Електропостачання металообробного цеху ВАТ "Завод ім. Фрунзе" (стр. 3 из 9)
1.4.2 Найбільш ефективним способом зниження споживаної з мережі реактивної енергії є використання установок компенсації реактивної потужності – косинусних конденсаторних установок.
Застосування конденсаторних установок дозволяє:
- розвантажити живлячі лінії електропередачі, трансформатори та розподільчі пристрої;
- знизити витрати на оплату електроенергії;
- зробити розподільчі мережі надійнішими та економічнішими;
- при використанні певного типу установок знизити рівень вищих гармонік;
- подавити перешкоди у мережі, знизити асиметрію фаз.
1.4.3 Як відомо, чим більша реактивна потужність при постійній активній потужності, тим нижчий коефіцієнт потужності cosц. Значення cosц для окремих категорій приймачів електроенергії великою мірою залежить від їх специфічних особливостей і режимів роботи. Наприклад, верстатне устаткування з циклічним режимом роботи, цехові крани при повторно-короткочасному режимі роботи, електрозварювальні трансформатори, індукційні електричні печі належать до групи споживачів з низьким значенням cosц. Разом з тим такі електроприймачі, як електричні печі опору, сушильні апарати і шафи, мають високе значення cosц (близьке до одиниці).
1.4.4 Зниження споживання реактивної потужності і електроенергії дозволяє значно підвищити поточний коефіцієнт потужності
сosц =
(1-13)Заходи з підвищення коефіцієнту потужності поділяються на дві основні категорії:
- природні, що пов’язані з покращенням використання встановленого електроустаткування;
- штучні, що потребують використання спеціальних компенсуючи пристроїв.
1.4.5 До природних заходів умовно відносять використання синхронних двигунів в нових установках та заміну асинхронних двигунів на синхронні в існуючих, упорядкування технологічного процесу, що веде до покращення енергетичного режиму електрообладнання, зниження напруги на обмотках статора шляхом ручного або автоматичного перемикання з трикутника на зірку, якщо двигун завантажений на 30 - 40% від номінальної потужності, використання секціонованих обмоток двигунів, обмеження холостого ходу асинхронних двигунів тощо.
До штучних заходів підвищення cosц належать встановлення косинусних (статичних) конденсаторів або синхронних компенсаторів.
1.4.6 На промислових підприємствах застосовують, головним чином, косинусні конденсатори. Вони виготовляються як для низьких так і для високих напруг. Статичні конденсатори мають значні переваги перед іншими видами штучної компенсації, тому що їх установка не пов’язана з великими втратами потужність в них (0,004-0,005 кВт/кВАр), вони прості в обслуговуванні, не мають частин, які обертаються. Але водночас вони мають підвищену чутливість до підвищення напруги і практичну недоцільність відновлювального ремонту.
Необхідна потужність компенсуючого пристрою, Qку, кВАр, визначають за формулою
Qку = Рр * (tgц1 – tgц2) (1-14)
Де Рр – розрахункова активна потужність на шинах трансформатора, кВт
tgц1 – коефіцієнт реактивної потужності до компенсації
tgц2 – нормативний коефіцієнт реактивної потужності.
1.4.7 Нормативний коефіцієнт потужності повинен знаходитись у межах 0,92ч0,98 (tgц = 0,2…0,25), тобто розрахований вище коефіцієнт tgц = 1,09 (таблиця 1.2) необхідно підвищити до нормативного.
Qку = 318,23 * (1,09 – 0,24) = 270,5 кВАр
Приймаємо для компенсації конденсаторну установку УК-0,4-280У3 потужністю 280,0 кВАр з номінальним струмом Ін = 346,1 А.
1.4.8 Реактивну потужність Qку віднімаємо від розрахункової Qр і розрахункову повну потужність, Sр, кВА, на шинах 0,4 кВ цехового трансформатора визначаємо з урахуванням компенсуючої потужності Qку
Sp =
(1-15)Sp =
= 347,44 кВАКоефіцієнт потужності після компенсації становить
cosц =
= 
= 0,92що відповідає вимогам енергосистеми.
1.5 Розрахунок, вибір потужності і конструкції трансформаторної підстанції
1.5.1 Тансформатори є одним з основних видів електроустаткування, що забезпечують передачу та розподіл електроенергії від електричних станцій до споживачів. Вибір числа, типу і потужності трансформаторів обумовлюється величиною і характером електричних навантажень, розташуванням технологічного обладнання, експлуатаційними вимогами, умовами оточуючого середовища, тощо.
1.5.2 Трансформаторні підстанції повинні наближуватися до центру розташування споживачів електроенергії. З цією метою використовують внутрішньоцехові підстанції, які живлять окремі цехи або їх частини.
