Электроснабжение прядильной фабрики

 

Содержание

 

Введение

. Определение электрических нагрузок

. Выбор цеховых трансформаторов и расчёт компенсации реактивной мощности

. Построение картограммы и определение условного центра электрических нагрузок

. Разработка схемы электроснабжения предприятия на напряжение выше 1 кВ

. Расчёт токов короткого замыкания

. Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов напряжением выше 1 кВ

. Электрические измерения и учёт электроэнергии

. Литература

 

Введение

электроснабжение фабрика трансформатор ток замыкание

Системы электроснабжения, обеспечивающие электрической энергией промышленные объекты, оказывают существенное влияние на работу электроприводов, осветительных, преобразовательных и электротехнологических установок и, в конечном счёте, на производственный процесс в целом.

Система электроснабжения (СЭС) - это совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электроэнергией. В нее входят сети напряжением как до 1 кВ, так и выше 1 кВ. Электроснабжение предприятий принято делить на внешнее и внутреннее. В систему внутреннего электроснабжения входит комплекс электротехнических сооружений от точки присоединения к энергосистеме до пункта приёма электроэнергии предприятия: главной понизительной подстанции (ГПП) или центрального (главного) распределительного пункта (ЦРП, ГРП). Система внутреннего (внутризаводского) электроснабжения - это комплекс сетей и подстанций, расположенных на территории предприятия. Особенностью промышленного предприятия как потребителя электроэнергии является то, что для осуществления технологического процесса используется большое число разнообразных электроприёмников различных мощностей и номинальных напряжений, однофазного и трёхфазного переменного тока различной частоты, а также электроприёмников постоянного тока.

Надёжное и экономичное снабжение электроприёмников электроэнергией требуемого качества - необходимое условие нормального функционирования любого промышленного предприятия.

 

1. Определение электрических нагрузок

 

Электрические нагрузки промышленных предприятий определяют выбор всех элементов системы электроснабжения: линий электропередачи, трансформаторных подстанций (ТП), питающих и распределительных сетей. Расчет силовых нагрузок по цехам прядильной фабрики будем производить по методу расчетных коэффициентов.

Для определения электрической нагрузки нашей фабрики необходимо знать электроприемники, которые будут установлены в наших цехах и их технические параметры. Таким образом, для каждого цеха выберем основное оборудование, которое будет установлено в цехах.

 

Таблица 1.1

Электрооборудование завода и его технические характеристики

Наименование цеха	Установленное оборудование	Руст, кВт	Ки	cosφ	tgφ	Рном. мах, кВт
1. Административный корпус	Вентиляция	400	0,8	0,8	0,75	60
	Лифты	500	0,35	0,5	1,73
	Оргтехника	300	0,6	0,9	0,48
	Вспомогательное оборудование	200	0,14	0,5	1,73
2. Блок цехов основного производства	Вентиляция	1000	0,8	0,8	0,75	120
	Ткацкие станки	500	0,6	0,6	1,33
	Прядильные станки	600	0,6	0,7	1
	Мотальные станки	500	0,5	0,6	1,33
	Чесальные станки	700	0,45	0,5	1,73
	Трепальные станки	400	0,55	0,6	1,33
	Вспомогательное оборудование	200	0,14	0,5	1,73
3. Инженерный корпус	Вентиляция	600	0,8	0,8	0,75	65
	Испытательные стенды	500	0,2	0,5	1,73
	Оргтехника	300	0,6	0,9	0,48
	Вспомогательное оборудование	200	0,14	0,5	1,73
4. Склад готовой продукции	Вентиляция	400	0,8	0,8	0,75	70
	ПТУ	300	0,35	0,5	1,73
	Вспомогательное оборудование	100	0,14	0,5	1,73
5. Ремонтно-механический цех	Вентиляция	400	0,8	0,8	0,75	100
	ПТУ	200	0,35	0,5	1,73
	Токарные станки	550	0,14	0,5	1,73
	Металлорежущие станки	350	0,14	0,5	1,73
6. Склад химикатов	Вентиляция	350	0,8	0,8	0,75	35
	ПТУ	200	0,35	0,5	1,73
	Вспомогательное оборудование	50	0,14	0,5	1,73
7. Компрессорная	Вентиляция	320	0,8	0,8	0,75	100
	ПТУ	200	0,35	0,5	1,73
	Компрессоры	800	0,7	0,85	0,62
	Электропривод различных задвижек	80	0,05	0,75	0,88
8. Склад хлопка	Вентиляция	500	0,8	0,8	0,75	80
	ПТУ	300	0,35	0,5	1,73
	Вспомогательное оборудование	200	0,14	0,5	1,73
9. Холодильная станция	Вентиляция	320	0,8	0,8	0,75	90
	ПТУ	200	0,35	0,5	1,73
	Компрессоры	700	0,7	0,85	0,62
	Электропривод различных задвижек	80	0,05	0,75	0,88

