Анализ потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения

ВВЕДЕНИЕ

Современный этап развития промышленности характеризуется сложностью и электроемкостью производственного  процесса, ростом единичных мощностей  агрегатов. Электрические нагрузки промышленных предприятий, а следовательно и потребителей электроэнергии зависят от вида и количества выпускаемой продукции, от уровня механизации и автоматизации технологического процесса, от показателей по обеспечению надлежащих условий работы и охраны труда рабочих и служащих. Современная тенденция к концентрации производств и созданию крупных промышленных комплексов приводит к тому, что увеличивается количество промышленного оборудования, укрепляются и совершенствуются отдельные технологические агрегаты и механизмы.

Основным направлением развития систем электроснабжения является совершенствование способов получения, преобразования, передачи, распределения и использования энергоресурсов или энергии различных видов. Повышение КПД всех энергоустановок и уменьшение экологического влияния.

Энергосбережение  и экономия всех материалов и трудовых ресурсов. Это достигается уменьшением потерь при передаче и преобразовании энергии, применение менее материалоёмких и более надёжных конструкций всех элементов электроснабжения, выравнивание графика нагрузок во времени.

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

²

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Переход на новую элементную базу вспомогательных  цепей электроснабжения. Это внедрение  новых систем защиты, автоматизации  управления, обработки измеряемых данных, диагностика неисправностей, широкое применение компьютерных технологий.

Условия рыночной экономики требуют от предприятия  непрерывного роста производительности труда, расширения ассортимента и улучшения  качества продукции

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

³

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

1. АНАЛИЗ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

На  участке высокочастотных установок  цеха №7 Первоуральского новотрубного завода установлено следующее оборудование: высокочастотные установки, вентиляторы, аэраторы, насосы, столы ОТК а так же правильный стан. Любое оборудование работает в одном из трёх режимов: продолжительный, повторно-кратковременный и кратковременный. В продолжительном режиме работает следующее оборудование: высокочастотные установки №6,7,8,9, приводы вентиляторов, аэраторов и насосов, столы ОТК и газовая печь.

В повторно-кратковременном  режиме работает следующее оборудование: радиак5,6, сверлилка, наждак.

По  роду тока электроприёмники работают на трёхфазном: двигатели (приводы вентиляторов, аэраторов, насосов), и однофазном: освещение, вспомогательное оборудование. Электроприёмники участка высокочастотных установок работают от напряжения 0,4кВ промышленной частоты 50Гц. Высокочастотные установки имеют собственные преобразователи частоты, запитанные от этой же сети.

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

⁴

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Коэффициент мощности делят на высокий, средний  и низкий. Данные приёмники работают с высоким 0,8 и средним 0,5 коэффициентом мощности. С высоким коэффициентом мощности работают: высокочастотные установки, приводы вентиляторов, аэраторов, насосов, столы ОТК. Со средним коэффициентом мощности работают: сверлилка, наждак, радиак, тельфер.

По  обеспечению электроснабжения приёмники делятся на три группы.

Все выше перечисленные приёмники относят  ко второй группе обеспечения элетроснабжения, то есть перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой  массовый не доотпуск продукции, простои  рабочих механизмов, нарушению нормальной деятельности рабочего процесса. В этом случае рекомендуется два взаиморезервирующих источника. Перерыв допускается на время переключения с аварийного источника на резервное питание. Данное действие осуществляется обслуживающим персоналом или оперативной выездной бригадой.

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

⁵

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

АНАЛИЗ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Для анализа работы оборудования используются графики  электрических нагрузок, которые отображают зависимость мощности от времени.

Рисунок 1 - Типовой суточный график электрических  нагрузок, характерный для цветной металлургии

На  рисунке 1 представлен суточный график нагрузок со средними величинами за промежутки времени.

Максимум  нагрузки приходится на утро в периоде  с 8 до 10.30 и в период с 12 до 17.30. минимум нагрузки приходится на время с 24 до 8 утра, с 10.30 до 12 и с 17.30 до 24 часов.

Суммарный суточный график для предприятия  является наиболее равномерным, поэтому выравнивание графика производить не надо.

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

⁶

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

На  основе суточного графика построим годовой график нагрузок.

Рисунок 2 - Годовой график электрических нагрузок

По  графику определяется число часов  использования максимума нагрузки.

_,  (1) [1]

где Э_Г – годовой расход активной электроэнергии, %×ч;

P_MAX – максимальная нагрузка, %

По  годовому графику определяется количество потребляемой энергии

   (2) [1]

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

⁷

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Характер графика напрямую зависит от электроприёмников и режима их работы, а так же числа смен предприятия.

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

⁸

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2. РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Расчёт  электрических нагрузок производится методом упорядоченных диаграмм, при помощи которого можно определить максимум нагрузки приёмников с различной мощностью.

Исходные  данные: установленная мощность, количество приёмников.

Расчёт  электрических нагрузок участка  ВЧУ рассмотрим на примере группы электроприёмников ЩР№14А.

