Электрический расчет мяталообробатовающего завода

 

 

 

3 Расчет электрических нагрузок вспомогательных цехов и объектов с применением электронных таблиц Excel

Расчет проведем на примере одного из цехов, например литейного.

1. Определяем установленную мощность для литейного цеха (40% от установленной мощности главного корпуса завода, см. таблицу №1):

P_ном = P_уст. × 0.40

cosφ = 0.8 [1]

K_и = 0.5  [1]

2. Находим tgφ, по формуле:

tgφ = 0.75

3. Рассчитываем средние нагрузки за максимально нагруженную смену:

P_см = K_и × P_ном

Q_см = K_и × P_ном × tgφ = P_см × tgφ

S_см =

4. Рассчитываем максимальные нагрузки.

Коэффициент максимума  принимаем равным 1, K_м = 1, поэтому максимальные нагрузки равны среднесменным:

P_м = P_см ;

Q_м = Q_см ;

S_м = S_см ;

5. Рассчитываем максимальный  ток нагрузки.

I_м = ,

где U_н - номинальное напряжение на нагрузке, В.

Для остальных вспомогательных  цехов и объектов расчеты производим в среде EXCEL аналогично, результаты сводятся в таблицу 4. Пример таблицы приведен ниже.

Таблица №4

№ поз.	Наименование вспомогательных  цехов и объектов	%, от Pном  главного корпуса	Установленная мощность		cosφ	Коэффициент использования, Kи	tgφ	Средняя нагрузка за максимально  нагруженную смену			Расчет-ные токи
			Главного корпуса, Pном., кВт	Pном.  цеха, кВт				Pсм =∑Pнi∙Kиi, кВт	Qсм =Pсм∙tgφс-Qк.с., квар	Sсм =√P²+Q², кВА	Iм =Sсм/√3∙Uн, A
поз. 2.1	Литейный цех	40	961,65	384,66	0,80	0,50	0,75	192,33	144,25	240,41	365,27

 

4 Выбор схемы электроснабжения завода и определение расчетных (условных) групповых центров электрических нагрузок (ЦЭН) вспомогательных цехов и корпусов, и предприятия в целом

Расчетное место расположения ТП определяется по картограммам нагрузок в зависимости от мощности, запитанных от нее электроприемников и их координат на генеральном плане.

Место расположения цеховой  ТП главного корпуса обусловлено сосредоточением наиболее мощных электрических нагрузок в непосредственной близости от ТП и техническими условиями для установки ТП в специально оборудованном помещении главного корпуса.

Заводскую главную понизительную подстанцию (ГПП) целесообразно устанавливать, по возможности, ближе к центру  электрических нагрузок (ЦЭН) предприятия. Для упрощения расчетов ЦЭН отдельных цехов (корпусов) принимаем в центре цеха (корпуса). Тогда координаты групповых центров электрических нагрузок ЦЭН вспомогательных цехов и корпусов и ЦЭН предприятия определяют по формулам:

Х_цэн = Σ(Х_i × Р_i )/ ΣР_ном.i,

Y_цэн = Σ(Y_i × Р_i )/ ΣР_ном.i,

где Хi – координата i – го цеха (корпуса) по оси абсцисс, м;

      Yi – координата i – го цеха (корпуса) по оси ординат, м;

      Р_ном.i – номинальная мощность i – го цеха (корпуса), кВт.

Координаты цехов и корпусов выбираются согласно плану завода. Номинальные мощности цехов и корпусов выбираются по результатам расчета из таблицы 4. Результаты сводятся в таблице 5. Расчеты рекомендуется выполнять в среде EXCEL. Пример расчетной таблицы приведен ниже.

Таблица №5

№ п/п	поз. №	Рном, кВт	Рном∑, кВт	Координаты объектов на генплане		Х∙Рном, кВт∙м	У∙Рном, кВт∙м	Расчетные координаты ЦЭН на генплане		Координаты для  установки согласно генплану
				Х, м	У, м			Х, м	У, м	Х, м	У, м
ТП1	ТП1	961,65	986,65	85,20	51,68	81932,71	49698,15	85	54	85	52
	поз.2.10	19,23		85,20	145,28	1638,65	2794,17
	поз.2.11	5,77		92,00	171,84	530,83	991,50
ТП2	поз.2.1
	поз.2.5
ТП3	2.9
	2.8
	2.20
	2.14
	2.12
	2.13
ТП4	2.2
	2.3
	2.7
	2.4
	2.18
	2.6
	2.17
	2.16
	2.15
ГПП	ТП1
	ТП2
	ТП3
	ТП4

 

 

Цеховую трансформаторную подстанцию 10/0.4кВ устанавливаем, согласно генплану, в главном корпусе, в специально оборудованном помещении. 

ГПП 35/10кВ устанавливаем, согласно генплану предприятия, в специально оборудованном помещении с координатами для установки:

ГПП _X;Y = (X;Y) м.

 

 

5 Определение нагрузок цеховых ТП 10/0.4 кВ и выбор силовых трансформаторов с учетом потерь и компенсации реактивной мощности на стороне 0.4 кВ с применением электронных таблиц Excel

Определяем расчетные  нагрузки цеховых ТП согласно принятой схемы электроснабжения лист-2 и данных, полученных в таблицах 3 и 4.

Расчетная нагрузка на шинах 0.38 кВ трансформаторной подстанции ТП1 вычисляется по формуле:

где 

∑P_расч =  P_{см. бл.мех.цехов} + P_{см. вспом.корп.}

∑Q_расч = Q_{см. бл.мех.цехов} + Q_{см. вспом.корп.}

 

При приблизительных расчетах, когда  неизвестны данные о трансформаторах, активные и реактивные потери в трансформаторах учитываются в % от расчетной нагрузки потребителей:

Тогда, с учетом активных и реактивных потерь в трансформаторах:

P_р=∑P_расч+

Q_р=∑Q_расч+

 

Полная расчетная нагрузка на шинах 0.38 кВ ТП1 с учетом компенсации реактивной мощности вычисляется по формуле:

Мощность компенсирующего  устройства вычисляется по формуле:

Q_ку = α × Р_р × (tgφ_ср.взв - tgφ)                                                              

где  α – коэффициент, учитывающий возможность компенсации  реактивной мощности естественными  способами, α = 0.9 [4];

Р_р – суммарная расчетная активная нагрузка с учетом потерь, кВт;

tgφ – коэффициент реактивной мощности, который необходимо достичь после компенсации реактивной мощности, по заданию: tgφ = 0.14, что соответствует cosφ = 0.99;

tgφ_ср.взв – средневзвешенное значение коэффициента реактивной мощности вычисляется по формуле:

tgφ_ср.взв = Q_р / Р_р,                                                                                 

где  Q_р – суммарная расчетная реактивная нагрузка с учетом потерь, квар.

Рассчитываем коэффициент  активной мощности cosφ, по формуле:

cosφ = P_р / S_р

если коэффициент недостаточно высок то требуется компенсация реактивной мощности с помощью  батарей статических конденсаторов.

Рассчитываем мощность компенсирующего устройства:

Q_ку = α × Р_р × (tgφ_ср.взв - tgφ)

tgφ_ср.взв = Q_р / Р_р

Тогда полная расчетная нагрузка на шинах 0.38 кВ трансформаторной подстанции ТП1 с учетом компенсации реактивной мощности и дополнительной нагрузки на наружное освещение (5% от S_р) будет равна:

 

Cхема  подключения батарей конденсаторов представлена на рисунке 1.

 

                            

 

 

 

 

      

     

                                     Р

                                

                                     П

 

 

 

 

 

                           С1   С2

 

 

 

          С3

 

Рисунок 1 - Cхема  подключения батарей конденсаторов компенсирующих устройств: П - предохранитель, Р - трех фазный рубильник, С1..С3 – компенсирующие емкости

Для других трансформаторных подстанций ТП2…ТП4 расчет производится аналогично, результаты расчетов сводят в таблицу 6. Пример таблицы приведен ниже.

Таблица №6

№ п/п	№ поз.	Наименование	∑Pрасч, кВт	∑Qрасч, квар	Sрасч, кВА	Sр, кВА	cosφ	Qку, квар	Sр.ку, кВА
ТП1	1	Главный корпус	462,86	155,97	488,43	515,10	0,92	124,78	503,33
	2.10	Ремонтно-строительный цех
	2.11	Скрапо-разделочный  цех
ТП2
ТП3
ТП4

 

 

 

Принимаются к установке на ТП1…ТП4 следующие трансформаторы:

ТП1 – 2´ТМ-400-10/0.4-У3, мощностью 400 кВА;

ТП2 –

ТП3 – 

ТП4 –

6 Выбор напряжения на стороне высокого напряжения (ВН), типа и мощности трансформаторов в ГПП

Нагрузка на шинах 10 кВ ГПП определяется как сумма нагрузок цеховых трансформаторных подстанций ТП1…ТП4. Тогда расчетная нагрузка на шинах 10 кВ ГПП будет:

Sр = (P_ТП1 + P_ТП2 + P_ТП3 + P_ТП4)

Так как, электроприемники предприятия относятся к потребителям I, II и III категории по требуемой степени надежности электроснабжения, то на подстанции 35/110/10 кВ устанавливаем два трансформатора номинальной мощностью по P_ном каждый. Выбор напряжения 35 или 110 кВ обуславливается установленной мощностью предприятия и наличием необходимых трансформаторов.

Проверяем трансформатор по нормальному  режиму. Находим коэффициент загрузки трансформатора:

,

где  S_р – полная мощность нагрузки, кВА;

       N – число устанавливаемых трансформаторов;

       S_ном.тр – номинальная мощность одного трансформатора, кВА

Проверяем работу трансформаторов  в аварийном режиме. Масляные трансформаторы допускают в аварийном режиме перегрузку на 40% до 6-ти часов в сутки  в течение 5-ти суток.

При отключении одного трансформатора, аварийная мощность второго трансформатора с учетом допустимой перегрузки составит 140%.

Окончательно выбирается заводскую двухтрансформаторная подстанция, с трансформаторами  типа: выбираются по каталогу.

 

 

 

 

7 Выбор схемы и расчет распределительной сети 10 кВ

                                                                                                                

 

 

                                                   

                                                                      

 

 

 

        

                                                                                                                           

                    

Рисунок 2 - Схема питающей сети 10 кВ ГПП – ТП1…ТП4

 

Выбираем схему электроснабжения, где питание цеховых трансформаторных подстанций (ТП1…ТП4) осуществляется радиальными кабельными линиями 10 кВ непосредственно от ГПП (рис.2).

Нагрузка на шинах  ГПП определяется как сумма расчетных  нагрузок  ТП…ТП4.