 

Для примера произведем расчет электрической нагрузки ремонтно-механического цеха. Расчетную активную силовую нагрузку группы электроприемников находим по следующей формуле:

 

, (1.1)

 

где - коэффициент расчетной нагрузки, принимаем по , в

зависимости от среднего значения Ки и эффективного числа электроприемников ;

- коэффициент использования i-го электроприемника;

- номинальная мощность i-го электроприемника;

n - число электроприемников.

Для того чтобы найти расчетный коэффициент  нам необходимо найти среднее значение коэффициента использования Ки и эффективное число электроприемников . Среднее значение Ки находим по следующей формуле:

 

, (1.2)

.

 

Эффективное число электроприемников находим по следующей формуле:

 

, (1.3)

.

 

По  принимаем =0,75.

 кВт.

Расчетную реактивную силовую нагрузку группы электроприемников находим по следующей формуле:

 ,  (1.4)

 

где - средне значение коэффициента реактивной мощности i-го электроприемника.

 квар.

Расчетную активную осветительную нагрузку для цеха определяем по формуле:

 

 (1.5)

 

где Ефакт - фактическая (требуемая) освещенность;

Енорм - нормируемая освещенность;

Руд - удельная мощность общего равномерного освещения на 1 м2 площади при освещенности Е=100 лк, Вт/м2;

F - площадь цеха, м2.

Для определения нагрузки освещения используем следующие данные:

площадь цеха F = 80*120 = 9600 м2;

освещенность цеха принимаем в зависимости от вида цеха, Ефакт = 400 лк.

Принимаем лампы ДРЛ и светильники РСП-08, для них тип кривой света Д, η = 80 %. При высоте подвеса 8-12 м и площади цеха свыше 1500 м2 Ртабл = 3,3 Вт/м2.

По выражению (1.6) произведем пересчет удельной нагрузки:

Расчетную реактивную осветительную нагрузку для цеха определяем по формуле:

 

, (1.6)

 

где tgφо - коэффициент реактивной мощности освещения.

Расчетная активная мощность цеха определяется по выражению:

 

. (1.7)

 

Расчетная реактивная мощность цеха определяется по выражению:

 

. (1.8)

 

Полную мощность расчетной нагрузки вычисляем по формуле:

 

 (1.9)

 кВА.

 

Расчетный ток нагрузки находим по формуле:

 (1.10)

 А.

Расчет нагрузки остальных цехов произведем аналогично, результаты расчетов сводим в таблицу 1.2.

 

Таблица 1.2

Результаты расчета силовых нагрузок цехов

Наименование цеха	, кВт , квар
1. Административный корпус	46	0,50	0,80	562,40	542,07
2. Блок цехов основного производства	65	0,58	0,79	1 795,67	2 036,22
3. Инженерный корпус	49	0,49	0,80	630,40	534,27
4. Склад готовой продукции	22	0,55	0,88	386,32	392,37
5. Ремонтно-механический цех	30	0,34	0,75	387,00	434,31
6. Склад химикатов	34	0,60	0,85	303,45	291,73
7. Компрессорная	28	0,64	0,85	756,50	564,25
8. Склад хлопка	25	0,53	0,82	437,06	434,67
9. Холодильная станция	28	0,63	0,85	697,00	527,36

 

