Электроснабжение цеха промышленного предприятия

 

 

 

2.2 Определение центра нагрузки

 

Каждый приемник электроэнергии: цех, промышленное предприятие, имеет  свой график нагрузок, который изменяется в соответствии с технологическим  циклом данного производства. Поэтому координаты центра электрических нагрузок (ЦЭН) в каждый момент времени будут принимать значения определенные как одним графиком нагрузки (для одного приемника), так и совокупностью графиков (для цеха в целом).

Найдем координаты центра электрических нагрузок сварочного отделения в соответствии с планом, представленном в приложении. Соответствующие данные для станочного отделения представлены в таблице 2. Координаты ЦЭН находятся по формулам:

 

        (1)

 

полная мощность сварочного отделения равна:

 

 

произведя вычисления, получим, что

 

     

 

Найдем координаты центра электрических  нагрузок гальванического участка и вентиляторной в соответствии с планом, представленном в приложении.

Полная мощность гальванического участка и вентиляционной равна:

 

 

произведя вычисления, получим, что

 

     

 

Найдем координаты центра электрических нагрузок станочного отделения в соответствии с планом, представленном в приложении.

полная мощность станочного отделения равна:

 

 

произведя вычисления, получим, что

 

     

 

Находим общий центр  нагрузки цеха.

Полученный центр электрических  нагрузок имеет координаты:

 

      .

 

Данные построения показаны в приложении (Лист 1).

 

2.3 Расчет зоны рассеяния центра активных электрических нагрузок цеха

 

Положение ЦЭН в зоне рассеяния  зависит от координат мест расположения приемников в группе и их относительных  нагрузок. Следовательно, зона рассеяния является геометрической характеристикой взаимного расположения объектов. Зона рассеяния представляет собой эллипс. Для определения зоны рассеяния ЦЭН необходимо найти закон распределения координат центра. Вычислим оценки параметров нормального закона распределения по формулам:

 

      ,   (2)

 

где - значение относительной нагрузки i-го приемника.

Получим:

 

     

 

Как видно значения практически  не отличаются от координат ЦЭН. Полученные значения используем для нахождения меры рассеяния (среднеквадратичного отклонения).

 

     (3)

 

где n – количество испытаний, в данном случае количество испытаний равно количеству отделений цеха т.е .

Произведя вычисления получим:

 

      

       

 

Для построения эллипса, ограничивающего  зону рассеяния, определим его полуоси  по формуле:

 

        (4)

 

где –  ,  ,

, тогда  ,

;  .

 

Приняв в качестве доверительной вероятности значение и решив данное уравнение, получим . Тогда значения полуосей будет выражаться формулой:

 

      .   (5)

 

Найдем эти значения:

 

     .

 

Оси эллипса рассеяния  образуют с осями координат некоторый  угол . Для определения данного угла найдем коэффициент корреляции:

 

,      (6)

 

Вычислим направление  полуосей эллипса, т.е. угол поворота осей:

 

.     .  (7)

 

Для построения зоны рассеяния  в данном случае достаточно перенести  оси эллипса параллельно самим  себе в точку с координатами , по осям отложить расстояния и , затем повернуть оси на угол .

Данные построения представлены в приложении (Лист 1).

 

2.4 Выбор схемы электроснабжения

 

Для электроснабжения всего  цеха воспользуемся кабельной линией (далее КЛ), которая будет питать комплектную цеховую трансформаторную подстанцию (далее ЦКТП). КЛ, питаемая ЦКТП рассчитана на переменное напряжение, равное 10 кВ и f=50 Гц.

После ЦКТП шинопровод магистральный (далее ШМА). Затем на каждое РП проведём распределительные шинопроводы (далее ШРА).

В каждом отделении установим  распределительные пункты (далее  РП) серии ПР-9000, которые питаются от ШРА.

После РП с помощью  КЛ запитаем электроустановки.

