Приклад розрахунку навантажень

Розрахунок потужності компенсуючого устрою з вибором типу конденсаторів

При підключенні до електричної мережі активно-індуктивного на-

вантаження струм Ін відтстає від напруги Uн на кут зрушення. Ко- синус цьго кута (cos ф) називаєтся коефіціентом потужності. Елек- троприймачі споживають як активну потужність Р, так і реактивну Q потужність. Реактивне навантаження дорівнює

Q = Ptg

Активна енергія, яку споживають ЕП перетворюється у другі види енергії: механічну, теплову, енергію стиснутого повітря и газа Ви- значений відсоток активнї енергії витрачається на втрати. Реактивна потужність Q не пов’язана з корисною роботою работой ЕП і витра- чається на створенняе электромагнітного поля у електродвигунах, трансформаторах, лініях

Проходження в електричних мережах реактивних струмів обумовлює

додаткові втрати активного навантаження у лініях, трансформаторах, генераторах электростанцій, додаткові втрати напруги вимагають збільшення номінальної потужності або числа трансформаторів, зни- жує пропускну здатність усієї СЕП

Повна потужність

 

2 2

S P Q

P

cos

Компенсацію реактивної потужності виконуємо з метою підвищення коефіцієнта потужності до меж [0,92 – 0,95], згідно “Правил улаштування електроустановок”. Компенсацію виконуємо за допомогою батарей конденсаторів, що дозволяє знизити кут здвигу фаз та підвищити коефіцієнт потужності з cosφ1 до cosφ2. Це дозволить знизити додаткові втрати напруги, підвищити пропускну здатність усієї системи електропостачання.

Приклад розрахунку

Визначимо cos 1 за формулою:

 

cos1

Р

сер

Sсер

де Рсер

- сумарна середня активна потужність електроспоживачів

напругою 0,4 кВ, кВт;

S сер

- сумарна середня реактивна потужність

електроспоживачів напругою 0,4 кВ, квар

 

СП1 СП2 cos 559,1 0,87 cos484,8 0,86 tg 1 0,57 tg 2 0,59

Таблиця №Коефіцієнт потужності cos φ1 силових пунктів

 

 

1 630,7

1 562,2

 

 

Задаємося cos 2

з меж [0,92 – 0,95]

 

Таблиця №Коефіцієнт потужності cos φ2 (задаємося)

 

СП1	СП2
cos2 0,92	cos2 0,93
tg 1 0,43	tg 2 0,4

 

Визначаємо реактивну потужність компенсуючого устрою за формулою:

Qк Рсер tg 1 tg 2

де tg 2 - тангенс кута відповідний обраному cos 2

0,95]

(16)

 

з меж [0,92 –

Рсер

- сумарна середня активна потужність

електроспоживачів напругою 0,4 кВ, кВт

 

Таблиця № Реактивна потужність компенсуючого устрою

 

СП1	СП2
Qк 559,1 0,57 0,43 78,3 квар	Q 484,40,590,492,1 ква к

 

За каталогом обираємо необхідні конденсатори.

 

Таблиця № Вибрані типи конденсаторів

 

№ СП	Тип конденсатора	Кількість	Номінальна потужність,квар	Сумарна потужніст ь, квар
СП1	КЄ2-0,38-40- 3УЗ
СП2	КЄ2-0,38-40- 3У3
КЄ2-0,38-50- 2У3

 

Для безпечного обслуговування батарей конденсаторів потрібно встановити розрядні опори, які розраховуються за формулою:

U

Q

роз

R 15 106 ф

к

 

(17)

де U ф - фазна напруга, кВ;

Qк - реактивна потужність компенсуючих пристроїв

 

СП1 СП2   0,222 R роз 15 10 9,3 кОм 78,3 R 15 106 0,22 7,9 кОм 92,1

Таблиця №- Розрядні опори

 

6 роз

 

 

Вибір мереж до 1000 В

Надмірно висока температура нагріву провідників може привести до

передчасного зношування ізоляції, погіршенню контактних з’єднань і пожежної безпеки. Тому встановлюються гранично допустимі

значення температури провідників в заложності від марки, матеріалу ізоляції провідника у різних режимах табл.3.8[2] стор.156

Струм окремих споживачів визначається за формулою

н

I Pн

3 Uн cos i

 

