Расчет электрических нагрузок цеха

 

Расчет максимальных силовых нагрузок удобнее вести табличным способом на любых ступенях электроснабжения.

В графе 1 указывается наименование распределительного пункта и подключенного к нему электрооборудования. Электроприёмники с одинаковым режимом работы (одинаковые К_и , cosj и tgj).

В графе 2 указываются пределы номинальных мощностей.

В графе 3 указывается количество электроприёмников по подгруппам и в целом.

В графе 4 проставляют суммарную установленную мощность всех электроприёмников.

В графах 5, 6 и 7 для каждой подгруппы проставляем К_и , cosj и tgj, определяемые по [1, с. 24]. При заполнении графы в целом по ШРА находим средний по группе:

                                     =  = 0,23                                            (1)

 

Графа 8 заполняется только в целом по группе. В ней:

                               ,                                                (2)

где m - показатель силовой сборки в группе;

Р_{ном mах} - максимальная номинальная мощность электроприёмника;

Р_{ном min} - минимальная номинальная мощность.

Найдём               

                                         m=  =  = 20

 

В графе 9, 10, 11 находим среднюю активную, реактивную и полную мощность за наиболее загруженную смену.

                               Р_СМ= К_И h P_Н𝛴 ;                                               (3)                                               

                             Q_СМ= Р_СМ h tg φ;                                              (4)

                                S_СМ =                                               (5)

где: Р_см - средняя активная мощность за нагруженную смену, кВт;

Q_см - средняя реактивная мощность за нагруженную смену, квар;

К_и - коэффициент использования электроприемников;

tg φ - коэффициент реактивной мощности.

Наждачный станок:

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,14 х 1,5 = 0,21кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 0,21 х 1,73 = 0,36 квар.

Карусельно-фрезерные станки:

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,17 х 19 = 3,23 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 3,23 х 1,17 = 3,8 квар.

Вертикально-протяжные станки:

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,14 х 8,5 = 1,19 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 1,19 х 1,73 = 2,05квар.

Токарные полуавтоматы:

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,17 х 22 =3,74 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 3,74 х 1,17 = 4,37 квар.

Продольно-фрезерные станки: 

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,17 х 60 = 10,2 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 10,2 х 0,17 = 11,2 квар.

Горизонтально-расточные станки: 

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,17 х 15,2 = 2,6 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 2,6 х 1,17 = 3,04 квар.

Вертикально-сверлильные станки:  

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,14 х 6,5 = 0,91 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 0,91 х 1,73 = 1,57 квар.

Агрегатные горизонтально-сверлильные станки:

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,14 х 20 = 2,8 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 2,8 х 1,73 = 4,8 квар.

Агрегатные вертикально-сверлильные станки:

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,14 х 15 = 2,1кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 2,1 х 1,73 =3,6 квар.

Внутришлифовальный станки:

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,17 х 5 = 0,85 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 0,85 х 1,17 = 0,9 квар.

Круглошлифовальные станки:

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,14 х 2,8 = 0,4 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 0,4 х 1,73 = 0,7 квар.

Клепальная машина:

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,14 х 5,5 = 0,77 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 0,77 х 1,73 = 1,33 квар.

Вентиляторы:

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,6 х 8 = 4,8 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 4,8 х 0,75 = 3,6 квар.

Закалочная установка:

Р_СМ = K_И х Р_НОМ = 0,75 х 20 = 15 кВт

Q_CM = Р_СМ х tg = 15 х0,33 = 4,95 квар.

В итоге по ШРА:

Р_СМ𝛴 = 𝛴₁ⁿP_CM = 0,21+3,23+1,19+3,74+10,2+2,6+0,9+12,8+

+2,1+0,85+0,4+0,77+4,8+15=48,8 кВт

Q_СМ𝛴 = 𝛴₁ⁿQ_CM =0,36+3,8+2,05+4,03+11,9+3,04+1,57+4,8+

+3,6+0,9+0,7+1,33+3,6+4,95=46,97квар.

S_СМ𝛴 = =  = 67,73 кВА

Всего на ШНН:

P_СМ𝛴 = _СМ=48,8 кВт

Q_СМ𝛴 = _СМ=60,4 квар

S_СМ =  = 69,7 кВА

Остальные графы 12 - 18 заполняют только в целом по группам. В графе 12 проставляется эффективное число электроприёмников n _э. Оно отличается от действительного числа электроприёмников тем, что электроприёмники с различным режимом работы (разными К_и) и различной мощностью заменяются электроприёмниками с одинаковой мощностью и одинаковым режимом работы (К_и средний по группе).

