Проектирование силовых сетей цеха

Определение расчетных электрических нагрузок по цеху в целом и по узлам питания.

Одной из первых и основополагающих частей любого проекта системы электроснабжения является определение ожидаемых электрических нагрузок на всех ступенях заводских сетей. Именно электрические нагрузки определяют необходимые технические характеристики элементов электрических сетей: сечения и марки проводников, мощности и типы трансформаторов, компенсирующих устройств. Результаты расчетов нагрузок являются исходными материалами для всего последующего проектирования, поэтому ожидаемые расчетные нагрузки должны быть определены при проектировании возможно точнее. Обычно при определении ожидаемых нагрузок считают допустимыми ошибки в пределах ±10%. Разработан ряд методов определения расчетных электрических нагрузок, основанных на широких технических и экспериментальных исследованиях, проведенных инженерами и учеными.

Расчетной электрической нагрузкой называется такая неизменная во времени нагрузка, которая вызывает такой же перегрев проводников над окружающей температурой или тепловой износ изоляции, как и реальная переменная во времени нагрузка.

В дипломной работе для определения расчетных электрических силовых нагрузок используется метод упорядоченных диаграмм, как наиболее точный метод. Кроме того, его применение обусловлено еще и тем, что имеется достаточный объем исходных данных для проектирования: заданы единичные номинальные мощности и количество электроприемников и известен режим их работы.

Потребители электроэнергии цеха переработки относятся к электроприемникам переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 0,4 кВ, ведомость нагрузок которых приведена в таблице 1.1.

Исходным параметром для определения расчетных нагрузок является номинальная мощность электроприемника р_ном, кВт, приведенная к продолжительности включения ПВ = 100%.

Чтобы привести номинальную мощность электроприемника, соответствующую повторно-кратковременному режиму работы р_ном.п.к, кВт, к номинальной мощности режима продолжительного включения р_{ном.дл.,} кВт, следует воспользоваться формулой.

(1.1).

где — заданная относительная продолжительность включения.

Определяем мощность токарного станка (№ 1) р_ном.п.к = 23,2 кВт при продолжительности включения ПВ = 100%. Номинальная мощность при работе кран-балки в продолжительном режиме работы будет равна.

Потребители электрической энергии в цехе переработки на 0,4 приведены в таблице 1.

Таблица 1.1 — Потребители электрической энергии на 0,4 кВ.

Определение расчетных нагрузок 0,4 кВ по цеху производится в следующем порядке.

Все электроприемники цеха разбиваются на две группы:

• 1) группа, А — в нее входят электроприемники, имеющие переменный график нагрузки и работающие в кратковременном и повторно-кратковременном режимах (металлообрабатывающие станки, подъемно-транспортное оборудование, сварочные аппараты и машины, прессы, молоты, индукционные закалочные установки и т. п.);
• 2) группа Б — в нее входят электроприемники, работающие в продолжительном режиме с маломеняющимся графиком нагрузки (вентиляторы, насосы, компрессоры, нагревательные устройства т. п.).

Кроме того, в пределах каждой группы электроприемники делятся еще на характерные подгруппы, имеющие одинаковый режим работы и показатели: коэффициент использования активной мощности к_иi и коэффициент мощности cosц_i. Эти показатели для каждой характерной подгруппы определяются по справочной литературе [10, с.17], [3, с.37].

В соответствии с методом упорядоченных диаграмм для каждой характерной подгруппы электроприемников в обеих группах, А и Б определяются средние нагрузки:

1) активная Р_{срi ,} кВт по формуле Р_срi = К_иi.•?Р_ном.i (1.2).

где ?Р_ном.i — суммарная номинальная мощность электроприемников характерной подгруппы, кВт;

2) реактивная Q_срi, квар по формуле.

Q_срi = tgц_i• Р_срi (1.3).

где tgц_i — коэффициент реактивной мощности, соответствующий cosцi электроприемников характерной подгруппы.

Значения к_иi и cosц_i определяются по справочной литературе [10, с.17], [3, с.37].

Подставляя известные данные в (1.1) и (1.2) получим Р_ср.i = 48,75 · 0,5 = 24,4 кВт,.

Q_ср.i = 0,75 · 24,4 = 18,3 квар.

Полученные расчетные значения средних нагрузок записываются в таблицу 1.2.

Расчетная активная нагрузка, вычисляемая по методу упорядоченных диаграмм, Р_р, кВт определяется по формуле Р_р = К_м.а.•?Р_ср.i (1.4).

где К_м.а — коэффициент максимума активной мощности.

Для электроприемников группы Б коэффициент максимума активной мощности К_м.а равен единице, поэтому их расчетные активная и реактивная нагрузки равны средним, т. е.

Р_{р Б} = ?Р_{ср.i Б},.

Q_{р Б} = ?Q_{ср.i Б}.

Коэффициент максимума К_м.а для электроприемников группы, А является функцией двух величин: коэффициента использования по группе К_и.г.А и эффективного числа электроприемников n_эф в группе.

Значение коэффициента использования по группе К_и.г.А определяется по соотношению.

(1.5).

Эффективное число электроприемников n_эф есть число равных по мощности электроприемников с одинаковым режимом работы, которые при той же суммарной номинальной мощности обусловливает ту же величину расчетной нагрузки, что и данная рассматриваемая группа различных по номинальной мощности и режиму работы электроприемников.

Значение n_эф определяется по формуле.

. (1.6).

Подставляя известные данные в (1.5) получим.

Когда мощности электроприемников в группе отличаются друг от друга менее чем в три раза, т. е. m < 3, то рекомендуется принимать n_эф = n.

Вычислив значения К_и.гА и n_эф для приемников группы А, по [10, с.20] определяется значение коэффициента максимума К_ма и по формуле (1.4) определяется расчетная активная нагрузка Р_р.А

Р_р = 1,22_.• 232,9 = 284,138 кВт.

Расчетная реактивная нагрузка Q_р.А, квар электроприемников группы, А определяется в зависимости от значения n_эф следующим образом:

• а) если n_эф >10, то Q_р.А = ?Q_ср.i.А = 188,2;
• б) если n_эф <10, то Q_р.А = 1,1•?Q_ср.i.А.

Полученные значения нагрузок Р_р.А и Q_р.А записываем в соответствующие графы таблицы 1.2.