де Uн- номінальна напруга(380 В) cos, i - згідно табл..1,2

Спочатку по додатковій літературі [2]стор.511 вибирається кабель прокладений у землі (або у повітрі) при нормальних умовах (to=15o) за заданими параметрами, виписується тип(марка), S – перетин кабелю, допустимий струм Iдоп,, матеріал жил, кількість жил за умовами

Ідоп>Ін

Далі враховуючи умови прокладання визначається можливість

встановлення того чи іншого кабелю, для цього по [1] стор.358 ви-

значаються коефіціени поправки на температуру Кп1 і на кількість кабелів Кп2,

повинні тепер виконуватися умови

1

Ідоп кп1 кп2 Ідоп Ін

кп1, кп2

- поправочні коефіціенти на температуру, кількість кабе-

лів.На цьому етапі роботи зробити висновки чи підходить даний

кабель, у разі, якщо не підходить вибрати інший, перевірити зно-

ву. Мідні кабелі вибирати для механізмів, що рухаються. якщо не враховувати умови прокладання кабелів вибирати провідники тільки за величиною струму

Шину і кабель вводу вибирати по струму вузла електропостачання

В курсовому проекті умови прокладання можуть не твраховувати-

ся

 

Захист мереж до 1000 В

 

Провідники і кабелі, які були обрані по номінальному і макси- мальному струму у нормальному режимі можуть витримувати наван- таження яке значно перебільшує допустиме по причині перенаванта- ження ЕП, при однофазних і міжфазних коротких замиканнях, тому ЕП і мережі повинні захищатися апаратами захисту:плавкими запобі- жниками, автоматичними вимикачами, магнітними пускачами.

В якості апаратів захисту до 1000 В обираємо автоматичні вимикачі, які можуть захистити споживачів від короткого замикання, теплових перевантажень, а також від недопустимого зниження напруги. Автоматичні вимикачі мають переваги перед запобіжниками при експлуатації.

Виберемо автоматичні вимикачі для кожного споживача за формулами, номінальний струм автомата

І н а

I н

 

 

де Ін - номінальний струм споживача, А

Номінальний струм розціплювала автоматичного вимикача

І н р 1,25 І н

 

 

Вибір мереж вище 1000 В

Кабель і шину вище 1000 В вибирати по перетину, який визна-

чається за формулою

 

S ек

I н

j

ек

де Ін - номінальний або розрахунковий струм вузла електропос-

тачання

j

- економічний перетин, визначається по [2] стор 509,

ек

приймати для Тмах= 4000 год використання максимального на-

вантаження і типу провідника

визначається струм вузла електропостачання за формулою

I S max

max

3 U

max

далі по економічній щільності струму знаходиться перетин ка- беля для високовольтних споживачів, наприклад двигунів, трансформаторів, вводу та шини вводу

Приклад

Визначимо номінальний струм вводу за формулою:

S max СП 1 S max СП 2

І н. в.

 

3 U н

I н п

(41)

де S max СП 1

- сумарна максимальна потужність електро-

приймачів СП1, кВ.А;

S max СП 2

чів СП2, кВ.А;

- сумарна максимальна потужність електроприйма-

 

 

нів, А;

U н - номінальна напруга приймачів, кВ;

І н - номінальний струм високовольтних приводних двигу-

n - кількість електроприймачів, шт. (високовольтних)

739,8 703,4

І н. в.

 

3 6

47,5 4 328,9 А

Визначимо перетин кабелю для вводу за формулою:

S І н

jек

(42)

де І н

jек

- номінальний струм вводу, А;

1,4 А / с 2 - економічна щільність струму

S 328,9 234,9 мм

1,4

Виберемо 2 трьохжильні алюмінієві кабелі марки ААБ S120 3

І доп 260 А

r 0 0,27 Ом / км

Визначимо перетин шини для вводу:

S І н

jек

(43)

де І н

jек

- номінальний струм вводу, А;

1,1 А / с 2 - економічна щільність струму

S 328,9 299 мм

1,1

Виберемо однополосну алюмінієву шину перетином S50 6 мм2

І доп 740 А

 

Приклад

Захист повітряних і кабельних ліній виконується від: між фазних

і двофазних замикань та однофазних замикань на землю. Застосову-

ється максимально струмовий захист МСЗ.

