- •1 Краткая характеристика электроприемников цеха по режиму работы и категории бесперебойности электроснабжения
- •2 Выбор напряжения цеховой сети и системы питания силовой нагрузки и освещения
- •3 Выбор электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры
- •4 Расчет электроосвещения
- •4.1 Выбор системы освещения и освещённости цеха
- •Для создания равномерного распределения освещенности по всей площади цеха принимаем равномерное размещение светильников.
- •4.2 Выбор типа и мощности источника света
- •4.2.1 Расчёт рабочего освещения
- •4.2.2 Расчёт аварийного освещения
- •4.3 Выбор кабелей, питающих щитки освещения
- •4.3.1 Выбор кабеля, питающего щиток рабочего освещения
- •4.3.2 Выбор кабеля, питающего щиток аварийного освещения
- •4.4 Выбор схемы питания осветительной установки
- •4.5 Выбор типа и расположения группового щитка, компоновка сети и её выполнение
- •4.5.1 Выбор аппаратов рабочего освещения
- •4.5.2 Выбор аппаратов аварийного освещения
- •5 Расчет электрических нагрузок
- •5.1 Расчет сварочной нагрузки методом эффективных мощностей
- •5.2 Расчёт электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм
- •5.3 Распределение нагрузки по распределительным щитам
- •5.3 Выбор распределительных щитов
- •5.4 Ответвления к электроприемникам
- •6 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов
- •7 Выбор схемы электроснабжения
- •8 Расчёт необходимой компенсирующей мощности, выбор компенсационного оборудования и его размещение в цеховой сети
- •8.1 Выбор выключателей для подключения ку
- •8.2 Выбор кабельных линий для подключения ку
- •9 Уточнение расчетных нагрузок, числа и мощности цеховых трансформаторов
- •10 Выбор питающих кабелей
- •10.1 Выбор сечения кабеля по нагреву
- •10.2 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока
- •10.3 Выбор сечения кабеля по термической стойкости
- •11 Построение карты селективности защиты
- •11.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания
- •11.1.1 Определение сопротивления элементов схемы
- •11.2 Расчёт токов однофазного короткого замыкания
- •11.3 Карта селективности защиты
- •12 Выбор аппаратуры ячейки кру на гпп
- •13 Расчёт показателей качества электрической энергии
- •13.1 Расчет отклонения напряжения
- •13.1.1 Расчет отклонения напряжения в период максимума нагрузки
- •13.1.2 Расчет отклонения напряжения в период минимума нагрузки
- •13.3 Расчет коэффициента несинусоидальности кривой напряжения
- •13.4 Расчет несимметрии токов и напряжений
- •14 Расчёт заземляющего устройства
13.3 Расчет коэффициента несинусоидальности кривой напряжения
На промышленных предприятиях есть большое количество электроприемников с нелинейными вольтамперными характеристиками. К ним относятся полупроводниковые преобразователи, установки контактной и дуговой сварки, дуговые электрические печи, газоразрядные лампы.
Характерной особенностью этих устройств является потребление ими несинусоидальных токов при подведения к их зажимам синусоидального напряжения. Токи высших гармоник проходя по элементам сети, вызывают потери напряжения в сопротивлениях этих элементов, которые, накладываясь на основную синусоиду напряжения, приводят к искажению формы кривой напряжения.
Протекание по элементам системы электроснабжения токов высших гармоник и искажение синусоиды напряжения приводит к ускоренному старению изоляции электрических машин, кабелей, трансформаторов; увеличиваются погрешности индукционных счетчиков активной и реактивной энергии; могут происходить ложные срабатывания релейной защиты, устройств телемеханики, автоматики и ЭВМ.
Расчет производится только от источников несинусоидальности, которые имеются в сетях 0,4 кВ.
