Проектирование звена системы электроснабжения

 

     Метод удельной мощности.          

         Простейший способ светотехнического расчёта – метод удельной мощности – пригоден для расчёта общего равномерного освещения незагромождённых помещений (когда можно пренебречь затенениями), длина которых не более чем в 2,5 превышает ширину, и строго для тех исходных данных, для которых составлены таблицы.

        Полный комплект таблиц удельной мощности, а также случаи, когда, как исключение, допускается  введение коэффициентов, учитывающих несовпадение исходных данных с учтёнными в таблицах, - см. специальные справочники.

        Для приближённых расчётов приводится таблица, составленная для указанных в ней светильников, освещенностей, площадей, расчётных высот, значений rп=50% и rс и для коэффициента запаса, наименьшего при данных источниках света.

        При значениях освещённости и коэффициента запаса, отличных от указанных в таблице, допускается пропорциональный перерасчёт значений удельной мощности.

        При расчёте по удельной мощности освещения лампами накаливания или лампами типа ДРЛ в помещении площадью S, м2, первоначально намечается число светильников N, затем для соответствующих исходных данных из таблиц находится значение удельной мощности w, рассчитывается необходимая мощность каждой лампы p, Вт, по формуле

                                         

                                                          (16)

и выбирается ближайшая стандартная мощность лампы.

         При расчёте освещения выполненного рядами люминесцентных светильник, намечается число рядов  N  и находится общая необходимая мощность всех ламп ряда  p, на основании чего выбирается число и мощность светильников в ряду.

        Значения удельной мощности (Вт/м2) для приближённых светотехнических расчетов смотри в справочнике.

Для определения мощности освещения машиностроительного завода применим метод удельной мощности.

Для 8ого цеха: (Вт)=0,901(кВт) , где w=7,8(Вт/м2) применим светильники  для  пыльных  помещений с рассеивателями  без  отражателей.

На основании приведенных расчетов аналогично проводим расчет мощности освещения  по цехам . В этом заводе принимаем мощность освещенной нагрузки равной от 5% до 15% расчетной мощности.  Результаты сводим в таблицу 4.

Где тип здания ПР-промышленное (5-7%), Б-бытовое (9-11%).

 

    Таблица 4- Мощности освещения  по заводу

№ цеха	Тип здания	%	Расчетная мощность Р,кВт	Мощность осветительной нагрузки р, кВт
1	ПР	5	1812	90,6
2	ПР	5	948	47,4
3	ПР	5	438	21,9
4	ПР	5	456	22,8
5	ПР	5	300	15
6	ПР	5	816	40,8
7	ПР	5	1500	75
8	ПР	5	12	0,6
9	Б	9	186	16,74
10	ПР	5	144	7,2
11	ПР	5	54	2,7
12	ПР	5	42	2,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 ПОСТРОЕНИЕ  КАРТОГРАММЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК  И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЭН

 

Картограмму электрических нагрузок наносят на ситуационный план предприятия для определения местоположения цеховых ТП и ГПП. Построение картограммы нагрузок производят на основании результатов определения расчетных нагрузок цехов, исходя из условия, что площади кругов картограммы в выбранном масштабе является расчетными нагрузками цехов.

В качестве расчетной нагрузки для построения картограммы принимают активную расчетную мощность каждого цеха, так как реактивная мощность цеха подлежит компенсации.

Радиусы окружностей для каждого цеха находят из выражения:

                             

                                                            (17)

где Ррi - расчетная активная нагрузка i-го цеха, кВт;

       m- масштаб площади круга, кВт/мм²;

       ri- радиус окружности, мм или см.

Расчет радиуса окружности для 1ого цеха: 

         На основании приведенных расчетов аналогично проводим расчет радиусов окружностей для каждого цеха.                              

         Так как часто расположение нагрузок по площади цехов неизвестно, то построить картограмму можно, исходя из условия, что нагрузка равномерно распределена по площади цеха, т.е. центр нагрузок цеха (центр окружности) совпадает с центром тяжести его площади.

Силовые нагрузки напряжением до и выше 1000В наносят отдельно, а осветительные нагрузки в виде отдельных секторов - внутри круга, изображающего нагрузку напряжением до 1000 В. Величины нагрузок наносят рядом с кругами.