Визначимо струм спрацьовування МСЗ за формулою:

К зап К с з

І сз

К п

І р

де К зап

- коефіцієнт запасу, вибирається з меж [1,1 1,2];

К п - коефіцієнт повернення реле, вибираємо з меж [0,8 0,85];

К с з

І р

- коефіцієнт само запуску, вибираємо з меж [2,5 3];

 

- струм вводу, А

 

І сз

1,1 2,5

0,8

 

328,9 1130,6 А

Визначимо струм спрацьовування реле за формулою:

К зап К с з К с х

І ср

 

К п КТ

І р

(83)

де К зап

- коефіцієнт запасу, вибираємо з меж [1,1 1,2];

К п - коефіцієнт повернення токового реле, вибираємо з меж

[0,8 0,85];

К с з

 

 

- коефіцієнт самозапуску, вибираємо з меж [2,5 3];

І р - струм вводу, А;

К Т 80

- коефіцієнт трансформації струму;

К с х 1 - коефіцієнт схеми, при з'єднанні в зірку

1,12,5 1

І ср

 

0,8 80

328,9 14,1 А

Приклад розрахунку навантажень

 

Розрахунок та аналіз електричних навантажень напругою 0,4 кВ Розподілимо усі електроприймачі на два силових пункти СП1 та

СП2, які живляться від двох незалежних джерел таким чином, щоб сумарна потужність силових пунктів була приблизно однаковою.(в реальних умовах може бути і не однаковою) Оскільки є електроприймачі першої та другої категорії, вони повинні живитися від двох незалежних джерел і у разі аварії споживачі першої та другої категорії могли б підключитися на інше джерело.

 

Найменування СП1 СП2 Р, кВт n, шт Р, кВт n, шт 1 Крани рудно – грейферні         2 Крани баштові         3 Вагон – ваги         4 Вентилятори         5 Вагоноопроки – дувач         6 Компресори         7 Освітлення         Всього

Таблиця 2 – Розподіл електроприймачів

 

п п

Розрахунок навантаження електроприймачів зі змінним режимом роботи. Визначимо номінальні потужності електроприймачів за формулами:

Рн Рп

 

(1)

 

Рн Рп

 

ТВ

100

 

(2)

де Рп - паспортна потужність, кВт;

ТВ - тривалість включень, %

 

Таблиця 3 – Номінальні потужності окремих електроприймачів

 

 

Найменування СП1 СП2   1 Крани рудно – грейферні   Р 250 60 196,3 кВт н 100 Р 250 60 196,3 кВт н 100   2Крани баштові   Р 75 40 47,4 кВт н 100 Р 75 40 47,4 кВ н 100     3 Вагон – ваги   Р 90 40 56,9 кВт н 100 Р 90 40 56,9 кВт н 100   4Вагоноопро кидувач   Р 60 40 37,9 кВт н 100 Р 60 40 37,9 кВт н 100

т

 

 

Визначимо номінальні потужності груп електроприймачів за формулою:

Pн n pн

Таблиця 4 – Номінальні потужності груп електроприймачів

(3)

 

Найменування	СП1	СП2
1 Крани рудно – грейферні	РН 196,3 1 196,3 кВт	РН 196,3 2 392,6 кВт
2 Крани баштові	РН 47,4 1 47,4 кВт	РН 47,4 1 47,4 кВт
3 Вагон – ваги	РН 56,9 2 113,8 кВт	РН 56,9 1 56,9 кВт

4 Вагоноопроки

– дувач

 

РН 37,9 1 37,9 кВт

 

РН 37,9 2 75,8 кВт

 

Визначимо середні потужності електроприймачів за формулою

Рсер К в РН

 

 

де К в - коефіцієнт використання;

 

(4)

РН - номінальна потужності групи споживачів, кВт

 

Таблиця 5 – Середні потужності груп електроприймачів

 

 

Найменування СП1 СП2 1 Крани рудно – грейферні   Рсер 0,6 196,3 117,8 кВт Рсер 0,6 392,6 235,6 к 2 Крани баштові   Рсер 0,3 47,4 14,2 кВт Рсер 0,3 47,4 14,2 кВ   3 Вагон – ваги   Рсер 0,4 113,8 45,5 кВт Рсер 0,4 56,9 22,8 кВт 4 Вагоноопро ки дувач   Рсер 0,2 37,9 7,6 кВт Рсер 0,2 75,8 15,2 кВт

