Электроснабжение железнодорожного предприятия (применение аутсорсинга в электроснабжении нетяговых потребителей) (стр. 4 из 12)
В графу 4 и 5 записываются коэффициенты использования и сos φ групп одного режима работы выбранных по справочнику /1/.
Определим коэффициенты мощности по таблице 1.1 и преобразуем их в tgj по формуле [1.3] или по математическим таблицам. По формуле [1.2] определим средние нагрузки по группам электроприемников, например, для сверлильных станков при tg φ = 1,15
РСМ = 0.20 ·×6,4 = 1,3 кВт; QСМ = 1,3 · 1.15 = 1,5 кВ·Ар.
Средние нагрузки заносятся в графы 6 и 7 таблицы 1.1.
Для электроприемников с постоянным графиком нагрузки расчет ведется аналогично как с переменным графиком до графы 6 таблицы 1.1., но для них, а также для осветительных нагрузок:
PМ = PСМ; QМ = QСМ
Рассчитаем итоговую строчку таблицы 1.1.
По результатам граф 6 и 3 определяется групповой коэффициент использования для электроприёмников с переменным графиком нагрузки КИ по формуле
КИ = SРСМ /SРН. [1.5]
Для группы СП-12:
КИ = 15,4/61,7 = 0.25.
Заключительный расчёт максимальных (пиковых) нагрузок необходим для проверки колебаний напряжения в сети и выбора токовых защит, выбора элементов сетей по экономической плотности тока, определения потерь и отклонений напряжения.
Для определения максимальной расчётной мощности по кривым, приведённым в справочниках необходимо определить коэффициент максимума КМ и эффективное число электроприёмников nЭ. Под nЭ понимается такое число одинаковых по режиму электроприёмников одинаковой мощности, которое создаёт какой же расчётный максимум, что и группа различных электроприёмников /2/.
Точное определение nЭ производится по формуле, шт
[1.6]При большом числе разнообразных ЭП допускается применять упрощённые методы расчёта. При определении эффективного числа электроприёмников с переменным графиком нагрузки необходимо участь характер электроприёмников в группе.
Если число электроприёмников в группе равно четырём и более, то эффективное число ЭП допускается принимать равным фактическому при условии
m ≤ PН.MAX/ PНMIN ≤ 3, [1.7]
гдеPMAX – номинальная мощность максимального электроприёмника, кВт;
PMIN - номинальная мощность минимального электроприёмника, кВт.
При определении m исключаются мелкие электроприёмники с суммарной мощностью менее 5% /2/.
Если m > 3, то nЭ можно определить по формуле
[1.8]гдеΣРН – суммарная мощность ЭП группы, кВт.
В группе СП-12 PН.MAX= 16,0 кВт, сварочный преобразователь (ЭП №138) и PНMIN = 3,0 кВт, пресс (ЭП №102), следовательно m = 5,3.
nЭ = 2 · 61,7/16,0 = 7,7 шт.
Следовательно, по кривым коэффициентов максимума при коэффициенте использования в группе КИ = 0,25 определяем, что КМ = 1,90.
Максимальная мощность нагрузок группы Р М определится, кВт
Р М = РСМ · КМ. [1.9]
Для группы СП-12
Р М = 15,4 · 1,90 = 29,3 кВт.
Реактивная мощность, необходимая для создания магнитного потока электрических машин, изменяется в получасовой максимум не столь значительно и определяется
- при nЭ ≤ 10, Q М = 1,1 Q СМ;
- при nЭ > 10, Q М = Q СМ
В данном примере у группы с переменным графиком питаемой от СП-12
Q М = 1,1 · QСМ = 1.1 · 17,7 = 19,5 кВ·Ар.
Максимальные нагрузки для электроприёмников длительного режима работы принимаются равными средним нагрузкам за максимально загруженную смену /2/.
Результаты расчета нагрузок приведены в таблице 1.1.
В случае если число электроприемников больше трёх, а nЭ меньше четырёх, то расчет максимальной нагрузки ведется по коэффициенту загрузки kЗ, который для электроприемников: длительного режима работы при kЗ = 0,90 и cos φ = 0,90; принимаем как
PМ = 0,90 · PН; QМ = 0,75 · PМ;
- повторно-кратковременного режима работы kЗ = 0,75; cos j = 0,70; принимаем
PМ = 0,75 · PН; QМ = PН.
Например, таким путём можно определить максимальную нагрузку для ЭП питаемых от СП-9.
В цехе подъёмного ремонта при подъёме кузова локомотива электродомкраты включаются по четыре одновременно, следовательно из можно считать групповым приводом с приведённой мощностью PН.MAX = 15,0 кВт (ЭП №77, ЭП № 78, ЭП № 85, ЭП № 86).
Минимальным групповым ЭП можно считать два привода открывания двери с PНMIN = 2,2 кВт (ЭП №76, ЭП №84), следовательно m = 6,8. По формуле [1.8]
nЭ = 2 · 51,6/15,0 = 6,6, принимаем nЭ = 6 шт.
