Дипломная работа "Снижение затрат на электроэнергию путём уменьшения реактивной мощности"
Автор: student | Категория: Технические науки / Электроэнергетика | Просмотров: 135 | Комментирии: 0 | 24-09-2020 20:35

Скачать:  1365617990_diplom_se_gotov.zip [2,16 Mb] (cкачиваний: 0)

 

 

содержание

 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………..5

1    анализ и постановка задач дипломного проектирования..7

  • Описание системы электроснабжения…………………………………………...7

1.2  Определение  электрических  нагрузок…………………………………………..9

1.3  Определение  центра  электрических  нагрузок………………………………..12

1.4  Компенсирующие  устройства…………………………………………………..13

1.5  Графики  электрических  нагрузок……………………………………………15

2    РАСЧЁТНАЯ  ЧАСТЬ…………………………………………………………..17

2.1  Расчёт  электрических  нагрузок  портовых  портальных  кранов………...17

2.2  Расчет  освещения  заданного  цеха  точечным  методом…………………...19

2.3  Расчёт  электрических  нагрузок  заданного  цеха…………………………..22

2.4  Выбор  числа  и  мощности  трансформаторов  в  цеховой  подстанции

Заданного  цеха………………………………………………………………………25

2.5  Расчёт  и  выбор  компенсирующих  устройств  заданного  цеха………….26

2.6  Расчёт  и  выбор  параметров  электрической  цепи  заданного  цеха……..29

2.7  Расчёт  токов  короткого  замыкания…………………………………………29

2.8  Расчёт  осветительных  нагрузок  по  предприятию………………………...40

2.9  Расчёт нагрузки  цехов  и  предприятия  в  целом……………………………...41 

2.10  Выбор  и  расчёт  компенсирующих  устройств  по  предприятию………….42

2.11  Расчёт  центра  электрических  нагрузок……………………………………...47

2.12  Выбор  системы  электроснабжения  предприятия  и  трансформаторов  на

Цеховых  ТП…………………………………………………………………………..49

3       СПЕЦИАЛЬНАЯ  ЧАСТЬ……………………………………………………...51

4       ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ  УСТРОЙСТВ  КОМПЕНСАЦИИ

РЕАКТИВНОЙ  МОЩНОСТИ……………………………………………………....54

4.1  Выбор  методики  расчёта……………………………………………………….54

4.2  Определение  экономических  показателей  компенсирующих  устройств…56

5      ОХРАНА  ТРУДА  И  ОКРУЖАЮЩЕЙ  СРЕДЫ…………………………....58

5.1  Общие  положения……………………………………………………………….58

5.1.1  Основные  законодательные  акты,  в  области  охраны  труда……………..58

5.1.2  Регулирование  взаимоотношений  работника  и  работодателя……………59

5.1.3  Финансирование  мероприятий  по  улучшению  условий  и 

Охраны  труда………………………………………………………………………....60

5.1.4  Обеспечение  охраны  труда  на  уровне  предприятий  и  организаций…...61

5.2  Электробезопасность…………………………………………………………….61

5.3  Виды  поражения  электрическим  током………………………………………62

5.4  Безопасность  работ  при  монтаже  и  ремонте  электрооборудование 

Подстанций……………………………………………………………………………62

5.5  Безопасность  труда……………………………………………………………...63

5.6  Электробезопасность  на  судах  водного  транспорта………………………...63

5.7  Охрана  труда  на  водном  транспорте………………………………………....65

5.7.1  Основные  документы , охраны  труда  на  водном  транспорте…………....65

5.7.2  Основные  опасные  и  вредные  факторы  возникающие  на  судах……….65

5.8  Инструкцыя  по  охране  труда………………………………………………….69

5.9  Общие  понятия  и  основные  принцыпы  регулирующих  экологических

Отношений  в  РФ…………………………………………………………………….79

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………….89

СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ  ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………90

ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………………………….93

 
                                                            ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы дипломного проекта. В настоящее время с повышением тарифов на приобретения электроэнергии уделяют особое внимание снижению затрат на покупку электроэнергии. Таким образом, важной научно-технической проблемой является рационально передавать и распределять электрическую энергию; правильно определять электрические нагрузки; обеспечивать необходимое качество электроэнергии; экономия электроэнергии. Решается эта задача не только путем разработки и внедрения принципиально новых технологий и конструкций, но и решения многочисленных локальных задач по каждому действующему технологическому процессу и оборудованию с учетом минимизации издержек при его эксплуатации и широкого внедрения энергосберегающих технологий. Поэтому уменьшение реактивной нагрузки позволит производителю электроэнергии при той же величине производимой мощности снабжать дополнительных потребителей, то есть обеспечить в определенной степени прирост потребления без увеличения вырабатываемой мощности. Или потребителю прирастить свои производственные мощности без увеличения потребления из сети.

Связь темы дипломного проекта с общенаучными (государственными) программами и планом работы академии. Работа выполнялась в соответствии с научными направлениями технического комитета № 77 МЭК и рабочих групп СИГРЭ, с научной целевой комплексной программой «Электромагнитная совместимость технических средств» ОИВТ ФГОУ ВПО Новосибирская государственная академия водного транспорта (гос. регистр № 0120956736).

Целью дипломного проекта является снижения затрат на электроэнергию путём уменьшения реактивной мощности.

Методы исследования. В процессе выполнения исследования применялись: научно-техническое обобщение литературных источников, методы теоретических основ электротехники и теории электрических сетей, методы расчета электрических нагрузок и электрических сетей электроэнергетических систем.

Практическая значимость дипломного проекта. Основные результаты расчетов и технических решений разработанные в дипломном проекте выполнены по заданию и предложены к внедрению в Омский судоремонтный завод.

Задачи  выполняемой  работы: В системе электроснабжения потери в сетях составляют 8-12% от объёма производства. Для уменьшения этих потерь необходимо:

  • Правильно определять электрические нагрузки.
  • Рационально передавать и распределять электрическую энергию.
  • Обеспечивать необходимую степень надёжности.
  • Обеспечивать электромагнитную совместимость приёмника с сетью.
  • Экономить электроэнергию.

. Мероприятия, могущие обеспечить вышеперечисленные задачи это - создание быстродействующих средств компенсации реактивной мощности, улучшающей качество; сокращение потерь достигается компенсацией реактивной мощности, увеличением загрузки трансформаторов, уменьшением потерь в них, приближением трансформаторов к нагрузкам, использование экономичного оборудования и оптимизация его режимов работы, а также использование автоматических систем управления электроснабжением. Режим работы энергосистемы характеризуется тремя параметрами: напряжением, током и активной мощностью. . Вспомогательный параметр - реактивная мощность. Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях.

1   анализ и постановка задач дипломного проектирования

1.1           Описание системы электроснабжения

   Таблица 1.1 – Электроснабжение предприятия

Потребители

Установленная  мощность Руст , кВт

 ГТП-1

Насосная  станция

110

Пропускная

 12

Цех  электроники  и  электротехники

22

Аккумуляторная

30

ПЛАЗ

35

Цех  по  ремонту  береговых  знаков

35

Гараж

17

Гараж

17

Кислородная  станция

17

Склад  автопарка

17

Электроцех  по  ремонту  радиостанций

65

Компрессорная

65

Диспетчерская

65

Котельная

45

Подсобное  помещение

12

Деревообрабатывающий  цех

56

Склад  пиломатериалов

56

Лакокрасочный  цех

90

Инструментальная

45

Административный  корпус

46

Склад  судового  инвенторя

  7

Электроцех

361

Цех  по  ремонту  буёв

    3

Всего:

1228

ТП-2

СЛИП

                                 150

Кран  портальный

                                 335

Сборочный  цех

160

 Козловой  кран

  45

Всего:

                                 690

В системе электроснабжения потери в сетях составляют 8-12 % от объема производства. Для уменьшения этих потерь необходимо: правильно определять электрические нагрузки; рационально передавать и распределять электрическую энергию; обеспечивать необходимую степень надежности; обеспечивать необходимое качество электроэнергии; обеспечивать электромагнитную совместимость приемника с сетью; экономить электроэнергию. Мероприятия, могущие обеспечить вышеперечисленные задачи это - создание быстродействующих средств компенсации реактивной мощности, улучшающей качество; сокращение потерь достигается компенсацией реактивной мощности, увеличением загрузки трансформаторов, уменьшением потерь в них, приближением трансформаторов к нагрузкам, использование экономичного оборудования и оптимизация его режимов работы, а также использование автоматических систем управления электроснабжением. Режим работы энергосистемы характеризуется тремя параметрами: напряжением, током и активной мощностью. Вспомогательный параметр - реактивная мощность. Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях. Реактивную мощность потребляют такие элементы питающей сети как трансформаторы электростанций; главные понизительные электростанции, линии электропередач - на это приходится 42 % реактивной мощности генератора, из них 22 % на повышающие трансформаторы; 6,5 % на линии электропередач районной системы; 12,5 % на понижающие трансформаторы. Основные же потребители реактивной мощности - асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %. Говоря иначе, существуют приемники электроэнергии, нуждающиеся в реактивной мощности. Одной реактивной мощности, выдаваемой генератором явно недостаточно. Увеличивать реактивную мощность, выдаваемую генератором нецелесообразно из-за вышеперечисленных причин, т.е. нужно выдавать реактивную мощность именно там, где она больше всего нужна. 

Задача данного дипломного проекта  - определить мощность подстанции для подключения слипа, точку подключения слипа к системе электроснабжения, определить числа и мощность компенсирующих устройств и точки их подключения.

  • Определение электрических нагрузок

Правильное определение ожидаемых нагрузок способствует решению общей задачи оптимизации построения систем внутризаводского электроснабжения.

Электрическая нагрузка - величина, характеризующая потребление мощности отдельными электроприемниками или потребителями электрической энергии. Определение значения электрических нагрузок является первым этапом проектирования систем электроснабжения и в совокупности с расчетами токов короткого замыкания позволяет выбрать токоведущие части электроустановок, трансформаторы и коммутационные аппараты по техническим  и экономическим критериям.

Поскольку нагрузка как случайная величина имеет вероятностную природу, то вероятностные методы являются более точными.

Эмпирические методы (методы без использования элементов теории вероятности) проще  в инженерной практике чаще применяются.

Существуют следующие методы определения электрических нагрузок:

а) определение расчетных нагрузок по методу коэффициента спроса:

Этот метод относится к приближенным. В его основу положена формула:

,

(1.1)

где

 - расчетная мощность;

 

 - номинальная мощность.

     

Значение , принимается постоянным независимо от числа электроприемников в группе, что определяет приближенность метода. Однако этот метод хорошо зарекомендовал себя при подсчетах осветительной нагрузки   по формулам:

;

,

(1.2)

где   -  индекс «о» указывает на принадлежность к осветительным сетям.

При использовании метода коэффициента спроса при наличии групп электроприемников ( ЭП ) суммарные расчетные мощности будут:

;

;

,

(1.4)

(1.5)

(1.6)

где

- коэффициент разновременности (0,85-0,95);

 

- реактивная мощность электроприемников.

     

Расчетный ток в электрической сети:

 

(1.7)

(1.8)

б) расчет электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм:

Этот и статистический методы относятся к способам расчета, в которых учитывается вероятностная природа электрических нагрузок.

Для каждой технологической группы ЭП определяются средние за наиболее загруженную смену активная и реактивная мощности:

;

,

(1.9)

(1.10)

где

- коэффициент использования.

     

Далее рассчитывается эффективное число электроприемников.

Полную расчетную мощность вычисляют, как и в предыдущем методе, по формулам (1.4), (1.5), (1.6),(1.9), (1.10);

в) определение расчетной нагрузки:

В основу расчета электрических нагрузок речных портов положен статистический метод.

Нагрузку портальных кранов рассчитывают по статистическим коэффициентам в зависимости от рода груза:

,

(1.11)

(1.12)

(1.13)

(1.14)

где

- среднее квадратичное отклонение реактивной нагрузки.

     

Для удобства полученные данные можно свести в таблицу;

г) определение пиковых нагрузок:

Нагрузки длительностью до 2 с относятся к пиковым. Такие нагрузки часто возникают при пуске электродвигателей, работе сварочных трансформаторов и машин контактной сварки. В практике часто появляются задачи расчета пика тока одного /пик или группы /пик электроприемников. Пиковый ток характеризуется частотой по­вторения, устанавливающей размах изменения напряжения.