Центр электрических нагрузок промышленного предприятия в целом определяют с помощью аналитического метода сложения параллельных нагрузок. В декартовой системе координат оси наносят на план произвольно, координаты центра электрических нагрузок определяют по формулам:

                              

                                    (18)

                             

                                    (19)

где Ррi - расчетная полная нагрузка i-го цеха, кВ·А;

       хi, уi- координаты центра нагрузок i-го цеха, мм;

       хо, уо - координаты центра нагрузок предприятия, мм.

      При  построении  картограммы  нагрузок  используем  масштаб, равный:  m=47 кВт/см2

     Определим центр электрических нагрузок промышленного предприятия в целом:

    Таблица 3- Расчет центра  электрических  нагрузок

№ цеха	Xi , мм	Yi , мм	∑(SPi*Xi)	∑(SPi*Yi)
1	56	163	126840	369195
2	174	156	206190	184860
3	259	156	141802,5	85410
4	267	114	152190	64980
5	275	72	103125	27000
6	169	72	172380	73440
7	45	72	84375	135000
8	4	106	60	1590
9	17	37	3952,5	8602,5
10	80	31	14400	5580
11	160	37	10800	2497,5
12	249	33	13072,5	1732,5
5 (6 кВт)	275	72	224100	64800

Координаты центра электрических нагрузок определяют по формулам:

Расположение ГПП смотри на Рисунке 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          

Рисунок 2 – Картограмма электрических нагрузок, расположение ГПП

 

7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТП

 

Одна и та же электрическая нагрузка цехов на напряжение до 1000 В может быть обеспечена малым числом трансформаторов большой мощности и большим числом трансформаторов малой мощности. Поэтому выбор оптимальной мощности цеховых подстанций должен быть основав на технико-экономических расчетах. Такие расчеты очень громоздки, так как в них, помимо подстанций, учитывают и питающие линии 6-10 кВ и цеховые распределительные сети до 1000 В. Сложность расчета обусловлена тем, что капиталовложения в потери мощности в цеховых сетях находятся в зависимости от числа подстанций и увеличиваются вместе с укрупнением единичной мощности трансформаторов, но при этом снижаются капиталовложения в распределительные устройства и линии 6-10 кВ, питающие цеховые ТП. При малой единичной мощности трансформаторов уменьшаются капиталовложения и потери в цеховых сетях, но увеличиваются потери электроэнергии и капиталовложения в трансформаторы и сети 6-10 кВ.

Для питания электрических нагрузок III категории следует применять однотрансформаторные подстанции. При наличии нагрузок II категории следует, как правило, применять однотрансформаторные подстанции 10-6/0,4 кВ при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении, достаточном для питания наиболее ответственных потребителей или при наличии складского резерва трансформаторов. Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяют при сосредоточен-ных нагрузках или преобладании потребителей I категории. При наличии потребителей особой группы I категории необходимо предусмотреть третий источник питания.         

Для трансформаторов цеховых подстанций следует, как правило, принимать следующие коэффициенты нагрузки:

- для цехов  с преобладающей нагрузкой I категории  при двухтрансформаторных подстанциях 0,65 - 0,7;

- для цехов  с преобладающей нагрузкой II категории  при однотранс-форматорных подстанциях с взаимным резервированием трансформаторов 0,7 - 0,8;

  -  для цехов с преобладающей нагрузкой II категории при возможности использования централизованного резерва трансформаторов и для цехов с нагрузками Ш категории 0,9-0,95.

Отдельно стоящие ТП наименее рациональны вследствие удлинения сетей напряжения до 1000 В и увеличения потерь энергии в них. Они применяются как вынужденное решение для питания цехов, опасных в отношениях пожара, взрыва или коррозии. Допустимые расстояния приближения ТП к взрывоопасным цехам регламентируется 0,8-100 м в зависимости от степени взрывоопасности цеха, открытой или закрытой установки масляных трансформаторов. Этот вид ТН может также применяться для мелких предприятий с небольшими разбросанными по территории цехами.

Для большинства промпредприятий, кроме некоторых взрывоопасных цехов нефтехимических комбинатов, как правило, применяются ТП, связанные со зданием цеха.

