РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК,
ВЫБОР ГЛАВНЫХ СХЕМ И ОБОРУДОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Учебное пособие
Омск – 2001
В.К. Грунин,С.Г.Диев, В.В. Карпов,
, ,
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК,
ВЫБОР ГЛАВНЫХ СХЕМ И ОБОРУДОВАНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХПРЕДПРИЯТИЙ
Учебное пособие
Омск 2001
УДК 621.3.01
ББК 31.27-02+31.29я73
Р24
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор
канд. техн. наук, доцент
Р24 Расчет электрических нагрузок, выбор главных схем и оборудования промышленных предприятий: Учеб. пособие / , , ВВ. Карпов, , ;
Под общ. ред/. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001.104 с.
ISBN -9
Изложены основные сведения по расчету электрических нагрузок, приведены необходимые сведения для выбора главных схем и основного электрооборудования
систем электроснабжения промышленных предприятии.
Пособие предназначено для студентов старших курсов специальностей 10.04.00 и 18.13.00 очной, вечерней и заочной форм обучения.
ISBN -9 © Авторы, 2001
© Омский государственный
технический университет, 2001
СОДЕРЖАНИЕ
Принятые сокращения .................................................................................... 4
Введение........................................................................................................... 5
1. Задание на проектирование и исходные данные........................................ 6
2. Расчет электрических нагрузок потребителей............................................ 6
2.1. Расчет нагрузок цеха.............................................................................. 7
2.2. Расчет нагрузок предприятия............................................................... 14
2.3. Выбор компенсирующих устройств и мест их установки.................. 16
3. Определение центра электрических нагрузок ........................................... 18
3.1. Построение картограммы нагрузок .................................................... 18
3.2. Определение центра электрических нагрузок ..................................... 19
3.3. Выбор места расположения ППЭ........................................................ 20
4. Система питания .........................................................................................21
4.1. Построение графиков нагрузки...........................................................21
4.2. Выбор рационального напряжения..................................................... 21
4.3. Выбор силовых трансформаторов ПЭЭ.............................................22
4.4. Выбор схем распределительных устройств высшего напряжения.... 24
4.5. Выбор питающих линий электропередач (АЭП)................................. 25
4.6. Выбор схем распределительных устройств низшего напряжения
ППЭ.......................................................................................................27
5. Система распределения.............................................................................. 29
5.1. Выбор напряжения распределения.....................................................29
5.2. Выбор схемы распределения и способа канализации
электрической энергии .......................................................................29
5.3. Выбор распределительных пунктов б-10 кВ...................................... 32
5.4. Выбор цеховых КТП.............................................................................. 33
5.5. Выбор сечения и марки проводников системы распределения........36
6. Расчет токов короткого замыкания ............................................................37
6.1. Расчет токов короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС..... 37
6.2. Выбор и проверка основного высоковольтного электрооборудования .................................................................................................45
6.3. Проверка кабельных линий по термической стойкости...................... 54
б.4. Выбор и проверка коммутационных аппаратов 0,4 кВ....................... 54
Приложение 1. Пример расчета электроснабжения предприятия............. 56
Приложение 2. Показатели электрических нагрузок ...................................88
Приложение 3. Графики электрических нагрузок по отраслям.................. 97
Список лигтературы....................................................................................
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ПУЭ - правила устройства электроустановок
СЭС - система электроснабжения
ИП - источник питания
ППЭ - пункт приема электроэнергии
ГПП - главная понизительная подстанция
ПГВ - подстанция глубокого ввода
РУ - распределительное устройство
РП - распределительный пункт электроэнергии
ТП - трансформаторная подстанция
КТП - комплектная трансформаторная подстанция
ВН - высшее напряжение
НН - низшее напряжение
ОРУ - открытое распредустройство
ЛЭП - линии электропередач
ВЛ - воздушная линия электропередач
КЛ - кабельная линия электропередач
Uрац - рациональное напряжение
ЦЭН - центр электрических нагрузок
ТЭР — технико-экономический расчет
РМЦ - ремонтно-механический цех
ЭП - приемник электрической энергии
ПВ - продолжительность включения
Рр - расчетная активная мощность
Qр - расчетная реактивная мощность
Sр - расчетная полная мощность
Iр - расчетный ток нагрузки
КЗ - короткое замыкание
ЭДС - электродвижущая сила
АД - асинхронный двигатель
ШМА - шинопровод магистральный
ПКТ - предохранитель кварцевый токоограничивающий
ВНП - выключатель нагрузки подвесной
ТН - трансформатор напряжения
ТТ - трансформатор тока
Введение
Одной из главных проблем современной промышленной энергетики является наиболее рациональное построение системы электроснабжения, выполнение всех ее основных принципов. Это связано с огромным ростом энерговооруженности труда, широким внедрением электротехнологических процессов, значительным увеличением электропотребления.
