Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Мая 2013 в 12:55, реферат
Выбираем магистральную схему электроснабжения.
При магистральной схеме электроснабжения питающие магистрали присоединяются к распределительным щитам вторичного напряжения цеховых трансформаторных подстанций или непосредственно к трансформаторам по схеме блока: трансформатор – магистраль.
Дальнейшее распределение энергии производится распределительными магистралями, присоединёнными к главной магистрали с помощью коммутационных и защитных аппаратов.
1.4 Выбор схемы электроснабжения
Выбираем магистральную схему электроснабжения.
При магистральной схеме электроснабжения питающие магистрали присоединяются к распределительным щитам вторичного напряжения цеховых трансформаторных подстанций или непосредственно к трансформаторам по схеме блока: трансформатор – магистраль.
Дальнейшее распределение энергии производится распределительными магистралями, присоединёнными к главной магистрали с помощью коммутационных и защитных аппаратов.
Магистральные схемы, в отличие от радиальных, находят применение при нагрузках, которые распределены относительно равномерно по площади цеха.
Достоинство магистральной схемы питания заключаются в сравнительно небольшом количестве отходящих линий, уменьшающем расход цветных металлов, и уменьшения габаритов распределительных установок.
2. Электроснабжение цеха
2.1 Расчёт мощности цеха
Расчёт мощности цеха производится методом коэффициента максимума.
Составляется таблица №-2
Питающаялиния №1|Питающая линия №2|Питающая линия № 3|Питающая линия № 4|
Группа А.Ки = 0,14|Группа А.Ки = 0.14|Группа В.Ки = 0.25|Группа А.Ки = 0.14|Группа А. Ки = 0.14|
№ 1 - 10 кВт|Группа Б.Ки = 0.16|№ 18 – 7 кВт|Группа Б.Ки = 0.25|Группа Б. Ки = 0.3|
№ 2 – 7 кВт|№ 10 – 2.8 кВт|№ 19 – 2.8 кВт|№ 24 – 4.5 кВт|№ 31 – 4.5 кВт|
№ 3 – 1 кВт|№ 11 – 0.6 кВт |№ 20 – 12.65 кВт|№ 25 – 4.5 кВт|№ 32 – 1 кВт|
№ 4 – 7 кВт|№ 12 – 6.325 кВт |№ 21 – 7.5 кВт|№ 26 – 4.5 кВт|№ 33 – 4.5 кВт |
№ 5- 16.2 кВт|№ 13 – 3.525 кВт|№ 22 – 2.8 кВт|№ 27 – 4.5 кВт|Группа В. Ки = 0.8|
№ 6 - 10 кВт|№ 14 – 10 кВт|№ 23 – 4.5 кВт|№ 28 – 0.6 кВт|№ 34 – 9.7 кВт с ПВ=65%|
№ 7 – 4.5 кВт|№ 15 – 0.6 кВт||№ 29 – 0.6 кВт|№ 35 – 4.5 кВт|
№ 8 – 2.8 кВт|№ 16 – 4.5 кВт||№ 30 – 20 кВт||
№ 9 – 2.8 кВт|№ 17 – 6.2 кВт||||
Питающая линия № 5|
Группа А. Ки = 0.1|Группа Г. Ки = 0.8|
Группа Б. Ки = 0.25|№ 36 – 30 кВт|
№ 37 – 10 кВт|№ 39 – 7 кВт|
№ 41 – 1.4 кВт с ПВ=40|№ 38 – 4.5 кВт|
Группа В. Ки = 0.5|№ 38 – 4.5 кВт|
Расчёт:
1) Определяем для питающей линии 1 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)
Группа А: Рн = 4×7+1+2×7+3×4.5+2×2.8+4×2.8=
Группа Б: Рн = 5×10+2×16,2+6×10=142,4 кВт.
Всего по линии 1 ∑Рн = 73,3+142,4 = 215,7 кВт.
2) Определяем для питающей линии 2 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)
Группа А: Рн=5×0,6+6,325+ 3,525+3×0,6+4×4,5+ 6,2+7+2×2,8+2×7,5+ 2,8+3×4,5 = 82,75 кВт.
Группа Б: Рн = 10+2×12,6 = 35,3 кВт.
Группа В: Рн = 2,8 кВт.
Всего по линии 2 ∑Рн = 82,75+35,3+2,8 = 120,85 кВт.
3) Определяем для питающей линии 3 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)
Группа А: Рн = 2×4,5+2×0,6 = 10,2 кВт.
Группа Б: Рн = 4,5+4×4,5+4,5+0,6+2×20 = 67,06 кВт.