Пиковый ток  для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором можно приближенно принять равным пятикратному по отношению к номинальному, с фазным ротором - 2,5-кратному номинального. При одновременном включении нескольких двигателей пиковый ток равен сумме пиковых токов отдельных электродвигателей.

Пиковый ток сварочных трансформаторов при отсутствии заводских данных может быть принят не менее трехкратного номинального тока без приведения к ПВ = 100 %.

Основными электротехнологическими установками, создающими пиковые нагрузки, являются дуговые сталеплавильные печи и машины контактной сварки.

  • Определение центра электрических нагрузок

Для определения местоположений ГПП, ГРП и ТП при проектировании системы электроснабжения на генеральный план промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок, которая представляет собой размещение на генеральном плане окружности, причём площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчётным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром электрических нагрузок цеха.

Площадь круга в определённом масштабе равна расчётной нагрузке соответствующего цеха , кВт:

Каждый круг может быть разделён на секторы, соответствующие осветительной и силовой нагрузкам. В этом случае картограмма даёт представление не только о величине нагрузки, но и о её структуре.

Картограммы следует наносить на генеральный план промышленного предприятия отдельно для активной и реактивной нагрузок, так как питание активных и реактивных нагрузок производится от разных источников питания. Первый вариант необходим для выбора рационального места расположения питающей подстанции ГПП (ГРП), второй помогает определить рациональное размещение компенсирующих устройств в конкретной системе электроснабжения промышленного предприятия.

Осветительная нагрузка каждого цеха изображается в виде сектора круга:

Центр электрических нагрузок предприятия определяется по формуле, м:

 

(1.15)

(1.16)

Полученные данные сводим в таблицу.

 

1.4 Компенсирующие устройства

        Предприятие не всегда может обеспечить заданный со стороны энергосистемы режим реактивной мощности без дополнительной компенсации, который достигается при помощи источников реактивной мощности (ИРМ), в качестве которых применяют: синхронные двигатели (СД), конденсаторы и статические источники.

        Основное назначение СД – выполнение механической работы, следовательно, он является потребителем активной мощности. При перевозбуждении СД его электродвижущая сила (ЭДС) больше напряжения сети, в результате вектор тока статора опережает вектор напряжения, то есть имеет ёмкостной характер, а СД выдаёт реактивную мощность (рис. 1.2).

Изменение тока возбуждения позволяет плавно регулировать генерируемую СД реактивную мощность. Затраты  на генерацию СД реактивной мощности определяются в основном стоимостью связанных с этим потерь реактивной мощности в самом двигателе. Потери активной мощности в СД зависят от генерируемой им реактивной мощности причем,  чем меньше номинальная мощность СД и его частота вращения, тем больше эти потери. Для быстроходных СД удельный расход активной мощности составляет около 10 Вт/квар.  В качестве ИРМ обычно используют СД 6-10 кВ, недогруженные по активной мощности.

 

            а)                                                              б)                         

Режим недовозбуждения                        Режим перевозбуждения                  

Рисунок 1.1 – Векторные диаграммы синхронного двигателя

 

В виде комплектных конденсаторных установок (ККУ) конденсаторы являются наиболее рациональными по технико-экономическим данным ИРМ. Они имеют малые потери активной мощности 2,5-5 Вт/квар, относительно просто монтируются, несложны в эксплуатации в следствии отсутствия вращающихся частей, могут быть установлены в любом месте по схеме электросетей. К недостаткам конденсаторов относят зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения и частоты:

;

(1.17)

  • недостаточную стойкость токам короткого замыкания и перенапряжения;
  • чувствительность к искажениям формы кривой подводимого напряжения.

Наибольшее распространение получили ККУ напряжением до 1 кВ. Обычно ККУ разделяют на секции и коммутацию осуществляют при помощи контакторов, включение и отключение которых сопровождается бросками тока и является причиной помех в электросети. Вместо контакторов также используют тиристорные выключатели, применение которых позволяет исключить броски токов, так как включение тиристорных выключателей происходит в момент прохождения напряжения через ноль, а отключение при прохождении тока через ноль.

