Электроснабжение промышленных предприятий

11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА УРОВНЯХ ДО И ВЫШЕ 1 КВ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.

До 1 кВ: Для расчета нагрузки на напряжении до 1 кВ пользуются основными (статистический, метод упорядоченных диаграмм) и вспомогательными (метод коэффициента спроса, метод удельной мощности на единицу площади, метод удельного расхода на единицу выпускаемой продукции) методами. Статистический метод применяется при реконструкции СЭС на предприятиях при уже известных графиках электрических нагрузок. Метод упорядоченных диаграмм применяется при проектировании вновь вводимых объектов. Вспомогательные методы используются в основном на предпроектных стадиях для предварительной оценки нагрузок предприятия.

Статистический метод основан  на положении о том, что нагрузка при числе электроприемников от 4 и более подчиняется нормальному закону распределения вероятностей (закону Гаусса).

Сущность метода упорядоченных  диаграмм заключается в установлении связи между установленной мощностью эл. приемников, показателями режимов их работы и графиков нагрузки.

Метод коэффициента спроса: .

Метод удельного расхода эл. эн. на единицу выпускаемой продукции: .

Метод удельной плотности нагрузки на единицу производственной площади: , для осветительных сетей расчет ведется по следующей формуле:

.

 

Выше 1 кВ: При определении расчетной нагрузки как правило используют вспомогательные методы расчета:

- метод коэффициента спроса  для определения расчетной силовой нагрузки;

- метод удельной плотности нагрузки  на единицу производственной площади для определения расчетной осветительной нагрузки.

1. Методом коэф. спроса определяется  расчетная силовая нагрузка цехов предприятия:

;   

2. Методом удельной плотности  нагрузки определяется расчетная осветительная нагрузка цехов предприятия:

3. Рассчитывается суммарная расчетная  мощность всех цехов:

;   

4. Определяется расчетная  нагрузка предприятия в целом:

;

К_о – коэф. учитывающий разновременность максимумов нагрузки отдельных участков потребителей.

– соотв. расчетные активные и  реактивные нагрузки эл. приемников высокого напряжения.

Потери в ЛЭП и  трансформаторах можно определить приближенно:

Далее:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Род тока и напряжения систем электроснабжения.

При выборе рода тока необходимо исходить из следующего – на электростанциях  электроэнергия вырабатывается исключительно  трехфазного переменного тока частотой 50 Гц; электроэнергия постоянного тока всегда дороже переменного на величину затрат преобразования; важным фактором при выборе рода тока являются требования технологического процесса. Имеются производственные процессы, которые осуществимы только на постоянном токе (электролиз). Постоянный ток в электроприводе используется при необходимости регулирования частоты вращения механизмов в широком диапазоне, при частых пусках, остановках, замедлениях, остановках на ползучей скорости и т.д. При ступенчатом регулировании обычно применяются АД с коротко замкнутым ротором с переключением пар полюсов; при плавном регулировании – частотные преобразователи – регулирование с изменением частоты переменного тока. В связи с усовершенствованием электроприводов применением индивидуальных преобразователей вопрос выбора рода тока в настоящее время утратил свою остроту. Централизованные системы электроснабжения с постоянным током применяются редко. Основным родом тока в системах электроснабжения является переменный ток.

Выбор напряжения.

Напряжение в зависимости  от типа генераторов, напряжение сети в зависимости от передаваемой мощности и расстояния на которое она передаётся, напряжение электроприемников, напряжение распределения и использования в зависимости от типа электроприемника могут применяться различными для согласования режимов работы всех электроустановок от генераторов энергосистемы до электроприемников стандартизированы в виде шкалы номинальных напряжений. В соответствии с действующим ГОСТом на напряжение до 1 кВ предлагаются следующие шкалы номинальных напряжений электроприёмников и электросетей:

для однофазного переменного  тока:

6, 12, 27, 40, 60, 110, 220 В;

для трехфазного переменного  тока:

40, 60, 220, 380, 660 В;

для постоянного тока:

6, 12, 27, 48, 60, 110, 220, 440 В.