Применение шинопроводов обусловлено тем, что повысится  экономичность использования проводниковых  материалов, таким образом при  проектировании СЭС цеха предприятия  применяем блок ”трансформатор-магистраль” что приводит к простоте проектирования и экономичному использованию электротехнического материала.

ЦКТП понижает напряжение до 0,4 кВ и выбор шинопроводов и КЛ идет по этому напряжению. Схема электроснабжения промышленного предприятия представлена в приложении (Лист 2).

 

2.5 Расчет мощности отделений и цеха

 

Коэффициентом спроса по активной мощности называется отношение  расчетной (в условиях проектирования) мощности к номинальной (установленной) активной мощности приемника. Он характеризует степень использования номинальной мощности электроприемника. Применение одного коэффициента спроса вместо его составляющих - коэффициента использования и коэффициента максимума не учитывает влияние числа электроприемников, соотношение их мощностей и т.д., и дает повышенную погрешность в расчетах. Однако значения получаются иногда более устойчивыми, с меньшим разбросом, чем значения .

Коэффициентом спроса называют:

 

;

 

тогда

 

.

 

Так как любой приемник электрической энергии потребляет активную, и реактивную нагрузку, найдем последнюю как:

 

 

 

тогда для данного  случая:

 

.

 

Полная мощность электроприемника найдем как:

 

.

 

Пользуясь вышеперечисленными формулами, найдем активную и полную мощности отделений и всего цеха.

Для дальнейших расчетов примем, что средний коэффициент мощности для всех электроприемников равен . И КПД соответственно равен для каждого потребителя.

Сварочное отделение

1. Найдем расчетную  активную мощность вентиляционной и сварочного отделения.

 

;

.

 

2. Вычислим полную мощность вентиляционной и сварочного отделения:

 

.

 

3. Найдем мощности осветительных  приборов.

От данного участка запитаны лампы ТП, РУ, бытовки, кабинета начальника цеха и сварочного отделения.

ТП, РУ, бытовки, кабинета начальника цеха.

Размер А=4м, В=8м, S=24 м², высота Нр=3,6м.

Выбираем светильники  ПСО-0.2 с двумя люминесцентными  лампами ПБ-40.

При Е=100Лк

Руд=4,5Вт/м²

Ру.ст = Руд × S

Ру.ст = 4,5 × 24 = 108 Вт

n = Ру.ст / Рсв

n = 108/ 80 » 2 шт.

n = 2 [шт]. На каждом этаже по 2 светильника.

Сварочное отделение.

Размер А=16м, В=4м, S=64 м², высота Нр=3,6м.

Выбираем светильники  ПСО-0.2 с двумя люминесцентными  лампами ПБ-40.

При Е=100Лк

Руд=4,5Вт/м²

Ру.ст = Руд × S

Ру.ст = 4,5 × 64 = 288 Вт

n = Ру.ст / Рсв

n = 288/ 80 » 4 шт.

n = 4 [шт]. На каждом этаже по 2 светильника.

Гальванический  участок и вентиляторная

1. Найдем расчетную  активную мощность гальванического участка и вентиляторной.

 

;

.

 

2. Вычислим полную  мощность гальванического участка и вентиляторной:

 

.

 

3. Найдем мощности  осветительных приборов.

От данного участка  запитаны лампы склада, гальванического участка и вентиляторной.

Размер склад А=4м, В=8м, S=24 м², высота Нр=3,6м.

Выбираем светильники  ПСО-0.2 с двумя люминесцентными  лампами ПБ-40.

При Е=100Лк

Руд=4,5Вт/м²

Ру.ст = Руд × S

Ру.ст = 4,5 × 24 = 108 Вт

n = Ру.ст / Рсв

n = 108/ 80 » 2 шт.

n = 2 [шт]. На каждом этаже по 2 светильника.

Размер гальванического участка А=16м, В=6м, S=96м².