Т.к. m³ 3, К_и.ср ³ 0,2, n ³ 5 то:

                                           n_э = ,                                                 (6)

где - суммарная номинальная мощность всех рабочих электроприёмников группы;

 n_э - эффективное число электроприёмников.

                                         n_э =  = 7

По n_э и К_и.ср из [1, с 26], определяют коэффициент максимума активной нагрузки и проставляют в графу 13.

Принимаем К_М = 2,1.

Т.к. n_э £ 10 то, коэффициент максимума реактивной нагрузки принимаем

K'_м =1,1 и заносим в графу 14.

В графу 15 проставляем максимальную активную мощность:                      

                                               P_мах = К_мах х 𝛴₁ⁿР_см                                              (7)

Так для ШРА:

              Р_мах = К_мах х  P_см = 2,1 х 12,2 х 4=102,5 кВт

Всего на ШНН:

                               Р_МАХ =102,5 кВт

В графу 16 проставляем максимальную реактивную мощность

                                Q_max = K'_м ´ Q_см.                                          (8)

Для ШРА:

            Q_max = K'_м ´ Q_см = 1,1 ´ 46,97 = 51,6 квар.

Максимальные активные и реактивные мощности группы, имеющей три электроприёмника и менее, определяется как сумма их номинальных мощностей.

В графы 17 и 18 заносят полную расчётную мощность и расчётный ток:

                             S_max = ;                                                (9)

                                    I_max =  ;                                                    (10)

Так для ШРА:

S_max =  = = 121,6 кВА                      (11)

 

I_max = =202,6 А

Всего на ШНН:

S_max=121,6 кВА

Потери в трансформаторе:

∆P_T = 0,02 x S = 0,02 х 121,6 = 2,4 кВт

∆Q_T = 0,1x S =0,1 х 121,6 = 12,16 квар

∆S_T =  =  = 12,4 кВА

Всего на ВН:

P_max =P_{max ШНН} + P_{mx потери} = 108,86 + 2,4 =111,26 кВт

Q_max= Q_{max ШНН} + Q_{mx потери} =54,12 + 12,16 =66,28 кВт

S_max =  =  = 129,5 кВА

Определяется расчетная мощность трансформатора с учётом потерь, но без компенсации реактивной мощности.

               S_T ≥ S_P = 0,7 x S_M = 0,7 x 129,5= 90,65 кВа                  (12)

По [7, с.106] выбирается КТП 160- 10/0,4 с одним трансформатором

ТМ 160- 10/0,4.

R_T = 16,6 мОм;

X_T = 41,7 мОм;

Z_T = 45 мОм;

Z¹_T = 487 мОм;

∆P_xx = 0,330 Вт;

∆P_кз = 1,970 Вт;

U_кз = 4,5%;

I_xx = 2,3%;  

Коэффициент загрузки находится по формуле:

                                               К_З= =  = 0,8                                           (13)

 

Потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные электродвигатели, трансформаторы, реакторы и прочие электроприемники.

Реактивной мощностью дополнительно нагружаются питающие и распределительные сети предприятия, соответственно увеличивается общее потребление электроэнергии.

 Меры по снижению потребления реактивной мощности:

а) естественная компенсация, без применения компенсирующих устройств;

б) искусственная компенсация, с применением компенсирующих устройств.

 Расчет и выбор компенсирующих устройств производится на основании заданий энергосистемы и в соответствии с руководящими указаниями по компенсации.

Потребляемая мощность компенсирующих устройств (КУ) выбирается с учетом входной реактивной мощности, которая может быть передана из сетей энергосистемы

                       (кВар)                                        (14)

где - расчетная потребляемая предприятием реактивная

мощность

 - мощность КУ

 - входная реактивная мощность

 = 63,10кВар.

Выбираем УКМ58-0,4-40-10У3

Определяется расчетная мощность трансформатора с компенсации реактивной мощности

                S_T ≥ S_P = 0,7 x S_M =0,7 x 107,31 = 75,11 кВА;

После компенсации реактивной мощности по каталогу выбирается КТП 100- 10/0,4 с одним трансформатором

ТМ 100- 10/0,4.