На ряду с этим есть дополнительная шкала:

24, 36, 127 В.

Шкалы номинальных напряжений определяются уровнем развития народного хозяйства и в течении времени корректируются. Например: с 1962 г. в шкалу номинальных напряжений введено напряжение 660 В, в шкалу напряжения выше 1 кВ – 20 кВ.

Напряжение генераторов и вторичных обмоток трансформаторов на 5-10 % выше номинальных значений, для того чтобы скомпенсировать потери в питаемой сети. Напряжения генераторов: 3,15; 6,3; 10,5; 21 кВ – являются генераторными напряжениями. Выбор напряжения внешнего и внутризаводского электроснабжения определяется протяженностью электрических сетей и передаваемой мощностью. При выборе напряжения до 1 кВ важным фактором является требование технологии (напр.: 220 кА – 5-15 В – электролиз; электропечи от 100 В до 110 кВ)

Электродвигатели:

220/127 В – 1,2÷1500 Вт;

380/220 В – 0,01÷315 кВт;

660/380 В – 0,6÷500 кВт;

3 кВ - 160÷1250 кВт;

6 кВ - 200÷12500 кВт;

10 кВ - 630÷20000 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16. Номинальные  напряжения до 1кВ переменного  и постоянного токов электрических сетей и приемников.

Напряжение в зависимости  от типа генераторов, напряжение сети в зависимости от передаваемой мощности и расстояния на которое она передается; напряжение электроприемников, напряжение распределения и использования в зависимости от типа ЭП могут применяться различными для согласования режимов работы всех электроустановок от генераторов эл. Системы до ЭП стандартизированы в виде шкалы номинальных напряжений.

В соответствии с действующим  гостом на напряжение до 1кВ предлагаются следующая шкала номинальных напряжений ЭП и эл. сетей:

– для однофазного  переменного тока: 6, 12, 27, 40, 60, 110, 220В.

– для трехфазного  переменного тока: 40, 60, 220, 380, 660В.

– для постоянного  тока: 6, 12, 27, 48, 60, 110, 220, 440В.

На ряду с этим имеется дополнительная шкала: 24, 36, 127В.

Для сетей: 3, 6, 10, 20, 35, 110(150), 220, 330, 500, 750, 1150, 1500кВ.

Шкалы номинальных напряжений определяются уровнем развития народного  хозяйства и в течении времени  корректируется.

Так, с 62г. в шкалу номинальных напряжений введено напряжение 660В.

В шкалу номинальных  напряжений более 1кВ ввели напряжение 20кВ.

Напряжение генераторов  и вторичных обмоток трансформаторов на 5-10% больше номинн. напряжений для того, что бы скомпенсировать потери в питаемой сети(потери напряжения).

Напряжение генераторов: 3; 15; 6,3; 10,5; 21кВ являются генераторными  напряжениями.

Выбор напряжения внешн. и внутризаводского напряжения определяется протяженностью электрических сетей и величиной передаваемой мощности.

При выборе напряжения до 1кВ важным фактором является требование технологии.

До 200кА – 5…15В – для  электролиза

Электрические печи – 100В…110кВ.

Эл. двигатели: 220/127В  –  Р=1,2…1500Вт.

    380/220В  –   Р=0,01…315кВт.

    660/380В  –   Р=0,6…500кВт.

Технически можно выполнить  и на большую мощность.

3кВ  –  Р=160…1250кВт;

6кВ  –  Р=200…12500кВт;

10кВ  –  Р=630…20000кВт.

 

 

 

 

 

 

 

17. Преимущества  применения напряжения 660В.

– Потери меньше в три  раза;

– больше пропускная способность  при том же расходе проводникового материала(больше в раз)

– меньше ток в  раз, что позволяет увеличить предельную единичную мощность выпускаемых электродвигателей до 500кВт и выше.

– меньше ток КЗ, обеспеч. Облегченные условия термической и динамической стойкости оборудования к току КЗ.