Таблица 1.3

Результаты расчета осветительных нагрузок цехов

№ цеха	Ефакт, лк	F, м2 (1этаж)	Тип ламп	Тип свет-ка	η	cosφо	Ртабл, Вт/м2	Руд, Вт/м2	Рро, кВт	Qро, квар
1	400	5600	ЛЛ	ЛПО-06	0,7	0,9	2,8	3,73	83,63	40,50
2	300	39600	ЛЛ	ЛСП-18	0,7	0,9	2,8	3,73	443,52	214,81
3	300	5400	ЛЛ	ЛСП-18	0,7	0,9	2,8	3,73	60,48	29,29
4	75	4800	ЛЛ	ЛСП-13	0,7	0,9	2,8	3,73	13,44	6,51
5	400	9600	ДРЛ	РСП-08	0,8	0,5	3,3	3,85	147,84	256,07
6	75	1400	ЛЛ	ЛСП-13	0,7	0,9	2,8	3,73	3,92	1,90
7	200	2800	ДРЛ	РСП-08	0,8	0,5	3,3	3,85	21,56	37,34
8	75	6000	ЛЛ	ЛСП-13	0,7	0,9	2,8	3,73	16,80	8,14
9	150	2400	ДРЛ	РСП-08	0,8	0,5	3,3	3,85	13,86	24,01

 

Таблица 1.4

Результаты расчета нагрузок цехов

№ цеха	Ррс, кВт	Qрс, квар	Рро, кВт	Qро, квар	Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВ∙А	Iр, А
1	562,4	542,07	83,63	40,5	646,03	582,57	869,91	1321,69
2	1 795,67	2 036,22	443,52	214,81	2239,19	2251,03	3175,08	4824,03
3	630,4	534,27	60,48	29,29	690,88	563,56	891,58	1354,62
4	386,32	392,37	13,44	6,51	399,76	398,88	564,72	858,01
5	387	434,31	147,84	256,07	534,84	690,38	873,31	1326,86
6	303,45	291,73	3,92	1,9	307,37	293,63	425,08	645,85
7	756,5	564,25	21,56	37,34	778,06	601,59	983,51	1494,29
8	437,06	434,67	16,8	8,14	453,86	442,81	634,09	963,40
9	697	527,36	13,86	24,01	710,86	551,37	899,63	1366,84

 

2. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности

 

Выбор цеховых трансформаторов

 

Произведем выбор количества и мощности силовых трансформаторов для ремонтно-механического цеха.

Так как данный цех относится ко второй категории по надежности электроснабжения, то предварительно можно предположить, что для питания нашего цеха можно установить как однотрансформаторную так и двухтрансформаторную подстанцию.

Число трансформаторов вычисляем по формуле

 

, (3.1)

 

где - коэффициент загрузки трансформатора;

- номинальная мощность трансформатора, кВА;

- расчетная активная нагрузка цеха, по таблице 1.2.

Предварительно считаем, что питание цеха будет осуществляться от однотранс-форматорной подстанцией с мощностью трансформатора 630 кВА и = 0,8.

.

Окончательно принимаем однотрансформаторную подстанцию с трансформатором типа ТМГ-630/10.

Выбор числа и мощности трансформаторов для остальных цехов производим аналогично, результаты расчетов сводим в таблицу 2.1.

Таблица 3.1

Технические характеристики выбранных трансформаторов

Наименование цеха	Тип и кол-во тр-ров	Sном, кВА	ΔРх	ΔРк	Uк, %	Iх, %
1. Административный корпус	ТМГ-1000/10 (1 тр-р)	1000	1,55	10,8	5,5	1,2
2. Блок цехов основного производства	ТМГ-1600/10 (2 тр-ра)	1600	2,05	16	6	1
3. Инженерный корпус	ТМГ-1000/10 (1 тр-р)	1000	1,55	10,8	5,5	1,2
4. Склад готовой продукции	ТМГ-630/10 (1 тр-р)	630	1,05	7,6	5,5	1,6
5. Ремонтно-механический цех	ТМГ-630/10 (1 тр-р)	630	1,05	7,6	5,5	1,6
6. Склад химикатов	ТМГ-630/10 (1 тр-р)	630	1,05	7,6	5,5	1,6
7. Компрессорная	ТМГ-630/10 (2 тр-ра)	630	1,05	7,6	5,5	1,6
8. Склад хлопка	ТМГ-630/10 (1 тр-р)	630	1,05	7,6	5,5	1,6
9. Холодильная станция	ТМГ-1000/10 (1 тр-р)	1000	1,55	10,8	5,5	1,2

 

Расчет компенсации реактивной мощности

 

Элементы СЭС и электроприемники переменного тока, обладающие индуктивностью (электродвигатели, трансформаторы, токопроводы, линии электропередач), потребляют наряду с активной и реактивную мощность. Ее передача по электрическим сетям снижает пропускную способность линий и трансформаторов по активной мощности и вызывает дополнительные потери активной мощности и напряжения.

