Определение электрических нагрузок группы электроприемников. Компенсация реактивной мощности. Выбор схемы электроснабжения предприятия (цеха)

Наивыгоднейшая загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории надежности потребителей электроэнергии, от числа трансформаторов и способа резервирования. Рекомендуется принимать следующие коэффициенты загрузки трансформаторов:

- при преобладании нагрузки 1-й категории для двухтрансформаторных подстанций К_з = 0,65 ¸ 0,7;

- при преобладании нагрузок 2-й категории для однотрансформаторных подстанций в случае взаимного резервирования трансформаторов на низшем напряжении К_з = 0,7 ¸0,8;

- при нагрузках 3-й категории К_з = 0,9 ¸ 0,95.

Принятые к установке трансформаторы проверяются на систематическую перегрузку. Для этого по суточному графику нагрузки устанавливается продолжительность максимума нагрузки t (г) и коэффициент заполнения графика:

, где S_см - средняя мощность за максимально загруженную смену с учетом компенсации реактивной мощности; S_м - максимальная мощность, кВА.

По значениям К_зг и t (рис. 3.1)/1/ определяется коэффициент кратности допустимой нагрузки , откуда ,

кВА

Принимаем, что нагрузки 3-й категории, тогда К_з=0,9.

  

По /1/ принимаем К_з=0,6, тогда для t=5,ч получаем К_м=1,2

Условие выполняется.

По данным расчета принимаем КТП – 400. Параметры приводим в таблице 3.

Таблица 3 – параметры КТП

Тип КТП	Мощность, кВт	Напряжение, кВ	Тип трансформатора	Шкаф ВН	Шкаф НН	Габаритные размеры (ширина × глубина × высота), мм
КТП – 160	160	6(10)/0,4	ТМЗ	ШВВ-3 с ВН-2	ШВ-А	1200х1200х2200

4. Выбор схемы электроснабжения предприятия ( цеха ).

Цеховые сети распределения электроснабжения должны обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории; быть удобными и безопасными в эксплуатации; иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум затрат); иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

4.1. Выбор комплектных шинопроводов

Комплектные шинопроводы типа ШМА для главных магистралей выбирают по расчетному току. Потери напряжения в главной магистрали, % определяют по формуле:

, где  - сумма моментов токовых нагрузок шинопровода, А×км; r_уд, х_уд - соответственно удельные активные индуктивные сопротивления шинопровода, Ом/км;

Распределительные шинопроводы типа ШРА выбирают по расчетному току в шинопроводе из условия  , где I_н – номинальный ток шинопровода.

Потерю напряжения в распределительном шинопроводе, % с равномерной нагрузкой и расположением вводной секции в середине шинопровода определяют по формуле:

, где I_р – расчетный ток шинопровода;

L – длина шинопровода серии ШРА;

r_уд, х_уд - соответственно удельные активные индуктивные сопротивления ШРА, Ом/км.

При расположении вводной коробки в начале шинопровода принимается вся длина шинопровода.

Тип шинопровода, удельные сопротивления выбирают по /1/ табл. 7 приложения.

Комплектные шинопроводы проверяют на электродинамическую стойкость по условию i_уд<i_{уд доп}, где i_{уд доп} – допустимый ударный ток короткого замыкания для данного типа шинопровода ( /1/ табл. 7 приложения );

i_уд – расчетный ударный ток короткого замыкания в начале шинопровода.

Расчет ведем по формуле (4.2). По таблице приложения исходя из рассчитанного ранее тока  принимаем шинопровод.

Таблица 4.1 Параметры шинопровода

Размеры шин, мм	Тип шинопровода	Номинальный ток, А	Номинальное напряжение, В	Электродинамическая стойкость, кА	Сопротивление на фазу, Ом/км			Линейная потеря напряжения, В, на 100 м при cosj=0,8
					Активное	Индуктивное	Полное
50×5	ШРА-4	400	380/220	25	0,13	0,1	0,16	12,5

Потери напряжения для ШРА –1:

Потери напряжения для ШРА –2:

4.2. Выбор сечения проводов и жил кабелей

Сечение по нагреву длительным расчетным током определяется из условия , где - допустимый ток, принимается по таблицам для выбранного сечения; - длительный расчетный ток, для одиночных электроприемников принимается равным номинальному току при ПВ=100%;

- поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей.

Для асинхронных электродвигателей длительный расчетный ток, А, определяется из выражения:

, где Р_н – номинальная мощность двигателя, кВт; U_н – номинальное линейное напряжение, В; h_н – номинальный КПД; cosj_н - номинальный коэффициент мощности.

Для группы электроприемников I_дл=I_р.

Выбранное сечение должно быть проверено по условию соответствия максимальной токовой защиты выбранному аппарату . При номинальных условиях прокладки К_попр = 1, тогда , где К_защ - коэффициент защиты (табл. 11 приложения).

Потери напряжения в цеховых сетях, выполненных проводом или кабелем, определяют из выражения

где I_р – расчетный ток линии; L – длина линии; cosj, sinj - соответствующие коэффициенты мощности потребителя.

Произведем расчет для первой мощности.

А.

%

Для остальных мощностей рассчитываем аналогично и результаты сводим в таблицу 4.2.

Выбираем 4-х жильные кабели до 1 кВ с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией, в алюминиевой оболочке, проложенные в воздухе.

Результаты также сводим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2. Длительный расчетный ток

№ приемника	Мощность Рн, кВт	Iдл, А	Iдоп	Сечение жилы, мм2	rуд, мОм/м	xуд, мОм/м	L, м	DU%, %
ШРА-1
1	40	113,95	140	70	0,447	0,0612	17,5	0,16
2	40	113,95	140	70	0,447	0,0612	17,5	0,16
3	28	118,70	140	70	0,447	0,0612	16	0,21
4	28	118,70	140	70	0,447	0,0612	16	0,21
5	25	121,07	140	70	0,447	0,0612	17	0,26
6	25	121,07	140	70	0,447	0,0612	17	0,26
7	30	83,09	95	35	0,894	0,0637	18	0,40
8	30	83,09	95	35	0,894	0,0637	18	0,40
9	40	113,95	140	70	0,447	0,0612	20	0,41
10	42	113,95	140	70	0,447	0,0612	25	0,51
ШРА-2
11	42	118,70	140	70	0,447	0,0612	25	0,30
12	38	118,70	140	70	0,447	0,0612	26	0,30
13	38	142,44	165	95	0,329	0,0602	26	0,23
14	25	142,44	165	95	0,329	0,0602	15	0,29
15	25	130,57	140	70	0,447	0,0612	15	0,35
16	15	130,57	140	70	0,447	0,0612	14	0,40
17	15	106,83	110	50	0,625	0,0625	14	0,44
18	40	106,83	110	50	0,625	0,0625	20	0,52
19	45	166,18	200	120	0,261	0,0602	17	0,28
20	45	154,31	165	95	0,329	0,0602	17	0,32

Выбираем кабели соединяющие КТП с ШРА-1 и ШРА-2. 

Выбираем одножильные кабели до 1 кВ с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией, в алюминиевой оболочке, проложенные в воздухе.

I_доп=360 А, S=150мм², r_уд=0,208 мОм×м, x_уд=0,0596 мОм×м.

5. ЗАЩИТА ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ  ДО 1000В.

5.1 Выбор плавких предохранителей

В сетях напряжением до 1 кВ защиту выполняют плавкими предохранителями и расцепителями автоматических выключателей.

Плавкий предохранитель предназначен для защиты электрических уставок