1.Составляется расчетная схема сети - рисунок 13.3:
Рисунок 13.3 – Расчетная схема сети
2.Составляется схема замещения, которая показана на рисунке 13.4:
Источник несинусоидальности зададим в виде источника тока:
Рисунок 13.4 – Схема замещения сети
Не синусоидальность напряжения сети характеризуется коэффициентом несинусоидальности напряжения:
(13.3.1)
где - действующее значениеn-й гармонической составляющей напряжения;
N - номер последней учитываемой гармоники;
1,1 – коэффициент, выражающий вклад остальных неучтенных гармоник (до 40 гармоники).
Согласно ГОСТ 13109-97 в электрической сети до 1000 В допустимое значение Кнс. = 8 %.
Для сварочных машин рассчитывают гармоники 3, 5, 7, генерируемых машинами дуговой сварки.
1. Определяем токи n – гармоник, генерируемых машинами контактной сварки, по формуле:
(13.3.2)
где К - число источников гармоник.
Ток n-ых гармоник определяется:
(13.3.3)
где: - паспортная мощность машины дуговой сварки;= 176 кВА
ПВфакт. - фактическая продолжительность включения. Принимаем ПВфакт = 16%
Ток третьей гармоники:
,
Ток пятой гармоники:
,
Ток седьмой гармоники:
,
,
,
.
2. Расчет сопротивлений
Определяем сопротивление питающей системы n-ой гармоники, приведенное к напряжению 0,4 кВ:
(13.3.4)
где Xпс(n) = 0,52 мОм – сопротивление системы по формуле (11.1):
,
,
.
Сопротивление высоковольтной кабельной линии 10 кВ n-ой гармоники рассчитывается по формуле:
(13.3.5)
где Rкл10 и Xкл10 - активное и индуктивное сопротивление кабельной линии 10 кВ, ,по формулам (11.2), (11.3):
,
,
.
Сопротивление трансформатора n-ой гармоники, приведенное к 0,4 кВ рассчитывается по формуле:
(13.3.6)
где Rт и Xт - активное и индуктивное сопротивление трансформатора,
,по формулам (11.4), (11.6):
,
,
.
Сопротивление ШМА n-ой гармоники рассчитывается по формуле:
,
где Rшма и Xшма – удельные активное и реактивное сопротивления ШМА.
Rшма = R0шма · lшма; Хшма = Х0шма · lшма; R0шма = 0,02 мОм/м, Х0шма = 0,02 мОм/м,
lшма = 12 м.
Rшма = 0,02 · 12 = 0,24 мОм
Хшма = 0,02 · 12 = 0,24 мОм
,
,
Сопротивление кабельной линии 0,4 кВ, соединяющей электроприемник и ШМА:
Для проводов марки 2хАВВГ (4х50) мм2 имеем:
, (13.3.7)
где , (13.3.8)
, (13.3.9)
где R0кл =0,623 мОм/м и X0кл =0,0625 мОм/м – удельные активное и реактивное сопротивления кабельной линии.
,
,
.
Таблица 13.1 - Расчет сопротивлений сети для высших гармоник
Номер гармоники |
Полное сопротивление, мОм | |||||
Сопротивление системы |
Сопротивление кабельной линии 10 кВ |
Сопротивление трансформа-торов |
Сопротивле-ние ШМА |
Сопротивление кабельной линии 0,4 кВ | ||
Выпрямительный агрегат 200 кВт | ||||||
3 |
j1,56 |
0,165+j0,099 |
1,949+j19,21 |
0,415+j0,72 |
10,683+j1,857 |
|
5 |
j2,6 |
0,212+j0,165 |
2,516+j32,01 |
0,537+j1,2 |
13,792+j3,095 |
|
7 |
j3,64 |
0,251+j0,231 |
2,976+j44,814 |
0,635+j1,68 |
16,319+j4,333 |
|
Определяем результирующее сопротивление:
, (13.3.10)
Определяем результирующую проводимость n-ой гармоники:
(13.3.11)
,
,
.
Определим действующее значение n - ой гармоники напряжения от каждого из источников несинусоидальности напряжения:
(13.3.12)
,
,
.
Коэффициент несинусоидальности напряжения составит:
Полученный коэффициент несинусоидальности удовлетворяет требованиям ГОСТа. Установки специальных устройств по уменьшению несинусоидальности (фильтра высших гармоник) не требуется.