Контрольная работа: Определение расчетных нагрузок цеха

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина

Кафедра электрических систем

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

по дисциплине

“Электроснабжение”

Выполнил: студент

группы 4-70к

Сенников А.С.

Иваново 2020

Задача 1

Для цеха промышленного предприятия с заданными нагрузками (табл. 1) требуется:

1. Выбрать методы и определить расчетные нагрузки цеха (P_p, Q_p, S_p) на напряжении 380/220 В.

2. Выбрать тип подстанций, число и мощность трансформаторов.

Все ПЭЭ относятся ко 2-3 категориям по надежности электроснабжения. Для освещения принять Р_уд. = 10 Вт/м2, К_со = 0,85, К_пра = 1,1 (лампы ДРЛ).

Таблица 1

Исходные данные

Решение

1.1. Расчетные нагрузки на напряжение 380/220 В

Расчетные нагрузки силовых приемников электроэнергии (ПЭЭ), которые разбиты на группы (табл. 1), определяются по методу коэффициента расчетной мощности (К_р) для всего цеха.

Расчетная активная мощность, подключенных к узлу ПЭЭ определяется по выражению:

, (1)

где m - число характерных групп ПЭЭ, в которые объединены ПЭЭ с одинаковым К_u (коэффициент использования) и cosц.

Коэффициент К_u и cosц можно определить по табл. П.1 [4].

Расчетная реактивная нагрузка магистральных шинопроводов цеха определяется по выражению

, (2)

где - коэффициент реактивной мощности группы ПЭЭ.

Величина n_э определяется по формуле

, (3)

где n - фактическое число ПЭЭ в группе.

Результаты промежуточного расчета приведены в табл. 2.

Таблица 2

Определение расчетных нагрузок цеха

Если число ПЭЭ узла системы электроснабжения, для которого определяется расчетная нагрузка, велико, то величина n_э определяется по упрощенному выражению

, (4)

где - номинальная мощность наиболее мощного ПЭЭ из всей группы ПЭЭ;

n - фактическое число ПЭЭ в группе.

Определяется эффективное число электроприемников по выражению (4):

Принимаем n_э = 67.

Для группы, состоящей из ПЭЭ различных режимов работы (с разными К_u) определим средневзвешенный К_{u ср}:

, (5)

где k - число групп.

Коэффициент расчетной мощности К_р шинах цеховых трансформаторов при Т₀ = 2,5 ч для n_э = 67 и К_{u ср} = 0,279 (по табл. П.4 [4]) К_р = 0,69. Тогда по (1) получаем

Р_р = 0,69 · 424,04= 292,59 кВт.

По (2) рассчитаем

Q_р = 0,69 · 360,11= 248,47 квар.

Рассчитаем нагрузку освещения цеха с использованием метода удельной мощности (удельных норм). Принимаем Р_уд = 10 Вт/м² по [1].

В качестве источников света выбраны лампы ДРЛ.

Р_{р осв} = К_с0 · Р_уд · F · К_прА · 10^-3,

где К_с0 = 0,85 - коэффициент спроса для производственных зданий, состоящих из отдельных помещений,

К_прА = 1,1 - коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре ламп ДРЛ;

F - площадь помещения.

Р_{р осв} = 0,85 · 10 · 2900 · 1,1 · 10^-3 = 27,12 кВт.

Расчетная реактивная нагрузка освещения определяется по выражению:

Q_{р осв} = Р_{р осв} · tg ц₀,

где tgц₀ = 1,3.

Q_{р осв} = 27,12 · 1,3 = 35,25 квар.

Рассчитаем суммарную расчетную нагрузку цеха:

- активная мощность

Р_рц = Р_р + Р_{р осв} = 292,59 + 27,12 = 319,71 кВт;

- реактивная мощность

Q_рц = Q_р + Q_{р осв} = 248,47 + 35,25 = 283,72 квар;

- полная мощность

кВА.

1.2. Выбор типа, числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности в цеховой сети.

При преобладании нагрузок II категории принимаем однотрансформаторную КТП (N_т = 1), с резервированием на напряжении 0,38 кВ. При этом коэффициент загрузки согласно [8] K_з = 0,7.

Рассчитаем предварительно номинальную мощность трансформатора при полной компенсации реактивных нагрузок цеха по выражению

.

Выберем трансформатор с S_ном.т = 630 кВА.

Рассчитаем наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через выбранный трансформатор в сеть напряжением до 1 кВ.

квар.

Т.к. Q_т > Q_рц (303,76 > 283,72 квар), необходимо устанавливать компенсирующие устройства отсутствует.

1.3. Оценка фактической загрузки трансформатора

Определим фактический коэффициент загрузки трансформатора

.

Фактический коэффициент загрузки приблизительно равен принятому ранее в расчетах.

Выберем тип трансформатора ТМГ12 - 630/10.

Характеристики трансформатора приведены в табл. 3, [10].

Таблица 3

Характеристики цехового трансформатора ТМГ12 - 630/10

Результаты расчета приведены в табл. 4.

Таблица 4

Результаты расчета

Задача 2

Рис. 1 Схема электроснабжения участка цеха

Для схемы рис. 1 требуется:

1. Выбрать сечения проводов марки АПВ - 3 (1ЧF) и плавкие предохранители к двигателям Д1-Д3. Данные для расчета приведены в табл.5. Температура окружающей среды в помещении - Т_ф.ос. = + 30 град.

