Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
Содержание 1. Компенсация реактивной мощности
2. Выбор сечения проводов, кабелей и шин
5. Расчет защитного заземления
6. Построение графиков нагрузки
Наибольшими потребителями реактивной мощности являются: асинхронные двигатели; сварочные и силовые трансформаторы; индукционные печи; газоразрядные лампы. Снижение потребления реактивной мощности осуществляется двумя способами: естественный способ; искусственный способ. Естественный путь включает в себя: замену электродвигателей, работающих с недогрузкой или перегрузкой на электродвигатели меньшей или большей мощности; понижение напряжения у малозагруженных электродвигателей; ограничение холостого хода работающих электродвигателей; правильный выбор электродвигателей по типу и мощности; повышение качества ремонта двигателей; отключение малозагруженных силовых трансформаторов с переводом нагрузки на другой трансформатор. Так как коэффициент реактивной мощности в нашей работе превышает нормативный, делаем вывод о необходимости компенсации реактивной мощности. Снижение потребления реактивной мощности не всегда возможно естественным методом. Поэтому в дополнение к нему применяют и искусственный метод, в том числе устанавливают конденсаторные установки. Компенсация реактивной мощности - это приближение источника реактивной мощности к потребителю. Определяем мощность компенсирующей установки по формуле: Qку = Рс (tgjср - tgjэ), (1.1) где Рс - средняя активная мощность, кВт; tgjср - средний расчетный коэффициент реактивной мощности; tgjэ - эффективный коэффициент реактивной мощности, = 0,33. Qку = 268,4 (1,36 - 0,33) = 276,04 кВар Выбираем тип батареи - 2´ККУ - 0,38 - 160. Проверка tgj = tgj = Проверка сошлась, батареи подходят. На действующих предприятиях при наличии суточного графика потребителей номинальную мощность трансформатора следует выбирать не по максимальной нагрузке потребителя, а по величине средней мощности в наиболее загруженной смене из характерных суток. Если мощность трансформатора выбирать по максимальной нагрузке в потребителях, то в периоды средних, а тем более минимальных нагрузок трансформатор будет не догружен, а следовательно его номинальная мощность будет завышена. Следует учесть, что оптимальная нагрузка трансформатора должна составлять 65 - 70% от его номинальной мощности. Определяем полную мощность цеха с учетом компенсации по формуле: Smax = где Рр - расчетная активная мощность по цеху, кВт; Qр - расчетная реактивная мощность по цеху, кВар; Qку - полная номинальная мощность компенсирующих устройств. Smax = Так как имеются потребители первой категории, намечаем число трансформаторов - 2. Определяем мощность на трансформаторной подстанции по формуле: Кзг = где Рср - средняя активная мощность по цеху,%, Рср = 10; Рmax- максимальная активная мощность по цеху,%; tmax = 24 ч. Коэффициент допустимой перегрузки трансформатора (Кдп) - 1,01 (1,1). Номинальная мощность трансформатора: Sном = Sном = Выбираем трансформаторы по справочнику - 2 ´ ТМ - 160/ 10. Сечение проводов и жил кабелей должно выбираться в зависимости от ряда факторов. Эти факторы разделяются на технические и экономические. Технические факторы: нагрев от длительного выделения тепла рабочим током; нагрев от кратковременного выделения тепла током КЗ; потери напряжения в жилах кабеля или проводах, воздушные линии от проходящего по ним тока в нормальном или аварийном режимах. Кабель - это готовое заводское изделие, состоящее из изолированных токоведущих жил, заключенных в защитную герметичную оболочку, которая может быть защищена от механических повреждений. Изоляция жил выполняется из кабельной бумаги, пропитанной маслоканифольным составом резины поливинилхлорида и полиэтилена. Определяем расчетный ток для каждого электропривода по формуле: Iрасч = где Рном - номинальная мощность