Расчет электрических нагрузок, выбор главных схем и оборудования промышленных предприятий (стр. 2 )

Найденное по указанным выражениям значение nэ округляется до бли­жайшего меньшего целого числа. При nэ £ 4 рекомендуется пользоваться кривыми зависимости К = f(nэ, Кн) при определении Кр.

Расчетная активная Рр и реактивная Qр мощности - это мощности, соот­ветствующие такой неизменной токовой нагрузке Iр, которая эквивалентна фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему возмож­ному тепловому воздействию на элемент системы электроснабжения. Вероят­ность превышения фактической нагрузки над расчетной не более 0,05 на интервале осреднения, длительность которого принята равной трем постоян­ным времени нагрева элемента системы электроснабжения 3Т0, через кото­рый передается ток нагрузки (кабеля, провода, шинопроводы, трансформа­торы и т. п.)

Для одиночных ЭП расчетная мощность принимается равной номи­нальной, для одиночных ЭП повторно-кратковременного режима – равной номинальной, приведенной к длительному режиму, т. е. . где Р - мощность ЭП по паспортным данным; ПВ - паспортное значение ПВ.

Расчетная активная мощность Рр подключенных к узлу питания ЭП на­пряжением до 1кВ рассчитывается по формуле

где Кр - коэффициент расчетной нагрузки.

В случаях, когда расчетная активная мощность Рр окажется меньше номи­нальной наиболее мощного ЭП, следует принимать Рр = рн. макс.

Расчетная реактивная мощность Qр для питающих сетей напряжением до 1 кВ рассчитывается по формулам

Qp = 1,1 × åkиi × pнi × tgj при nэ £ 10;

Qp = åkиi × pнi × tgj при nэ > 10.

К расчетным активным и реактивным мощностям силовых электропри­емников напряжением до 1 кВ должны быть добавлены осветительные на­грузки Рр. о и Ор. о.

Значение расчетной токовой нагрузки Iр, по которой выбирается сечение линии по допустимому нагреву, определяется по выражению

,

где Sр - полная расчетная мощность группы приемников электроэнергии:

;Рр и Qр - расчетные активная и реактивная мощности груп­пы ЭП; Uн - напряжение сети.

После того, как были найдены расчетные мощности всех групп приемни­ков электрической энергии проектируемого цеха, необходимо рассчитать его суммарные мощности (полную, активную и реактивную). Для этого следует объединить полученные группы ЭП в одну итоговую (т. е. рассмотреть сам цех) и заполнить табл. 2.1.

Расчетные активные мощности каждой группы электроприемников следует вписать в графу 4, средневзвешенный коэффициент использования каждой группы ЭП - в графу 5, в графы 7 и 8 заносятся соответственно суммарные значения расчетных величин каждой группы ЭП. Производим аналогичный расчет с учетом некоторых особенностей, которые рассмотрим далее.

Для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых трансформаторных подстанций эффективное число приемников электроэнергии определяем по упрощенному выражению. По найденному итоговому средневзвешенному коэффициенту использования и эффективному числу ЭП цеха (табл. 2.3) определяем расчетный коэффициент Кр.

Расчетные активная и реактивная мощности цеха определяются по формулам

Рp = Кр × åkиi × pнi;

Qp = Кр × åkиi × pн × tgj.

По этим данным определяются расчетные мощности цеха и расчетный ток нагрузки цеха.

Таким образом, можно сделать вывод, что определение расчетной нагрузки РМЦ достаточно громоздко, эту работу рекомендуется выполнять с помощью ЭВМ.

2.2. Расчет нагрузок предприятия

Расчетные нагрузки всех остальных цехов завода, как было отмечено, определяются по коэффициенту спроса, взятому по справочным данным:

Рр=Кс – Рн;

Qр = tgj - Р`р

По этим аналитическим выражениям определяют максимум силовой нагрузки цехов и предприятия в целом.

Для удобства расчета составим таблицу по следующей форме.

