Материал: Проектирование схемы внутри цехового электроснабжения

Определяем коэффициент использования, исходя из значений коэффициентов отражения и индекса помещения. Для светильника ПВЛМ-2*65-22 коэффициент использования η = 78.

Требуемое количество светильников (2.12)

Принимается количество светильников равное 120 шт.

Уровень освещенности с выбранным количеством и мощностью ламп ЛБ65 Ер, Лк

                                                                                  (2.13)

Проверка уровня освещённости

                                                          (2.14)

Условие выполняется, к исполнению принимаются люминесцентные лампы ЛБ65, Рн=65 Вт со световым потоком Фл=4600 Лм.

Количество светильников аварийного освещения принимается 10% от общего числа светильников.

Установленная мощность общей системы освещения Руст, кВт

                                                                    (2.15)

Расчетная активная мощность общей системы освещения Рроо, кВт

                                                                      (2.16)

где Кс - коэффициент спроса, зависящий от вида помещения, Кс=0,95;

Кпра - коэффициент пускорегулировочной аппаратуры,

для люминесцентных ламп Кпра = 1,2.

Расчетная реактивная мощность общей системы освещения Qроо., кВАр

                                                                         (2.17)

где tgj осв - соответствует коэффициенту мощности cosjосв = 0,9;

tgj осв = 0,48

Полная расчетная мощность осветительной нагрузки Sроо, кВА

                                                                          (2.18)

.3 Компенсация реактивной мощности

Расчет мощности компенсирующих устройств, необходим для повышения коэффициента мощности до нормативной величины.

Повышения cosφ электроустановки является важной технической проблемой, так как повышение cosφ означает значительную экономию электроэнергии, обусловленную уменьшением потерь и лучшее использование установленной мощности генератора и всех звеньев передачи энергии.

Основная часть электроприемников промышленных предприятий и других объектов представляет из себя активно-индуктивную нагрузку.

Это означает, что объекты электроснабжения потребляют как активную, так и реактивную мощности. Чем выше cosφ, тем больше доля активной мощности, идущей на совершение полезной работы. Реактивная же мощность используется для намагничивания сердечников и создания, магнитных полей. На предприятиях уделяется большое внимание повышению cosφ. Существует два способа компенсации: естественный и искусственный.

Естественной компенсацией реактивной мощности являются:

увеличение нагрузки двигателя и поддержание ее близкой к номинальной;

- замена слабо загруженного двигателя двигателем меньшей мощности, для того чтобы нагрузка была близкой к номинальной;

- правильный выбор двигателя по мощности;

ограничение режима холостого хода трансформатора;

отключение трансформатора в выходные и праздничные дни.

В качестве искусственной компенсации реактивной мощности применяют различные компенсирующие устройства: батареи конденсаторов, статические компенсаторы, синхронные компенсаторы.

Компенсация реактивной мощности имеет большое экономическое значение. Если предприятие работает с нормативным cosφ, то снижается потребление им реактивной, а, следовательно, и полной мощности от системы. В результате снижаются затраты на электроэнергию. Снижение потребляемой мощности уменьшает ток в сетях, благодаря этому снижаются потери электроэнергии, и уменьшается расход цветного металла.

Расчетная активная мощность цеха с учетом силовой и осветительной нагрузки Ррц., кВт

                                                                                (2.19)

Расчетная реактивная мощность цеха с учетом силовой и осветительной нагрузки Qрц., кВАр

                                                                             (2.20)

 кВАр

Полная расчетная мощность цеха с учетом силовой и осветительной нагрузки Sр.ц ., кВА

                                                                          (2.21)

Естественный коэффициент мощности цеха cosjе

                                                                                   (2.22)

Так как естественный коэффициент мощности получился меньше нормированного значения мощности = 0,95, то необходимо выполнить компенсацию реактивной мощности.

Мощность компенсирующего устройства Qк.у, кВАр

                                                     (2.23)

где α - коэффициент учитывающий возможность повышения cosφ естественным способом, α = 0,9;

tg φе - соответствует cosφе = 0,69; tg φе = 0,98;

tg φн - соответствует cosφн = 0,95; tg φн = 0,33

Некомпенсированная реактивная мощность Q, кВАр

                                                                               (2.24)

Потери мощности на компенсацию ∆Рк., кВт

                                                                            (2.25)

где Кпп - коэффициент приведенных потерь, Кпп = 0,07.

Полная расчётная мощность после компенсации Sр.к., кВА

                                                             (2.26)

Коэффициент мощности цеха после компенсации cosφк

                                                                              (2.27)

.4 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для понизительных подстанций промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснован, т.к. это оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.

