3 Выбор схемы электроснабжения цеха

Для рационального решения комплекса технико-экономических вопросов при проектировании электроснабжения современного промышленного предприятия является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в схеме электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. Ошибки при определении электрических нагрузок приводят к ухудшению технико-экономических показателей промышленного предприятия.

Электрическая нагрузка характеризует потребление электроэнергии отдельными приемниками, группой приемников в цехе, цехом и заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными три вида нагрузок: активная мощность Р, реактивная мощность Q и ток I.

Для определения расчетных нагрузок групп приемников необходимо знать установленную мощность (сумма номинальных мощностей всех электроприемников (ЭП) группы) и характер технологического процесса.

Расчетная нагрузка определяется для смены с наибольшим потреблением энергии данной группы ЭП, цехом или предприятием в целом для характерных суток. Обычно наиболее загруженной сменой является смена, в которой используется наибольшее количество агрегатов (дневная).

3.1 Расчет электрических нагрузок цеха

Определение электрических нагрузок является одним из наиболее важных разделов электроснабжения.

Таблица 3.1 Таблица приемников и нагрузок наружной установки

№ поз.	Наименование электроприемника	Кол-во, шт	Установленная мощность одного электроприемника, кВт	Uном, кВ
1	Насос Н-1,Н-1р	2	200	0,38
2	Насос Н-2,Н-2р	2	110	0,38
3	Насос H-3,Н-3р	2	90	0,38
4	Насос H-4,Н-4р	2	15	0,38
5	Насос H-5,Н-5р	2	22	0,38
6	Насос H-7,Н-7р	2	30	0,38
7	Насос H-8,Н-8р	2	90	0,38
8	Насос Н-10,Н-10р	2	230	0,38
9	Насос H-9,Н-9р	2	37	0,38
10	Насос H-12	1	37	0,38
11	Насос Н-13,Н-13р	2	19	0,38
12	Насос Н-17	1	50	0,38
13	Насос H-20	1	5	0,38
14	Насос H-23,Н-23р	2	4	0,38

Расчет ведем по методу упорядоченных диаграмм.

Расчетная активная нагрузка принимается равной средней активной нагрузке групп электроприемников за наиболее загруженную смену P_см [2]

P_см =k_и ^.P_уст, (кВт); (3.1)

где k_и - коэффициент использования активной мощности группы электроприемников принимаем из [2];

P_уст - установленная мощность группы электроприемников;

Q_см=P_см^. tgj , (кВар) (3.2)

где tg j - соответствует cos j данной группы электроприемников.

Полную мощность рассчитываем по формуле:

, (кВа) (3.3)

где P_р - расчетная активная нагрузка;

Q_р - расчетная реактивная нагрузка.

Расчетная активная нагрузка определяется по формуле [2]

P_р=k_р ∙P_см ,( кВт) (3.4)

где k_р - коэффициент расчетной нагрузки.

Расчетная нагрузка определяется в зависимости от эффективного числа электроприемников n_эф [2]

, если n_эф < 10 , (3.5)

, если n_эф > 10 , (3.6)

Под эффективным числом приемников n_эф понимают такое число одинаковых по мощности и по режиму работы приемников электрической энергии, которые потребляют такую же мощность, как их реальное количество.

Эффективное число приемников n_эф определяется по формуле [2]

(3.7)

В промышленности наряду с трехфазными приемниками электроэнергии имеют место стационарные и передвижные приемники однофазного тока, подключаемые на фазное и линейное напряжение. При наличии группы однофазных приемников электроэнергии, которые расположены по фазам с неравномерностью не выше 15% по отношению к общей мощности трехфазных и однофазных приемников в группе, они могут быть представлены в расчете как эквивалентная группа трехфазных электроприемников с той же суммарной номинальной мощностью.

Расчет силовой нагрузки рассмотрим на примере ЩСУ-3, расчет ведется по коэффициенту использования расчетной активной мощности.

Пример расчета:

Насос Н-3:

Р_см=2×15×0,75 =22,5 кВт;

Q_см=22,5×0,75=16,88 кВар.

Насос Н-5:

Р_см=2×22 ×0,75 =33 кВт;

Q_см=33×0,75=24,74 кВар.

Насос Н-7:

Р_см=2×30 ×0,75=45 кВт;

Q_см=45×0,75=33,75 кВар.

Итого по ЩСУ-3:

Р_ном= =67 кВт;

Р_см∑=22,5+33+45 =100,5 кВт;

Q_см∑=16,88+24,75+33,75=75,38 кВар;

;

.

