2 Электрооборудование и силовая сеть цех [1]

2.1 Выбор типа, конструктивного выполнения и схемы цеховой электрической сети

2.1.1 Требования, предъявляемые к цеховым сетям

Схемы должны:

• обеспечивать надежность питания потребителей электроэнергии;

• быть удобными в эксплуатации;

• затраты на сооружение, расходы проводникового материала и потери электроэнергии должны быть минимальными.

2.1.2 Схема внутрицеховой силовой сети

В дипломном проекте принята радиальная схема питания. Схема внутрицеховой силовой сети механического цеха показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Схема внутрицеховой силовой сети

Питание от КТП принимается шинопроводами ШР1 и ШР2. Ответвления от шинопроводов до щитка ПР1 и до электроприемников принимается проводом АПВ, проложенным в стальных трубах.

2.2 Определение расчетных нагрузок

Расчет выполняется по форме Ф636-92, результаты расчета сводятся в таблицу 1 2:

1. Расчет электрических нагрузок ЭП напряжением до 1 кВ производится для каждого узла питания (распределительного пункта, шкафа, цеховой трансформаторной подстанции) а также по станции, корпусу в целом.

2. Исходные данные для расчета (графы 1-4) заполняются на основании получен­ных от технологов таблиц-заданий на проектирование электрической части. Графы 5, 6 заполняются согласно справочным материалам, в которых приведены значения коэффици­ентов использования и реактивной мощности индивидуальных ЭП.

При этом:

• все ЭП группируются по характерным категориям с одинаковыми К_и и tg. В каждой строке указывают ЭП одинаковой мощности,

• при наличии в справочных материалах интервальных значений К_и следует для расчета принимать наибольшее значение.

3. В графах 7 и 8 соответственно записываются построчно величины:

и

(2.1)

В итоговой строке определяются суммы этих величин:

и

(2.2)

4. Определяется групповой коэффициент использования для данного узла питания:

(2.3)

Групповой коэффициент использования для ШР 1:

Для остальных узлов питания расчет аналогичен, результаты сведены в таблицу 1.

5. Для последующего определения П_э в графе 9 построчно определяются для каждой характерной группы ЭП одинаковой мощности величины n×P² и в итоговой строке - их суммарное значение Σn×P².

6. Эффективное число электроприемников П_э определяется следующим образом:

(2.4)

Эффективное число электроприемников для ШР 1:

Для остальных узлов питания расчет аналогичен, результаты сведены в таблицу 1.

Найденное по указанным выражениям значение П_э округляется до ближайшего меньшего целого числа. При П_э  4 рекомендуется пользоваться номограммой 3.

7. В зависимости от средневзвешенного (группового) коэффициента использования и эффективного числа электроприемников определяется коэффициент расчетной нагрузки.

8. Расчетная активная мощность подключенных к узлу питания ЭП напряжением до 1 кВ (графа 12) определяется по выражению:

(2.5)

где К_р – коэффициент расчетной нагрузки.

Расчетная активная мощность для ШР 1:

Для остальных узлов питания расчет аналогичен, результаты сведены в таблицу 1.

9. Расчетная реактивная мощность (графа 13) определяется следующим образом:

Для питающих сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от П_э:

при Пэ < 10,	(2.6)
при Пэ > 10,	(2.7)

Расчетная реактивная мощность для ШР 1 согласно формулам (2.2) и (2.7):

Для остальных узлов питания расчет аналогичен, результаты сведены в таблицу 1.

10. Значение токовой расчетной нагрузки , А по которой выбирается сечение линии по допустимому нагреву, определяется по выражению:

(2.8)

где S_p – полная расчетная мощность, кВА (графа 14),

(2.9)

Полная расчетная мощность шкафа ШР1:

Тогда расчетный ток шкафа ШР1, согласно (2.7):

Для остальных узлов питания расчет аналогичен, результаты сведены в таблицу 1.

2.3 Определение расчетной нагрузки освещения цеха

Определение расчетной осветительной нагрузки цеха производится методом удельной мощности с учетом коэффициента спроса К_с [8].

Установленная мощность электроприемников освещения определяется по формуле:

(2.10)

где P_уд – удельная норма установленной мощности осветительных приемников, Вт/м²;

F – площадь цеха, м².

Расчетная активная нагрузка освещения:

где Кс – коэффициент спроса осветительных нагрузок [8].	(2.11)
Тогда:

Расчетная реактивная нагрузка освещения:

где – без учета компенсации реактивной мощности в осветительных сетях с лампами ДРЛ [8].	(2.12)
Тогда:

Аварийное освещение составляет 10 % от общего:

	(2.13)

2.4. Решение вопроса о компенсации реактивной мощности. Уточнение расчетной нагрузки подстанции цеха с учетом компенсации. Выбор числа и мощности трансформаторной цеховой подстанции

Решение вопросов данного раздела ведется в соответствии с «Указаниями по проектированию компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий» [6].

Специальные компенсирующие устройства в электрических установках промышленных предприятий служат для повышения коэффициента мощности.

Суммарная расчетная мощность батарей конденсаторов напряжением до 1000 В (НБК) определяется двумя последовательными расчетными этапами по минимуму приведенных затрат:

• выбор экономически оптимального числа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций;

• определение дополнительной мощности НБК в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в сети напряжением 10 кВ предприятия, питающей эти трансформаторы.

Суммарная расчетная мощность НБК равна:

(2.14)

где - суммарные мощности батарей, определенные на двух указанных этапах расчета.

Суммарная мощность распределяется между отдельными трансформаторами пропорционально их реактивным нагрузкам.

2.4.1 Определение мощности батарей конденсаторов по условиям выбора оптимального числа трансформаторов

При малом числе трансформаторов (N3) определяется мощность их, исходя из наибольшей активной нагрузки, согласно условию:

(2.15)

где – наибольшая суммарная расчетная активная нагрузка трансформаторов, кВт;

– коэффициент загрузки трансформаторов [1];

– количество трансформаторов.

Наибольшая суммарная расчетная активная нагрузка трансформаторов определяется:

(2.16)

где – расчетная активная мощность нагрузки подстанции, кВт;

– расчетная активная нагрузка освещения станции, кВт.

Тогда:

Мощность трансформаторов согласно (2.14):

Принимаем мощность трансформатора кВА

Число трансформаторов, необходимое для питания наибольшей активной нагрузки, определяется по формуле:

(2.17)

где - добавка до ближайшего целого числа.

Экономически оптимальное число трансформаторов при Nпринимается .

По принятому количеству трансформаторов и их мощности определяют наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В.

	(2.18)

Суммарная мощность НБК для данной группы трансформаторов:

(2.19)

где суммарная (наибольшая) расчетная реактивная нагрузка, квар:

(2.20)

где – расчетная реактивная мощность нагрузки подстанции, квар;

– расчетная реактивная нагрузка освещения станции, квар.

_{Тогда суммарная мощность НБК для данной группы трансформаторов:}