При рациональном построении систем электроснабжения предприятия возникает проблема оптимизации этих систем, которая включает следующие задачи: выбор рациональных напряжений как системы питания, так и системы распределения; выбор места размещения подстанций; выбор средств компенсации реактивной мощности и места их размещения.
Решение основной проблемы современных систем электроснабжения промышленных предприятий невозможно без решения других, не менее важных задач: обеспечения требуемой надежности питания потребителей, определения допустимых нагрузок элементов системы, автоматизации управления рассматриваемой системы.
Целью настоящего пособия является оказание методической помощи студентам специальности 10.04.00 - «Электроснабжение промышленных предприятий» и 18.13.00 - «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений» при выполнении учебного проекта. В пособии рассматривается пример расчета и построения схемы электроснабжения машиностроительного завода, что позволяет студентам на наглядном примере разобраться с методикой расчета. Также приводятся рекомендации и способы решения наиболее часто встречающихся вопросов и некоторые справочные данные.
1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Задание на учебный проект выдается каждому студенту руководителем проектирования. Содержание этого задания вместе со всеми необходимыми исходными данными записывается на специальном бланке "Задание", в котором также указывается дата выдачи и срок сдачи законченного проекта на проверку руководителю. Бланк задания подписывается руководителем и утверждается заведующим кафедрой.
В состав исходных данных входит генеральный план промышленного предприятия, изображенный в соответствующем масштабе с расположением и конфигурацией цехов и других объектов заводского хозяйства. Генеральный план промышленного предприятия дает возможность студентам в самом начале проектирования дополнить исходную информацию, необходимую для проектирования, а именно: составить краткое описание технологического процесса, по которому определяется для каждого цеха в отдельности требуемая степень надежности (категории надежности) электроснабжения электроприемников, характер окружающей среды по пожаро-взрывоопасности и по поражению человека электрическим током.
В исходные данные входят также характеристики источника питания и его расстояние до предприятия. В качестве источника питания, как правило, задается подстанция энергосистемы.
В качестве примера: задание на проектирование, расчет и выбор элементов системы электроснабжения приведены в Приложении 1.
2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Расчет электрических нагрузок является главным вопросом при проектировании любой промышленной электрической сети. Для проектирования используется расчетная нагрузка.
Расчетная нагрузка (Рр ; Qр ; Sр ) используется для выбора элементов системы электроснабжения на всех уровнях напряжения т. е. для электроприемников и их групп, для цехов или предприятия в целом, для целей выбора сечения проводников, трансформаторов, пунктов приема электроэнергии (ППЭ), коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов и т. п.
Существует много методов определения расчетных нагрузок, которые подробно излагаются в лекционном курсе и приведены в [1 - 4], однако выбор метода определения нагрузок при учебном проектировании во многом зависит от наличия исходной информации. Расчетная нагрузка цеха (для примера будем рассматривать ремонтно-механический цех: РМЦ) определяется методом упорядоченных диаграмм, а нагрузка всех остальных цехов, в том числе и мощности электрического освещения - по коэффициенту спроса.
