По узлу нагрузки находят суммарную установленную мощность ∑Pуст, активную суммарную среднесменную мощность ∑Pсм и сумарную среднесменную реактивную мощность ∑Qсм:
∑Pуст = ∑Pуст i , (6)
∑Pсм = ∑Pсм i , (7)
∑Qсм = ∑Qсм i , (8)
где ∑Pуст i – суммарная установленная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт;
∑Pсм I - активная суммарная среднесменная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт;
∑Qсм I - суммарная среднесменная реактивная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт.
Определяют групповой коэффициент использования по формуле:
Ки.гр = ∑Pсм / ∑Pуст , (9)
Определим модуль нагрузки:
m = Рном. max/Рном. min, (10)
где Рном. max - наибольшая активная номинальная мощность приёмника в группе, кВт;
Рном. min - наименьшая активная номинальная мощность приёмника в группе, кВт.
Определяют эффективное число приёмников.
При m ≤ 3, nэ = N.
Далее определяем в зависимости от группового коэффициента использования и эффективного числа электроприёмников коэффициент максимума Км [4, табл 2-7]
Определяют расчётную максимальную активную Рм и реактивную Qм мощности по формулам:
Рм = Км ∙ ∑Рсм, (11)
Qм = Lм ∙ ∑Qсм, (12)
где Lм – коэффициент максимума реактивной мощности.
Определяют полную максимальную мощность Sм и максимальный расчётный ток Iр:
Sм = √Рм2 + Qм2 , (13)
Iр = S/√3 ∙ Uном, (14)
Для остальных распределительных шкафов расчёт аналогичен, результаты сведены в табл. 2
Таблица 2
Номер по плану | Кол-во | Руст кВт | Ки | Мощность сред-несменная | Cos φ tg φ | nэ | m | Км | Расчётная мощность | Iр А | |||
Рсм кВт | Qсм кВАр | РкВт | QкВАр | SкВА | |||||||||
10/1 | 1 | 11 | 0,65 | 7,15 | 5,2 | 0,8 0,73 | 8 | 2,2 | 1,7 | 17,8 | 14 | 22,6 | 34,4 |
11/1 11/2 | 2 | 5 | 0,05 | 0,25 | 0,43 | 0,5 1,73 | |||||||
6/1 6/2 6/3 6/4 6/5 | 5 | 25 | 0,12 | 3 | 7,05 | 0,4 2,35 | |||||||
На шинах ШР-1 | 8 | 41 | 0,25 | 10,4 | 12,68 | ||||||||
10/2 | 1 | 11 | 0,65 | 7,15 | 5,2 | 0,8 0,73 | 8 | 2,2 | 1,7 | 19,5 | 16,6 | 25,6 | 39 |
6/6 6/7 6/8 8/1 8/2 8/3 8/4 | 7 | 35 | 0,12 | 4,2 | 9,87 | 0,4 2,35 | |||||||
На шинах ШР-2 | 8 | 46 | 0,25 | 11,4 | 15,07 | ||||||||
10/3 | 1 | 11 | 0,65 | 7,15 | 5,2 | 0,8 0,73 | 2,5 | 2,8 | 87 | 106,8 | 138 | 212,3 | |
8/5 | 1 | 5 | 0,12 | 0,6 | 1,41 | 0,4 2,35 | |||||||
14/1 14/2 14/3 14/4 | 4 | 10,2 | 0,3 | 3 | 7,9 | 0,35 2,58 | |||||||
4 | 1 | 70 | 0,17 | 11,9 | 13,7 | 0,65 1,15 | |||||||
На шинах ШР-3 | 7 | 96,1 | 0,24 | 22,7 | 28,1 | ||||||||
10/4 | 1 | 11 | 0,65 | 7,15 | 5,2 | 0,8 0,73 | |||||||
3/1 3/2 3/3 | 3 | 315 | 0,17 | 53,6 | 61,6 | 0,65 1,15 | |||||||
Освещение ОЩВ-12 | 55 | 27,5 | |||||||||||
На шинах ШР-4 | 9,5 | 293,4 | 325 | 438 | 674 | ||||||||
На шинах ТП | 439,7 | 462 | 638 | 982 |
2.3. Компенсация реактивной мощности.