Существует много способов для снижения потребляемой реактивной мощности (установка высоковольтных синхронных двигателей, конденсаторные установки и т.д.). В нашей курсовой работе для снижения потребляемой реактивной мощности будем устанавливать батареи низковольтных конденсаторов (БНК).

Расчет для ремонтно-механического цеха.

Наибольшее значение реактивной мощности, которое может быть передано через трансформаторы в сеть до 1 кВ определяется по следующему выражению

 

, (2.2)

 

Суммарная реактивная мощность, которую необходимо скомпенсировать с помощью установки БНК

 

, (2.3)

 

Мощность БНК, приходящаяся на один трансформатор:

 

 (2.4)

 

Принимаем к установке батарею марки УКМ58 - 0,4 - 536 - 67У3.

Суммарная установленная мощность БНК в данном цеху:

Расчет компенсации реактивной мощности для остальных цехов производим аналогично, а результаты расчетов сводим в таблицу 3.2.

Таблица 2.5

Расчет мощности низковольтных батарей

№ цеха	Qт, квар	Qнк1, квар	Вывод	Qґнк1, квар	Тип батареи	Qнкф1,квар
1	597,53	-14,96	не требуется	-	-	-
2	1707,60	543,43	требуется	271,72	2*АКУ - 0,4 - 275- 25У3	550
3	545,05	18,51	не требуется	-	-	-
4	384,12	14,76	не требуется	-	-	-
5	145,96	544,42	требуется	544,42	УКМ58 - 0,4 - 536 - 67У3	536
6	461,39	-167,76	не требуется	-	-	-
7	579,58	22,01	не требуется	-	-	-
8	318,39	124,42	требуется	124,42	АКУ - 0,4 - 125- 25У3	125
9	518,73	32,64	не требуется	-	-	-

 

Суммарная мощность Qнк1=550+536+125 =1211 квар.

Произведем пересчет расчетной полной мощности с учетом установленных низковольтных конденсаторных батарей по (2.7) и рассчитаем действительные значения коэффициентов загрузки трансформаторов по (2.6). Результаты расчетов сведем в таблицу 2.6.

 

Таблица 2.6

Действительные коэффициенты загрузки трансформаторов с учетом Qнк1

№ цеха	Тип трансформатора	Кол-во	βт	Sр, кВ∙А
1	ТМГ-1000/10	1	0,87	869,91
2	ТМГ-1600/10	2	0,88	2812,02
3	ТМГ-1000/10	1	0,89	891,58
4	ТМГ-630/10	1	0,90	564,72
5	ТМГ-630/10	1	0,88	556,67
6	ТМГ-630/10	1	0,67	425,08
7	ТМГ-630/10	2	0,78	983,51
8	ТМГ-630/10	1	0,88	554,07
9	ТМГ-1000/10	1	0,90	899,63

2.3 Определение потерь мощности в трансформаторах

 

Потери активной мощности в трансформаторе рассчитываются по формуле:

 

 (2.5)

 

где ΔРх - потери холостого хода, кВт;

ΔРн - нагрузочные потери, кВт;

 - фактический коэффициент загрузки трансформатора.

 

 (2.6)

 

где Sp - полная расчетная мощность с учетом низковольтных батарей.

Расчетная полная мощность с учетом БНК определяется по выражению:

 

 (2.7)

 

Нагрузочные потери в трансформаторе определяются по выражению:

 (2.8)

где ΔРк - мощность потерь короткого замыкания, кВт.

Потери реактивной мощности в трансформаторе определяются по выражению:

 

Uк), (2.9)

 

где Sном - номинальная мощность трансформатора, кВ∙А;

Iх - ток холостого хода в процентах;

Uк - напряжение короткого замыкания в процентах.