Всего по линии 3 ∑Рн = 10,2+67,06 = 77,26 кВт.
4) Определяем для питающей линии 4 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)
Группа А: Рн = 4,5+2×1+4,5 = 10 кВт.
Группа Б: так как все электроприёмники должны быть приведены к ПВ = 100% то приведём сварочные аппараты с ПВ = 65%
и Рн=9,7 кВт. К ПВ=100%
Рн = Рп×√ПВп
Рн = 9,7×√0,65 = 7,8 кВт.
Мощность Группа Б. Рн = 3×7,8 = 23,4 кВт.
Группа В: Рн = 2×4,5 = 9 кВт.
Всего по линии 4 ∑Рн = 10+23,4+9 = 42,4 кВт.
5) Определяем для питающей линии 5 общую мощность Рн, кВт. Группа А: так как все электроприёмники должны быть приведены к ПВ = 100% то приведём кран-балку с ПВ = 40% и Рн=1,4 кВт. К ПВ=100%
Рн = Рп×√ПВп [4,стр.68 (3,10)]
Рн = 1,4×√0,4 = 0,9 кВт
Мощность Группа А. Рн = 0,9 кВт.
Группа Б: Рн = 10 кВт.
Группа В: Рн = 7 кВт.
Группа Г: Рн = 30+4,5+2×4,5 = 43,5 кВт.
Всего по линии 5 ∑Рн = 0,9+10+7+43,5 = 61,4 кВт.
Итого по цеху ∑Рн = 215,7+120,85+77,26+42,4+61,4 = 517,6 кВт.
6) Для каждой питающей линии определяем отношение:
m = Рн max/ Pн min
Где Рн max и Рн min – соответственно наибольшая и наименьшая мощности двух электроприёмников в данной линии
Питающая линия 1: m = 16.2/1 = 16.2
Питающая линия 2: m = 12,65/0,6
= 21,1
Питающая линия 3: m = 20/0,6=33,3
Питающая линия 4: m = 7,8/1 = 7,8
Питающая линия 5: m = 30/0,9 = 33,3(1)
Итого по цеху: m = 30/0,6 = 50(1)
Коэффициент использования Ки и cos ф определяем из таблиц:
По значениям cos ф определяем tg ф (графа 7)
7) Активная и реактивная мощность смены определяется по формулам:
Рсм = Ки × Рн
Где - Рсм – активная мощность смены, кВт.
Ки - коэффициент использования(
Рн – общая мощность кВт.
Qсм = Рсм × tg ф
Где – Qсм – реактивная мощность смены, кВар.
Рсм – активная мощность смены, кВт.
tg ф
итающая линия 1:
Группа А: Рсм = 0,14×73,3 =10,3 кВт.(2)
Qсм = 10,3× 1,73 = 17,8 кВар(3)
Группа Б: Рсм = 0,16 × 142,4 = 22,8 кВт.(2)
Qсм = 22,8 × 1,33 = 30,3 кВар.(3)
Всего по линии 1:
∑Рсм = РсмА + РсмБ = 10,3+22,8 = 33,1 кВт.
∑Qсм = Qсм1 + Qсм2 = 17,8 + 30,3 = 48,1 кВар.
Питающая линия 2:
Группа А: Рсм = 0,14 × 82,75 = 11,6 кВт. (2)
Qсм = 11,6 × 1,73 = 20 кВар.(3)
Группа Б: Рсм = 0,16 × 35,3 = 5,6 кВт.(2)
Qсм = 5,6 × 1,33 = 7,5 кВар.(3)
Группа В: Рсм = 2,8 × 0,25 = 0,7 кВт.(2)
Qсм = 0,7 × 0,75 = 0,5 кВар.(3)
Всего по линии 2: ∑Рсм = РсмА + РсмБ + РсмВ = 11,6+5,6+0,7=17,9 кВт.
∑Qсм = Qсм А + Qсм Б + Qсм В = 20+7,5+0,5 = 28 кВар.
Питающая линия 3:
Группа А: Рсм = 10,2 × 0,14 = 1,4 кВт. (2)
Qсм = 1,4 × 1,73 = 2,4 кВар.(3)
Группа Б: Рсм = 67,06 × 0,25 = 16,8 кВт.(2)
Qсм =16,8 × 0,75 = 12,6 кВар.(3)
Всего по линии 3: ∑Рсм = РсмА + РсмБ = 1,4+16,8 = 18,2 кВт.
∑Qсм = Qсм А + Qсм Б =2,4+12,6 = 15 кВар.