Чтобы уменьшить потери мощности необходимо компенсировать реактивную нагрузку. Найдем необходимую мощность компенсирующего устройства:
Qку = α · PрΣ · (tg φ ср.вз. - tgφс ) , (15)
где α – коэффициент, учитывающий возможность снижения реактивной
мощности естественными способами, принимается равным 0,9 [4];
PрΣ – суммарная активная нагрузка на шинах 0,38кВТП;
tg φ ср.вз – средневзвешенное значение реактивного коэфициента мощности;
tgφс – реактивный коэфициент мощности, который необходимо достич после компенсации tgφс = 0,15 по заданию;
Qку = 0,9 · 439,7· ( 1,05 – 0,15 ) = 356,2 кВАр
tg φ ср.вз. = Q рΣ/PрΣ , (16)
tg φ ср.вз. = 462 / 439,7 = 1,05,
где РрΣ – суммарная расчётная активная нагрузка на шинах 0,38кВ ТП;
QрΣ – суммарная расчётная реактивная нагрузка на шинах 0,38кВ ТП.
По [5, табл. 10.11] выбираем комплектное компенсирующие устройство
УК – 0,38 – 150НУ3 и УК – 0,38 – 220НУ3. Мощность компенсирующего устройства 370 кВАр. Находим уточнённую расчётную нагрузку на шинах 0,38кВ ТП:
Sр = √ Рр∑2 + (Q рΣ - Qку)² (17)
Sр = √ 439,7² + ( 462 – 370)² = 452 кВА
2.4. Выбор трансформаторов питающей подстанци
Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховых промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.
Критериями при выборе трансформаторов являются надёжность электроснабжения, условие обеспечения режима работы системы электроснабжения с минимумом потерь электроэнергии.
Учитывая, что электропреимники цеха относятся к потребителям 3-й категории по надёжности электроснабжения, на питающей подстанции можно установить трансформатор.
В соответствии с нагрузкой намечаем 2 варианта мощности трансформаторов:
1вар.- 1х630 кВА
2вар.- 2х250 кВА
Расчёт покажем на примере 2-ого варианта.
1)Определяем коэффициент загрузки трансформаторов:
Кз = Sр/N * Sном.тр, (18)
где N – число устанавливаемых трансформаторов;
Sном.тр – номинальная мощность одного трансформатора
Кз = 452/2 * 250 = 0,9 ,
2)Проверяем трансформаторы по аварийному режиму.
Так как масляные трансформаторы в аварийном режиме допускают перегрузку на 40% по 6 часов в сутки в течении 5 суток, то при отключении одного трансформатора второй с учётом допустимого перегруза пропустит
0,4·250 = 350кВА
Дефицит мощности составит
452-350 = 102кВА,
но т.к. электроприёмники относятся к 3 категории по надёжности электроснабжения, то часть их на время ремонта можно отключить.
3)Проверяем трансформаторы по экономически целесообразному режиму.
Находим стоимость потерь энергии:
Сn = Со∙N∙Tм[∆Рхх+Ки.п∙Iхх∙Sном.тр/100+Кз2∙(∆Ркз+Кип∙Uк∙Sном.тр/100)], (19)
где Со – стоимость одного кВт·ч, на текущий, Со = 0,81 руб/кВт∙ч;
Тм – число использования максимума нагрузки. Тм = 2000ч, [3, с. 38];
∆Рхх – потери мощности холостого хода, ∆Рхх=0,91кВт [5, табл. 27.6];
Ки.п – Коэффициент изменения потерь, Ки.п = 0,03 кВт/кВАр [5];
Iхх – ток холостого хода, Iхх= 2,3% [5, табл. 27.6];
∆Ркз – потери мощности короткого замыкания, ∆Ркз=3,7 [5, табл. 27.6];
Uк – напряжение короткого замыкания, Uк = 6,5% [5, табл. 27.6]
Сn=0,81∙2∙2000[0,74+0,03∙2,3∙250/100+0,9(3,7+0,03∙6,5∙250/100]=8576,6 руб,
Находим капитальные затраты:
К = N · Cс.тр, (20)