Пример расчета активных и реактивных потерь в трансформаторах рассмотрим на цехе №5, расчет активных и реактивных потерь в трансформаторах других цехов производиться аналогично по формулам (2.5) - (2.9). Результаты расчетов сводим в таблицу 2.7.

Расчетная полная мощность цеха с учетом БНК по выражению (2.7):

Фактический коэффициент загрузки трансформатора по выражению (2.6):

Потери активной мощности в трансформаторе по выражениям (2.5) и (2.8):

кВт.

Потери реактивной мощности в трансформаторе по выражению (2.9):

квар.

Для расчета суммарных потерь активной и реактивной мощности умножаем потери в трансформаторе на количество трансформаторов в цеху, результаты заносим в таблицу 2.7.

 

Таблица 2.7

Результаты расчета потерь в цеховых трансформаторах

№ цеха	Тип трансформатора	Кол-во	ΔРт, кВт	ΔQт, квар	ΔРтΣ, кВт	ΔQтΣ, квар
1	ТМГ-1000/10	1	9,72	53,62	9,72	53,62
2	ТМГ-1600/10	2	14,41	90,13	28,81	180,27
3	ТМГ-1000/10	1	10,14	55,72	10,14	55,72
4	ТМГ-630/10	1	7,16	37,92	7,16	37,92
5	ТМГ-630/10	1	6,98	37,13	6,98	37,13
6	ТМГ-630/10	1	4,51	25,85	4,51	25,85
7	ТМГ-630/10	2	5,68	31,19	11,36	62,38
8	ТМГ-630/10	1	6,93	36,88	6,93	36,88
9	ТМГ-1000/10	1	10,29	56,51	10,29	56,51

 

Определение нагрузок на КТП и РП

 

Определение нагрузок на КТП

Для определения расчетных нагрузок на КТП суммируем расчетную силовую нагрузку с нагрузкой освещения и потерями в трансформаторах.

Расчетная активная мощность определяется по выражению:

 

. (2.10)

 

Расчетная реактивная мощность определяется по выражению:

 

, (2.11)

 

где Ррс и Qрс - расчетная силовая активная и реактивная нагрузка цеха.

Пример расчета рассмотрим на цехе №5, для которого рассчитаем расчетную активную и реактивную нагрузки по выражениям (2.10) и (2.11):

кВт.

Результаты расчета нагрузок остальных цехов сводим в таблицу 2.8.

 

Таблица 2.8

Результаты расчета нагрузок на КТП

№ цеха	Ррс, кВт	Qрс, квар	Рро, кВт	Qро, квар	ΔРтΣ, кВт	ΔQтΣ, квар	Qнк1, квар	Рр, кВт	Qр, квар
1	562,4	542,07	83,63	40,5	9,72	53,62	-	655,75	636,19
2	1 795,67	2 036,22	443,52	214,81	28,81	180,27	550	2268,00	1881,30
3	630,4	534,27	60,48	29,29	10,14	55,72	-	701,02	619,28
4	386,32	392,37	13,44	6,51	7,16	37,92	-	406,92	436,80
5	387	434,31	147,84	256,07	6,98	37,13	536	541,82	191,51
6	303,45	291,73	3,92	1,9	4,51	25,85	-	311,88	319,48
7	756,5	564,25	21,56	37,34	11,36	62,38	-	789,42	663,97
8	437,06	434,67	16,8	8,14	6,93	36,88	125	460,79	354,69
9	697	527,36	13,86	24,01	10,29	56,51	-	721,15	607,88

 

2.4.2 Определение нагрузок на РП

Расчетная активная мощность на шинах РП определяется по выражению:

 

 

. (2.12)

Расчетная реактивная мощность на шинах РП определяется по выражению:

 

 (2.13)

 

где Ко - коэффициент одновременности, Ко = f(N,Ки);

m - число цехов.

