2.3 Расчет компенсирующего устройства

Для определения средневзвешенного коэффициента мощности определяем величины годового расхода активной и реактивной энергии

WГОД = WС + WО (2, с. 69) (13)

VГОД = VС + VО (2, с. 69) (14)

где WС ,VС – годовой расход активной и реактивной энергии

Годовой расход электроэнергии силовыми приемниками

 WС =РСМ * ТС (2, с. 69) (15)

 VС = QСМ *ТС (2, с. 69) (16)

где ТС - годовое число часов работы оборудования, при двухсменной работе по табл. 2. 20 (2)

WС = 47,95 * 3950 = 189402,5 кВт ч

VС = 69,87 * 3950 = 275986,5 квар ч

Годовой расход электроэнергии на освещение

WО = РРО * ТО СР (2, с. 69) (17)

VО = QРО * ТО СР (2, с. 69) (18)

где ТО СР = 1600 ч – по табл. 2. 20 (2)

WО = 22,98 * 1600 = 36768 кВт ч

VО = 7,58 * 1600 = 12128 квар ч

WГОД = 189402,5 + 36768 = 226170,5 кВт ч

VО = 275986,5 +12128 = 288114,5 квар ч

Средневзвешенный коэффициент мощности

cos φ CР ВЗВ = Wгод  (2, с. 69) (19)

 √ WГОД2 * VО2

cos φ CР ВЗВ = 226170,5 = 0,61

 √226170,52 +288114,52

Определяем мощность компенсирующего устройства

QКУ = QМ – QЭ, (2, с. 125) (20)

где QМ = РМ * tgℓМ; РМ – мощность активной нагрузки предприятия в часы максимума энергосистемы, принимая по РСМ наиболее загруженной смены;

QЭ – мощность, предоставленная энергосистемой

QКУ = РСМ (tgℓСР ВЗВ - tgℓЭ) (2, с. 125) (21)

QКУ = РСМ * tgℓСР ВЗВ + РДОП * tgℓДОП – (РСМ + РДОП ) * tgℓДОП

QКУ = (70,93 * 1,29 + 400 * 0,75)– (70,93 + 400) * 0,75 = 38,3квар

Для установки в КТП выбираем компенсирующие устройство типа КС2, 3 серия QК = 40 квар, U=0,4 кв, n= 1шт – табл. 3. 238 (4)

Мощность потребителей ТП с учетом компенсирующего устройства определяется по формуле

S МАХ КУ = √ ( РМАХ + РДОП)2 + [(РМАХ * tgℓСР ВЗВ+ РДОП * tgℓДОП) - QКУ ]2 (22)

S МАХ КУ = √ 94,912 +400)2 + [(94,91*1,29 + 400* 0,75) – 40]2 = 496 кВА

Коэффициент мощности с учетом компенсирующего устройства

cos φ КУ = Рмах * Рдоп , (23)

 S МАХ КУ

 cos φ КУ = 94,91* 400 = 0,99

2.4             Выбор числа и мощности трансформаторов

Трансформаторные подстанции должны размещаться как можно ближе к центру нагрузок. Это позволяет построить экономичную и надежную систему электроснабжения, так как сокращается протяженность сетей вторичного напряжения, уменьшается зона аварий, облегчается и удешевляется развитие электроснабжения, так как строят подстанции очередями по мере расширения производства.

По заданию проектируемая токарным цехом – потребитель 3 категории. Для потребителей 3 категории надежности электроснабжения допускается перерыв в электроснабжении, необходимый для ремонта и замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышающий 24 ч. выбираем однотрансформаторную подстанцию. Так как график нагрузки потребителей неизвестен, выбираем мощность трансформатора на основе расчетной максимальной нагрузки.

Условие выбора мощности трансформатора для однотрансформаторной подстанции

SНОМ М > S МАХ КУ (22)

Мощность трансформатора выбирается с учетом перегрузочной способности трансформатора. Суммарная перегрузка за счет суточной и летней недогрузок должна быть не более 300%.

Намечаем и сравниваем 2 варианта.

1 вариант – трансформатор ТМ 630/10.

2                    вариант – трансформатор ТМ 1000/10.

С учетом перегрузки трансформатора ТМ1000/10 на 30% условия выполняются

630 кВА > 496 кВА

Проведем технико-экономическое сравнение выбранных вариантов. Технические данные приведены в таблице 3.