             1.5 Графики электрических нагрузок

         Кривую изменения нагрузки во времени Р ( ) ,I( ),Q( )- называют графиком нагрузки. Наглядное представление о графиках дают самопишущие амперметры или ваттметры. В условиях эксплуатации изменение активной и реактивной мощности можно записать в виде ступенчатой кривой по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии. При этом значение, например, активной энергии  в течение времени  определяет среднюю активную мощность:

.

(1.18)

В процессе эксплуатации графики возможно использовать для решения вопросов компенсации реактивной мощности, регулирования напряжения, определения загрузки трансформаторов и др.

В зависимости от продолжительности выделяют основные графики — суточные и годовые.

По суточным графикам можно установить максимальную активную и реактивную мощности наибольшие нагрузки длительностью не менее 0,5 ч; средние и средние квадратичные нагрузки; коэффициент мощности в максимум нагрузки; суточный расход активной Эал и реактивной Эр.с энергии, которые соответствуют площади суточного графика в определенном масштабе.

Годовые графики электропотребителей бывают максимальные суточные (когда в течение года за каждые сутки фиксируются  и ),максимальные месячные (если в течение года за каждый месяц фиксируются  и ) и графики но продолжительности или упорядоченные, которые дают представление о нагрузке по убывающему значению (рис. 1.4). Последние наиболее распространены при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения. Они позволяют определить годовые максимумы  и  годовой расход энергии, соответствующий в определенном масштабе площади графика [7, c.222].

 

Рисунок 1.2 – Графики электрических нагрузок

 

 

2 Расчетная часть

2.1 Расчёт электрических нагрузок портовых портальных кранов.

Мощность электрических портальных кранов в современных реч­ных портах составляет до 60-70% общей установленной мощности всех электроприемников. Следовательно, расчет мощности крановых механизмов практически определяет достоверность расчетов элект­рических нагрузок портовых потребителей в целом. Существует несколько методик расчета электрических нагрузок портовых портальных кранов. Наиболее приемлемый результат без трудоемких вычислений можно получить проводят расчет по методике ЧерноморНИИпроект, предложенный инженером Л.А. Кирпичниковым и М.И. Харифом (15. 16).

Применив метод коэффициента использования автора получили расчетные коэффициенты, позволяющие подсчитать максимальную актив­ную мощность, максимальный расчетный и пиковый токи портального крана по простейшим выражениям:

;                                        (2.1)

;                                         (2.2)

;                                          (2.3)

;                                             (2.4)

,

где   Руст - суммарная установленная мощность (кВт) всех электро­двигателей одного или нескольких кранов, включая электродвигатели механизмов передвижения, взятий при ПВ == 25% ;        

Кр.max. KImax, Кnик    - расчетные коэффициенты для определения, соответственно, мощности и тока крано­вых потребителей.

Значение коэффициентов принимается по графикам рис.2.1.

Считаем, что если кран один в режиме пуска. У  портального крана предусматривается компенсация реактивной мощности.

;

;

;

;

;

;

.

 Величину электроэнергии, потребляемой портовым портальным краном в год, рекомендуется определять по выражению

,                                            (2.5)

где  Рср  – средняя мощность (кВт), одного иди нескольких кра­нов, определяемая, как произведение суммарной уста­новленной мощности Руст  на расчетный коэффициент Кп (см. табл.2.1)

.Таблица 2.1

Завод-изготови­тель крана

 

Грузозахватное приспособление

Грузо-подъемность, т

Установленная мощность всех мех. одного крана, ПВ = 25%

Усредненное значение

Кран  «Ганц»

Крюковый

25

355

0,175

 

;                                              (2.6)

;

a- коэффициент определяющий отношение годового рабочего времени  (Траб )  в течении которого включены электро­двигатели кранов к продолжительности навигационного периода

;                                              (2.6)

;

a- коэффициент определяющий отношение годового рабочего времени  (Траб )  в течении которого включены электро­двигатели кранов к продолжительности навигационного периода

Рисунок 2.1 – График расчетных коэффициентов для определения максимальной мощности тока, и пикового тока крюковых  кранов. 1 - ; 2 -  для кранов без конденсаторных батарей; 3 -  для кранов с конденсаторными батареями; 4 -  для кранов без конденсаторных батарей при одном кране в режиме пуска; 5 - то же при двух кранах в режиме пуска; 6 -  для кранов с  конденсаторными батареями при, одном кране в режиме пуска; 7- то же  при двух кранах в режиме пуска.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Расчет освещения заданного цеха точечным методом

            Для выполнения расчета освещения будем использовать САПР «Компас 3D», а именно библиотеку «Расчет освещения». (См.чертёж приложение А).