Пристроенные ТП, удовлетворяя требованиям экономики, часто вызывают возражения со стороны архитекторов и строителей, так как ухудшают внешний вид зданий. Однако при достаточном внимании к архитектуре пристроенные ТП с точки зрения эстетики выглядят вполне удовлетворительно и не портят фасада зданий цехов. В частности, пристроенные подстанции хорошо компонуются со зданиями компрессорных и насосных.

Встроенные подстанции позволяют более удачно решить архитектурное оформление стены цеха, однако расположение подстанции на площади цеха не всегда возможно по условиям размещения технологического оборудования. Наименьшие препятствия возникают при размещении встроенных подстанций в бытовых или складских помещениях.

Подберем трансформатор для первого цеха:

– для первого цеха (для остальных цехов аналогично);

- рекомендуемая мощность; 

Устанавливаем 3 трансформатора номинальной мощностью 1250 кВА.

В рабочем режиме каждый трансформатор загружен на =0,63

В аварийном режиме(один трансформатор вышел из строя) трансформатор загружен на =0,95

Выбираем трансформатор ТСл-1250/10,где мощность Sн=1250(кВ*А).

На основании приведенных расчетов аналогично проводим подбор трансформаторов для всех цехов. Результаты сводим в таблицу 5.

 

 

 

 

 

 

№ цеха	Sp∑, кВ*А	Sрек, кВ*А	Тип трансформатора	Sн, кВ*А	Число трансфор.	Паспортные данные
1	2371,6	3388	ТСл-1250	1250	3	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:2,6 Ток холостого хода, %:0,7 Напряжение короткого замыкания, %:4,5
2	1240,8	1772,5	ТМ-1000/10	1000	2	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:0,12 Ток холостого хода, %:3,0 Напряжение короткого замыкания, %:4,5
3	573,3	819	ТМ-630/10	630	2	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:1,25 Ток холостого хода, %:1,7 Напряжение короткого замыкания, %:5,5
4	596,8	852,6	ТМ-630/10	630	2	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:1,25 Ток холостого хода, %:1,7 Напряжение короткого замыкания, %:5,5
№ цеха	Sp∑, кВ*А	Sрек, кВ*А	Тип трансформатора	Sн, кВ*А	Число трансфор.	Паспортные данные
5	392,6	560,9	ТМ-400/10	400	2	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:0,9 Ток холостого хода, %:1,8 Напряжение короткого замыкания, %:4,5
6	1068	1525,7	ТСл-1000	1000	2	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:2,2 Ток холостого хода, %:1,7 Напряжение короткого замыкания, %:5,0
7	1963,2	2804,6	ТС-1600	1600	2	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:1,25 Ток холостого хода, %:1,7 Напряжение короткого замыкания, %:5,5
8	15,7	22,4	ТМ-25/10	25	2	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:0,12 Ток холостого хода, %:3,0 Напряжение короткого замыкания, %:4,5

 

 

№ цеха	Sp∑, кВ*А	Sрек, кВ*А	Тип трансформатора	Sн, кВ*А	Число трансфор.	Паспортные данные
9	252,2	360,3	ТМ-250/10	250	2	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:0,61 Ток холостого хода, %:1,9 Напряжение короткого замыкания, %:4,5
10	188,4	269,2	ТМ-100/10	100	3	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:0,305 Ток холостого хода, %:2,2 Напряжение короткого замыкания, %:4,5
11	70,7	101	ТМ-40/10	40	3	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:0,16 Ток холостого хода, %:2,8 Напряжение короткого замыкания, %:4,5
12	54,9	78,5	ТМ-40/10	40	2	Номинальное высшее напряжение, кВ:10 Номинальное низшее напряжение, кВ:0,4 Потери холостого хода, кВт:0,16 Ток холостого хода, %:2,8 Напряжение короткого замыкания, %:4,5

 

 

Рисунок 3 –Трассы линий электропередач

 

8 ВНЕШНЕЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

 

Питание от энергосистемы без собственных электростанций.

На рисунке 5 приведены схемы электроснабжения промышленных предприятий, питание которых производят только от энергосистем. На рисунке 5, а представлена схема радиального питания. Здесь напряжение сети внешнего электроснабжения совпадает с высшим напряжением сети на территории внутри предприятия (система внутреннего электроснабжения), благодаря чему не требуется трансформация для предприятия в целом. Такие схемы электроснабжения характерны при питании, прежде всего на напряжениях 6, 10 и 20 кВ[6].