Таблица 3

Определяем приведенные потери в трансформаторах.

Реактивные потери холостого хода

 QХХ = Iхх *Sном м (3, с. 41) (23)

 100

 QХХ1 = 2*630 = 12,6 квар

 100

 QХХ2 = 1,4 * 1000 = 14 квар

 100

Реактивные потери короткого замыкания

 QКЗ = Uкз * Sном м (3, с. 41) (24)

 100

 QКЗ = 5,5 *630 = 34,6 квар

 100

 QКЗ = 5,5 * 1000 = 55 квар

 100

Приведенные потери активной мощности при коротком замыкании

 РК’ = РК + КИН * QКЗ, (3, с. 41) (25)

где КИН = 0,06 кВТ/ квар

РК’1 = 7,6 + 0,06 * 34,6 = 8, 63 кВТ

РК’2 = 12,20 + 0,06 * 55 = 15,5 кВТ

Приведенные потери активной мощности при холостом ходе

 Р’ ХХ = РХХ + КИН * QХХ (3, с. 41) (26)

 Р’ХХ1 = 1,31+ 0,06 *12,6 = 2, 06

 Р’ХХ2 = 2,45+ 0,06 * 14 = 3,29

Полные приведенные потери мощности в трансформаторе

 Р= Р’ ХХ + КЗ2 * РК’ , (3, с. 41) (27)

где КЗ – коэффициент загрузки трансформатора

 КЗ = Sмах ку (28)

 Sном м

КЗ1 = 496 = 0,78

 630

КЗ2 = 496 = 0,496

 1000

 Р1 = 2, 06 +0,782 *8, 63 = 7,3 кВТ

 Р2 = 3,29 + 0,4962 * 15,5 = 7, 1 кВТ

Потери электроэнергии определяются

 W = Р * ТМАХ , (3, с. 42) (29)

где ТМАХ – годовое число использования максимума нагрузки

ТМАХ = Wгод (30)

 РМАХ

ТМАХ = 226170,5 = 2382,2 ч

 94,91

 W1 = 7,3 * 2382,2 =17390,06 кВТ ч

 W2 = 7, 1 * 2382,2 = 16913,62 кВТ ч

Стоимость потерь при СО = 1,7 руб/ кВТ ч

СП = СО * W (3, с. 42) (31)

СП1 = 1,7 * 17390,06 = 29563,102 руб

СП2 = 1,7 * 16913,62 = 28753,154 руб

Средняя стоимость амортизационных отчислений

СА = РА * К, (3,с. 42) (32)

где РА = 6,3% - по таблице 4.1 (2)

К – стоимость трансформатора

СА1 = 0,063 * 48000 = 3024 руб

СА2 = 0,063 * 69600 = 4384,8 руб

 Годовые расходы

СГОД = СП + СА (3, с. 42) (33)

СГОД 1= 29563,102 + 3024 = 32587,102 руб

СГОД 2 = 28753,154 + 4384,8 = 33137,954 руб

Суммарные затраты определяются

З = СГОД + 0,125 * К (3, с. 43) (34)

З1 = 32587,102 +0,125 *48000 = 38587,102руб

З2 = 33137,954 + 0,125 *69600 = 41837,954 руб

Расчетные данные вносим в таблицу сравнения технико–экономических показателей.

Таблица 4

Выбираем первый вариант, т. к. при нем меньше потери электроэнергии и суммарные затраты.

2.5             Расчет и выбор питающих линий высокого напряжения

Цеховая ТП получает питание по воздушной линии от городской ГПП. Расчет сечения ВЛЭП производим по экономической плотности тока

SЭ = Iрасч (2, с. 85) (35)

 JЭ

где SЭ – экономическое сечение провода;

 Iрасч – расчетный ток линии;

JЭ – экономическая плотность тока, по таблице 2.26 (2) JЭ = 1,0 А/мм2 с ТМ более 5000 ч.

Определяем расчетный ток линии

Iрасч = Sмах ку (36)

 √ 3 * U

Iрасч = 496 = 29,1 А

 √ 3 * 10

SЭ = 29,1 = 29,1 мм2

Минимальное сечение провода сталеалюминиевого провода АС по условию механической прочности

S = 35 мм2 – (1, табл. 2. 5.4) с IДОП = 130 (1, табл. 1.3.29), активное сопротивление RО = 0,91 Ом/ мм2 (2, табл. П4).