Методика расчета заключается в следующем. Помещение, имеющее в плане сложную форму, представляется как прямоугольное. При этом рассматривается прямоугольник, описанный вокруг фактического контура помещения. Таким образом, рассчитываемое помещение всегда имеет форму прямоугольного параллелепипеда.

Расчет освещенности производится для дискретных точек помещения. В качестве начального условия, Пользователь выбирает размерность трехмерного массива точек, подлежащих расчету. Размерность массива (X x Y x Z) может произвольно изменяться в диапазоне от 3 x 3 x 3 до 50 x 50 x 50 точек.

На основе полученных значений освещенности в точках может быть построена пространственная изолюкса. Результат расчета может быть представлен либо в табличной форме, либо в виде плоских изолюкс. Геометрический метод получения линий равной освещенности (путем выполнения сечения пространственной изолюксы поверхностями, параллельными расчетной поверхности), позволяет получить представление о распределении освещенности на любой рабочей поверхности. В качестве стандартных поверхностей, для которых может быть создан отчет, наряду с рабочей, рассматриваются поверхности стен и потолка помещения.

Рисунок 2.2 - Расчетная схема

Суть метода заключается в определении освещенности в точке горизонтальной, вертикальной и наклонной плоскости, исходя из определения светового потока от источника, падающего на элементарную площадку, содержащую расчетную точку. По форме распространения света источники подразделяются на точечные, от каждого из которых падает на рассчитываемую поверхность один луч, и линейные, где на поверхность падает ряд лучей, лежащих в одной плоскости.

Расчет сводится к определению вклада в освещенность каждого источника, характеризуемого силой света и направлением. В справочной литературе рассматриваются нюансы вычисления освещенности для круглосимметричных, некруглосимметричных точечных источников, светящихся линий и плоскостей. В случае точечного круглосимметричного источника освещенность в точке определяется по формуле (закон квадратов расстояний)

;                                             (2.1)

где - сила света источника в выбранном направлении;

 - угол между нормалью к освещаемой плоскости и выбранным направлением;

 - расстояние от источника до освещаемой плоскости (проекция).

Все было бы достаточно просто, но оперативно воспользоваться формулой не получится, так как для определения необходимых величин используется множество объемных таблиц и номограмм, требующих детального инженерного подхода (см. указанную выше “Справочную книгу по светотехнике”). После определения подобным образом величин в дальнейшем применяется формула

;                                            (2.2)

где  – коэффициент запаса;

 – КПД осветительного прибора для нижней полусферы лампы;

 – отраженная составляющая;

   – сумма элементарных освещенностей от всех источников в выбранной точке.

После расчетов по полученному световому потоку  из таблиц определяют мощность и количество ламп, зная заранее тип осветительных приборов.

Для некруглосимметричных источников процесс расчета усложняется, так как приходится учитывать светораспределение по трем направлениям, в целом же подход аналогичен.

При расчете освещенности с использованием излучателей, образующих длинные линии (например, линия люминесцентных ламп дневного освещения), источник света разбивается на элементарные участки и вводится понятие плотности светового потока ламп в линии ( ), отнесенного к длине 1 м, т.е.

;                                             (2.3)

 где  – поток лампы в сплошном элементе длиной 1;

– длина равномерно распределенных разрывов по длине лампы (если они есть).

Используя кривые равной освещенности для выбранных типов ламп, определяют условную освещенность ( ) и по формуле

;                                            (2.4)

рассчитывают необходимую плотность потока.

При расчете освещения заданного цеха точечным методом воспользуемся программой Компас 3D и результаты расчетов приведем в приложении.