2.1. Расчет нагрузок цеха
В методе упорядоченных диаграмм, проверенном экспериментально, устанавливается в общем виде приближенная аналитическая зависимость расчетного коэффициента от основных показателей режима работы отдельных независимых электроприемников и от их эффективного числа. Эффективное число электроприемников nэ - это такое число однородных по режиму работы приемников одинаковой мощности, которое обусловливает ту же расчетную нагрузку, что и рассматриваемые различные по номинальной мощности и режиму работы электроприемники. Эта зависимость получена на основе применения кривых распределения или упорядоченных диаграмм для значения групповой нагрузки, показателей режима работы электроприемников и для их номинальных мощностей. С этим связано и само наименование метода.
Выполнение самих расчетов производится с целью определения расчетного коэффициента в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования подгруппы электроприемников и их эффективного числа:
Кр = f (nр, Кр ). Обоснование данной зависимости сводится к следующему.
Расчетные значения групповых показателей определяют упорядоченную диаграмму значений групповой нагрузки и расчетную модель графика нагрузки, по которой определяется расчетная нагрузка.
Наличие зависимости расчетной нагрузки от показателей режима работы позволяет предвидеть ее изменения в будущем при изменении технологических режимов; в некоторых случаях показатели режима работы электроприемников могут быть определены по характеристикам технологического процесса.
Следует также указать, что хотя данный метод разработан для независимых электроприемников, он применим и к электроприемникам поточных производств.
Расчет электрических нагрузок ЭП напряжением до 1 кВ по данному методу производится для каждого узла питания (распределительного пункта, шкафа, сборки, магистрального шинопровода и т. п.), а также по цеху, корпусу в целом. Электроприемники разбиваются на подгруппы по присоединениям к узлу питания. В специальной литературе прошлых лет рекомендовалось разбивать ЭП на подгруппы с одинаковыми режимами работы, т. е. одинаковыми коэффициентами использования Ки и коэффициентами мощности cos<p (tgq)). Но в "Указаниях по расчету электрических нагрузок", введенных в действие с 1990 г., был внесен ряд корректив для расчета нагрузок. Эти изменения привели к упрощению расчетов и способствовали расширению его применения. Данные указания были выпущены в порядке опытно-промышленного внедрения, а по итогам их трехлетнего применения в проектной практике были изданы откорректированные указания РТМ 36.18.32.4-92.[З]. На основании их и будем производить расчет.
Следует отметить, что количество приемников электрической энергии в подгруппе должно определяться из условия возможности их подключения к узлу питания.
Для удобства расчета составляется табл.2.1
____ Таблица 2.1
№ ЭП по табл. П 1.1 | n, кол-во ЭП шт | Установленная мощность | Кн | cosj / tgj | Кн × Рн | Кн × Рн × tgj | n × рн2 | nз, эффективное число ЭП | Кр | Рр, кВт | Qр, квар | Sр, кВ × А | Ip, А | |
Рн | Рн | |||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
В ней указаны: рн - номинальная (установленная) мощность одного электроприемника; Рн - суммарная номинальная мощность ЭП подгруппы; n - действительное число ЭП в подгруппе; cosj / tgj - значение коэффициента мощности подгруппы; Кн - значения коэффициентов использования электроприемников подгруппы. Далее указаны величины, которые необходимо рассчитать: nэ - эффективное (приведенное) число электроприемников;
Кр - коэффициент расчетной нагрузки; Рр и Qр - расчетные активная и реактивная мощности подгруппы, Sр - полная мощность подгруппы.
Графы 2-6 табл. 2.1 заполняются на основании полученных от технологов таблиц-заданий по проектированию электротехнической части (графы 2-4) и согласно справочным материалам (графы 5,6), в которых приведены значения коэффициентов использования и реактивной мощности для индивидуальных ЭП. В графах 7,8 и 9 записываются промежуточные расчетные величины, при этом в итоговых строках этих граф определяются суммы этих величин. В графах 10-15 определяются расчетные величины.
При включении однофазного электроприемника на фазное напряжение этот приемник учитывается как эквивалентный трехфазный ЭП номинальной мощностью:
pн = 3 × pн.0;
qн = 3 × qн.0,
где pн.0, qн.0 - активная и реактивная мощности однофазного ЭП.
При включении однофазного ЭП на линейное напряжение этот приемник учитывается как эквивалентный ЭП номинальной мощностью:
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 |