Питающая линия 4:
Группа А: Рсм = 10 × 0,14 = 1,4 кВт.(2)
Qсм = 1,4 × 1,73 = 2,4 кВар.(3)
Группа Б: Рсм = 23,4 × 0,3 = 7 кВт.(2)
Qсм = 7 × 2,29 = 16 кВар. (3)
Группа В: Рсм = 9 × 0,8 = 7,2 кВт. (2)
Qсм = 7,2 × 0,62 =4,5 кВар. (3)
Всего по линии 4: ∑Рсм = РсмА + РсмБ + Рсм В = 1,4+7+7,2=15,6 кВт.
∑Qсм = Qсм А + Qсм Б + Qсм В = 2,4+16+4,5 = 22,9 кВар.
Питающая линия 5:
Группа А: Рсм = 0,9 × 0,1 = 0,09 кВт.(2)
Qсм = 0,09 × 1,73 = 0,15 кВар.(3)
Группа Б: Рсм = 10 × 0,25 = 2,5 кВт.(2)
Qсм = 2,5 × 1,17 =2,9 кВар.(3)
Группа В: Рсм = 7 × 0,5 = 3,5 кВт.(2)
Qсм = 3,5 × 1,02 = 3,6 кВар.(3)
Группа Г: Рсм = 43,5 × 0,8 = 34,8 кВт.(2)
Qсм = 34,8 × 0,62 = 21,6 кВар.(3)
Всего по линии 5 ∑Рсм = 0,09+2,5+3,5+34,8 = 40,8 кВт.
∑Qсм = 0,15+2,9+3,6+21,6=28,3 кВар.
Итого по цеху: ∑Рсм =33,1+17,9+18,2+15,6+40,8 = 125,6 кВт.
∑Qсм = 48,1+28+15+22,9+28,3 = 142,3 кВар.
8) Средневзвешенные значения коэффициента использования Ки по каждой линии и цеху, определяем по формуле:
Ки = ∑Рсм/∑Рн [2, стр. 11,(1.1)] (4)
Где ∑Рсм – суммарная активная мощность смены кВт.
∑Рн – суммарная общая мощность кВт.
Питающая линия 1: Ки = 33,1/215,7 = 0,15(4)
Питающая линия 2: Ки = 17,9/120,85 = 0,15(4)
Питающая линия 3: Ки = 18,2/77,26 = 0,23 (4)
Питающая линия 4: Ки = 15,6/42,4 = 0,37(4)
Питающая линия 5: Ки = 40,8/61,4 = 0,67(4)
Итого по цеху: Ки = 125,6/517,6 = 0,24(4)
9) Среднее значение tg ф по линиям и цеху определяем по формуле:
tg ф = ∑Qсм/∑Рсм (5)
Где ∑Qсм – суммарная реактивная мощность смены, кВар.
∑Рсм – суммарная активная мощность смены кВт.
Питающая линия 1: tg ф = 48,1/33,1 = 1,45(5)
Питающая линия 2: tg ф = 28/17,9 = 1,6(5)
Питающая линия 3: tg ф = 15/18,2 = 0,82(5)
Питающая линия 4: tg ф = 22,9/15,6 = 1,47(5)
Питающая линия 5: tg ф = 28,3/40,8 = 0,7(5)
Итого по цеху: tg ф = 142,3/125,6 = 1,13(5)
10) По среднему значению tg ф определяем среднее значение cos ф по линиям и цеху
Питающая линия 1: tg ф = 1,45 cos ф = 0,57
Питающая линия 2: tg ф = 1,6cos ф = 0,53
Питающая линия 3:tg ф = 0,82cos ф = 0,77
Питающая линия 4:tg ф = 1,47cos ф =0,56
Питающая линия 5:tg ф = 0,7cos ф = 0,82
Итого по цеху: tg ф = 1,13cos ф = 0,66
11) Эффективное число
Питающая линия 1:
nэ определяем по 2 – му способу так как n больше 5 и
Ки меньше 0,2
Обозначим n1 – число эл.приёмников имеющих мощность больше половины наибольшего по мощности эл.приёмника данной линии.