т

 

Визначимо середню реактивну потужність електроприймачів за формулою:

Qсер Рсер tg

(5)

де tg

- тангенс кута, відповідний до коефіцієнту потужності;

Рсер - середня потужність групи споживачів

 

Таблиця 6 – Реактивна потужність електроприймачів

 

Найменування	СП1	СП2
1 Крани рудно – грейферні	Qсер 117,8 0,88 103,7 квар	Q 235,6 0,88 207,3 квар сер
2 Крани баштові	Qсер 14,2 1,02 14,5 квар	Qсер 14,2 1,02 14,5 квар
3 Вагон – ваги	Qсер 45,5 0,75 34,1 квар	Qсер 22,8 0,75 43,3 квар
4 Вагоноопроки – дувач	Qсер 7,6 0,7 5,3 квар	Qсер 15,2 0,7 10,6 квар

Визначаємо підсумкові дані електроприймачів зі змінним режимом роботи.

 

Таблиця 7 – Підсумкові дані електроприймачів зі змінним режимом роботи

 

Найменування	СП1	СП2
1 Кількість електро приймачів,	n 1 1 2 1 5	n 2 1 1 2 6
2 Сумарна номінальна потуж ність, кВт	Pн 196,3 47,4 113,8 37,9 395,4 кВ	Pн 392,6 47,4 56,9 75,8 572,7 кВт
3 Сумарна середня потужність, кВт	Pсер. 117,8 14,2 45,5 7,6 185,1 кВ	Pсер. 235,6 14,2 22,8 15,2 287,8 кВт
4 Сумарна реактивна потужність, квар	Qсер. 103,7 14,5 34,1 5,3 157,6 ква	Qсер. 207,3 14,5 17,1 10,6 249,5 квар

 

Знайдемо модуль силової збірки за формулою:

P

m н max

Pн min

де Рн max

 

(6)

 

 

- номінальна максимальна потужність окремого споживача, кВт;

Рн min

 

- номінальна мінімальна потужність окремого споживача, кВт

m 196,3 5,2

37,9

Визначимо середній коефіцієнт використання за формулою:

К Pсер.

P

вик сер

н

де Pсер

 

- сумарна середня потужність групи споживачів, кВт;

Pн

 

- сумарна номінальна потужність групи споживачів, кВт

СП1 СП2 К 185,1 0,5 К 287,8 0,5

Таблиця 8 – Середній коефіцієнт використання

 

 

вик сер

395,4

вик сер

572,7

Визначимо nеф за формулою:

 

n 2 Pн

 

(8)

P

еф

н. max

де Pн

Pн. max

- сумарна номінальна потужність групи споживачів, кВт;

 

- номінальна максимальна потужність групи споживачів, кВт

 

СП1 СП2 п 2 395,4 4 п 2 572,7 6

Таблиця 9 Ефективне число електроприймачів

 

 

е 196,3

е 196,3

 

Вибираємо по довідковій літературі К max

для кожного силового пункту.

 

Таблиця 10 Коефіцієнт максимуму

 

СП1	СП2
К max 1,65	К max 1,51

 

Визначаємо максимальне навантаження за формулою:

Р max К max Pсер

 

 

(6)

 

де К max

- коефіцієнт максимуму;

Pсер

 

- сумарна середня активна потужність групи споживачів, кВт

 

Таблиця 11 – Максимальне навантаження

 

СП1	СП2
Р max 1,65 185,1 305,4 кВт	Р max 1,51 287,8 434,6 кВт

 

Визначаємо максимальне реактивне навантаження за формулою:

Q max

К /

ax Qсер

(10)

m

 

де К

/

max

- коефіцієнт, залежно від умов може бути 1 або 1,1;

 

Qсер

 

- середня сумарна реактивна потужність електроприймачів, квар

К

/

max

1,1

пеф 10

К вик сер 0,2

 

Таблиця 12 – Реактивне максимальне навантаження

 

СП1	СП2
Q max 1,1 157,6 158,7 квар	Q max 1,1 249,5 274,5 квар

 

 

Розрахунок навантаження електроприймачів з постійним режимом роботи

 

Для електроприймачів цього режиму роботи:

Pн Pпасп

 

 

(11)

Визначимо номінальні потужності окремих електроприймачів.

