Электроснабжение инструментального цеха

 

 

2.Расчет электрических нагрузок  цеха. Выбор числа и мощности  питающих трансформаторов.

 

Методика расчета основана на методе коэффициентов максимума (упорядоченных диаграмм).

Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Рм, Qм, Sм) расчетных нагрузок группы электроприемников.

 

Где:

Рм – максимальная активная нагрузка, кВт;

Qм – максимальная реактивная нагрузка, квар;

Sм – максимальная полная нагрузка, кВА;

Км – коэффициент максимума активной нагрузки;

К/м – коэффициент максимума реактивной нагрузки;

Рсм – средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;

Qсм – средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, квар.

 

Где:

Ки – коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации по таблице 1.5.1[1];

Рн – номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, кВт;

tgφ – коэффициент реактивной мощности;

Км = F(Ки, nэ) определяется по таблице 1.5.3[1].

nэ = F(n, m, Ки ср, Рн) может быть определено по упрощенным вариантам (таблица 1.5.2[1]),

Где:

n – фактическое число электроприемников в группе;

m – показатель силовой сборки в группе,

                                                      

                                                 (2.1)

Где:

Рн.нб, Рн.нм – номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, кВт.

В соответствии с практикой проектирования принимается К/м =1,1 при nэ ≤ 10; К/м =1 при nэ > 10.

Алгоритм расчета электрических нагрузок цеха и выбора числа и мощности питающих трансформаторов следующий: мощность 3-фазных электроприемников приводится к длительному режиму:

- для электроприемников работающих  в ДР;

- для электроприемников ПКР;

ПВ – продолжительность включения, отн.ед.

Затем 1-фазная нагрузка приводится к условной трехфазной мощности: нагрузки распределяются по фазам с наибольшей равномерностью, и определяется величина неравномерности (Н)

Где:

Рф.нб, Рф.нм – мощность наиболее и наименее загруженной фазы, кВт.

При Н > 15% и включении на линейное напряжение:

- для одного электроприемника;

- для нескольких электроприемников.

Где:

Ру(3) – условная 3-фазная мощность(приведенная), кВт;

Рм.ф(1) – мощность наиболее загруженной фазы, кВт.

Определяется мощность наиболее загруженной фазы. При включении на линейное напряжение нагрузки отдельных фаз однофазных электроприемников определяются как полусуммы двух плеч, прилегающих к данной фазе:

Из полученных результатов выбирается наибольшее значение.

Мощность нагрузки освещения определяется методом удельной мощности по формуле (2.2), где Руд – мощность, затрачиваемая на освещение одного квадратного метра помещения. Исходя из предыдущих расчетов, выбирается нагрузка по секциям. Согласно распределению нагрузки по РУ заполняется «Сводная ведомость нагрузок по цеху». Дальнейший расчет производится для ШМА1 и ШМА2, т.к. РП7, РП8 и ЩО электроприемники одного наименования и итоговых расчетов не требуют.

Определяется показатель силовой сборки в группе – m по формуле (2.1). Рассчитывается средняя нагрузка за смену: активная – Рсм по формуле (2.3), реактивная – Qсм по формуле (2.4) и полная – Sсм по формуле (2.5). Затем по формуле (2.6) рассчитывается средний коэффициент использования группы электроприемников, по формуле (2.7) – средний коэффициент реактивной мощности – cosφ, по формуле (2.8) – средний коэффициент реактивной мощности – tgφ.

Выбирается эффективное число электроприемников по таблице 1.5.2[1], в зависимости от n, m, Ки ср, Рн . Выбирается коэффициент максимума активной нагрузки Км по таблице 1.5.3[1], в зависимости от Ки ср и nэ, и коэффициент максимума реактивной нагрузки – Км/, в зависимости от nэ. С учетом Км и Км/ рассчитываются активная по формуле (2.9) и реактивная по формуле (2.10) мощности. Зная Рм и Qм рассчитывается полная максимальная нагрузка – Sм по формуле (2.11). Затем определяются токи на РУ по формуле (2.12) и потери в трансформаторе. Приближенно потери мощности в трансформаторе учитываются в соответствии с соотношениями:

Расчетная мощность трансформатора с учетом потерь определяется по формуле (2.13). Зная эту мощность выбирается КТП.

Так как есть потребители 2  категории ЭСН, то ТП – двухтрансформаторная с трансформаторами одинаковой мощности, а между секциями НН устанавливается устройство АВР (автоматическое включение резерва).

 Так как трансформаторы должны быть одинаковые, нагрузка распределяется по секциям примерно одинаково, поэтому принимаем следующие РУ: РП9 и РП10 (для 3-фазного ПКР), РП8 и РП11 (для 1-фазного ПКР), ЩО, ШМА1 и  ШМА 2 (для 3-фазного ДР).

Такой выбор позволит уравнять нагрузки на секциях и сформировать схему ЭСН (рис.2.1.)

 

 

Рис.2.1.Схема ЭСН цеха.

 

2.1.Нагрузка 3-фазного ПКР приводится к длительному режиму:

 

Рис.2.2. Распределение 1-фазной нагрузки по фазам.

2.2.Нагрузка 1-фазного ПКР, включенная на линейное напряжение, приводится к длительному режиму и к условной 3-фазной мощности. Схема распределения 1-фазной нагрузки по фазам представлена на рис.2.2.

