Проектирование системы электроснабжения машиностроительного завода (стр. 2 из 20)
4. Проектирование системы электроснабжения предприятия
4.1 Определение расчётных нагрузок цехов и предприятия
Расчёт электрических нагрузок цехов является главным этапом при проектировании промышленной электрической сети. Существует множество методов определения расчётных нагрузок, но в данном проекте рассматривается два метода, которые приведены ниже.
4.1.1 Метод коэффициента спроса
Если требуется определить расчётную максимальную нагрузку при неизвестных мощностях отдельных электроприёмников, то величины Pmax и Qmax определяются по коэффициенту спроса (Кс) и коэффициенту мощности (cosφ), принимаемыми для данной отрасли промышленности:
Pmax=Kc·Pном; Qmax=Pmax·tg φ. (1)
Значения Рном приведены в таблице 1. В ней также указаны: категория электроприёмника по надёжности и характер окружающей среды. По формуле (4.1) определяем максимум силовой нагрузки цехов. Вместе с тем необходимо учесть потери мощности в трансформаторах, а также мощность, потребляемую искусственным освещением цехов и территории предприятия. Эта нагрузка определяется по удельной плотности освещения (σ, Вт/м2), а так же по площади производственных цехов (или территории предприятия).
Расчётные формулы:
Росв=F·σ·Кс. осв; Qосв=Pосв·tg φосв; (2)
Рсум=Рmax+Росв; Qсум=Qmax+Qосв; (3)
Sсум=
; (4)Нагрузка 6 кВ рассчитывается отдельно, так как для неё не определяется мощность освещения и потери в цеховых трансформаторах.
Определение расчетной нагрузки рассмотрим на примере механического цеха №1
РН = 2800; cosf = 0,75 kc = 0,6; F= 11840 м2
Нагрузка искусственного освещения определяется по следующим расчетным формулам:
,где s0 – удельная плотность осветительной нагрузки на 1 м2 полной площади; Вт/м2.
kC0 - коэффициент спроса освещения определяется по табл.[5].
Суммарная активная, реактивная и полная нагрузки:
Потери в трансформаторе:
; (5) 
; (6)Расчетный максимум активной, реактивной и полной нагрузки:
; (7) 
; (8) 
(9)Результаты расчета нагрузки для остальных цехов сведены в таблицу 2 и таблицу 3 (для потребителя 6кВ).
Таблица № 2 (0,4 кВт)
Таблица 2
Определим нагрузку по предприятию в целом:
Расчётные активная и реактивная мощности с учетом потерь в трансформаторах предприятия в целом определяются по выражениям:
= 42404 кВт (10)
40740,76 кВар (11)4.1.2 Статический метод
Данный метод предполагает, что нагрузка – случайная величина, которая распределяется по нормальному закону:
Рmax=MP+β
(12) 
где β- принятая кратность меры рассеивания (коэффициент надёжности расчёта) принятый по интегральной кривой с точностью которая определяется принятым значением доверительной вероятности: α=0,9;
МР=Рср. –математическое ожидание нагрузки;
Дисперсия вычисляется по формуле:
= 
. (13)Подставив всё выше написанное в (5), получим выражение для расчёта максимальной нагрузки предприятия статическим методом:
Рр=Рср.+2,5
. (14)Для расчёта Рср. и Рср.кв. используется суточный график нагрузки предприятия Рис 3.
Рср=
; Рср.кв= 
(15)Результаты расчета Рср и Рср.кв сведены в таблицу № 4
Таблица № 4
Согласно выражению (8):
Рр=Рср.+2,5
=36502,06+2,5 
=47023,72 кВт.Сравнивая значения расчётной мощности, полученные статистическим методом и методом коэффициента спроса, принимаем для дальнейших расчётов меньшее значение расчётной мощности полученное методом коэффициента спроса: Рр=42404 кВт
Определим Tmax (число часов использования максимальной нагрузки) по годовому графику Рис4, построенному на основании суточного графика Рис 3.
7642,38 часа. (16)Время максимальных потерь:
. (17)4.2 Компенсация реактивной мощности
При реальном проектировании энергосистема задаёт экономически выгодную величину перетока реактивной мощности (Qэкон), в часы максимальных активных нагрузок системы, передаваемой в сеть потребителю.
В дипломном проектировании Qэкон рассчитывается по формуле, где tg
ном находится из выражения: 
где tgjб -базовый коэффициент реактивной мощности принимаемый для сетей 6-10 кВ присоединенных к шинам подстанций с высшим напряжения 110 кВ, tgjб= =0,5;
k-коэффициент учитывающий отличие стоимости электроэнергии в различных энергосистемах, для Омской энергосистемы: к = 0,8;
dм-это отношение потребления активной мощности потребителем в квартале max нагрузок энергосистемы к потреблению в квартале max нагрузок потребителя, для Омской энергосистемы: dм = 0,7;
Qэкон. = Рр· tgfэ = 42404 ·0,625=26593,368 кВар,
Мощность компенсирующих устройств, которые необходимо установить на предприятии, рассчитываем по выражению:
40740,76- 26593,3 = 14147,39 кВар; (18)При наличии компенсирующих устройств полная мощность предприятия будет равна:
50176,27 кВА. (19)4.3 Определение центра электрических нагрузок
Для определения оптимального местоположения ПГВ и цеховых ТП, при проектировании системы электроснабжения, на генеральный план предприятия наносится картограмма нагрузок. Которая представляет собой совокупность окружностей, центр которых совпадает с центром цеха, а площадь соответствует мощности цеха в выбранном масштабе.
Силовые нагрузки до и свыше 1000В изображаются отдельными окружностями. Осветительная нагрузка изображается в виде сектора круга соответствующего нагрузке до 1000 В.
Радиус окружностей определяется из выражения:
ri =
, (20)где Рi – мощность i-того цеха, кВА;
ri – радиус окружности, мм;
m – масштаб, кВА/мм2.
Угол сектора определяется выражением:
. (21)Координаты центра электрических нагрузок определяются по выражениям:
ордината ЦЭН:
(22)абсцисса ЦЭН:
(23)Исходные данные и результаты расчётов сведены в таблицу №5:
Таблица № 5
5. Выбор системы питания
Система электроснабжения любого предприятия может быть условно разделена на две подсистемы – это система питания и система распределения энергии внутри предприятия.
В систему питания входят следующие элементы: питающие ЛЭП; ППЭ - это может быть ПГВ или ГПП, состоящие из устройства высшего напряжения, силовых трансформаторов и распределительного устройства низшего напряжения.