2. Выбрать сечение жил кабеля (линия Л) к РП. Марка ААШв - 4ЧF. Температура окружающей среды в помещении - Т_ф.ос.= + 30 град, время использования максимальной нагрузки - Т_ма < 5000 ч.

3. Проверить по допустимой потере напряжения выбранные сечения жил кабеля (Л) и провода к одному двигателю, расположенному на наибольшем расстоянии от РП, если напряжение на источнике питания - Uтп = 378 В.

Все выбранные элементы показать на схеме рис. 1.

трансформатор мощность предохранитель напряжение

Таблица 5

Данные ПЭЭ участка цеха

Примечания.

1. Двигатели расположены в помещении с нормальной окружающей средой (непожароопасное и невзрывоопасное помещение).

2. Условия пуска двигателей - тяжелые.

Решение

1. Сечения проводов напряжением до 1 кВ к двигателям выбираются по нагреву (при Т_ма < 5000 ч) максимальным расчетным током нормального режима с учетом температуры окружающей среды по выражению

K₁I_{доп.табл} ?I_р.макс, (6)

где для двигателя расчетный ток определяется по выражению

, (7)

K₁ - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды, определяется по [11, табл.1.3.3], K₁ = 0,88;

I_{доп.табл} - допустимая токовая нагрузка провода, определяется по [11, табл.1.3.5].

Рассчитаем расчетные токи линий Л1, Л2, Л3 по выражению (7)

;

;

.

Рассчитаем допустимые токи линий Л1, Л2, Л3 по выражению (6)

I_доп.1 ? 60,61/0,88 = 68,87 А;

I_доп.2 ? 22,67/0,88 = 25,77 А;

I_доп.3 ? 27,78/0,88 = 31,57 А.

Примем следующие сечения проводов линий

Л1 - АПВ - 3 (1Ч25 мм²), I_{доп.табл.Л1} = 80 А;

Л2 - АПВ - 3 (1Ч4 мм²), I_{доп.табл.Л2} = 28 А;

Л3 - АПВ - 3 (1Ч6 мм²), I_{доп.табл.Л3} = 32 А.

2. Выбор плавкого предохранителя.

2.1. Номинальное напряжение патрона должно быть равно номинальному напряжению сети или больше этого напряжения

U_н.патр.? U_н.сети= 380 В.

2.2. Номинальный ток патрона должен быть равен длительному наибольшему току из всех рабочих режимов или больше этого тока

I_н.патр. ? I_р (8).

I_{н.патр.Л1} ? 60,61 А;

I_{н.патр.Л2} ? 22,67 А;

I_{н.патр.Л3} ? 27,78 А.

По этим условиям выбираются:

для линий Л1, Л2 и Л3 - предохранители серии ПН-2-100 с номинальным током патрона I_н.патр = 100 А и предельным током отключения I_{пред.откл} = 50 кА.

2.3. Номинальный ток плавкой вставки должен быть равен длительному наибольшему току из всех рабочих режимов или больше этого тока.

I _н.п.в. ? I_р (9).

I _н.п.в.Л1 ? 60,61 А;

I _н.п.в.Л2 ? 22,67 А;

I _н.п.в.Л3 ? 27,78 А.

2.4. Плавкая вставка должна быть отстроена от пиковых токов (Iпик) электродвигателей или других приемников ЭЭ во избежание нарушения пусковых (пиковых) режимов работы, с учетом коэффициента отстройки К_{отс.п.в.}

I_н.п.в. ? К_{отс.п.в.} · I_пик, (10)

где К_{отс.п.в.} = 0,5 - для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска длительностью более 10 с.

I _н.п.в.Л1 ? 0,5 · 60,61 · 5 = 151,52 А;

I _н.п.в.Л2 ? 0,5 · 22,67 · 6 = 68,02 А;

I _н.п.в.Л3 ? 0,5 · 27,78 · 7 = 97,24 А.

По этим условиям выбираются:

для линии Л1 - плавкая вставка с номинальным током I _н.п.в.Л1 = 160 А для предохранителя серии ПН-2-250 с номинальным током патрона I_н.патр = 240 А и предельным током отключения I_{пред.откл} = 100 кА;

для линии Л2 - плавкая вставка с номинальным током I _н.п.в.Л2 = 80 А для предохранителя серии ПН-2-100;

для линии Л3 - плавкая вставка с номинальным током I _н.п.в.Л3 = 100 А для предохранителя серии ПН-2-100.

2.5. Выбранная плавкая вставка в обязательном порядке проверяется по условиям:

а) чувствительности к токам коротких замыканий (ТКЗ);

б) защищаемости.

Условие чувствительности: ПВ должна надежно отключать любой вид КЗ в любой точке электрической сети

I_кз._мин / I_н._п.в. ? 3 - для помещений с нормальной средой,

где I_кз. _мин - ток КЗ в конце защищаемого ПП участка сети.

Так как токи КЗ не рассчитываются, данное условие не проверяется.

Условие защищаемости: ПВ должна защищать не только ПЭЭ, но и участок электросети до этого ПЭЭ (провод или кабель):