– больше радиус обслуживания ЭП в  раз, что позволяет применить более мощные силовые трансформаторы на цеховых ТП, следовательно уменьш. и количество.

Применение напряжения 660В сдерживается дефицитом(в определенной степени стоимости) аппаратов управления и защиты(гашение дуги на 660В сложнее).

Напряжение 660В рекомендуется  применять:

1. В тех случаях, когда по условия генплана, технологии не возможно дробление ЦП и приближение высокого напряжения ЭП(предприятия добывающей промышленности);
2. При высокой плотности эл. нагрузок, когда приходится выбирать силовые трансформаторы ТП более 1000кВА.
3. В сочетании с напряжением 10кВ.

Недостатки 660В.

– Повышенная опасность;

– Раздельная работа силовой и осветительной нагрузки;

– Не экономично для таких  отраслей, как: маш/строение;

Деревообработка; легкая, где применяется большое количество ЭП малой мощности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36 Выбор сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву

При прохождении тока в проводнике с активным сопротивлением R согласно закону Джоуля-Ленца, за время  выделяется тепловая

Энергия, которая расходуется  на его нагревание. Как-только температура  проводника превысит температуру окружающей среды, часть теплоты будет отдаваться в окружающую среду. Через время (3...4) Т_О  температура проводника достигнет наибольшего установившегося значения, при котором вся выделяющаяся теплота отдается проводником в окружающую среду. Это состояние называется тепловым равновесием. Каждой величине длительного тока соответствует определенная температура нагрева. Нагрев изменяет физические свойства проводника и при сильном нагреве может привести к разрушению изоляции, перегреву контактных соединений. Максимальная температура проводника, при которой сохраняются диэлектрические свойства называется предельно допустимой, соответствующий ток называется длительно допустимым для проводника с соответствующей изоляцией, материалом, напряжением.

Наряду с длительно  допустимым током для проводника установлены температуры:

_ЖН — длительно допустимый нагрев жил проводника по нормам (50—80°С в зависимости от типа изоляции и напряжения);

_ЖП — кратковременно допустимый нагрев при перегрузках (75— 125°С в зависимости от типа изоляции и напряжения);

т_жм — максимально допустимое превышение температуры жил

проводника над температурой среды при токах КЗ (125—300°С в  зависимости от типа изоляции, материала  проводника и напряжения).

_СР.Н. -    температура среды по нормам: для прокладки в воздухе  +25 ^ОС, в земле +15 ^ОС

Уравнение теплового баланса для  неизолированного проводника, обтекаемого  током при превышении температуры  жил по нормам, имеет вид:

I²*R=KF(

ЖН- _СР.Н)

где К — коэффициент теплоотдачи, Вт/ см²*°С; F— поверхность охлаждения провода, см².

Тогда длительно допустимый ток по нагреву определится по выражению:

I_ДОП=

Величина I_ДОП пропорциональна площади поверхности отдачи тепла F и коэффициента теплоотдачи К и обратно пропорционально сопротивлению проводника R.

Суть выбора сечений  проводов, кабелей по допустимому  нагреву состоит в сопоставлении, сравнении I_ДОП и I_Р.

I_ДОП

К_П – коэффициент прокладки, учитывающий температуру окружающей среды.

I_Р – длительный расчетный ток от электроприемников с продолжительностью включения ПВ=100%

Для приемников с ПКР за расчетный  ток принимается приведенный  к длительному режиму

        для ПВ>40%

        для ПВ 40%

0,875 – коэффициент запаса.

Для эл.двигателей с короткозамкнутым ротором, установленных во взрывоопасных  зонах

 

При прокладке проводов и кабелей в коробах, лотках

 

К₁ = 0,65…0,85

Для кабелей с бумажной изоляцией, прокладываемых в троллеях

К₂ – коэффициент, учитывающий удельное сопротивление земли

К₃ – количество совместно проложенных кабелей в троллее

Поскольку кабели допускают аварийную перегрузку, то учет этого определяется коэффициентом аварийной перегрузки