Определяется  число приёмников в группе

ВЧУ№6 n₁=1

ВЧУ№7 n₂=1

Аэратор n₃=1

Стол  ОТК n₄=7

Определяем  наибольшую и наименьшую мощности приёмников

P_min1=50 кВТ,  P_max1=50 кВТ

P_min2=60 кВТ,  P_max2=60 кВТ

P_min3=4,5 кВТ, P_max3=4,5 кВТ

P_min4=0,75 кВТ, P_max4=7 кВТ

Определяем  номинальные мощности приёмников в  группе

Р_НОМ1=50 кВТ

Р_НОМ2=60 кВТ

Р_НОМ3=4,5 кВТ

Р_НОМ4=24 кВТ

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

⁹

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Коэффициенты использования и Cos берутся из справочных таблиц. tg определяется через Cos .

Для ВЧУ№6:         Ки=0,7,  Cos =0,6,  tg =1,3

Для ВЧУ№7:        Ки=0,7,  Cos =0,6,  tg =1,3

Для аэратора:      Ки=0,8,  Cos =0,7,  tg =1,02

Для Стола ОТК:     Ки=0,3,  Cos =0,5,  tg =1,73

Рассчитываем  среднесменную мощность

  (3) [3]

Рассчитываем  среднесменную реактивную мощность

  (4) [3]

Рассчитываем  нагрузку ЩР14А.

Число приёмников узла n=10

Рассчитываем  суммарную мощность приёмников в  узле

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

¹⁰

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

                       Р_ном. =Р_НОМ1+ Р_НОМ2+Р_НОМ3+ Р_НОМ4  (5) [3]

Р_ном.

Рассчитываем модуль силовой сборки

       m=  (6) [3]

m=

Рассчитываем  сумму активных мощностей

          Р_см=Р_см1+Р_см2+Р_см3+Р_см4 (7) [3]

Рассчитываем  сумму реактивных мощностей

          Q_см= Q_см1+Q_см2+Q_см3+Q_см4 (8) [3]

Рассчитываем  коэффициент использования узла

      (9) [3]

Рассчитываем tg , а после Cos

     (10) [3]

Cos

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

¹¹

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Находим эффективное число электроприёмников в узле

Так как т>3 (m=80), Ku>0,2 (Ku=0,68), то n_э рассчитывается по формуле

    (11) [3]

Определяем  коэффициент максимума узла по графику

Так как n=4,6 а Ku=0,68, то К_М=1,3

Определим расчётную мощность узла

    (12) [3]

Определим реактивную мощность по формуле если n≥10

      (13) [3]

Если n≤10 то по формуле

     (14) [3]

Определим полную расчётную мощность узла

    (15) [3]

Определяем  расчётный ток узла

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

¹²

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

    (16) [3]

Расчёты по всем остальным узлам выполняются  аналогично, а результаты сводятся в таблицу 1.

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

¹³

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

¹⁴

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

¹⁵

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

¹⁶

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

¹⁷

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

¹⁸

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

3. РАСЧЁТ И ВЫБОР ЦЕХОВЫХ СЕТЕЙ

При выборе схемы электроснабжения предприятия  необходимо учитывать распределение  нагрузок по территории предприятия. В  данном рассматриваемом случае используется радиальная схема электроснабжения. Её применяют при наличии сосредоточенных нагрузках распределённых по территории цеха.

Достоинством  данной схемы является то, что отключение одной линии не повлияет на работу приёмников подключенных к другой линии.

ВЫБОР ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ

Предохранитель  – это аппарат для защиты от короткого замыкания. Конструктивно  выполнен в виде корпуса из изоляционного  материала и плавкой вставки. При повышении номинального тока на 30 – 40% плавкая вставка расплавляется и таким образом цепь размыкается.

Рассмотрим выбор  предохранителей на примере электроприёмников  узла ЩР№14а.

Плавкая вставка  не должна перегорать при пусках и  при работе под нагрузкой на протяжении длительного времени.

   (17) [5]

,   (18) [5]

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

¹⁹

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

где - это длительно допустимый ток плавкой вставки, А;

- это номинальный ток электроприёмника, А;

- это пусковой ток электроприёмника, А;

- это коэффициент, зависящий  от пуска: [5]

- обычный пуск;

- тяжёлый пуск

Рассчитываем номинальные токи электроприёмников

где - номинальная мощность приёмника по паспорту, кВТ;

- это номинальное напряжение  сети, кВ;

- это коэффициент мощности;              [ПЗ]

- КПД, учитывается только для двигателей

Рассчитываем  пусковые токи приёмников

где - это кратность пускового тока:

- для двигателей;

- для печей, выпрямителей;

- для освещения

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

²⁰

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Рассчитываем  длительно допустимый ток плавкой  вставки

По  расчётным данным выбираем предохранители ПН2.

ПН2 – предохранитель с закрытым разборным  патроном с наполнителем. I_ном=400А, I_пл.вст=315А

400А>126,8А

315А>253,5А

Условия выбора выполнены.

Выбор предохранителей  для других приёмников аналогичен.

Производим выбор  предохранителя для узла ЩР№14а.

                                  I_р I_ном

                                 I_пл.вст

Рассчитываем  пиковый ток узла

где - наибольший пусковой ток приёмника в узле, А

- номинальный ток этого приёмника,  А;

- коэффициент использования  этого приёмника;

- расчётный ток узла, А

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

²¹

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Рассчитываем  длительно допустимый ток плавкой вставки

По  расчётным данным выбираем предохранитель ПН2. I_ном=400А, I_пл.вст=400А

400A>126,8A

400A>361,8A

Все полученные результаты сводятся в таблицу2.

^{КП.140613.370.03.00.00.ПЗ}

Лист

²²

Изм

_Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Таблица 2 – Выбор предохранителей