7) Расчет параметров электрической сети:

Категория надежности (Пример)

7. Расчет параметров электрической сети

7.1 Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжении.

Надежность электропитания в основном зависит от принятой схемы электроснабжения, степени резервирования отдельных элементов системы электроснабжения (линий, трансформаторов, электрических аппаратов). Для выбора схемы и системы построения электрической сети необходимо учитывать мощность и число потребителей, уровень надежности электроснабжения не потребителей в целом, а входящих в их состав отдельных электроприемников.

Так как электроприемники ремонтно-механического цеха имеют вторую и третью категории надежности электроснабжения, то питание цеха осуществляется от одного трансформатора, расположенного в помещении ТП.

Цеховые сети делят на питающие, которые отходят от источника питания, и распределительные, к которым присоединяются электроприемники. Схемы электрических сетей могут выполняться радиальными и магистральными.

Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания, например от распределительного щита ТП, отходят линии, питающие крупные электроприемники или групповые распределительные пункты, от которых, в свою очередь, отходят самостоятельные линии, питающие прочие мелкие электроприемники. Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания, в них легко могут быть применены элементы автоматики.

С учетом количества и мощностей станков и установок применяем для цеха радиальную схему электроснабжения.

Все электроприемники разбиваем на шесть распределительных пунктов, расположенных у стен. Питание двух мостовых кранов осуществляется прямо с шин низкого напряжения силового трансформатора.

Кроме шести РП имеется один щит освещения ЩО.

7.2 Расчет электрических нагрузок (Пример)

Так как потребитель 1-й категории, то ТП – двухтрансформаторная, между секциями НН устанавливается устройство АВР (автоматическое включение резерва).

Так как трансформаторы должны быть одинаковые, нагрузка распределяется по секциям примерно одинаково, а поэтому принимаются следующие РУ: РП1 (для 3-фазного ПКР), РП5 (для 1 -фазного ПКР), ЩО, ШМА1 и ШМА2 (для 3-фазного ДР).

Такой выбор позволит уравнять нагрузки на секциях и сформировать схему ЭСН (рис. 1).

Если потребитель 2-й категории, то ТП – однотрансформаторная.

Если потребитель 3-й категории, то ТП – однотрансформаторная.

7.3 Нагрузки 3-фазных электроприемников с пкр необходимо привести к длительному режиму:

где Рн – номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, кВт;

Рп – паспортная активная мощность, кВт;

ПВ – продолжительность включения, отн.ед.

Пример

РП-5 содержат однофазные электроприемники, для них необходимо привести 1-фазные нагрузки к длительному режиму и к условной 3-фазной мощности:

Рн = Рп – для электроприемников с ДР;

Рн = Рп√ПВ – для электроприемников ПКР;

Рн = Sп∙cos φ √ПВ – для сварочных трансформаторов ПКР;

Рн = Sп∙cos φ – для сварочных трансформаторов ДР;

где Рн – приведенная мощность, кВт;

Рп – паспортная мощность, кВт;

Sп – полная паспортная мощность, кВ∙А;

ПВ – продолжительность включения, отн.ед.

Пример

Рн = Sп∙cos φ √ПВ = 28∙0,4∙√0,4 =7,1 кВт;

7.4 Приведение к условной 3-фазной мощности:

Нагрузки распределяются по фазам с наибольшей равномерностью и определяется величина неравномерности:

где Рф.нб, Рф.нм – мощность наиболее и наименее загруженной фазы, кВт.

При Н > 15% и включении на фазное напряжение:

где Р_у⁽³⁾ – условная 3-фазная мощность (приведенная), кВт;

Р_м.ф.⁽¹⁾ – мощность наиболее загруженной фазы, кВт.

При Н > 15% и включении на линейное напряжение:

- для одного электроприемника

- для нескольких электроприемников

При Н ≤ 15% - расчет ведется как для 3-фазных нагрузок (сумма всех 1-фазных нагрузок)

7.5 Рассчитываем наиболее и наименее нагруженные фазы

Пример 1

Распределение 1-фазной нагрузки по фазам

Величина неравномерности:

Тогда

Пример 2

РП-4 содержит однофазные электроприемники, для него необходимо привести 1-фазные нагрузки к условно 3-фазной мощности:

РП-4: = 2,3 кВт, = 2,3 кВт, =3 кВт.

кВт;

Р_В=Р_А=3,2 кВт;

=3*3,2=9,6 кВт,

где - мощность наиболее загруженной фазы, которая определяется, как

половина суммы двух плеч, прилегающих к данной фазе (см.Рис. 3):

Рис. 3- Схема включения 1-фахных нагрузок на линейное напряжение

Расчеты для РП-* производятся аналогично вышеприведенным.