Правильный выбор числа и мощности силовых трансформаторов возможен на основании технико-экономических расчетов с учетом следующих факторов:

категории надежности электроснабжения потребителей;

компенсации реактивной мощности на напряжение до 1кВ;

перегрузочной способности трансформатора в рабочем и аварийном режиме;

шага стандартных мощностей трансформатора.

Согласно ПУЭ намечается несколько вариантов по числу и мощности трансформаторов. По каждому из этих вариантов проводятся технические и экономические расчеты. Результатом этих расчетов является определение приведенных затрат. Вариант с наименьшими приведенными затратами при прочих равных технических показателях принимается к исполнению.

Так как механический цех относится ко II категории надежности электроснабжения, то электроснабжение цеха рекомендуется осуществлять от двух независимых взаиморезервирующих источников питания. Допускается питание от одного трансформатора при наличии централизованного резерва трансформаторов на предприятии.

Выбирается два варианта электроснабжения цеха:

Вариант 1- двухтрансформаторная подстанция;

Вариант 2- однотрансформаторная подстанция.

Экономическая мощность трансформатора Sэк , кВА

                                                                                    (2.28)

где n - число трансформаторов, шт;

Кзн - коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме работы. Кз.н .= 0,7 - для двухтрансформаторной ТП;

Кз.н. = 0,9- для однотрансформаторной ТП при наличии централизованного резерва трансформаторов.

Вариант 1

n1=2; Кзн1 = 0,7

Вариант 2

n1 = 1; Кзн1 = 0,9

Экономическая мощность трансформатора (2.28)

Выбирается стандартная мощность трансформатора по условию

                                                                                       (2.29)

Для каждого варианта по стандартной мощности выбираются трансформаторы и выписываются их основные технические данные [4].

Таблица 2.2 Технические данные трансформаторов

Действительный коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме работы Кзн

                                                                                    (2.30)

Действительный коэффициент загрузки трансформаторов в аварийном режиме Кза

                                                                               (2.31)

Приведённые потери короткого замыкания ΔP’кз., кВт

                                          (2.32)

где Кпп - коэффициент приведения потерь; Кпп = 0,07.

Приведённые потери холостого хода, ΔP’хх., кВт

                                                    (2.33)

Потери энергии в трансформаторе ∆Эт , кВт∙ч

                                                               (2.34)

где t - время работы трансформатора в течение года, t=8760 ч;

τ - расчётное время, в течение которого трансформатор работая с неизменной максимальной нагрузкой имел бы те же потери мощности и электроэнергии, что и при работе по действительному переменному графику нагрузки.

Расчётное время τ, ч

                                                                       (2.35)

где Тmax - время использования максимума нагрузки, Тmax=4000 ч.

Потери энергии в трансформаторе, кВт∙ч (2.34)

К исполнению принимается вариант питания механического цеха с установкой в нем 2×ТМГ 160/10.

.5 Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием называется преднамеренное или случайное не предусмотренное нормальными условиями работы соединение двух точек электрической цепи через малое сопротивление.

Основными причинами возникновения коротких замыканий в сети могут быть: повреждение изоляции отдельных частей электроустановки, неправильные действия обслуживающего персонала, перекрытия токоведущих частей установки.

Короткое замыкание в сети может сопровождаться: прекращением питания потребителей, присоединенных к точкам, в которых произошло короткое замыкание; нарушением нормальной работы других потребителей, подключенных к неповрежденным участкам сети, вследствие понижения напряжения на этих участках; нарушением нормального режима работы энергетической системы.

Для ограничения размеров аварии необходимо сократить время протекания токов КЗ. Эту задачу выполняют с помощью предохранителей, электромагнитных расцепителей, автоматических выключателей и быстродействующей релейной защиты с действием на отключение без выдержки времени.

Существуют одно-, двух-, трехфазные КЗ. Трехфазные КЗ - это симметричные КЗ при которых напряжение, ток и сопротивления равны- это наиболее опасное КЗ. Расчетные токи трехфазного КЗ используются для проверки выбранного оборудования и для расчета релейной защиты.

Расчет токов короткого замыкания необходим для:

- проверки выбранного оборудования и токоведущих частей на устойчивость токам короткого замыкания;

- расчета релейной защиты;

- выбора средств ограничения токов короткого замыкания;

Расчетное место короткого замыкания выбирают так, чтобы ток, проходящий через проверяемый аппарат или проводник, оказался максимально возможным, по таким же соображениям выбирают и расчетную схему сети. Все нормально работающие источники, в том числе и двигатели, в момент короткого замыкания переходящие в режим генератора считаются включенными.

Для упрощения расчетов вводят понятие относительной единицы. Относительная единица - это доля от некоторой заданной (базисной) величины. В основу расчетов токов короткого замыкания положена базисная система, которая включает в себя базисную мощность, напряжение и ток.