 

Таблиця 13 – Номінальні потужності окремих електроприймачів

 

Найменування	СП1	СП2
1 Вентилятори	Рн 45 кВт	Рн 45 кВт
2 Компресори	Рн 55 кВт	Рн 55 кВт

 

Визначимо номінальні потужності груп електроприймачів за формулою 3.

 

 

Таблиця 14 – Номінальні потужності групи електроприймачів

 

Найменування	СП1	СП2
1 Вентилятори	РН 45 3 135 кВт	РН 45 2 90 кВт
2 Компресори	РН 55 4 220 кВт	РН 55 1 55 кВт

 

Визначимо середні потужності груп електроприймачів за формулою 4:

 

Таблиця 15 – Середня потужність груп електроприймачів

 

Найменування	СП1	СП2
1 Вентилятори	Рсер 0,8 135 108 кВт	Рсер 0,8 135 108 кВт

 

2 Компресори

Рсер 0,8 220 176 кВт

Рсер 0,8 55 44 кВт

 

Визначимо середню реактивну потужність групи електроприймачів за формулою 5

 

Таблиця 16 – Середня реактивна потужність групи електроприймачів

 

р

 

 

Найменування СП1 СП2   1 Вентилятори   Qсер 108 0,02 2,2 квар Qсер 108 0,02 2,2 ква   2 Компресори   Qсер 176 0,75 132 квар Qсер 44 0,75 33 квар

Визначаємо підсумкові дані для електроприймачів з постійним режимом роботи.

 

Таблиця 17 – Підсумкові дані

 

сер.

сер.

 

Найменування СП1 СП2 1 Кількість електроприймачів n 3 4 7 n 3 1 4 2 Сумарна номінальна потужність Pн 135 220 355 кВт Pн 135 55 190 кВт 3 Сумарна середня потужність P 108 176 284 кВт P 108 44 152 кВт 4 Сумарна реактивна потужність Qсер. 2,2 132 134,2 квар Qсер. 2,2 33 35,2 квар

Для електроприймачів постійного режиму роботи:

К max 1, тоді

P max

Рсер

(12)

де Рсер - середня активна потужність груп споживачів, кВт

Q max

Qсер

 

(13)

де Qсер

 

- середня реактивна потужність груп споживачів, квар

Визначимо навантаження освітлення силових пунктів за формулою:

Р max

Рсер К с Рн

14)

де Рп - паспортна потужність одного приймача, кВт;

К с - коефіцієнт спросу (метод коефіцієнту спросу)

Таблиця 18 – Навантаження освітлення

 

СП1	СП2
Р max Рсер 0,9 100 90 кВт	Р max Рсер 0,9 50 45 кВт

 

Визначимо підсумкові дані електроприймачів вузла електропостачання напругою 0,4 кВ.

 

Таблиця 19 – Підсумкові дані електроприймачів вузла електропостачання на

0,4 кВ

 

Найменування	СП1	СП2
1 Сумарна середня потужність	Pсер Pсерзмі н Pсерпост Pосв 185,1 284 90 559,1 кВт	Pсер Pсерзмін Pсерпост Pосв 287,8 152 45 484,8 кВт
2 Сумарна середня реактивна потужність	Qсер Qсерзмін Qсерпост 157,6 134,2 291,8 квар	Q сер Qсерзмін Qсерпост 249,5 35,2 284,7 квар
3 Повна середня потужність	S P 2 Q 2 сер сер сер   559,12 291,82 630,7 ВА	S P 2 Q 2 сер сер сер   484,8 2 284,7 2 562,2 ВА
4 Сумарна максимальна потужність	P max P max змін P max пост Pосв 305,4 284 90 679,4 кВт	P max P max змін P max пост Pосв 434,6 152 45 631,6 кВт
5 Сумарна максимальна реактивна потужність	Q max Q max змін Q max пост 158,7 134,2 292,9 квар	Q max Q max змін Q max пост 274,5 35, 2 309,7 квар
6 Повна максимальна потужність	S P 2 Q 2 max max max 679,42 292,9 2 739,8 ВА	S P 2 Q 2 max max max   631,6 2 309,7 2 703,4 ВА
7 Струм вузла електроприйма чів напругою 0,4 кВ	I S max 1 S max 2 739,8 703,4 2083 А max 3 Uн 3 0,4