Таблица.2.4

№	Наименование цеха	Рн	cosj tgj	Кс	Рр	Ор

В табл. 2.4 расчетную нагрузку ЭП напряжением выше 1000 В (6-10 кВ) целесообразно выделить отдельным разделом. Кроме того, следует помнить, что среди ЭП напряжением выше 1000 В часто применяются синхронные электродвигатели, которые (для унификации расчетов) принимаются с cosj= 0,9 - "опережающим", т. е. выдающим реактивную энергию в сеть. Поэтому их расчетная реактивная мощность принимается со знаком минус (в алгебраической сумме она будет вычитаться).

При определении расчетной мощности завода необходимо также учесть потери мощности в цеховых трансформаторах и осветительную нагрузку.

Так как на данном этапе не известны мощности цеховых ТП, то потери мощности в этих трансформаторах учитывают приближенно по суммарным значениям нагрузок в цехе напряжением до 1000 В, то есть

;

;

;

;

При расчете осветительной нагрузки цеха (завода) используется метод коэффициента спроса. При этом предполагается, что силовые ЭП и освещение будут подключены к одним и тем же трансформаторам цеховых ТП. В этом случае расчетная мощность осветительной нагрузки будет определяться по формулам

Ро = F × s × Kco;

Qо = Pо × tgjо,

где F - площадь цеха (территории завода), м2; s - удельная плотность осветительной нагрузки, Вт/м2; Kco - коэффициент спроса осветительной нагрузки.

Примечание: при этом необходимо учесть, что лампы накаливания имеют cosj = 1, люминесцентные и газоразрядные лампы –

cosj = 0,9. При расчете мощности осветительной нагрузки нельзя пренебрегать освещением территории предприятия.

Расчетный максимум цеха на напряжение 0,4 кВ с учетом осветительной нагрузки и потерь в трансформаторе определяется по формулам

Рм =Р`м + Ро + DРm;

Qм =Q`S + Qо + DQm;

Результаты расчета целесообразно представить в виде табл. 2.5, при этом приемники электроэнергии на 0,4 кВ и ЭП на 6 – 10 кВ необходимо выделить отдельными разделами. Расчетные мощности предприятия в целом с учетом коэффициента разновременности максимумов определяются по следующим выражениям:

Рз = (Рм 0,4 + Рм 6 – 11) × Кр. м ;

Qз = (Qм 0,4 + Qм 6 – 11) × Кр. м ;

Таблица.2.5

№

Наименова­ние цеха

Р'м

Q'м

Qб

Q`Sм

F, м2

s, Вт/м2

Ксо

Ро

Qо

DРм

DQм

Рм

Qм

Sм

1

2

3

В зависимости от числа присоединении и группового коэффициента использования Ки по табл. 2.6 определяется значение коэффициента разно­временности максимумов Кр. м. Групповой коэффициент использования при расчете электрической нагрузки на разные уровни напряжения принимаем равным групповому коэффициенту спроса, который находится как средне­арифметическая величина коэффициента для всех ЭП. Коэффициент разно­временности максимумов - это отношение расчетной мощности на шинах 6-10 кВ к сумме расчетных мощностей потребителей, подключенных к шинам 6 -10 кВ РП, ГПП.

Таблица 2.6

Значение коэффициента разновременности Кр. м

Средневзвешенный коэффициент использования	Число присоединений 6 (10) кВ на сборочных шинах РП, ГПП
2 – 4	5 – 8	9 – 25	Более 25
Ки < 0,3	0,9	0,8	0,75	0,7
0,3 £ Ки < 0,5	0,95	0,9	0,85	0,8
0,3 £ Ки £ 0,8	1,0	0,95	0,9	0,85
Ки > 0,8	1,0	1,0	0,95	0,9

2.3. Выбор компенсирующих устройств

и мест их установки

Определив расчетную нагрузку на шинах 6 – 10 кВ, необходимо решить вопрос о потоках реактивной мощности.

Мощность, которую может потреблять предприятие от энергосистемы, можно определить через нормативное значение коэффициента реактивной мощности tg jэ :

где tg jб – базовый коэффициент реактивной мощности, принимаемый рав­ным 0,4; 0,5; 0,6 для сетей 6 – 10 кВ, присоединенных к шинам подстанции с напряжением питания соответственно 35,110,220 кВ; для шин генераторного напряжения tg jб = 0,6; К - коэффициент, учитывающий регион (для Омска =0,8).

Если значение tg tg jэ при расчете получится более 0,7, его принимают равным 0,7.