Тогда находим величину n* :
. n* = n1/ n (6)
т. е. отношение этого количества к общему их числу. Далее определяем суммарную номинальную мощность этих приёмников -Рн1
Определяем отношение Рн1 к общей номинальной мощности всех эл.приёмников
Р* = Рн1/∑Рн (7)
По Р* и n* определяем nэ* по таблице ( Цигельман стр. 464)
Тогда nэ определяем по формуле :
nэ = nэ* ×n (8)
n = 29
Рmax = 16,2 кВт. 16,2 / 2 = 8,1
n1 = 5+2+6 = 13
Рн1 = 5×10+6×10+2×16,2 = 142,4 кВт.
n* = 13 / 29 = 0,45 (6)
Р* = 142,4 / 215,7 = 0,66 (7)
nэ* = 0,81
nэ = 0,81 × 29 = 23,5 (8)
Питающая линия 2:
nэ определяем по 2 – му способу так как n больше 5 и
Ки меньше 0,2. аналогично линии 1:
n = 28
Рmax = 12,6512,65 / 2 = 6,33
n1 = 1+1+2+2 = 6
Рн1 = 10+7+2×12,65+2×7,5 = 50,3 кВт.
n* = 6 / 28 = 0,21 (6)
Р* = 50,3 / 120,85 = 0,42 (7)
nэ* = 0,76( Цигельман стр. 464)
nэ = 0,76 × 28 = 21,3 (8)
Питающая линия 3:
nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и
Ки больше 0,2. по формуле:
. nэ = 2 ∑Рн/ Рmax (9)
Рн = 77,26 кВт.Pmax =20 кВт.
nэ = 2×77,26 / 20 = 7,7 (9)
Питающая линия 4:
nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и
Ки больше 0,2.
Рн = 42,4 кВт.Рmax = 7,8 кВт
nэ = 2×42,4 / 7,8 = 10,9 (9)
Питающая линия 5:
nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и
Ки больше 0,2.
Рн = 61,4 кВтРmax = 30 кВт
nэ = 2×61,4 / 30 = 4 (9)
Итого по цеху:
nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и Ки больше 0,2.
Рн = 517,6 кВт.Рmax = 30 кВт
nэ = 2×517,6 / 30 = 34,5 (9)
12) по Ки и nэ определяется коэффициент максимума Км по таблице:
Питающая линия 1: Км = 1,65
Питающая линия 2: Км = 1,65
Питающая линия 3: Км = 2,1
Питающая линия 4: Км = 1,6
Питающая линия 5: Км = 1,46
Итого по цеху: Км = 1,34
13) Определяем максимальную активную Рм и реактивную Qм мощности по линиям и цеху по формулам:
Рм = Км × ∑Рсм (10)
Qм = Км × ∑Qсм (11)
Питающая линия 1: Рм = 1,65 × 33,1 = 54,6 кВт. (10)
Qм = 1,65 × 48,1 = 79,4 кВар. (11)
Питающая линия 2: Рм = 1,65 × 17,9 = 29,5 кВт. (10)
Qм = 1,65 × 28 = 46,2 кВар. (11)
Питающая линия 3: Рм = 2,1 × 18,2 = 38,2 кВт. (10)
Qм = 2,1 × 15 = 31,5 кВар. (11)
Питающая линия 4: Рм = 1,6 × 15,6 = 25 кВт. (10)
Qм = 1,6 × 22,9 = 36,6 кВар. (11)
Питающая линия 5: Рм = 1,46 × 40,8 = 59,5 кВт. (10)
Qм = 1,46 × 28,3 = 41,3 кВар. (11)
Итого по цеху:Рм = 1,34 × 125,6 = 168,3 кВт. (10)
Qм = 1,34 × 142,3 = 190,6 кВар. (11)
14) Определяем максимальную полную мощность Sм и максимальный ток Iм по линиям и цеху по формулам:
Sм = √Рм² + Qм² (12)
Iм = Sм/√3×Uн (13)
Где Uн напряжение равное 380 В.
Питающая линия 1:
Sм = √54,6² + 79.4² = 96.4 кВа.(12)
Iм = 96,4*10³ / 1,73*380 = 146,5 А.(13)
Питающая линия 2:
Sм = √29,5² + 46,2² = 54,8 кВа.(12)
Iм = 54,8* 10³/ 1,73*380 = 83,3 А. (13)
Питающая линия 3:
Sм = √38,2² + 31,5²= 49,5 кВа.(12)
Iм = 49,5* 10³/ 1,73*380 = 75,2 А.(13)
Питающая линия 4:
Sм = √25²+36,6²= 44,3 кВа.(12)
Iм = 44,3*10³/ 1,73*380 = 67,3 А.(13)
Питающая линия 5:
Sм = √59,5²+ 41,3²= 72,4 кВа.(12)
Iм = 72,4 *10³/ 1,73*380 = 109 А.(13)
Итого по цеху:
Sм = √168,3²+190,6²= 254,3 кВа.(12)
Iм = 254,3*10³/ 1,73*380 = 386,4 А.(13)
2.2 Расчёт числа и мощности трансформаторов
Число трансформаторов определяем в зависимости от категории потребителей. Обычно:
Для 1-ой категории – два трансформатора (можно один но обязательно АВР на стороне НН.
