Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок цехов предприятия.

Электричесикие нагрузки цехов необходимы для выбора числа и мощности трансформаторов, проверки токоведущих элементов по нагреву и потери напряжения, правильного выбора защитных устройств и компенсирующих установок.

Расчетные нагрузки всех цехов завода, кроме заготовительного цеха, определяются по удельным плотностям максимальной нагрузки на квадратный метр площади цеха Р_уд и заданной величине этой площади F по формуле:

электроснабжение нагрузка трансформатор мощность.

P_{расч =} P_уд* F.

Удельная плотность максимальной нагрузки на квадратный метр площади цеха Р_уд берется из справочных данных (4).

Размеры завода:

а=525 м, b=320 м, F=a*b=1 680 000 (м²).

Размеры цехов определяются аналогично.

В качестве примера рассчитывается электрическая нагрузка заготовительного цеха:

Исходные данные: F_ц=11 700 м², Р_уд=0,36кВт/м², cos ?=0,8, tg ?=0,75.

Активная расчетная мощность цеха:

Р_расч=Р_уд*F=0,36*11 700=4212 (кВт) Реактивная расчетная нагрузка цеха:

Q_расч=Р_расч* tg ?= 4212*0.75=3159 (кВар) Полная расчетная нагрузка цеха:

S_расч= = 5265 (кВА) Удельная нагрузка подразделения:

S_уд= S_расч/F = 5265/11 700=0,45 (кВА/м²).

Электрические нагрузки остальных цехов рассчитываются аналогичным образом. Исходные и расчетные данные этих цехов приводятся.

Расчет электрических нагрузок заготовительного цеха.

Расчет электрических нагрузок производится по коэффициенту расчетной активной мощности.

Установленная мощность группы электроприемников определяется следующим образом:

?Р_{уст j}= nF_n

где ?Р_{уст j} — установленная мощность рассматриваемой группы электроприемников, n — количество электроприемников в группе, F_n — мощность одного электроприемника.

Эффективное число электроприемников группы n_эф определяется следующим образом:

n_эф = 2(?Р_ном)/(Р_{n ном}).

где ?Р_ном — номинальная мощность отдельных электроприемников группы, Р_{n ном} — номинальная мощность наиболее мощного электроприемника группы.

Средняя активная мощность электроприемников Р_{ср j} группы Р_{ср j} = ?Р_{уст j} К_ср

Средняя реактивная мощность электроприемников.

Q_{ср j} = ?Р_{уст j} * tg ?*К_ср

где К_ср — групповой коэффициент использования активной мощности. Находится по справочным данным (2).

Расчетная активная мощность электроприемников Р_{расч m} = К_р * Р_{ср j}

где К_р — расчетный коэффициент активной мощности. Находится по справочным данным (2).

Расчетная реактивная мощность электроприемников Q_{расч m}

Q_{расч m} = L_p*?Q_{ср j}

где L_p — расчетный коэффициент реактивной мощности. Находится по справочным данным (2).

Полная расчетная мощность силовой нагрузки низшего напряжения.

S_расчет = v (Р_расчет)² + (Q_расчет)²

Рассмотрим группу электроприемников: вентиляторы Исходные данные: n=6, Р=5 кВт, cos ?=0,8(2), tg ?=0,75(2), К_n=0,65(2).

Установленная мощность электроприемников:

?Р_уст = 6*5= 30 (кВт) Эффективное число электроприемников:

n_эф= 2*30/5=12.

Так как действительное число электроприемников меньше эффективного, то принимаем n_эф=6.

Средняя активная мощность электроприемников:

Р_ср=30*0,65= 19,5 (кВт) По табл.(1) для n_эф=6 и К_n=0,65, K_р=1,09.

Расчетная активная мощность электроприемников:

Р_{расч m} = 1,09*19,5 = 21,3 (кВт) Средняя активная мощность электроприемников:

Q_ср = 30*0,65*0,75 = 14,6 (кВар) Для n_эф=6, по (1) L_p=1,1.

