Електропостачання металообробного цеху ВАТ "Завод ім. Фрунзе" (стр. 2 из 9)
1.2.1 Конфігурація силової мережі, тобто розташування елементів мережі на плані цеху, а також її схема визначаються величинами електричних навантажень цеху і категорією електроспоживачів у відношенні надійності електропостачання.
1.2.2 Правилами улаштування електроустановок усі електроприймачі поділяються на три категорії у відношенні надійності електропостачання. Найбільш відповідальні електроустановки, які відносяться до першої категорії, не дозволяють перерви у електропостачанні, тому підведення електроенергії до них має бути забезпечено від двох незалежних джерел.
Електроспоживачі другої категорії надійності теж повинні мати резервне джерело живлення, тому для розподілення електроенергії у цехах, де переважна більшість електроприймачів віднесені до другої категорії надійності, необхідно вибирати двох трансформаторну підстанцію з незалежними введеннями електроенергії до трансформаторів на рівні високої напруги (6-10 кВ).
Електроспоживачі третьої категорії надійності можуть бути від'єднані від електропостачання у разі аварійної ситуації на час усунення пошкодження (до однієї доби) і не потребують резервного джерела живлення. Для таких навантажень зазвичай вибирають однотрансформаторну цехову підстанцію і найпростішу у технічному відношенні схему електропостачання.
1.2.3 Схеми електропостачання поділяються на радіальні, магістральні та змішані. Останні поєднують у собі елементи радіальних і магістральних схем і найчастіше використовуються на практиці.
Радіальні схеми розподілення електроенергії будуються на засадах незалежного отримання живлення окремими споживачами електроенергії від джерела. Вони доволі гнучкі і надійні, зручні в експлуатації, тому що пошкодження або ремонт однієї лінії не заважає усім іншим споживачам залишатися у роботі. Радіальні схеми зазвичай використовуються на першій ступені розподілення електроенергії у цеху - від трансформаторної підстанції до розподільчих пунктів, рідше - від розподільчих пунктів до окремих споживачів.
1.2.4 Радіальні схеми потребують значно більших капіталовкладень на зрівняння з магістральними, коли однією лінією електроенергія подається до декількох споживачів. Магістральні схеми забезпечують достатній рівень надійності електропостачання для електроспоживачів III категорії надійності, економічні, дозволяють виконувати монтажні роботи індустріальними методами.
1.2.5 У чистому вигляді магістральні і радіальні схеми розподілення електроенергії застосовуються рідко. Поєднання елементів тих і інших схем при створенні силової мережі на виробництві дозволяє раціонально і економічно використовувати достоїнства обох видів схем і забезпечувати необхідний рівень надійності електропостачання конкретних споживачів електроенергії.
1.2.6 Для металообробного цеху, де переважною більшістю встановлені споживачі третьої категорії надійності електропостачання, категорія виробничих процесів віднесена до класу «Д», попередньо вибираємо змішану схему силової мережі із застосуванням магістрального струмопроводу типу ШЗМ-16УЗ і розподільчих шаф типу ШВР, де встановлені автоматичні відмикачі на вході і на відхідних лініях. Таким чином, розподілення електроенергії на рівні 0,4 кВ у металообробному цеху передбачається здійснювати від трансформаторної підстанції через магістральний струмопровід до розподільчих шаф; від розподільчих пунктів окремими лініями за найкоротшими трасами електроенергія має надходити до кожного окремого електроприймач.
1.3 Розрахунок електричних навантажень
1.3.1 Електричні навантаження промислових підприємств визначають вибір усіх елементів системи електропостачання, потужність трансформаторних підстанцій, живлячих і розподільчих мереж. Тому правильне визначення електричних навантажень є вирішальним фактором при проектуванні електричних мереж.
1.3.2 Якщо електричне навантаження прийняти вищим за реальне, це може привести до перевитрат провідникового матеріалу і подорожчання будівництва; якщо навантаження прийняти нижчим за реальне – це приведе до зменшення перепускної спроможності мережі та до неможливості забезпечення нормальної роботи електроприймачів.
1.3.3 Існує декілька способів розрахунку електричних навантажень. Керівними матеріалами головного проектного інституту з проектування електропостачання РТМ 36.18.32-4-92 рекомендований для розрахунків способів впорядкованих діаграм або коефіцієнта розрахункових навантажень.
1.3.4 При цьому усі споживачі групуються за характерними категоріями з однаковими коефіцієнтами використання Кв і tgц, розрахунок ведеться за формою Ф636-92.
Розрахункове навантаження Рр, кВт, визначають як:
Рр = Кр * Рс, (1-1)
де Кр – коефіцієнт розрахункового навантаження;
Рс – споживана або середня активна потужність електроприймачів, кВт.