Тогда экономическая величина реактивной мощности Qэ в часы макси­мальных нагрузок системы определяется как

Qэ = tg jэ × Рр,

где Рр - расчетная активная нагрузка предприятия на шинах 6-10 кВ.

1. Если Qэ ³ Qр, то применять дополнительные мерь! по компенсации реактивной мощности не обязательно.

2. Если Qэ > Qр, то мощность компенсирующих устройств Qку определим как Qку = Qр – Qэ.

3. Если Qр < 0, то это говорит о том, что потребитель генерирует реактивную мощность. Величина генерации не должна превышать 10 % от Рр.

Если требуется компенсация реактивной мощности и определена ее величина, то необходимо определить распределение между шинами 6-10 кВ и шинами 0,4 кВ.

Для нахождения величины компенсирующих устройств, подключенных к шинам 6-10 кВ, определяем

где tg j - коэффицент расчетной реактивной мощности, подключенной к шинам 6-10 кВ нагрузки с напряжением >1000 В; SQpB и SPpB - суммарная реактивная и активная расчетные мощности нагрузки с напряжением 6-10 кВ, подключенной к шинам.

Если tg jв £ tg jэ размещать компенсирующие устройства на шинах б-10 кВ не рекомендуется.

Если tg jв > tg jэ, то мощность компенсирующих устройств, подключа­емых к шинам 6-10 кВ:

Qку. в = (tg jв – tg jэ) × Рр

Оставшуюся часть компенсирующих устройств размещаем на стороне низшего напряжения цеховых подстанций:

Qку. н = Qку – Qку. в

Распределение компенсирующих устройств производим пропорцио­нально расчетным реактивным нагрузкам цехов.

Qку. нi = (Qку. н × Qрнi)/S Qрн

где Qку. нi - мощность компенсирующих устройств i-ro цеха на низком напряжении;

Примечание: 1) устанавливать компенсирующие устройства мощностью менее 150 кВт обычно экономически невыгодно;

2) на шинах низшего напряжения цеховой подстанции может быть установлена компенсирующая установка большей мощности, чем по расчету с целью снижения перетоков реактивной мощности и доведению коэффи­циента реактивной мощности по конкретной цеховой подстанции до необхо­димого уровня (0,3 ¸ tg jэ).

После определения мощности и места установки компенсирующих устройств необходимо скорректировать расчетные мощности цехов и пред­приятия в целом с учетом компенсации потребления реактивной мощности.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

При проектировании современных систем электроснабжения приходится сталкиваться с разнообразными по содержанию и сложности задачами (определения числа, расположения источников питания, распределения приемников электроэнергии по источникам питания и др.), разрешать которые становится все труднее. Это объясняется тем, что проектировщикам при решении этих задач приходится оперировать с большим количеством исходных данных, объем которых постоянно увеличивается. В первую очередь это относится к возросшему числу электроприемников. Большой объем данных и постоянный его рост привели к широкому внедрению вычислитель­ной техники в проектную практику, что потребовало разработки иных подходов к проектированию.

В настоящее время имеется достаточное количество материалов, подтвер­ждающих, что для решения перечисленных выше задач с помощью вычисли­тельной техники необходим специальный подход, который позволил бы анализировать и описывать структуру распределения нагрузок и геометрию взаимного расположения приемников электроэнергии. Первое представление о характере распределения нагрузок по территории объекта получают с помощью картограммы нагрузок.

3.1. Построение картограммы нагрузок

Картограммой нагрузок называют план, на котором изображена картина средней интенсивности распределения нагрузок приемников электроэнергии. Картограмму нагрузок строят как на плане расположения приемников электроэнергии в цехах, так и на генеральном плане всего промышленного предприятия. Если картограмму строят на генеральном плане промыш­ленного предприятия, то в качестве приемников электроэнергии рассматри­вают сами цехи (в приложении рассмотрен именно такой случай).

Картограмма активных нагрузок необходима для выбора рационального места расположения подстанций и распределительных пунктов.

Поскольку при проектировании систем промышленного электро­снабжения решают задачу определения расположения источников питания реактивных нагрузок, для повышения надежности рекомендуется иметь две картограммы: одну для активных, а другую для реактивных нагрузок.