Расчет реактивной мощности электроприемников:

Q_{расч m} = 14,6*1,1 = 16,06 (кВар) Полная расчетная мощность силовой нагрузки электроприемников:

S_расчет = v21,3²+16,06²= 26,68 (кВА) Для остальных групп электроприемников заготовительного цеха расчет производится аналогично.

Расчет осветительных электрических нагрузок заготовительного цеха.

Световой поток лампы Ф_n необходимый для обеспечения заданной минимальной освещенности Е при количестве однотипных светильников N:

Ф_n =.

где k_з — коэффициент запаса, справочная величина;

F — площадь освещаемой поверхности, м²;

z — коэффициент минимальной освещенности, по (2);

z = 1,1 для люминиесцентных ламп,.

z = 1,15 — для ламп накаливания и ламп ДРЛ,.

z =.

где E_ср — средняя освещенность, лк;

?-коэффициент использования светового потока источника света, доли единиц. Коэффициент? принимается в зависимости от типа светильника и типа лампы, коэффициентов отражения потолка p_п, стен p_ст и рабочей поверхности р_р, а так же в зависимости от индекса помещения. Индекс помещения учитывает его размеры и определяется по формуле:

I =.

где a, b и h — длина, ширина и высота помещения, м.

Если тип светильников и ламп известен заранее, то определив по таблицам световой поток одного светильника, можно определить их количество, необходимое для создания Е:

N =.

Общая мощность светильников, установленных в i-том помещении:

Р = Р_n*N_n

где Р_n — мощность одного светильника.

Расчетная мощность осветительных установок для i-го помещения определяется:

Р_р = k_c*k_ПРА*Р_{уст i},.

где k_c — коэффициент спроса;

k_ПРА — коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре.

Расчетная реактивная нагрузка осветительных установок для i-го помещения:

Q_{р.осв i}=Р_{р.осв i}* tg ?,.

где tg? соответствует cos? осветительной установки.

Расчетные мощности осветительных сетей в целом:

Р_р.осв =.

Q_P.осв =.

S_P.осв =.

Для заготовительного цеха:

а=37 м,.

b=121 м,.

h=11 м, Е_норм = 200 лк,.

F = 37*121=4477 м^2,

I ==0,09.

Коэффициенты отражения (темные высокие потолки, бетонные запыленные стены и рабочие поверхности):

Р_n=0,3,.

P_z=0,1,.

P_p=0,1.

По этим коэффициентам находится (18) коэффициент использования светового потока:

?=0,89,.

K_p=1,5.

Выбираем светильники типа РСП05/ГО3 с лампами ДРЛ.

Предварительно выбираем число ламп. Учитывая, что расстояние между колоннами равно 6 м, принимается следующее расположение светильников: 6 рядов, расстояние между рядами и между светильниками в ряду L одинаково и равно 6 м. В каждом ряду 19 светильников. Таким образом общее число ламп составит:

N = 6*19= 114.

Расчетный световой поток лампы ДРЛ:

Ф_р = = 15 223,4 лм По (18) световой поток лампы ДРЛ мощностью 400 Вт первой категории после 30% средней продолжительности горения составляет не менее: Ф_i=14 400 лм.

Рассчитаем относительную погрешность расчетного светового потока:

ДФ = (Ф_н-Ф_р)/Ф_н*100%;

ДФ = (14 400−15 223,4)/14 400*100=-5,7%.

ДФ находится в допустимых пределах от -10% до 20%.

Лампы ДРЛ мощностью 400 Вт принимаются к установке.

Установленная мощность:

Р_уст = 0,4*114 = 45,6 (кВт);

Принимаем значения коэффициентов:

K_c =0,95,.

k_ПРА = 1,1,.

tg? = 1,33.

Активная расчетная мощность по данному помещению:

Р_Р.осв = 0,95*1,1*45,6 = 47,6(кВт).

Реактивная расчетная мощность по данному помещению:

Q_P.осв= 47,6*1,33 = 63,3 (кВар).