 

Таблица 2.9

Расчет нагрузок на РП

№ цеха ,

кВт ,

кварРро, кВтQро, кварΔРтΣ, кВтΔQтΣ, кварРр, кВтQр, квар
1	700,00	933,33	83,63	40,5	9,72	53,62	7471,85	6913,86
2	2262,00	2307,70	443,52	214,81	28,81	180,27
3	784,00	588,00	60,48	29,29	10,14	55,72
4	440,00	213,10	13,44	6,51	7,16	37,92
5	510,00	520,30	147,84	256,07	6,98	37,13
6	360,00	174,36	3,92	1,9	4,51	25,85
7	896,00	672,00	21,56	37,34	11,36	62,38
8	530,00	256,69	16,8	8,14	6,93	36,88
9	819,00	722,29	13,86	24,01	10,29	56,51
сумма	7301,00	6387,78	805,05	618,57	95,90	546,29

 

Определяем коэффициент одновременности при числе присоединений к РП N=9 и средневзвешенном коэффициенте использования Ки = 0,54, значение Ко = 0,9. Рассчитываем значения расчетной активной и реактивной мощности на шинах РП по выражениям (2.12) и (2.13):

 

Расчет экономического значения реактивной мощности, потребляемой из сети энергосистемы

 

Экономически целесообразное значение реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы, определяется по выражению:

 

 (2.14)

 

где  - математическое ожидание расчетной активной нагрузки на шинах РП;

tgφэ - максимальное значение экономического коэффициента реактивной мощности.

Математическое ожидание расчетной активной и реактивной нагрузок на шинах РП определяется по выражениям:

 

 (2.15)

 

 (2.16)

 

где Рр и Qр - расчетная активная и реактивная мощность предприятия с учетом потерь в трансформаторах;

,9 - коэффициент приведения расчетной нагрузки к математическому ожиданию.

Экономический коэффициент реактивной мощности определяется по выражению:

 

 (2.17)

 

где tgφб - базовый коэффициент реактивной мощности, принимаем tgφб = 0,3;

а - основная ставка действующего тарифа на активную мощность, а =248880 руб/(кВт∙год);

b - дополнительная ставка действующего тарифа на активную мощность, b=188 руб/кВт∙ч;

dmax - отношение потребления энергии в квартале максимальной нагрузки энергосистемы к потреблению в квартале максимальной нагрузки предприятия, при отсутствии сведений принимаем dmax = 1;

k1 - коэффициент отражающий изменение цен на конденсаторные установки, его величина может быть принята равной коэффициенту увеличения ставки двухставочного тарифа на электроэнергию kw.

 

, (2.18)

 

где kw1 и kw2 - коэффициенты увеличения основной и дополнительной ставок тарифа на электроэнергию, данные коэффициенты определяются делением действующих ставок тарифа на а = 60 руб/(кВт∙год) и b=1,8∙ 10-2 руб/кВт∙ч соответственно, kw1 = 4148 и kw2 = 10444;

Tmax - число часов использования предприятием максимальной нагрузки, для двухсменного предприятия принимаем Tmax = 4300ч.

Определяем коэффициент удорожания конденсаторных установок, равный коэффициенту увеличения ставки двухставочного тарифа на электроэнергию по выражению (2.18):

 .

Определяем значение экономического коэффициента реактивной мощности по формуле (2.17):

 .

Определяем математические ожидания расчетных активных и реактивных нагрузок на шинах РП по формулам (2.15) и (2.16):

Определяем экономически целесообразное значение реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы, по выражению (2.14):

Уравнение баланса реактивной мощности на шинах РП завода:

 (2.19)

 

Из уравнения баланса реактивной мощности видно, что баланс реактивной мощности на границе раздела завода и энергосистемы не соблюдается. Следовательно, требуется произведение расчета о целесообразности дополнительного потребления реактивной мощности сверх экономического значения из энергосистемы или дополнительной установки батарей низковольтных конденсаторов.

 

Определение целесообразности дополнительной установки БНК

 

Определяем удельную стоимость потерь активной мощности и энергии в конденсаторных установках при годовом фонде рабочего времени для двухсменного предприятия Тг = 4000ч:

 

, (2.20)

.

 

Вычисляем степень компенсации реактивной мощности по выражению:

 

, (2.21)

 

Принимаем удельную стоимость БНК Снк = 9 руб/квар,  и с учетом k1 = kw = определяем удельные затраты на компенсацию реактивной мощности по выражению:

, (2.22)

 

Принимаем для двухсменного предприятия значение kм = 0,8, определяем годовое число часов использования максимальной реактивной мощности ТМQП. Так как  (0,7 < 0,8), то значение ТМQП определяется по выражению:

 

 (2.23)

 ч.

