76	3,05	60,50
9	Круглошлифовальный	3	10	30	0,16	1,73	4,80	8,31	300,00
10	Поперечно-строгальный	3	5,5	16,5	0,16	1,73	2,64	4,57	90,75
11	Универсально-фрезерный	10	11	110	0,16	1,73	17,60	30,48	1210
12	Вертикально-фрезерный	5	11	55	0,16	1,73	8,80	15,24	605
13	Зубофрезерный	2	6,5	13	0,17	1,17	2,21	2,58	84,50
14	Зубодолбежный	2	4,5	9	0,17	1,17	1,53	1,79	40,50
15	Продольно-строгальный	2	125	250	0,16	1,73	40,00	69,28	31250
16	Вертикально-сверлильный	3	4	12	0,16	1,73	1,92	3,33	48
17	Токарно-винторезный	10	11	110	0,16	1,73	17,60	30,48	1210
18	Координатно-расточной	2	2	4	0,16	1,73	0,64	1,11	8
19	Установка теплозащиты ворот	4	28	112	0,8	0,75	89,60	67,20	3136
20	Печь шахтная	5	50	250	0,6	0,57	150,00	85,01	12500
21	Приспособление закалочное	4	20	80	0,7	0,75	56,00	42,00	1600
22	Закалочная станция	2	50	100	0,7	0,75	70,00	52,50	5000
23	Выпрямитель сварочный	3	20	60	0,3	1,73	18,00	31,18	1200
24	Сварочный полуавтомат с выпрямителем	3	30	90	0,35	1,73	31,50	54,56	2700
	Итого силовые электроприемники	83	448,48	1479,8	0,40		596	637,72	64488	34	0,75	447	478,3	654,6	944,9
	Осветительная нагрузка	20	2613,6	52,27	0,95	0,33	49,66	16,39				49,66	16,39	52,29	75,48
	Итого по цеху в целом						645,6	654,1				496,7	494,68	701	1012

Мощность трансформаторов определяется по формуле

,

где N_т – количество трансформаторов, К_з – коэффициент загрузки трансформаторов, для двухтрансформаторных подстанций с преобладающей нагрузкой первой категории – 0,65÷0,7, для однотрансформаторных с преобладающей нагрузкой второй категории и резервированием по перемычкам на вторичном напряжении – 0,7÷0,8, для однотрансформаторых с преобладающей нагрузкой третьей категорией 0,9; S_н.тр – номинальная стандартная мощность трансформатора ( каталог).

Выбор числа и мощности трансформаторов должен осуществляться на основании технико-экономического расчета нескольких вариантов.

На показатели ТЭР при выборе оптимального варианта влияет также установка компенсирующих устройств. Для компенсации реактивной мощности в цехе обычно применяются конденсаторные установки (КУ). Компенсация реактивной мощности может быть индивидуальной, групповой и централизованной.

Часть реактивной мощности поставляется энергосистемой и задается с помощь нормируемого tgφ_н. Реактивная мощность, потребляемая из системы

.

Мощность КУ равна

.

Компенсация реактивной мощности возможна на высоком напряжении (ВН), низком напряжении (НН) или одновременно на ВН и НН, выбор варианта осуществляется на основании ТЭР.

При компенсации только на НН применяется только низковольтные батареи, устанавливаемые в цехе (Q_нку≈Q_ку).

Применение высоковольтных КУ ограничивается пропускной способностью трансформаторов

.

В зависимости от отношения мощностей к максимальной пропускной способностью трансформатора возможны следующие варианты:

1. если Q_тр.max≥Q_р, то КУ может быть установлено как на низком напряжении, так и на высоком, тогда реальная пропускная способность трансформатора при установке на НН Q_тр.max=Q_э, при ВН Q_т=Q_р;

2. если Q_э<Q_тр.max≤Q_р, то КУ может полностью устанавливаться на НН: Q_нку=Q_ку, Q_т=Q_э, или на НН и ВН: Q_вку= Q_тр.max- Q_э, Q_нку=Q_ку- Q_вку, Q_т=Q_тр.max;

3. если Q_тр.max ≤Q_э, то, Q_вку=0, Q_нку=Q_р- Q_тр.max; Q_т=Q_тр.max;

Проектируемый механический цех относиться ко второй категории надежности. Минимальное количество трансформаторов – 1. Технико-экономический расчет ТЭР проводятся для двух вариантов: с одним и двумя трансформаторами.

Реактивная мощность, потребляемая из энергосистемы

.

Мощность КУ равна

.

В проектируемом цехе применяется централизованная компенсация с возможной установкой КУ на высоком напряжении (ВН), низком напряжении (НН) или одновременно на ВН и НН.

1 вариант. N_т=1

согласно приложению 3, ближайшая большая стандартная мощность трансформатора 630 кВА.

Принимается 1 трансформатор с номинальной мощностью 630 кВА.

Максимальная пропускная способность трансформатора

.

Q_тр.max ≤Q_э, 85,5<99,34

3 вариант соотношений, следовательно Q_вку=0, Q_нку=494,68-85,5=409,18 кВАр; Q_т=85,5 кВАр (рис. 4, а).

2 вариант. N_т=2

Принимается 2 трансформатора с номинальной мощностью 400 кВА.

Максимальная пропускная способность трансформатора

.

Q_э<Q_тр.max≤Q_р, 99,34<258,6<494,68

2 вариант соотношений, следовательно

а) Q_нку=395,34кВАр, Q_т=99,34кВАр (рис. 4,б);

б) Q_вку= 258,6-99,34=159,26кВАр; Q_нку=395,34-159,26=236,08 кВАр, Q_т=258,6; (рис. 4, в).

Рис. 4. Распределение реактивных мощностей и компенсирующих устройств по вариантам