Электроснабжение железнодорожного предприятия (автоматизация учёта электроэнергии) (стр. 3 из 8)
Расчёт электрических нагрузок локомотивного депо
Расчет электрических нагрузок депо необходимо выполнить для выбора питающих силовых понижающих трансформаторов, выбора и проверки токоведущих элементов по пропускной способности (нагреву), определения потерь и показателей качества электроэнергии, выбора защитной аппаратуры и устройств компенсации реактивной мощности [3].
В проектируемой части локомотивного депо установлено 110 единицы оборудования, в том числе 75 единиц стационарного технологического оборудования и 35 единиц офисной и бытовой техники.
Рисунок 1.1 Структура установленной мощности осветительных приборов
Расчёт нагрузок проводится с применением метода упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума) [3]. Расчет силовых электрических нагрузок производится по всему предприятию (депо) по характеристикам режима работы электроприемников.
Различаются три основных режима работы электрических установок: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный [3].
В длительном режиме машины рассчитаны работать без повышения температуры отдельных частей выше допустимых пределов (вентиляторы, насосы). В длительном режиме, но с переменной нагрузкой работают различные обрабатывающие станки, прессы, молоты.
При кратковременном режиме за период включения температура отдельных частей не успевает достичь недопустимых значений, а период остановки достаточен для остывания. В этом режиме работают вспомогательные механизмы станков, различные заслонки и затворы.
При повторно-кратковременном режиме длительность циклов работы и останова не превышает 10 мин. В этом режиме работают краны и сварочные трансформаторы, создающие также значительные пиковые токи.
Для выполнения проекта электроснабжения депо необходимо определить следующие значения электрических нагрузок: средние нагрузки за максимально загруженную смену, максимальные кратковременные (пиковые) нагрузки, максимальные нагрузки различной продолжительности. В настоящее время принят получасовой расчётный максимум нагрузки (РMAX = Р30) [3].
В начальной стадии расчёта паспортные номинальные мощности ЭП приводятся к установленной мощности с учётом продолжительности включения (ПВ, %) равной единице и коэффициента мощности по формуле (1.3)
, (1.3)где рН – установленная номинальная мощность электроприёмника, кВт;
Sпасп – паспортная номинальная мощность электроприёмника, кВ·А;
ПВ - продолжительность включения характеризует время работы электроустановки под нагрузкой в течение часа, относительных единиц;
сos φ – коэффициент мощности, определяющий соотношение активной и реактивной составляющих потреблённой электроэнергии (в некоторых случаях удобнее пользоваться tg j).
Установленная мощность электроприёмников принимается равной:
- для электродвигателей длительного режима работы, силовых и электропечных трансформаторов, электроосветительных и электроотопительных приборов – паспортной мощности;
- для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы, сварочных трансформаторов - паспортной мощности, приведённой к относительной продолжительности включения.
Далее определяется суммарная средняя нагрузка электроприёмников, которая даёт возможность оценить нижний предел возможных значений расчётной нагрузки за максимально загруженную смену характерных суток.
При определении электрических нагрузок величины и коэффициенты, относящиеся к одному электроприёмнику, обозначаются строчными, а к группе электроприёмников – прописными буквами.
Средние активные и реактивные нагрузки рСМ, кВт и qСМ, квар, за максимально загруженную смену необходимые для определения расчётного максимума нагрузки определяются
рСМ = kи · РН ; (1.4)
qСМ = РСМ · tgj, (1.5)
где kи – коэффициент использования (определяется по справочникам);
tgj - коэффициент мощности, определяется по сos φ по таблицам.
В начале расчета электроприёмники (ЭП) разбиваются на группы, по месту установки и технологическому процессу, производится систематизация электрических нагрузок и составляется таблица, в которой перечислены все электроприемники предприятия с указанием выбранного режима их работы (коэффициента использования и коэффициента мощности, продолжительности включения, отличающегося от 100%) [3].
Коэффициентом использования называется отношение средней активной мощности электроприёмника (или группы) за максимально загруженную смену, к её номинальному значению.
Данные о режимах работы оборудования принимаются по справочникам [2]. Все электроприемники повторно – кратковременного режима необходимо привести к ПВ = 100 %, или 1,00 Для кранов ПВ = 25 %. Для сварочного оборудования ПВ = 65 % [3].