 

2.3 Расчет электрических нагрузок заданного цеха методом упорядоченных диаграмм (коэффициента максимума)

Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных ( , , ) расчетных нагрузок группы электроприемников.(См чертёж приложение Б).

Выбираем следующие виды РУ: ШМА, РП, ЩО

Исходя из понятия категории ЭСН-2 составляем схему ЭСН.

Так как потребитель 2 категории ЭСН, то ТП – двухтрансформаторная.

Нагрузки 3-фазного ПКР приводятся длительному режиму

;                                           (2.5)

Для мостового крана

Рисунок 2.3 – Схема ЭСН цеха

   Таблица 2.2 – Потребители  электроцеха.

Потребители

Кол-во

cos j

Установленная  мощность Руст , кВт

Наждачный  станок – 3 Б 161

2

0,86

  2,0

Заточной станок

2

0,78

  0,6

Склад

1

0,80

  2,0

Служебное  помещение

1

0,80

      3,0

Бытовая  комната

1

1,00

  3,0

Административное  помещение

1

0,80

  4,0

Цех  электроники  и  автоматики

1

0,74

        4,0

Сверлильный  станок  2 Н 150

3

0,70

     7,5

Фрезерный  станок  М  654

2

0,76

         15,0

Токарный  станок  М  550

2

0,82

       15,0

Фрезерный  станок  М  654

1

0,78

       15,0

Обмоточный  станок  СРН-0,5

2

0,86

       0,4

Обмоточный  станок  СРН-0,5

2

0,86

   0,4

Металлорежущий  станок  МРС-400

2

0,82

    20,0

Сварочный  стенд  ТСД-200

2

0,56

    20,0

Вытежной вентилятор

3

0,80

         2,2

Кран  мостовой

1

0,76

             56,0

 

Аналогично производится перерасчет для сварочных агрегатов.

Нагрузка 1-фазного ПКР, включенная на линейное напряжение, приводится к длительному режиму и к условной 3-фазной мощности:

Для заточного станка

;                                               (2.6)

;

;                                   (2.7)

;

;                                     (2.8)

;

;                                        (2.9)

;

;                                              (2.10)

.

Аналогично производится расчет сверлильных станков.

Согласно распределению нагрузки по РУ заполняется «Сводная ведомость нагрузок по цеху».

Так как на РП1, РП2, РП3, ЩО1, ЩО2 электроприемники одного наименования, итоговых расчетов не требуется.

Расчеты производятся для ШМА1, ШМА2 и ШМА3.

.

, , ;

, ,

;

;

, , .

Определяется ток на РУ.

              ;                                          (2.11)

.

Аналогично производится расчет для остальных РУ.

Определяются потери в трансформаторе

;                                       (2.12)

                                          (2.13)

;

;                                     (2.14)

.

Результаты расчетов представлены в сводной ведомости нагрузок в (См. приложении В).

 

        2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции                             заданного цеха

Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности. Поскольку используется такая схема подключения следовательно трансформатор выбирается по следующему условию:

;                                          (2.15)

В качестве основного и резервного выбираем два трансформатора типа       ТМ 400-10/0,4.

Определим коэффициент загрузки выбранного трансформатора:

;                                                 (2.16)

.

Таким образом принимаем цеховую КТП с двумя трансформаторами типа ТМ 400-10/0,4.

 

2.5 Расчет и выбор компенсирующих устройств заданного цеха

Произведем расчет компенсирующих устройств для ШМА 1.

Таблица 2.3

Параметр

         

Всего без КУ

0,85

0,61

43,6

26,4

51

 

Определяем расчетную мощность КУ

.                                     (2.17)

где   - расчетная мощность КУ, квар;

 - коэффициент, учитывающий повышение  естественным способом, принимается ;

,  - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения .

Принимаем , тогда .

.

Выбираем стандартную компенсирующую установку типа QRС 10.

 

 

Таблица 2.4

Наименование

Мощность,

кВАр (U=400В)

Количество ступеней

Ток, А

Вес, кг

QRС 10

10

3

14,4

22

 

Определяем фактические значения  и  после компенсации реактивной мощности:

;                                      (2.18)

Аналогично рассчитаем для ШМА 2, ШМА 3 и РП 1.