По справочным данным [1] к_р=1,37

P_p=P_см×к_р=100,5∙1,37=137,69 кВт;

Q_p=Q_см=75,38 кВар;

;

.

Расчет нагрузки по остальным приемникам и узлам питания ведем аналогично, а результаты сводим в таблицу 3.2.

Определяем осветительную нагрузку участка приготовления присадок. Номинальная мощность освещения:

В качестве источников электрического света на промышленном предприятии используются газоразрядные лампы и лампы накаливания.

Расчетная активная нагрузка освещения

[кВт], (3.8)

где F – площадь, м².

Расчетная реактивная нагрузка освещения

. (3.9)

кВт; ; 10050 м².

кВт,

КВар.

Таблица 3.2 Ведомость электрических нагрузок наружной установки

№ п/п	Кол-во		Рн, кВт	Рн∑, кВт	Ки	соsφ	tgφ	Рсм, кВт	Qсм, кВар	nэф	Кр	Рр, кВт	Qр, кВар	Sр, кВА	I, А
ТП (фидерная ячейка)
Н-1	2		200	400	0,8	0,8	0,75	300	225,0	1	1,47	441,0	330,0	550,8	837,8
ТП (фидерная ячейка)
Н-2	2		110	220	0,8	0,8	0,75	165	123,8	1	1,47	242,6	181,5	302,9	460,8
ЩСУ-1
H-4	2		90	180	0,8	0,8	0,75	135	101,3	2	1,47	198,5	148,5	247,9	377
ЩСУ-3
H-3		2	15	30	0,8	0,8	0,75	22,5	16,9	2	1,47	33,1	24,8	41,3	62,8
H-5		2	22	44	0,8	0,8	0,75	33	24,8		1,47	48,5	36,3	60,6	92,2
H-7		2	30	60	0,8	0,8	0,75	45	33,8		1,47	66,2	49,5	82,6	125,7
Итого по ЩСУ 3												137,69	75,38	156,97	238,77
Итого по 1 СШ		12		934	0,8	0,8	0,75	700,5	525,6			1019,8	735,4	1258,6	1818,7
ЩСУ-2
H-8		2	90	180	0,8	0,8	0,75	135	101,3	2	1,47	198,5	148,5	247,9	377
ТП-2 (фидерная ячейка)
Н-10		2	230	460	0,8	0,8	0,75	345	258,8	1	1,47	507,2	379,5	633,4	963,5
ЩСУ-4
H-9		2	37	74	0,8	0,8	0,75	55,5	41,6	3	1,47	81,6	61,1	101,9	155
H-12		1	37	37	0,8	0,8	0,75	27,8	20,8		1,47	40,8	30,5	50,9	77,5
Н-13		2	19	37	0,8	0,8	0,75	27,8	20,8		1,47	40,8	30,5	50,9	77,5
Н-17		1	50	50	0,8	0,8	0,75	37,5	28,1		1,47	55,1	41,3	68,9	104,7
H-20		1	5	5	0,8	0,8	0,75	3,75	2,8		1,47	5,5	4,1	6,9	10,5
H-23		2	4	8	0,8	0,8	0,75	6	4,5		1,47	8,8	6,6	11,0	16,8
Итого по ЩСУ4		9										363,8	272,3	454,4	691,2
Итого по 2 СШ		13										1069,5	800,3	1099,2	1671,96
Осв.												126,6	31,3	130,5	198,4
Итого по уст												2215,9	1567	2488,3

Определяем расчетную активную мощность:

Р_р=Р_р+Р_ро=1019,8+1069,5+126,6=2215,9 кВт. (3.10)

С учетом активных и реактивных мощностей определяем полную расчетную мощность участка приготовления присадок:

S_рц= кВА. (3.11)

Предварительный учет потерь мощности на цеховой подстанции:

∆P_т =0,02·S_р.ц = 0,02·2488,3=49,76 кВт; (3.12) ∆Q_т = 0,1·2488,3= 248,83 кВар. (3.13)

Расчетная мощность с учетом потерь в трансформаторах:

_{кВА; (3.14)}

Определяем мощность компенсирующего устройства:

Q_ку=(Р_р+Р_т+Р_ро)(tg-tg_н)=2215,9(0,801-0,33)=1776,18 кВар, (3.15)

где tg_н=0,33 .

tg= . (3.16)

Выбираем компенсирующее устройство типа: 12хУК 5-0,4-150УЗ [1]

Уточняем расчетную мощность участка наружной установки с учетом компенсирующих устройств:

[кВА], (3.17) кВА