 

Определяем удельную стоимость потребления реактивной мощности и энергии, превышающую экономическое значение, по выражению:

 

 (2.24)

 

где d2 - плата за 1 квар∙ч потребляемой реактивной энергии, превышающей экономическое значение, принимается равной 0,2 коп/квар∙ч. Удельная стоимость потребления мощности и энергии сверх экономического значения:

Из приведенного расчета видно, что СQП > Знк ( > 20090,1 руб/квар), следовательно потребление дополнительной реактивной мощности из энергосистемы не выгодно. Поэтому дальнейший расчет является нецелесообразным, и для компенсации реактивной мощности устанавливаем батареи низковольтных конденсаторов суммарной мощностью Qнк2= квар.

Распределим полученную мощность по цехам завода пропорционально расчетным реактивным мощностям по выражению:

 

. (2.25)

 

Приведем пример расчета для цеха N5:

.

В расчете на один трансформатор:

.

Аналогично производим расчет для других цехов, результаты расчета заносим в таблицу 2.10.

 

Таблица 2.10

Распределение Qнк2 по цехам и трансформаторам

№ цеха	Qр, квар	Qнк2, квар	Nmin	Qґнк2, квар	Qґнк1, квар	QґнкΣ, квар	Тип батареи	QнкΣ, квар
1	582,57	169,12	1	169,12	-	169,12	АКУ - 0,4 - 175- 25У3	175
2	2251,03	653,47	2	326,74	275	601,74	2*АКУ - 0,4 - 400- 25У3	1200
3	563,56	163,60	1	163,60	-	163,60	АКУ - 0,4 - 175- 25У3	175
4	398,88	115,79	1	115,79	-	115,79	АКУ - 0,4 - 100- 25У3	100
5	690,38	200,42	1	200,42	536	736,42	2*АКУ - 0,4 - 375- 25У3	750
6	293,63	85,24	1	85,24	-	85,24	АКУ - 0,4 -100- 10У3	100
7	601,59	174,64	2	87,32	-	87,32	АКУ - 0,4 -175- 25У3	175
8	442,81	128,55	1	128,55	125	253,55	АКУ - 0,4 - 250- 20У3	250
9	551,37	160,06	1	160,06	-	160,06	АКУ - 0,4 -150- 25У3	150
сумма	6375,82	1850,88	-	-	-	-	-	3075

 

Проверим баланс реактивной мощности на границе раздела с энергосистемой:

 

Из приведенного расчета видно, что можно увеличить величину реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы, на значение Q=13,12 квар. Произведем пересчет расчетных полных мощностей и действительных коэффициентов загрузки цеховых трансформаторов после установки конденсаторных батарей. Результаты расчета сведем в таблицу 2.11.

 

Таблица 2.11

Действительные коэффициенты загрузки цеховых трансформаторов

№ цеха	Тип трансформатора	Кол-во	βт	Sр, кВ∙А
1	ТМГ-1000/10	1	0,76	763,85
2	ТМГ-1600/10	2	0,77	2473,59
3	ТМГ-1000/10	1	0,79	792,65
4	ТМГ-630/10	1	0,79	499,14
5	ТМГ-630/10	1	0,85	538,15
6	ТМГ-630/10	1	0,58	363,28
7	ТМГ-630/10	2	0,70	887,33
8	ТМГ-630/10	1	0,78	493,12
9	ТМГ-1000/10	1	0,82	816,35

 

Как видно из таблицы 2.11, значения действительных коэффициентов загрузки цеховых трансформаторов находятся в нормальных пределах.

 

3. Построение картограммы и определение условного центра электрических нагрузок

 

Выбор места расположения ГПП, РП и цеховых ТП удобно производить с помощью картограммы нагрузок, которая представляет собой размещенные на генеральном плане предприятия окружности. Площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе отражают расчетные нагрузки цехов. Картограмма электрических нагрузок позволяет визуально оценить нагрузки того или иного цеха, а также ту часть, которая приходится на освещение. При этом расчетная мощность цеха представляется в виде круга радиусом r, а площадь сектора на этом круге равна в масштабе расчетной нагрузке освещения.