электроприемника, кВт; Uн - номинальное напряжение приемника, кВ; cosj - коэффициент мощности. Станки строгальные Рном = 120 кВт. Iрасч = Кран консольный Рном = 56 кВт. Iрасч = Обдирочные станки Рном = 125 кВт. Iрасч = Вентиляторы Рном = 22 кВт. Iрасч = Колорифер Рном = 80 кВт. Iрасч = По расчетному току определяем допустимый ток по формуле: Iдоп = где К1 - коэффициент, зависящий от числа рядом работающих кабелей; К2 - коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающей среды (22°). По справочнику [3] К1 = 1, К2 = 1,04. Станки строгальные: Iдоп = Кран консольный: Iдоп = Обдирочные станки: Iдоп = Вентиляторы: Iдоп = Калорифер: Iдоп = Результаты заносим в таблицу. Выбор кабелей Таблица 2.1.1 Для надежного и бесперебойного питания потребителей электроэнергией выбирают магистральную схему, выложенную алюминиевыми шинами, проложенными по изоляторам, прикрепленным к колоннам цеха. Таблица 2.2.1 ШМА 1: Iрасч = Iдоп = ШМА 2: Iрасч = Iдоп = При эксплуатации электрических сетей длительные перегрузки проводов и кабелей, а также коротких замыканиях вызывает повышение температуры токоведущих жил. Это приводит к преждевременному износу их изоляции, вследствие чего может произойти пожар, а также поражение людей электрическим током. Для предохранения от чрезмерного нагрева проводов и кабелей применяют плавкие предохранители, автоматические выключатели и тепловое реле, встроенное в пускатели. Определяем номинальный ток для каждого потребителя по формуле: Iном = Кран консольный Рном = 56 кВт. Iном = Вентиляторы Рном = 22 кВт. Iном = Колорифер Рном = 80 кВт. Iном = Определяем пусковой ток по формуле: Iпуск = Кп ×Iном, (3.1.2) где Кп - кратность пускового тока = (5). Кран консольный: Iпуск = 5 × 161,8 = 809,0 А Вентиляторы: Iпуск = 5 × 39,7 = 198,5 А Калорифер: Iпуск = 5 × 136,0 = 680,0 А Производим расчет тока плавкой вставки предохранителя по формуле: Iпл. вст. = где К - коэффициент снижения пускового тока, который при легком пуске равен 2,5, при тяжелом - 1,6 или 2. Кран консольный: Iпл. вст. = Вентиляторы: Iпл. вст. = Калорифер: Iпл. вст. = По результатам расчетов выбираем предохранители и результаты сводим в таблицу. Таблица 3.1.1 Краны консольно-поворотные FU3 FU4 FU5 Вентиляторы FU2 FU7 FU12 FU15 Калориферы FU10 FU17 Автоматические выключатели обеспечивают быструю и надежную защиту проводов и кабелей от КЗ и перегрузок. Разделяются на регулируемые и нерегулируемые. У нерегулируемых выключателей отсутствуют приспособления для регулирования установки расцепителя в процессе монтажа и эксплуатации. У регулируемых выключателей установки расцепителей регулируют воздействие на механическую систему автомата или на специальное устройство, изменяющее время срабатывания автомата. Таблица 3.2.1 Наибольший ток потребителя на шине у строгальных станков = 433,5 А. Пиковый ток рассчитывается по формуле: Iпик = Для QF1: Iпик = 433,5 × 5 + 161,8 × 3 + 433,5 × 2 + 39,7 × 2 + 277,9 = 3877,2 А Iэр = 1,25 × 3877,2 = 4846,5 А Для QF10: Iпик = 433,5 × 5 + 136 × 2 + 39,7 × 2 + 433,5 × 2 + 277,9 = 3663,8 А Iэр = 1,25 × 3663,8 = 4579,75 А Для QF2,3,4,6,7,9: Iпуск = 433,5 × 5 = 2167,5 А Iэр = 1,25 × 2167,5 = 2709,37 А Для QF5,8: Iпуск = 277,9 × 5 = 1389,5 А Iэр = 1,25 × 1389,5 = 1736,87 А Для QF12: Iэр = QF1 + 10% = 4846,5 + 10% = 5331,15 А Для QF13: Iэр = QF10 + 10% = 4579,75 + 10% = 5037,72 А При расчете токов КЗ в сетях напряжением ниже 1кВ необходимо учитывать индуктивные и активные сопротивления. В таких сетях особенно выполненных в кабельных линиях или проводами в трубах активные сопротивления значительно превышают индуктивные. Составляем расчетную схему: QF12 I = 630А QF1 I = 630А ШМА 60´8 L = АВВГ - 4´95 QF4 I = 630А Станок строгальный (433,5А) Составляем схему замещения:
rтр = 16,6 Хав12 = 0,13 rав12 =11,12 Хав1 = 0,13 rав1 =11,12 Хош = 0,014 rош = 0,03 Хок = 0,329 rок =0,081 Хав4 = 0,13 rав4 = 11,12 При равенстве сопротивлений во всех трех фазах значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ определяется по формуле: где Sr и Sх - активное и индуктивное сопротивление цепи. Sr = rтр + rа Sх = Хтр + Ха Определяем ударный ток КЗ по формуле: Iуд = Ку где Ку - ударный коэффициент; Ку = Iуд = 1,2 Определяем действующее значение полного тока КЗ по приближенной формуле: Ig = Ig = Определяем мощность КЗ по формуле: Sк = Sк = В сетях с глухозаземленной нейтралью появление напряжения на корпусе может привести к несчастному случаю, если не сработает защита. Для надежности срабатывания защиты производят проверку плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматов на ток однофазного КЗ. Для надежного срабатывания защитных аппаратов возможно короткое время ПУЭ требуют, чтобы I¢кз ³ 3Iпл. вст. I¢кз ³ 1,4Iэр - для автоматов с номинальным током до 100 А. I¢кз ³ 1,25 Iэр - для автоматов с номинальным током более 100 А. Определяем ток однофазного КЗ по формуле: I¢кз = где Uф - фазное напряжение (220В); Zn- полное сопротивление цепи без учета сопротивления трансформатора; Zтр - полное сопротивление трансформатора току КЗ. Zn = Sr = rа Zтр = Sr = 11,12 + 11,12 + (0,03 × 60) + (0,081 × 5) + 11,12 = 35,56 Ом Sх = 0,13 + 0,13 + (0,014 × 60) + (0,329 × 5) + 0,13 = 2,775 Ом Zn = Zтр = I¢кз = 4,345 кА ³ 1,25 × 3,2 4,345 кА > 4кА Таким образом, проверяя автомат на надежность срабатывания QF4, делаем вывод, что данные аппаратов защиты проверку проходят и могут защищать электроприемник при КЗ. Защитным заземлением называется преднамеренное соединение металлических частей электроустановок нормально не находящихся под напряжением, но которые могут оказаться под ним вследствие нарушения изоляции электроустановки с заземляющим устройством. Чтобы рассчитать - нужно определить число заземлителей и способ их размещения. Определяем сопротивление грунта по формуле: Рр = Ризм y, (5.1) где Ризм - измеренное сопротивление грунта = 100 Ом/м; y - коэффициент повышения сопротивления грунта = 1,5. Рр = 100 × 1,5 = 150 Ом/м Определяем сопротивление одиночного заземлителя: Rо = 0,34 × Рр = 51 Ом/м Выбираем электрод из угловой стали 50 ´ 50 ´ 5 и длиной 2,5 м. Определяем количество заземлителей по формуле: n = где Rдоп - допустимое сопротивление контуров заземлений, зависящее от режима работы нейтрали (Rдоп £ 4 Ом); h - коэффициент экранирования = 0,44. n = Размещаем заземлители по контуру на расстоянии друг от друга 9 метров. Цех по обработке литых заготовок Исходные данные: Рmax = 300,8 кВт; Справочный коэффициент при переменных потерях берем 0,05; Справочный коэффициент при постоянных потерях берем 0,05; Поправочный коэффициент при расчете летнего графика = 0,9; Количество летних дней = 152; Количество зимних дней = 213. Таблица 6.1 Перевод типового графика нагрузки в график нагрузки данного потребителя осуществляется по формуле: Рt = Рt = D D D D D Зимний суточный график нагрузки D D Летний график нагрузки D D Строим суточный график нагрузки с учетом всех потерь На основании всех расчетов строим годовой график нагрузки Площадь ограниченная кривой графика показывает количество электроэнергии, вырабатываемой или потребляемой электроустановкой за сутки или за год. Wc = S (Рt × Wc = (106,63 × 6) + (169,2 × 4) + (330,8 × 10) + (137,75 × 4) = 5,17 мВт Wч = S (Рt×Tt) (6.6) Wч = (330,8 × 2130) + (297,72 × 1520) + (169,2 × 852) + (152,2 × 608) + + (137,75 × 852) + (123,9 × 608) + (106,63 × 1278) + (95,9 × 912) = 1810,28 мВт Средняя нагрузка за рассматриваемый период Коэффициент заполнения графика нагрузки рассчитывается по формуле: Время максимума - это время, в течении которого установка работает с максимальной нагрузкой, потребляет то же количество энергии, что и работая по действительному графику нагрузки. Результаты заносим в таблицу. Таблица 6.2
|