Выбранный провод АС – 35 проверяем по нагреву.

Должно выполняться условие

Iрасч < IДОП (37)

29,1А < 130 А

Проверку выбранного провода проводим по потери напряжения. Условие проверки

 UДОП > UРАСЧ, (38)

где UДОП – допустимая потеря напряжения, 5% (1, с. 146);

 UРАСЧ - расчетное значение потери напряжения.

 UРАСЧ = (10 5/ U 2НОМ * cos φ)( RО * cos φ +ХО) * ΣРℓ, (39) где RО – активное сопротивление на 1км длины линии, 0,91 Ом/км;

ХО – реактивное сопротивление на 1км длины линии 0,08 Ом/км;

cos φ, sin φ – коэффициенты мощности устройств с учетом установки компенсирующих устройств; 0,92; 0,39;

ΣР – максимальная расчетная мощность;

ℓ - длина кабельной (воздушной) линии.

 UРАСЧ = (10 5/100002 * 0,99)( 0,91 *0,99 +0,08 * 0,39) * 94,91* 2,5 = 2,2 %

 UДОП = 5% > UРАСЧ = 2,2 %

Условие проверки выполняется.

Выбираем шины на стороне ВН трансформаторной подстанции, алюминиевые прямоугольного сечения 15 *3, допустимый ток IДОП =165 А – (2, табл. П5)

Условие выбора по нагреву током

Iрасч < IДОП (40)

Выполняется , так как

Iрасч = 29,1А < IДОП =165 А

2.6 Расчет и выбор магистральных и распределительных сетей напряжением до 1000В (выбор аппаратов защиты и распределительных устройств, выбор марок и сечений проводников, типа шинопроводов)

Так как трансформаторная подстанция находится в помешении токарног цеха, то силовой пункт получает питание от шинопровода ТП по магистральной схеме. Сечение питающих кабелей определяют по расчетному максимальному току и условию нагрева

Iрасч < IДОП (41)

Так как IРАСЧ СП = 115,5 А, IРАСЧ ЩО = 37,44 А выбираем кабель АВВГ сечением S1 = 70 мм2 с IДОП =140 А; SЭ =10 мм2 с IДОП = 42 А – по таблице 2.8 (2), условие нагрева выполняется.

В качестве СП используется шинопровод, укомплектованные автоматическими выключателями ВА 51, которые защищают линии нагрузок от токов короткого замыкания.

Условия выбора занесены в таблицу 5.

рассмотрим токарно-револверный станок с данными РНОМ = 9 кВТ; IНОМ = 13,9 А ; IПУСК = 83,4 А .

Таблица 5

Для питания токарно-револверного станока выбирается провод АПВ 4(1*2,2) с IДОП = 19 А.

IДОП = 19 А. > IРАСЧ = 13,9 А

По соответствующему аппарату защиты

IДД = 19 А > КЗАЩ * IЗАЩ = 1*18 А

Условия выполнены. Для остального оборудования расчеты сведены в таблицу 6.

Таблица 6

2.7. Расчет заземляющего устройства

Так как цеховая ТП является встроенной в токарный цех, то защитное заземление выполняется общим размером цеха 48000 * 28000; грунт в районе цеха – глина – S = 100 Ом * м; U ВЛЭП = 10кВ, длина воздушной линии 2,5 км. В качестве вертикальных электродов используем стальной уголок 75*75, LВ = 3м, горизонтальный электрод – полоса 40 * 4 мм.

Рассчитываем сопротивление одного вертикального электрода

RВ = 0,3 * S * КСЕЗ. В, (3, с. 91) (42)

где КСЕЗ. В = 1,5 – по таблице 1.73

RВ = 0,3 * 100 * 1,5 = 45Ом

Определяем предельное сопротивление совмещенного ЗУ

RЗУ1 < 125 (3, с. 88) (43)

IЗ

где RЗ - сопротивление заземляющего устройства;

 IЗ – расчетный ток замыкания на землю.