1.3.5 Для групи електроспоживачів одного режиму роботи середню активну та реактивну потужність навантаження, кВт і кВАр відповідно, знаходять за формулами:
Рс = Кв * Рн (1-2)
Qс = Кв * Рн * tgц (1-3)
де Кв – коефіцієнт використання;
Рн – номінальна встановлена потужність групи електроприймачів, кВт;
tgц – коефіцієнт реактивної потужності.
При наявності в групі електроспоживачів з різними режимами роботи:
Рс =
Рс (1-4)Qс=
Qс (1-5)1.3.6 Коефіцієнт розрахункового навантаження знаходиться в залежності від ефективного числа електроприймачів nе і коефіцієнта використання для цієї групи електроприймачів. Груповий коефіцієнт використання:
Кв =
(1-6)Ефективне число електроприймачів для вузла живлення визначають за виразом:
nв =
(1-7)А при великій кількості електроприймачів – в цілому для цеху або для магістрального шино проводу – за виразом:
nв =
(1-8)Де УРн – сумарна номінальна потужність у вузлі, кВт
Рнмах – потужність найбільшого з електроприймачів у групі, кВт
1.3.7 Реактивна розрахункова потужність, кВАр, теж залежить від nе:
Qp = Qc при nе > 10 (1-9)
Qp = 1,1 Qc при nе ≤ 10 (1-10)
1.3.8 Повна розрахункова потужність, кВА, визначають за виразом:
Sp =
(1-11)Розрахунковий максимальний струм, А
Ір =
(1-12)Де Sp – повна розрахункова потужність, кВА;
Uн – номінальна напруга живлення, кВ.
1.3.9 Приклад розрахунку для вузла ШР1
1.3.9.1 У вузлі ШР1 знаходяться верстати з позиціями: 9,10 потужністю 25,7 кВт, 5 потужністю 26,0 кВт, 4 потужністю 13,5 кВт, 3 потужністю 7,5 кВт, 1 потужністю 30,0 кВт, 2 потужністю 15,0, 62 потужністю 12,6 кВт, 56 потужністю 15,0 кВт, 48 потужністю 3,0 кВт, 52 потужністю 1,8 кВт, А4 потужністю 15,75 кВт.
1.3.9.2 За формулами (1-2) та (1-3) знаходжу середню активну та реактивну потужність навантаження для верстатів поз. 1…5, 9, 10, 48, 56, 62
Рс = 0,17 * (25,7*2 + 26 + 13,5 + 7,5 + 30 + 15 + 12,6 + 15 + 3) = 34,8 кВт
Qс = 0,17 * 174 * 1,17 = 40,7 кВАр
Для барабана поз. 52
Рс = 0,14 * 1,8 = 0,25 кВт
Qс = 0,14 * 1,8 * 1,17 = 0,3 кВАр
Для агрегату повітряно-опалювального поз. А4, в який входять електропривод та нагрівач
Для електроприводу
Рс = 0,75 * 0,65 = 0,5 кВт
Qс = 0,75 * 0,65 * 0,75 = 0,37 кВАр
Для нагрівача
Рс = 15 * 0,65 = 9,75 кВт
Qс = 15 * 0,65 * 0,33 = 3,22 кВАр
Для розподільчого пункту ШР1 за формулами (1-4) та (1-5) знаходимо сумарну середню активну та реактивну потужність навантаження
УРс = 34,8 + 0,25 + 0,5 + 9,75 =45,3 кВт
УQс = 40,7 + 0,3 + 0,37 + 3,22 = 44,6 кВАр
1.3.9.3 Груповий коефіцієнт використання за формулою (1-6)
Кв =
= 0,24Груповий tgц
tgц =
= 
= 0,98За формулою (1-8) визначаю ефективне число електроприймачів
ne =
= 9, 21Приймаємо ne = 9 шт
За формулою (1-10) знаходжу реактивну розрахункову потужність
Qp = 1,1 * 0,24 * 191,55 * 0,98 = 51,08 кВАр
За формулою (1-11) визначаю повну розрахункову потужність
Sp =
= 78,61 кВАЗа формулою (1-12) знаходжу розрахунковий максимальний струм
Ір =
= 199,58 ААле при умові, що сума номінальних струмів від чотирьох найбільш потужних верстатів, які можуть одночасно працювати, за розрахунковий струм у вузлі ШР1 приймаємо струм 253 А.
1.4 Розрахунок і вибір компенсуючих пристроїв
1.4.1 Реактивний струм додатково завантажує лінії електропередачі, що призводить до підвищення перерізу проводів і кабелів, і відповідно до збільшення капітальних витрат на спорудження та експлуатацію зовнішніх та внутрішніх мереж малих і потужних промислових підприємств. Реактивна потужність поряд з активною враховується постачальником електроенергії і підлягає оплаті за діючими тарифами, а це складає чималу частину рахунків за електроенергію.