 

2.3.Определяется методом удельной мощности нагрузка ОУ:

                                                      (2.2)

 

2.4.Распределяется нагрузка по секциям:

Таблица 2.1.

Распределение нагрузок по секциям.

Секция 1	Нагрузка приведенная, кВт		Секция 2
1	2	3	4
РП9			РП8
Кран-балка 1×3,87	3,87	13,8	Заточные станки Наждачные станки
ЩО			РП11
14.4	14.4	13,8	Заточные станки Наждачные станки
ШМА 1			ШМА 2
Поперечно-строгальный станок 2×5,5	11	16,5	Поперечно-строгальный станок 3×5,5
Токарно – револьверные станки 4×4,8	19,2	19,2	Токарно – револьверные станки 4×4,8
Одношпиндельные автоматы токарные 2×1,8	3,6	5,4	Одношпиндельные автоматы токарные 3×1,8
Токарные автоматы 6×4,5	27	9	Токарные автоматы 2×4,5
Алмазно – расточные станки 2×2,8	5,6	11,2	Алмазно – расточные станки 4×2,8
Горизонтально – фрезерные станки 1×10	10	70	Горизонтально – фрезерные станки 7×10
РП10 Кран-балка 1×3,87	3,87
ИТОГО	98,54	154,1	ИТОГО

 

2.5.Согласно распределению нагрузки по РУ заполняется «Сводная ведомость нагрузок по цеху» табл.2.2. Колонки 1, 2, 3, 5, 6, 7 заполняются ранее рассчитанными значениями.

Колонка 4 табл.2.2: кроме РП8 и РП11 с 1-фазными электроприемниками и ЩО.

Для ШМА 2 и РП9 и РП10 расчет проводится по аналогии.

Так как РП 8, РП 11, ЩО электроприемники одного наименования, итоговых расчетов не требуется. Расчет производится для ШМА 1 и ШМА 2.

 

2.6.Определяется m:

 результат заносится в колонку 8 табл.2.2.

=>mШМА 1 > 3.

=>mШМА 2 > 3.

 

2.7.Определяется средняя нагрузка за смену:

-активная нагрузка за смену:

;                                                                                          (2.3)

Для остальных РУ расчет проводится по аналогии. Результат заносится в колонку 9 табл.2.2.

-реактивная нагрузка за смену:

;                                                                                        (2.4)

.

Для остальных РУ расчет проводится по аналогии. Результат заносится в колонку 10 табл.2.2.

-полная нагрузка за смену:

;                                                                                (2.5)

Для остальных РУ расчет проводится по аналогии. Результат заносится в колонку 11 табл.2.2.

 

2.8.Определяется Ки.ср, cosφ ср, tgφ ср.

-определение Ки.ср:

;                                                                                         (2.6)

-определяется cosφ ср:

                                                                                        (2.7)

-определяется tgφ ср:

                                                                                          (2.8)

 

2.9.Определяется nэ:

по табл.1.5.2.[1], результат заносится в колонку 12 табл.2.2:.

nэШМА 1 = F(18, >3, <0,2, переменная).

nэШМА 2 = F(23, >3, <0,2, переменная):

Применяются относительные единицы:

n = 18, число электроприемников в группе;

n1 = 1, число электроприемников с наибольшей мощностью;

Рn1 = 10кВт, мощность наибольшего электроприемника;

Рн.п. = 76,4кВт, мощность электроприемников в группе.

относительное число наибольших по мощности электроприемников.

относительная мощность наибольших по мощности электроприемников.

 относительное число эффективных  электроприемников определяется  по табл.1.5.4.[1].

 

2.10.Определяется Км:

 определяется по табл.1.5.3[1], результат заносится в колонку 13 табл.2.2.

В соответствии с практикой проектирования принимается Км/ = 1,1 при nэ ≤ 10; Км/ = 1 при nэ ≥ 10.

Принимаем:

Км ШМА1/ = 1 при nэ = 15;

Км ШМА2/ = 1 при nэ = 23;

 

2.11.Определяется максимальная нагрузка:

-активная максимальная нагрузка:

;                                                                                          (2.9)

Для остальных РУ расчет проводится по аналогии. Результат заносится в колонку 15 табл.2.2.

-реактивная максимальная нагрузка:

;                                                                                      (2.10)

.

Для остальных РУ расчет проводится по аналогии. Результат заносится в колонку 16 табл.2.2.

-полная максимальная нагрузка:

;                                                                                 (2.11)

Для остальных РУ расчет проводится по аналогии. Результат заносится в колонку 17 табл.2.2.

 

2.12.Определяется ток на РУ, результат заносится в колонку 18 табл.2.2.

                                                                                         (2.12)

 

2.13.Определяются потери в трансформаторе, результаты заносятся в колонку 15, 16, 17 табл.2.2.

 

2.14.Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности.

                                    (2.13)

По табл.6.стр.11.[2], принимаем КТП 2×100 – 10/0,4:

Тип – 2КТП100/10(6)/0,4;

Мощность трансформатора - 2×100кВА;

Тип трансформатора – ТМФ – 100/10.

По табл.2.106.стр.214.[3], принимаем трансформатор:

Тип – ТМФ – 100/10;

Номинальная мощность – 100кВА;

Сочетание напряжений:

ВН – 6,10кВ;

НН – 0,4кВ;

Схема и группа соединений обмоток – Д/Ун – 0;