Произведем расчет электрических нагрузок по методу коэффициента максимума (упорядоченных диаграмм).

 1) По справочным данным (Приложение 1,2) определяем для каждого электроприемника коэффициент использования К_и и коэффициент мощности cos φ, tg φ.

Для токарных станков:

К_и = 0,14; cos φ = 0,5; tg φ = 1,73

Для остальных станков расчеты аналогичны.

Согласно распределению нагрузки по РУ заполняется «Сводная ведомость» (таблица 1, вынести в приложение).

* 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

Определяем групповую номинальную (установленную) активную мощность - сумму номинальных активных мощностей группы ЭП

где n - число электроприемников

Для группы, состоящей из ЭП различных категорий (т. е. с разными k_u), средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле

где n - число характерных категорий ЭП, входящих в данную группу.

7.6 Эффективное число электроприемников n_э - это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обусловливает те же значения расчетной нагрузки, что и группа различных по мощности электроприемников. Величину n_э рекомендуется определять по следующему выражению:

Величина n_э может определяться также по упрощенному выражению:

Если найденное по упрощенному выражению число n_э окажется больше n, то следует принимать n_э = n. Если р_н.макс / р_н.мин  3, где р_н.мин - номинальная мощность наименее мощного ЭП группы, также принимается n_э = n.

7.7 Коэффициент расчетной мощности К_р - отношение расчетной активной мощности Р_р к значению К_иР_н группы ЭП

К_р = Р_р / К_и Р_н

Коэффициент расчетной мощности зависит от эффективного числа электроприемников, средневзвешенного коэффициента использования, а также от постоянной времени нагрева сети, для которой рассчитываются электрические нагрузки.

7.8 Коэффициент расчетной мощности Кр зависит от эффективного числа электроприемников, средневзвешенного коэффициента использования, а также от постоянной времени нагрева сети, для которой рассчитываются электрические нагрузки.

Настоящими Указаниями приняты следующие постоянные времени нагрева:

Т_о = 10 мин - для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты. Значения К_р для этих сетей принимаются по табл. 1 (Приложение 3,4) или номограмме (см. рисунок);

Т_о = 2,5 ч - для магистральных шинопроводов и цеховых трансформаторов. Значения К_р для этих сетей принимаются по табл. 2;

Т_о  30 мин - для кабелей напряжением 6 кВ и выше, питающих цеховые трансформаторные подстанции и распределительные устройства. Расчетная мощность для этих элементов определяется при К_р = 1.

7.9 Расчетная активная мощность подключенных к узлу питания ЭП напряжением до 1 кВ (графа 12) определяется по выражению

Р_р = К_р  К_и Р_н

В случаях, когда расчетная мощность Р_р окажется меньше номинальной наиболее мощного электроприемника, следует принимать Р_р = р_н.макс.

7.10 Расчетная реактивная мощность (графа 13) определяется следующим образом:

Для питающих сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от n_э:

при n_э  10 Q_р = 1,1 К_и Р_н tg

при n_э > 10 Q_р = К_и Р_н tg

Для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых трансформаторных подстанций, а также при определении реактивной мощности в целом по цеху, корпусу, предприятию

Q_р = К_р К_и Р_н tg = Р_р tg

Зная реактивную и активную мощности находим полную мощность, среднюю за смену

Значение токовой расчетной нагрузки, по которой выбирается сечение линии по допустимому нагреву для РП:

7.11 Рассчитаем нагрузку на ЩО по формуле:

Р_м(що) = S * P% = 1344*0.01 = 13,4 кВт,

где S – площадь цеха, м²;

Р%=0,01% - норма освещения для заводского помещения, %.

  Расчеты для пяти других РП производятся аналогично вышеприведенным.

Отдельно рассчитываются мостовые краны, питающиеся от ТП. Результаты расчетов заносятся в сводную ведомость электрических нагрузок

7.12 Произведем расчет потерь мощности в трансформаторе.

 1) Потери активной мощности:

ΔР = 0,02*S_нн = 0,02*322,68 = 6,45 кВт,

где S_нн – мощность на шинах низкого напряжения, S_нн = S_м.

  2) Потери реактивной мощности:

ΔQ = 0,01*S_нн = 0,01*328,79 = 3,28 квар;

3) Потери полной мощности:

7.13 Активная и реактивная мощности на шинах высокого напряжения:

Р_вн = Р_м + ΔР = 295,56 + 6,45 = 302,01 кВт;

Q_вн = Q_м + ΔQ = 129,49 + 3,28 = 132,77 квар;