Полная расчетная мощность освещения по данному помещению:

S_Р.осв = v47,6²+63,3² = 79,2 (кВА) Расчетная мощность заготовительного цеха с учетом осветительной нагрузки:

Р = Р_р.сил + Р_р.осв;

Q = Q_р.сил + Q_р.осв;

S = ;

Получим:

Р= 961,9+47,6 = 1009,5 (кВт);

Q= 1226,3+63,3 = 1289,6 (кВар);

S = v1009,5² + 1289,6² = 1637,7 (кВА).

Выбор количества и мощности цеховых трансформаторов.

При выборе цеховых трансформаторов учитываются следующие факторы: категории надежности электроснабжения потребителей, компенсация реактивных нагрузок на напряжении до 1 кВ; перегрузочная способность трансформаторов в нормальном и аварийном режимах.

Выбор количества и мощности цеховых трансформаторов производится по расчетной мощности для нормальных и аварийных режимов, исходя из рациональной их загрузки в нормальном режиме и с учетом минимально необходимого резервирования в послеаварийном режиме.

При выборе трансформаторов учитывается компенсация реактивной мощности.

Рассмотрим группу заготовительный цех.

Исходные данные: активная нагрузка объекта Р_расч=1009,48 кВт, реактивная нагрузка объекта Q_расч=1289,58 кВар, удельная плотность нагрузки S_уд =0,34 кВА/м².

Расчет:

Определяется предварительно мощность цеховых трансформаторов:

S_т.ном ?

где — расчетная мощность потребителей по КТП;

к_з — желаемый коэффициент загрузки в нормальном режиме;

S_т.ном — номинальная мощность трансформатора;

— принятое первоначальное количество трансформаторов.

Далее по ряду номинальных мощностей трансформаторов выбирается ближайший больший по мощности трансформатор и определяется оптимальное количество трансформаторов.

Предполагаемая мощность трансформаторов:

S_т.ном? =721,1 (кВА) К установки принимаются трансформаторы мощностью 1000 кВА.

Выбираем минимальное число трансформаторов:

N_мин = + ДN,.

где ДN — добавка до ближайшего целого числа.

N_мин = =1,44+0,56=2.

Число трансформаторов определяет наибольшую реактивную мощность, которая может быть передана со стороны 10 кВ с сеть НН без увеличения числа трансформаторов:

Q_макс.т = v (N_оптК_зS_т.ном)²-Р_р² =970 (кВар) Суммарная мощность конденсаторных батарей НКБ на напряжение до 1 кВ составит:

Q_НКБ= Q_расч — Q_макс.т

Q_{НКБ 1} = 319,6 (кВар) Дополнительная мощность Q_{НКБ 2} для данной группы трансформаторов определяется следующим образом:

Q_{НКБ 2} = Q_расч — Q_НКБ1 — гN_оптS_т.ном,.

Где г — расчетный коэффициент, зависящий от расчетных параметров К_р1 и К_р2 и схемы питания цеховой трансформаторной подстанции; находятся по табл.4.7, 4,6 и рис 4,9(2).

Для рассматриваемого объекта К_р1=12, К_р2=2, г=0,5.

Q_{НКБ 2} = 1289,6−319,6−0,5*2*1000 = -30 (кВар).

Так как Q_{НКБ 2} ?0, то принимаем согласно (2) Q_{НКБ 2}=0.

Тогда Q_НКБ = Q_{НКБ 1} + Q_{НКБ 2}= 319,6.

К установки принимаются две конденсационные батареи УКН-0,38−150УЗ суммарной мощностью 300 кВар.

Выбранные трансформаторы проверяются на работу в аварийном режиме. К установке принимаются одна двухтрансформаторная подстанция. Считается что нагрузка между трансформаторами распределяется равномерно.

Мощность силовой нагрузки приходящейся на подстанцию:

S_расч? = v (Р_расч)² + (Q_расч)² = 1358,5 (кВА) Перегрузочная способность трансформаторов в аварийном режиме проверяется по условию:

• 1,4S_ном.т?S_{расч.1ТП}
• 1,4*1000=1400?1358,5.

Условие выполняется.

Таким образом, расчет трансформаторной подстанции для заготовительного цеха завершен.

Расчет трансформаторных пс для оставшихся цехов выполняется аналогично.

Таблица. Выбор цеховых трансформаторных подстанций.