IЗ = Uном * (35 * ℓклэп +ℓвлэп ) (3, с. 88) (44)

IЗ = 10 * (35 * 0 + 2,5) = 0,07 А

RЗУ1 = 125 = 1785,7 Ом

Требуемое по НН RЗУ2 < 4 Ом на НН. Принимаем RЗУ2 = 4 Ом. Так как S > 100 Ом * м, то для расчета

RЗУ < 4 * S  = 4 Ом

Количество вертикальных электродов

N’В. Р = Rв , (3, с. 92) (45)

 RЗУ

N’В. Р = 45 = 11 шт

с учетом экранирования

NВ. Р = N’в.р = 11 шт (3, с. 92) (46)

 ŋВ

где ŋВ – определяется по таблице 1. 13. 5.; 0,55.

NВ. Р = 11 = 20 шт

размещаем электроды на плане, учитывая, что контурное заземление отрывается от здания на расстоянии не менее 1 м.

 48000

Определяем уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов

RГ = 0,4 * S* КСЕЗ. Г * ℓ * 2 L2 н (3, с. 93) (47)

 LН* ŋГ в t

RГ = 0,4 *100*1,8 ℓ * 2*762 = 9,36 Ом

 76 * 0,27 40*10 –3 *15

RВ = Rв (3, с. 93) (48)

 NВ*ŋВ

RВ = 45 = 4,7

 20 * 0,47

Фактическое сопротивление ЗУ

RЗУ = Rв*Rг (3, с. 93) (49)

 RВ + RГ

RЗУ = 4,7*9,36 = 3,1 Ом

 4,7 + 9,36

что меньше 4 Ом.

 3. Организационные и технические мероприятия

Кроме общих правил для всех работ, при монтаже проводок соблюдают следующие требования ТБ.

Борозды, отверстия и проемы в кирпичных и бетонных конструкциях пробивают в предохранительных очках. Нельзя применять при пробивки неисправные ручные и механизированные инструменты, работать с приставных лестниц, а также натягивать с приставных и раздвижных лестниц в горизонтальном направлении провода сечением более 4 мм2 . Монтаж с крана цеховых магистралей допустим лишь при наличии ограждений крановых троллеев и других открытых токоведущих деталей крана, находящихся под напряжением. К работе с монтажным пистолетом допускается только специально обученный персонал.

При работе в помещениях без повышенной опасности применяют электрифицированный инструмент на напряжение 220/120 В при условии надежного заземления корпуса электроинструмента.

3.1 Мероприятия по охране труда, техники безопасности

В каждом помещении на видном месте вывешивают инструкции из правил пожарной безопасности, которые должны соблюдать работающие, а также таблички с фамилией работника, отвечающего за пожарную безопасность, номера телефонов ближайших пожарных команд.

Дороги, проходы, проезды и подъездные пути к водоисточникам и местам расположения пожарного инвентаря и оборудования должны быть свободны, а пожарная сигнализация доступной.

В случае воспламенения горючих жидкостей пламя гасят огнетушителем, забрасывают песком, накрывают войлоком, нельзя заливать водой. Во всех производственных помещения на видных местах должны быть пожарные щиты с противопожарным инвентарям : баграми, огнетушителями, лопатами и т. д. противопожарный инвентарь использовать только по прямому назначению.

В граверной место, где выполняют сварку, очищают от горючих и взрывоопасных материалов на расстоянии не менее 5 метров. Около рабочего места ставят ящик с песком.

3.3             Мероприятия по охране окружающей среды

Мероприятия по охране окружающей среды и охране природы должны принадлежать к основным направлении развития народного хозяйства страны.

Необходимо шире внедрять малоотходные и без отходных технологические процессы. Последовательно улучшать охрану водных ресурсов страны. Повысить эффективность работы очистных сооружений и установок, увеличить использование очищенных сточных вод для орошения и других нужд народного хозяйства. Усилить охрану атмосферного воздуха.

Использования ветошь, отходы цеха складываются в специальные ящики – контейнеры. Вокруг токарного цеха имеются зеленые насаждения.

ЛИТЕРАТУРА

1.   Правила устройства электроустановок. М.Энегоатомиздат, 1986.

2.   Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленный предприятий и установок. – М. В. Ш. , 1990

3.   Шеховцов В. П. расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – М. ФОРУМ : ИНФРА – М, 2003.

Страницы: 1, 2