Электроснабжение предприятия и цеха

 

где Р_уд – удельная расчетная нагрузка освещения на 1 м² освещаемой поверхности, кВт [3, т.2, с.67; 4, с.296];

      Р   –  освещаемая площадь цеха, определяемая по генплану завода, кВт.   

Расчетная нагрузка установок электроосвещения определяется по методу коэффициента спроса

 

   Р_ро = К_со ·Р_уо· К_пра,                               (5)

 

где  К_со – коэффициент спроса осветительных нагрузок [3, т.2, с.72];

       К_пра – коэффициент потерь  в пускорегулирующей аппаратуре  [3, т.2, с.72; 7, с.35-36];

В случае отсутствия данных, величину Р_уд  можно определить, исходя из нормированной величины освещенности объекта [1, с.367-370;  с.375].

Применяем к установке для всех цехов светильники с лампами  ДРЛ, а следовательно по величине светового потока из  [7, с.24-34; 9, с.12-29], можно определить величину площади, на которой обеспечивается требуемая освещенность по мощности лампы и величине площади находят Р_уд.

              Расчёт освещения произведем для механического цеха, для остальных цехов результаты расчёта представим в таблице 3.

              Для ламп типа ДРЛ  Кпра=1,1.

Для механического цеха:

             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3 – Расчёт освещения объекта

 

3.4 Определение расчетной нагрузки всего предприятия на стороне НН

 

Расчетная полная мощность, сети низкого напряжения цеха без  учета мощности компенсирующих устройств Spнн, КВА, без учета потерь мощности в сетях НН цеха в связи с их малой протяженностью определяется по выражению

 

                                                  (6)

 

 

Для механического цеха:                                                     

Определенные расчетные нагрузки цехов на стороне НН, без учета мощности компенсирующих устройств, приведены в таблице 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4– Расчёт электрических нагрузок по цехам на стороне НН

Группы приемников по цехам	Номинальная установленная  мощность цеха, Ру, кВт	Коэффицие нт использова ния, Ки	Коэффи циент спроса, Кс	cosф	tgф	Кпра	Средняя мощность за максимально  загруженную смену			Максимальная расчётная  мощность
							Рсм, кВт	Qсм, кВ ар	Sсм, кВА	Рр, кВт	Qp, квар	Sр, кВА
Цех№1
Силовая нагрузка	2600,00	0,5	0,16	0,85	0,62		1300	806	1529,5869	416	257,92	489,4677991
Осветительная нагрузка	121,00	0,9	0,85	0,57	1,44	1,1	108,8981405	156,8133	190,9168	113,1331	162,9116	198,3413382
Всего нагрузка НН	2721,00						1408,89814	962,8133	1720,5037	529,1331	420,8316	687,8091374
Цех№2
Силовая нагрузка	1650,00	0,3	0,23	0,5	1,73		495	856,35	989,12098	379,5	656,535	758,3260883
Осветительная нагрузка	40,17	0,9	0,85	0,57	1,44	1,1	36,14876033	52,05421	63,37487	37,55455	54,07855	65,83944838
Всего нагрузка НН	1690,17						531,1487603	908,4042	1052,4959	417,0545	710,6135	824,1655367
Цех№З
Силовая нагрузка	1000,00	0,5	0,23	0,95	0,33		500	165	526,5216	230	75,9	242,1999381
Осветительная нагрузка	192,79	0,9	0,85	0,57	1,44	1,1	173,5140496	249,8602	304,19938	180,2618	259,577	316,0293522
Всего нагрузка НН	1192,79						673,5140496	414,8602	830,72098	410,2618	335,477	558,2292903
Цех№4
Силовая нагрузка	1450,00	0,2	0,39	0,6	1,33		290	385,7	482,56035	565,5	752,115	940,9926797
Осветительная нагрузка	112,46	0,9	0,85	0,57	1,44	1,1	101,2165289	145,7518	177,44964	105,1527	151,4199	184,3504555
Всего нагрузка НН	1562,46						391,2165289	531,4518	660,00998	670,6527	903,5349	1125,343135
Цех№5
Силовая нагрузка	2100,00	0,2	0,75	0,76	0,86		420	361,2	553,95437	1575	1354,5	2077,328874
Осветительная нагрузка	51,96	0,9	0,85	0,57	1,44	1,1	46,76745868	67,34514	81,991238	48,58619	69,96412	85,17978634
Всего нагрузка НН	2151,96						466,7674587	428,5451	635,9456	1623,586	1424,464	2162,50866
Цех№б
Силовая нагрузка	13000,00	0,7	0,25	0,65	1,17		9100	10647	14006,02	3250	3802,5	5002,150163
Осветительная нагрузка	46,39	0,9	0,8	0,57	1,44	1,1	41,75181818	60,12262	73,197975	40,824	58,78656	71,5713533
Всего нагрузка НН	13046,39						9141,751818	10707,12	14079,218	3290,824	3861,287	5073,721516
Цех№7
Силовая нагрузка	35000,00	0,7	0,3	0,6	1,33		24500	32585	40768,029	10500	13965	17472,01262
Осветительная нагрузка	19,88	0,9	0,9	0,57	1,44	1,1	17,89363636	25,76684	31,370561	19,683	28,34352	34,50761677
Всего нагрузка НН	35019,88						24517,89364	32610,77	40799,4	10519,68	13993,34	17506,52024
Цех№8
Силовая нагрузка	140,00	0,2	0,53	0,5	1,73		28	48,44	55,950278	74,2	128,366	148,2682365
Осветительная нагрузка	170,80	0,9	0,9	0,57	1,44	1,1	153,7226033	221,3605	269,50164	169,0949	243,4966	296,4517986
Всего нагрузка НН	310,80						181,7226033	269,8005	325,45191	243,2949	371,8626	444,7200351
Цех№9
Силовая нагрузка	3100,00	0,25	0,16	0,75	0,88		775	682	1032,3512	496	436,48	660,704768
Осветительная нагрузке	79,53	0,9	0,9	0,57	1,44	1,1	71,57454545	103,0673	125,48224	78,732	113,3741	138,0304671
Всего нагрузка НН	3179,53						846,5745455	785,0673	1157,8334	574,732	549,8541	798,735235
Освещение завода	386,91	0,9	1	0,57	1,44	1,1	383,0431091	551,5821	671,53914	425,6035	612,869	746,1545956