Выбираем светильники  ПСО-0.2 с двумя люминесцентными  лампами ПБ-40.

При Е=100Лк

Руд=4,5Вт/м²

Ру.ст = Руд × S

Ру.ст = 4,5 × 96 = 432 Вт

n = Ру.ст / Рсв

n = 432/ 80 » 5,4 шт.

n =6 [шт]. На каждом этаже по 6 светильников.

Размер вентиляторной  А=8м, В=2м, S=16м².

Выбираем светильники  ПСО-0.2 с двумя люминесцентными  лампами ПБ-40.

При Е=100Лк

Руд=4,5Вт/м²

Ру.ст = Руд × S

Ру.ст = 4,5 × 16 = 72 Вт

n = Ру.ст / Рсв

n = 72/ 80 » 1 шт.

n = [шт]. На каждом этаже по 1 светильнику.

Станочное отделение

1. Найдем расчетную  активную мощность станочного  отделения.

 

;

.

 

2. Вычислим полную  мощность станочного отделения:

 

.

 

3. Найдем мощности  осветительных приборов.

От данного участка  запитаны лампы станочного отделения.

Размер станочного отделения  А=48м, В=22м, S=1056м².

Выбираем светильник с одной лампой ДНаТ 400.

Светильники устанавливаются  на высоте Нр=8м.

Руд=10 [Вт / м² ]

При Е=200Лк

Ру.ст = Руд × S

Ру.ст = 10 × 1056 = 10560 [Вт]

n = 10560 / 400 »26,4 [шт]

n = 28[шт]

4 ряда по 7 светильников.

.

Определение полной мощности цеха

Найдем общую активную, реактивную и полную мощности цеха. Итоговая мощность сложиться из суммы мощностей отделений и мощности осветительных приборов. Запишем соответствующие значения:

 

 

2.6 Выбор компенсатора реактивной мощности

 

Силовые или косинусные конденсаторы и установки на их основе используются в качестве местных источников реактивной мощности. Их применение позволяет разгрузить электрические сети от реактивной составляющей тока и тем самым с одной стороны уменьшить сечение выбираемых проводов, шин, кабелей, с другой – уменьшить потери электроэнергии.

Выбираем комплектную компенсаторную установку и устанавливаем ее в ЦТП.

Итак, мощность компенсаторной установки  найдем из выражения:

 

 

k-коэффициент повышения коэффициента мощности (cosj) путем организационных мероприятий, k=0,9 для практических расчетов.

Компенсацию реактивной мощности производят до получения значения cosφ_к=0,92…0,95.

Cosφ=0,84 - до компенсации; Сosφ_к=0,94 – после компенсации.

j₁=33⁰ и j₂=20⁰ – углы сдвига фаз до и после компенсации мощности.

P- расчетная активная мощность.

Тогда:

Выбираем комплектную конденсаторную установку УКМ-58–04–125-25 УЗ.

Конденсаторные установки УКМ  модульной конструкции мощностью  125 кВар, оснащены самовосстанавливающимися компенсаторными конденсаторами, имеющие срок службы до 100000 часов при постоянной подаче напряжения, оснащены автоматическими регуляторами мощности.

Так как мы поставили компенсирующую установку, то суммарная реактивная мощность изменилась, вследствие чего изменится и полная мощность:

 

 

2.7 Выбор трансформатора ЦТП

 

При выборе числа и  мощности силовых трансформаторов важными критериями являются надежность электроснабжения, стоимость оборудования и различные потери связанные с трансформацией электрической энергии. Оптимальный вариант выбирается исходя из сравнения капиталовложений и годовых эксплуатационных расходов.

Сооружение однотрансформаторных подстанций не всегда обеспечивает наименьшие затраты. Если же по условиям резервирования питания необходима установка более  одного трансформатора, то нужно стремиться к тому, чтобы их было не более  двух. Выбор числа трансформаторов ЦТП связан с режимом работы цеха предприятия.