Расчетная активная нагрузка цеха, представленная в виде окружности радиуса r, может быть определена по выражению:

 

, (3.1)

 

где - масштаб, кВт/мм2,принимаем масштаб 2 кВт/мм2;

 - радиус окружности, мм.

Откуда требуемый радиус окружности выразим в виде:

 

. (3.2)

 

Угол сектора расчетной нагрузки освещения определяется по выражению:

 

 (3.3)

Приведем пример расчета для цеха N5, расчет для остальных цехов будет аналогичным. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.1.

 

Радиус окружности по формуле (3.2):

 мм.

Угол сектора расчетной нагрузки освещения по формуле (3.3):

°.

 

Таблица 3.1

Расчет картограммы нагрузок

№ цеха Название цеха Ррс, кВт           Рро, кВт          Рр, кВт ,

мм ,

град
1	Административный корпус	562,4	83,63	646,03	10,14	46,60
2	Блок цехов основного производства	1 795,67	443,52	2239,19	18,88	71,31
3	Инженерный корпус	630,4	60,48	690,88	10,49	31,51
4	Склад готовой продукции	386,32	13,44	399,76	7,98	12,10
5	Ремонтно-механический цех	387	147,84	534,84	9,23	99,51
6	Склад химикатов	303,45	3,92	307,37	6,99	4,59
7	Компрессорная	756,5	21,56	778,06	11,13	9,98
8	Склад хлопка	437,06	16,8	453,86	8,50	13,33
9	Холодильная станция	697	13,86	710,86	10,64	7,02

 

Как и для плоского тела, координаты условного центра нагрузки завода определяются по выражениям, известным из курса теоретической механики:

 

, (4.1)

, (4.2)

 

где и - координаты центра нагрузок i-того цеха, при равномерном распределении нагрузки по площади цеха принимаются равными геометрическому центру i-го цеха и определяются по генплану предприятия.

Произведем замеры центров нагрузок каждого из цехов и результаты замеров сведем в таблицу 4.1.

 

Таблица 4.1

Координаты центров нагрузок цехов

№ цеха	Название цеха	Рр, кВт	Хi	Yi
1	Административный корпус	646,03	27,00	84,00
2	Блок цехов основного производства	2239,19	104,00	67,00
3	Инженерный корпус	690,88	171,00	44,00
4	Склад готовой продукции	399,76	22,00	165,00
5	Ремонтно-механический цех	534,84	86,00	160,00
6	Склад химикатов	307,37	148,00	175,00
7	Компрессорная	778,06	148,00	151,00
8	Склад хлопка	453,86	210,00	168,00
9	Холодильная станция	710,86	171,00	102,00

 

Рассчитаем координаты условного центра электрических нагрузок по выражениям (4.1)-(4.2):

.

Зная место расположения ЦЭН по рассчитанным координатам по рис. 4.1. можно определить место расположения РП. При выборе месторасположения распределительного пункта смещаем РП в сторону источника питания.

Картограмма электрических нагрузок прядильной фабрики приведена на рис.3.1.

 

Рис. 3.1 Картограмма электрических нагрузок

4. Разработка схемы электроснабжения предприятия на напряжение выше 1 кВ

 

Для приёма и распределения электроэнергии на напряжении 6…35 кВ на больших и средних предприятиях, как правило, предусматриваются распределительные пункты (РП). Количество РП на предприятиях зависит от суммарной нагрузки. На напряжении 6…10 кВ РП комплектуются камерами КСО-385, КСО-285, КСО-292, КСО-298 и т.п. На проектируемом предприятии предусматриваем один РП с камерами КСО-298, которые комплектуются вакуумными выключателями ВВ/TEL.

В схемах должно обеспечиваться глубокое секционирование всех звеньев от источника питания до шин низкого напряжения цеховых ТП, что значительно повышает надёжность электроснабжения. Схемы распределительных сетей 6 - 10 кВ системы внутризаводского электроснабжения предназначены для питания электроприёмников и потребителей электроэнергии, расположенных на территории промышленного объекта. Они могут быть радиальными, магистральными и смешанными (комбинированными) в зависимости от расположения потребителей, их мощности и требуемой степени бесперебойности питания.

Для электроснабжения предприятия применяем смешанную схему, при которой питание крупных и ответственных потребителей осуществляется по радиальной схеме, а средних и