 

 

 

 

3.5 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций

 

Определение числа и  мощности цеховых трансформаторов  выполняем с учетом следующих  факторов:

1. Категории надежности электроснабжения потребителей;
2. Компенсации реактивной мощности на напряжение до 1кВ;
3. Перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах;
4. Шага стандартных мощностей.

Однотрансформаторные  цеховые подстанции применяем при  наличии в цеху потребителей 3-й  категории, допускающих перегрев электроснабжения на время доставки “складского” резерва.

Двухтрансформаторные  подстанции применяем в случаях:

1. При наличии потребителей особой группы или преобладании потребителей 1-й категории;
2. Для сосредоточенный цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезаводского назначения;
3. Для цехов с высокой удельной плотностью нагрузки.

Цеха запитываем от цеховой трансформаторной подстанции установленной в непосредственно в цехе.

Ориентировочный выбор  числа и мощности цеховых трансформаторов  проводим по плотности максимальной нагрузки σ, кВА/м² определяемой по формуле

                                                       (7)

где     Sp – расчетная нагрузка цеха, кВА;

          F – площадь цеха, м²;

Определяем минимально возможное число цеховых трансформаторов, Но, исходя из предположения, что в сети НН будет осуществлена полностью компенсация реактивной мощности, то есть до cosφ=1, и при S=P,

 

 ,                                                 (8)

где S_т.ном – номинальная мощность одного трансформатора, выбирается ориентировочно по плотности нагрузки σ, кВА;

         β – коэффициент загрузки трансформатора;

         Ррн – реактивная активная нагрузка цеха до 1кВ, кВт;

Для нагрузок 2-й и 3-й категории коэффициент загрузки β принимается равным 0,9–0,95, для 1-й категории 0,65–0,7.

Рекомендуемая номинальная  мощность цеховых трансформаторов  в зависимости от плотности нагрузки приведена в таблице 5.

Таблица 5 - Номинальная мощность трансформаторов

Плотность максимальной нагрузки  σ, кВА/м2	до 0,05	до 0,1	до 0,2	до 0,3	свыше 0,3
Рациональная мощность трансформатора Sт.ном , кВА	400	630	1000	1600	2500

 

Для механического цеха имеем:

1. Для трансформаторной подстанции ТП № 1

2.Возможное число трансформаторов  для ТП №1 будет равно

Результаты расчета  числа и мощности трансформаторов  цеховых подстанций приведены в таблице 6.

 

  Таблица 6– Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций

 

Наименование ТП	№ цеха по генплану	Pрн, кВт	Qрн, кВАр	Sр, кВА	Категория	σ, кВА/м2	F, м2	Sт.ном, кВА	β	H
ТП № 1	Цех №1	529,1330682	420,8316182	676,0776987	1	0,085267052	8066,528926	630	0,7	2
ТП № 2	Цех №3	410,2618182	335,4770182	529,9618752	1	0,043432191	12852,89256	630	0,7	2
ТП № 3	Цех №7	1519,683	13993,34352	17506,49575	1	10,56634966	1656,818182	1000	0,7	3
ТП № 4	Цех №2	397,6	532,879	562,2913124	2	0,16799358	3347,1	1000	0,9	1
	Цех №5	186,6	276,964	263,8922507	3	0,076174769	3464,3	400	0,95	1
	Цех №9	94,73	140,574	133,9684508	3	0,020214635	6627,3	400	0,95	1
ТП № 5	Цех №4	327,3	484,69	462,872099	2	0,057621324	8033	400	0,9	2
	Цех №8	239,8	355,79	460,8	3	0,048561492	9489	400	0,95	1
ТП № 6	Цех №6	490,824	396,287	694,1299575	1	0,179551969	3865,9	630	0,7	2

 

 

3.6 Определение мощности конденсаторных батарей в сети напряжением ниже 1 кВ

 

Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана из сети высокого напряжения в сеть низкого напряжения Q_в-н, кВар без превышения предусмотренного значения коэффициента загрузки определяется по формуле

 

,                     (9)

 

где b = 0,93 для нагрузок 2-й и 3-й категорий, или 0,7 для нагрузок 1-й категории.

Если расчетная реактивная нагрузка сети низкого напряжения равна Qнн, а допустимый переток реактивной мощности шины 10 кВ в сеть низкого напряжения равен Qвн, то от источников реактивной мощности низкого напряжения синхронных двигателей и конденсаторов необходимо обеспечить получение реактивной мощности

                                                (10)

Значение мощности Qкн уточняется при выборе стандартных комплектных конденсаторных батарей.

Проверяем какая величина cosφ получается в сети низкого напряжения по формуле

                                          (11)

Если    cos j_нн < 0,85,   то   следует   увеличить   Q_кн    из   условия           cosj_нн³0,85. Это требование обусловлено технико-экономическими соображениями. Аналогично следует поступить, если   Q_в-н ³ Q_рн.

Для трансформаторной подстанции ТП№ 1

Следовательно принимаем

Расчет и выбор компенсирующих устройств на напряжение до 1 кВ представлены в таблице 7.

Таблица 7– Определение расчетных нагрузок цехов на стороне 1000 В с учетом мощности компенсирующих устройств

Наименование ТП	№ цеха по генплану	Qвн, кВАр	Qкн, кВАр	Qбат, кВАр	cos φнн	Q'рн, кВАр	Ррн, кВт
ТП № 1	1	357	63,83162	330	0,8893	381,91	1013
ТП № 2	3	815	-479,523	330	0,9532	240,68	690,26
ТП № 3	7	690	13303,34	330	0,9949	120,22	582,2
ТП № 4	2,5,9	1763	-815	330	0,9392	290,42	678,93
ТП № 5	4,8	476	363	660	0,9841	522	799,6
ТП № 6	6	500	-10	660	0,9892	-263,7	490,824

Комплектные конденсаторные установки, устанавливаемые на трансформаторных подстанциях: ТП № 1  КУ10 – 1; ТП № 2  КУ10 – 1; ТП № 3  КУ10 – 1; ТП № 4  КУ10 – 1; ТП № 5  КУ10 – 1; ТП № 6  КУ10 – 1;

 

3.7 Определение расчетных нагрузок цехов (подстанций) на стороне выше 1000 В

 

Суммарные активные и реактивные нагрузки электропотребителей до и выше 1 кВ в целом по предприятию определяются суммированием соответвующих нагрузок всех цехов с учетом реактивной нагрузки освещения, потерь мощности в трансформаторах цеховых подстанций.

Активные потери ΔРт, кВт и реактивные потери, ΔQ, кВАр, мощности в трансформаторах цеховых трансформаторных подстанций рассчитываются по формулам

                                               (12)                                    (13)

где  ΔРхх, ΔQкз – активные потери холостого хода и короткого

        замыкания, кВт;

       Iхх, Uкз, – ток холостого хода и напряжение короткого замыкания ;%;

       Кз  – коэффициент загрузки трансформатора.

Коэффициент загрузки трансформатора определяется по формуле

 

            ,                                             (14)                                                                        

где n – число трансформаторов;

Данные для вычисления потерь мощности в трансформаторах берем из таблицы 8.

Таблица 8– Данные принятых трансформаторов

Тип Трансформатора	Sном.т, кВА	Uн, кВ		Uк,%	ΔРкз, кВт	ΔРхх, кВт	Iхх,%
		ВН	НН
ТМ	630	10	0.4	5,5	8	1,5	2

 

Для цеховой трансформаторной подстанции ТП № 1

;

 

Результаты расчетов сводим в таблицу 9.

Таблица 9 –  Расчетная нагрузка цехов, приведенные к стороне ВН

Наименование ТП	№ цеха по генплану	Pу, кВт	Pнн, кВт	Qнн, кВАр	Sт.ном, кВА	Kз	ΔPт, кВт	ΔQт, кВт	Pрв, кВт	Qрв, кВАр	Sр.в, кВА
ТП № 1	1	2720,997934	1013	381,912	1000	0,36086713	2,54180069	20,9215	1018,0836	423,755	1102,752
ТП № 2	3	1192,793388	690,26	240,677	630	0,58017137	4,192790556	43,15899	698,64558	326,995	771,3828
ТП № 3	7	35019,88182	582,2	120,219	1000	0,29724125	2,206818896	17,7401	586,61364	155,6992	606,9249
ТП № 4	2,5,9	7021,656405	678,93	290,417	400	0,92304521	8,316099735	146,315	695,5622	583,0471	907,6071
ТП № 5	4,8	2260,177934	799,6	521,995	400	1,19362823	12,89798675	340,7161	825,39597	1203,427	1459,286
ТП № 6	6	13046,39091	490,824	-263,713	630	0,44220862	3,064387732	26,78094	496,95278	-210,151	539,5605