Для ШМА 2 выбираем компенсирующую установку QRC 7,5, для   ШМА 3 - QRC 4,5, а для РП 1 - QRC 34,4.

   

  Таблица 2.5 – Параметры компенсирующих устройств

Наименование

Мощность,

кВАр (U=400В)

Количество ступеней

Ток, А

Вес, кг

QRС 7,5

7,5

3

10,8

22

QRC 4,5

4,5

3

6,5

22

QRC 34,4

34,4

4

49,7

22

 

Результаты расчета занесем в сводную ведомость

 

     Таблица 2.6 – Сводная ведомость нагрузок

 

cosφ

tgφ

Pм, кВт

Qм, квар

Sм, кВА

Всего на НН без КУ

0,84

0,65

253,6

176,1

315,5

Всего на НН с КУ

0,91

0,45

253,6

113,5

277,8

Потери

-

-

5,6

27,8

28,3

Всего ВН с КУ

-

-

259,1

141,3

295,2

 

 

 

 

 

Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь:

;                                        (2.19)

;                                        (2.20)

;                                    (2.21)

Выбираем трансформатор типа ТМ 400-10/0,4.

Определяем :

;                                            (2.22)

.

Определим точки подключения КУ к ШМА.

 

Рисунок 2.4 – Расчетная схема с реактивными нагрузками

 

2.6 Расчет и выбор параметров электрической цепи заданного цеха

 

Расчет и выбор параметров электрической цепи ремонтно-механического цеха произведем при помощи программы РОСА-2. Программа предназначена для расчета электрических сетей напряжением 0,4-6-10 кВ. Она позволяет конструировать однолинейные схемы силовых электрических щитов 0,4 кВ, а также однолинейные схемы распределительных устройств 6-10 кВ из определенных элементов, наиболее часто встречающихся электроприемников. С помощью программы можно производить расчет параметров сети в нормальном режиме (с двумя включенными вводами), в послеаварийном режиме (отключение одного из вводов и срабатывание секционного выключателя), а также анализировать ситуацию при “ручном” отключении любых фидеров.

Рассчитываются также уставки релейной защиты: максимально-токовой защиты, токовой отсечки, перегрузки всех фидеров распределительного устройства высокого напряжения (вводов, секционного выключателя, и отходящих линий). Данный расчет производится в аварийных режимах - автоматическом и ручном. Токи для расчета релейной защиты вычисляются с учетом самого большого пускового тока одного из двигателей.  Результаты расчета и выбора представлены в приложении.

 

2.7 Расчет токов короткого замыкания

 

Составим расчетную схему ЭСН до электроприемника №1, подключенного к ШМА 1. Этот электроприемник – плоскошлифовальный станок, ; ; ; 3-фазный ДР. На схему наносим известные данные.

Плоскошлифовальный

станок

Рисунок 2.5 – Схема ЭСН электроприемника

Рассчитаем и выберем АЗ типа ВА.

Линия  - ШНН, , линия без ЭД:

;                                            (2.23)

;

;

.

 

Выбираем ВА 55-39-3:

Линия ШНН – ШМА 1, , линия с группой ЭД:

;

;

;                                            (2.24)

.

Выбираем автоматический выключатель ВА 51-35:

;                                             (2.25)

;                                            (2.26)

;

;

Принимаем

Так как на ШМА1 количество ЭД более 5, а наибольшим по мощности является токарный станок, то

;                                  (2.27)

;

;                                  (2.28)

;

;

;

.

Линия ШМА1 – плоскошлифовальный станок, , линия с одним ЭД:

;

;

;

;

.

Выбираем автоматический выключатель ВА 51-33:

;

;

.

Принимаем

Выбираем линии ЭСН с учетом соответствия аппаратам защиты согласно условию

.                                        (2.29)

Для прокладки в воздухе в помещениях с нормальной зоной опасности при отсутствии механических повреждений выбирается кабель марки АВВГ, .

Линия с :

.

Выбираем АВВГ – 3х(3х35), .

Линия с :

.

Выбираем АВВГ – 3х(3х16), .

Выбираем ШР