Для сварочных трансформаторов и сварочных машин, задается номинальная полная мощность в кВ·А, и для расчета ее необходимо привести к активной по формуле (1.3).
Приведённая мощность мостового крана (ЭП 51) составит:
рН=
= 10,0 кВт.Приведённая мощность сварочного преобразователя (ЭП11) составит:
рН=
= 22,4 кВт.Результаты определения показателей режима работы электроприемников депо сведены в таблицу 1.2.
Всего по цехам и производственным участкам депо определилось 14 групп ЭП получающих электроэнергию от силовых пунктов (СП). Из них в данной части дипломного проекта расчёт ведётся для восьми групп подключённых от СП – 1 до СП – 8. Мощные ЭП создающие большие пиковые нагрузки, например колёсно-токарные станки (ЭП 45 и ЭП 62), стенд для обкатки колёсных пар (ЭП 20) и мостовые краны (ЭП 51, ЭП 53) не подключаются к СП и получают питание по отдельным кабельным линиям от шин низкого напряжения подстанции.
По территории депо нагрузки распределены в каждом цехе отдельными группами, поэтому будет предпочтительна радиально – магистральная схема их подключения от распределительных шкафов. В связи с этим будем выполнять расчет отдельно по каждому цеху, объединяя данные расчетов в таблице для выбора трансформатора комплектной трансформаторной подстанции (КТП) и оборудования сети внешнего электроснабжения.
Произведем расчет электрических нагрузок цеха по методу упорядоченных диаграмм. По режиму работы делим электроприемники на две группы:
- электроприемники с переменным графиком нагрузки (kИ < 0.6);
- электроприемники с постоянным графиком нагрузки (kИ ≥ 0,6).
Определим средние нагрузки за максимально загруженную смену по группам электроприемников одного режима работы и занесём в таблицу 1.2.
Проведём расчет для группы состоящей из 14 ЭП расположенных в помещении механической мастерской, состоящей из металлообрабатывающих станков с переменным графиком нагрузки, и вентиляторов, питаемой от силового пункта СП – 1.
В графу 2 записываем количество электроприемников одного режима работы (с одинаковым kИ и сos φ). Для СП – 1, электроприёмников с переменным графиком нагрузки n = 12 шт. с постоянным графиком n = 2 шт.
В графу 3 записывается суммарная установленная мощность электроприемников всей группы, РН = 57,4 кВт.
В графу 4 и 5 записываются коэффициенты использования и сos φ групп одного режима работы выбранных по справочнику [3].
Определим средние нагрузки по группам электроприемников, например для токарного станка (ЭП 27) с рН = 12,7 кВт, при:
kИ = 0,12 и сos φ = 0,78( tg φ = 0,79):
рСМ = 0.12 ·×12,7 = 1,50 кВт;
QСМ = 0,79 · 0,50 = 1,2 квар.
Рассчитанные средние нагрузки заносятся в графы 6 и 7 таблицы 1.2.
Расчёт однофазных нагрузок
Особым образом определяется приведённая мощность для однофазных нагрузок, к которым относится однофазные сварочные трансформаторы, офисная и бытовая техника. Если расчетная номинальная мощность однофазных электроприемников больше 15% мощности трехфазной группы электроприемников, то эквивалентная трехфазная мощность (РНЭ ) определяется в зависимости от количества и схемы включения однофазных электроприемников в трехфазную сеть [3].
Бытовая и офисная техника входит в состав группы СП-8 и равномерно включается по фазам трёхфазной сети. Следовательно, её можно учитывать как трёхфазные нагрузки. При включении крупных однофазных электроприёмников на линейное напряжение эквивалентная трехфазная номинальная мощность РНЭ, при количестве электроприёмников 1…3 единиц, включенных возможно равномерно в разные плечи трехфазной системы определяется по формуле (1.6):
РНЭ = 
РНМФ. (1.6)
Для электроприемников с постоянным графиком нагрузки расчет ведется аналогично как с переменным графиком до графы 6, но при определении максимальных нагрузок для них, а также для осветительных нагрузок