Однако, поскольку для данной группы очень малый КИ = 0,05 для ЭП с переменным графиком нагрузки
PМ = 0,75 · 51,6 = 38,7 кВт; QМ = 38,7 кВ·Ар.
Для ЭП с постоянным графиком нагрузки
PМ = 0,9 · 9,0 = 8,1 кВт; QМ = 0,75 · 8,1 = 6,1 кВ·Ар.
Подсчитываем итог по силовым нагрузкам, складывая итоги соответствующих граф для электроприёмников повторно-кратковременного и длительного режимов (n, PН, PСМ, QСМ, PМ, QМ).
Реактивные нагрузки емкостного характера учитываются со знаком «минус» /2/.
Для группы питаемой от СП-12
ΣPМ = 29,3+ 39,0 = 68,3 кВт; ΣQМ = 19,5 + 14,5 = 34,0 кВ·Ар.
Для выбора силового шкафа питающего группу, подсчитаем среднюю мощность SСМ за максимально загруженную смену, кВ·А
SСМ =
. [1.10]Для группы питаемой от СП-12 без учета компенсации реактивных нагрузок
SСМ =
63,2 кВ·А.Выбор сечения проводников питающей линии подсчитывается по значению получасовой максимальной нагрузки
SМ =
75,2 кВ·А.При напряжении питания UН =0,38 кВ определим максимальный ток питающей линии, А
IМ =
. [1.11]Для СП-12 максимальный ток определится
IМ =
= 114,0 А.Результаты расчета нагрузок приведены в таблице 1.1.
Для выбора мощности трансформаторов деповской понижающей подстанции и питающих её кабельных высоковольтных линии необходимо провести расчёт нагрузок в масштабе всего депо. Для этого необходимо снова произвести расчёт средних и максимальных нагрузок одинакового режима работы /2/. Обобщённые результаты расчёта всех нагрузок цехов и отделов приведены в таблице 1.2.
При расчёте электрических нагрузок необходимо учесть следующее:
- электрооборудование с резко-переменным графиком нагрузки и создающие большие пусковые токи и снижения напряжения выделяется из группы и должно обеспечиваться электропитанием по отдельным кабельным линиям непосредственно от главного распределительного щита (ГРШ) подстанции;
- электрооборудование, включаемое для производства временных и ремонтных работ, а также резервное оборудование, не учитывается при расчёте нагрузок /2/.
Отдельными линиями от ГРШ получают питание щиты управления общего и аварийного освещения
Отдельными кабельными линиями необходимо обеспечить электроснабжение мостовых кранов (ЭП №51, ЭП №53, ), стенда для обкатки колёсных пар (ЭП №20), колёсно токарных станков (ЭП №45, ЭП № 62), генератора токов высокой частоты (ЭП №56), компрессоров (ЭП № 99 и №108), стенда для испытания двигателей (ЭП №136). В качестве резервного оборудования можно учесть один из компрессоров, поскольку они работают попеременно.
При большом числе разнообразных электроприёмников можно прибегнуть к упрощённому определению максимальных нагрузок по формуле [1.9]. По результатам таблицы 1.2 определяем, что в депо с переменным графиком нагрузки работают 149 единиц оборудования с суммарной номинальной приведённой мощностью РН = 832,2 кВт и средней нагрузкой за максимально нагруженную смену РСМ = 218,1 кВт. По формуле [1.5] определим групповой коэффициент использования
КИ = 218,1/832,2 = 0,26.
Определяем, что наиболее мощным ЭП с переменным графиком нагрузки является Стенд для испытания двигателе1 дизель-поездов (ЭП №136) и по формуле [1.8] определим эффективное число электроприёмников, шт
nЭ = 2 · 832,2/190,0 = 8,8 шт.
По кривым в справочнике /3/ находим величину коэффициента максимума активной мощности Км в зависимости от величины группового Ки и эффективного числа группы nЭ По кривым определяем, для этих условий коэффициент максимума равен: КМ = 1,85..
При наличии в депо электроприемников с переменными и с постоянными графиками нагрузок, расчетная мощность нагрузки определяется, в этом случае, отдельно для каждой группы, а суммарная расчетная нагрузка по питающей подстанции в целом, как сумма максимальных нагрузок. По формуле [1.10] определяем максимальную активную и реактивную мощность за наиболее загруженную смену группы электроприемников с переменным графиком нагрузки
РМ = 1,85 · 218,1 = 403,4 кВт;
при nЭ < 10
QМ = 1,1 · 247,4 = 272,1 кВ·Ар.
Сложив нагрузки всех электроприёмников депо, по формуле [1.10] определяем полную мощность за максимально загруженную смену
ΣРСМ = 528,2 кВт; ΣQСМ = 547,9 кВ·Ар.