1.5.3 Підстанція, яку вибирають при проектуванні, повинна займати мінімум корисної площі у цеху, задовольняти вимогам електричної і пожежної безпеки і не повинна заважати технологічному процесу.
1.5.4 Оскільки споживачі металообробного цеху належить до ІІІ категорії надійності електропостачання, то немає потреби встановлювати в цеху два трансформатори. Але питання про встановлення одно- чи двох-трансформаторної підстанції остаточно вирішують за результатами техніко-економічних розрахунків.
1.5.5 Для електропостачання промислових підприємств широко використовують комплектні трансформаторні підстанції (КТП), які мають цілий ряд переваг перед звичайними, де окремо встановлюється силовий трансформатор, розподільчий пристрій низької напруги РПНН та інші складові.
КТП загалом з усіма апаратами захисту, вимірювальними приладами та допоміжними пристроями виготовляються, комплектуються та випробуються на заводі. До місця встановлення поступають у зібраному вигляді. Це дає великий економічний ефект, тому що прискорює і здешевлює будівництво, дозволяє вести роботи індустріальними методами.
1.5.6 Електромонтаж КТП постає лише у встановленні комплектного пристрою, його перевірці і приєднанню до електричної мережі. При цьому підвищується загальна якість електроустановки, надійність її роботи, зручність і безпечність обслуговування, досягається зручність і швидкість розширення підстанції під час реконструкції електрогосподарства на підприємстві.
1.5.7 У нашому випадку, коли в цеху встановлені споживачі ІІІ категорії, потужність електричних навантажень невелика, вибираємо одно- трансформаторну підстанцію на 630 кВА
Sнт > Sp (1-16)
630 > 567,44 кВА
1.5.8 Коефіцієнт завантаження при цьому складає
Кз =
= 
= 0,9що в межах допустимого
Отже приймаємо для установки в металообробному цеху підстанцію типу КТП-630/10/0,4-У3 з масляним трансформатором типу ТМ-630/10/0,4-У3.
1.6 Розрахунок живлячої мережі
1.6.1 Щоб розрахувати живлячу мережу необхідно знати розрахункові і граничні значення навантажень на кожний з розподільчих пунктів і на підстанцію загалом. Відповідно до цих параметрів вибирають переріз живлячих ліній та захисні апарати. Розрахункові навантаження визначенні нами і підрозділі 1.3.
1.6.2 Високовольтний кабель, що живить підстанцію, вибирається:
- за напругою та умовами прокладки;
- за тривало допустимим струмом навантаження;
- і перевіряється за економічною густиною струму.
1.6.3 Відповідно до першої з зазначених умов вибираємо кабель марки ААШв-10 напругою 10 кВ, який прокладається у траншеї.
1.6.4 Тривало допустимий струм навантаження, А, визначається номінальним струмом навантаження трансформатора з боку ~ 10 кВ
Інт =
(1-17)де Sнт – номінальна потужність трансформатора, кВА;
Uн – номінальна напруга трансформатора з боку ВН, кВ.
Інт =
= 36,37 АТакому навантаженню відповідаю переріз 16 мм2.
1.6.5 Переріз вибраного кабелю, мм2, перевіряють за економічною густиною струму, який визначають за виразом
Se =
(1-18)де Ідоп – допустимий струм навантаження, А
j – економічна густина струму, А/мм2.
1.6.5 Економічна густина струму залежить від матеріалу жил кабелю та кількості годин роботи підприємства за рік Т і вибирається за таблицею 1.3.36 з ПУЕ.
Для кабелю з алюмінієвими жилами та Т = 3000 ч 5000 год., j = 1,4 А/мм2
Se =
= 26 мм2Приймаємо кабель ААШв-10 3х35 мм2.
1.6.6 Вибір перерізу живлячих кабелів марки ВВГ-660 від трансформаторної підстанції до ШР1чШР8, конденсаторної установки, освітлювальної мережі, а також до сусідньої ділянки, проводиться відповідно струму на кожен з пунктів за таблицею 1.2 даного проекту. Наприклад, для розподільчого пункту ШР7 типу ШВР-250-136-20У3 розрахунковий струм навантаження становить 168,8 А. Підключаємо ШР7 до магістрального шинопроводу кабелем марки ВВГ-660 3х70+1х35.
Згідно ПУЕ (п.3.1.16.) апарат захисту може бути віднесений від шинопроводу на відстань до 30 метрів, тому для захисту розподільчих пунктів ШР2чШР8 приймаємо автоматичний відмикач на їхньому вході, струм розмикання якого вибираємо відповідно до розрахункового струму навантаження, А,