Для 2-ой категории - один трансформатор при условии наличия складского резерва.
Для 3-ей категории - один трансформатор.
Мощность трансформаторов цеховой подстанции Sтр выбираем по расчётной максимальной мощности цеха Sм с учётом коэффициента возможного расширения производства Кр, который берётся в пределах: 1,1 – 1,4
Sтр = Кр × Sм (14)
Где Кр = 1,2
Sтр = 1,2 × 254,3 = 305 кВа.(14)
Далее по каталогу (СЭС том 2 стр.245) выбираем трансформаторы для двух расчётных вариантов.
1) Определяем приведённые потери в трансформаторах для каждого варианта:
ΔР’= ΔРхх+Кп×ΔQхх+Кз ²×( ΔРкз+Кп×ΔQкз) (15)
Где: Кп – коэффициент потерь. Для цеховых подстанций принимается Кп=0,12
Кз= Sм/ Sтр - коэффициент загрузки по мощности. (15.1)
ΔРхх и ΔРкз – величины потерь холостого хода и короткого замыкания. (берутся из каталога)
Реактивные мощности потерь вычисляются по формулам:
ΔQхх= Sтр×( Iхх%/100) (16)
Где Iхх% - ток холостого хода (берётся из каталога)
ΔQкз= Sтр× (Uкз%/100) (17)
Где Uкз% - напряжение короткого замыкания (берётся из каталога)
2) Определяем годовые потери электроэнергии:
Wг = ΔР’×Тв(18)
Где Тв=2500ч. – время использования максимальной нагрузки (из задания)
3) Определяем стоимость потерь:
С= с×Wг (19)
Где с – стоимость одного кВт ×ч. с=2руб.
4) Находим капитальные затраты:
К =1,23×Стр(20)
Где 1,23 – коэффициент учитывающий затраты на транспортировку и монтаж.
Стр – стоимость трансформатора в рублях. (при 2-ух трансформаторах берётся 2×Стр)
По результатам расчётов выбирается вариант с меньшими капитальными и эксплуатационными затратами. Для этого по второму варианту берутся расчёты для двух трансформаторов, а именно:
ΔР’=2×ΔРхх+Кп×2×ΔQхх+Кз ²×(2×ΔРкз+Кп×2×ΔQкз)(21)
Где: Кп=0,12
Кз= Sм/2Sтр (22)
Вариант 1:
Кз= 254,3 / 400 =0,63 (15.1)
ΔQхх=400×(3/100)=12 кВар. (16)
ΔQкз=400×(4,5/100)=18 кВар.(17)
ΔР’=1,08+0,12×12+0,63²×(5,9+0,
Wг=5,7×2500=14158,5 кВт×ч.(18)
С1=2×14158,5=28317 руб. (19)
К1=1,23×1100000=1353000 руб. (20)
Варинат 2:
Кз=254,3 / (2×160)=0,79(22)
ΔQхх=160×(2,4/100)=3,8 кВар.(16)
ΔQкз=160×(4,7/100)=7,52 кВар.(17)
ΔР’=2×0,54+0,12×2×3,8+0,79²×(
Wг=6,3×2500=15750 руб.(18)
С2=2×15750=31500 руб. (19)
К2=1,23×2×550000=1353000 руб.(20)
Так как К1=К2 то выбираем вариант с меньшей стоимостью потерь т. е. вариант 1 - ТМ 400/10
2.3 Расчёт силовой сети
Выбор кабельной линии от заводской подстанции до цеховой с проверкой его на нагрев и потери напряжения
1) Определяем номинальный
рабочий ток цехового
Iр= Sн/√3×Uвн (23)
Где Sн – номинальная мощность цехового трансформатора.
Uвн – напряжение трансформатора с высокой стороны кВ.
Iр=400 / (1,73×10)=23,12 А. (23)
2) Определяем экономическое сечение кабеля по формуле:
Sэк= Iр/ jэк (24)
где jэк – экономическая плотность тока А/мм² из таблицы (4,стр.151) jэк=1,6 А/мм² (для кабелей с Al жилами при Тв=2500ч)
Sэк=23,12/1,6=14,45 мм² (24)
По Sэк выбираем сечение кабеля [4,стр139]
Выбираем АСБ 3 ×16 мм² ; Iдоп=75 А. ; r0=2.08 Ом×км. ; Х0=0,07 Ом×км. ; Uн=10кВ. (r0 и Х0 из конспекта)
3) Проверка на нагрев:
Должно соблюдаться условие: Iр≤ Iдоп
23,12<75 условие выполняется.
4) Потери напряжения в кабеле находим по формуле: