Определение расчетных электрических нагрузок

1. определение расчетных электрических нагрузок

Краткая характеристика потребителей электрической энергии

Краткая характеристика потребителей электроэнергии приведена в табл.1.1, 1.2 которые являются приемниками трехфазного переменного тока, частотой 50 Гц, напряжением 380/220 В.

Таблица 1.1

№ по ген плану	Наименование цеха	Категория потребителя по ПУЭ
1	2	3
1	Насосная	I
2	Столовая	III
3	Заводоуправление	I
4	Цех хранения мелющихся тел	III
5	Матерьяльный склад	III
6	Склад	III

Краткая характеристика среды производственных помещений

Таблица 1.2

№ по ген плану	Наименование цеха	Характеристика производственной среды
1	2	3
1	Насосная	Нормальная
2	Столовая	Нормальная
3	Заводоуправление	Нормальная
4	Цех хранения мелющихся тел	Нормальная, пыльная
5	Матерьяльный склад	Нормальная
6	Склад	Нормальная

Определение расчетных электрических нагрузок

К основным следует отнести методы определения расчетных нагрузок:

1) по установленной мощности и коэффициенту спроса:

Р_Р = К_С * Р_Н

2) по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок:

Р_Р = К_Ф * Р_с

3) по средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм показателей графиков нагрузок:

Р_Р = К_М * Р_С

4) по средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней (статистический метод).

Первый метод расчета применяют для определения расчетной максимальной нагрузки узлов электроснабжения (цеха, корпус предприятия) на стадии проектного задания.

Второй метод с достаточной степенью точности позволяет определять расчетные нагрузки узлов на всех ступенях системы электроснабжения, начиная от шин цеховых подстанций и выше в сторону питания. При условии наличия графика нагрузки может считаться вообще в полнее удовлетворительным.

Третий метод наиболее точен и применяется для расчета нагрузок на всех ступенях системы электроснабжения, но при условии наличия данных о каждом приемнике узла.

Использования четвертого метода возможны во всех случаях, когда достаточно исходных данных для определения отклонения расчетной нагрузки от средней.

Вспомогательные методы определения расчетных нагрузок:

1.         по удельному расходу энергии на единицу продукции.

2.         по удельной нагрузки, приходящейся на единицу производственной площади.

Определение расчетных нагрузок цехов по установленной мощности и коэффициенту спроса.

Расчетная нагрузка (активная Р, и реактивная Q) силовых приемников цеха определяется из соотношений:

Р_Р = К_С * Р_Н

Q_Р = Р_Р * tgφ

где Р_Н – суммарная установленная мощность всех приемников цеха;

К_С – средний коэффициент спроса

tgφ - соответствующий характерному для приемников данного цеха средневзвешенному значению коэффициента мощности

Расчетная нагрузка осветительных приемников цеха определяется по установленной мощности и коэффициенту спроса

Р _РО = Р_НО * К_{С О}

где К_{С О} – коэффициент спроса, для освещения

Р_НО – установленная мощность приемников электрического освещения.

Величина Р_НО может находиться и по формуле:

Р_НО = Р_УДО * F

где Р_УДО – удельная нагрузка, Вт/м² площади пола цеха. В нашем случаи:

Р_УДО = 4.6 Вт/м²

Полная расчетная мощность силовых и осветительных приемников цеха определяется:

Расчетная активная и реактивная мощности групп приемников выше 1000В определяются из соотношений, а полная из выражения:

Р_Р = К_С * Р_Н

Q_Р = Р_Р * tgφ

Активные суммарные, расчетные и реактивные нагрузки потребителей 0,38 кВ/0,22 кВ и 6 кВ в целом по предприятию определяются суммированием соответствующих нагрузок цехов

Определение расчетной нагрузки завода в целом

Полная расчетная мощность предприятия определяется по активным расчетным и реактивным нагрузкам цехов, с учетом расчетной нагрузки освещения территории предприятия, потерь мощности в трансформаторах и ГПП , с учетом компенсации реактивной мощности.

Активные суммарные расчетные и реактивные нагрузки предприятия по результатам расчетов (табл. 1.3) силовых приемников до 1000 В.

Р_Р = 535 кВт; Q_Р = 272.7 кВар;

Осветительных приемников (цехов и территорий):

Р _РО = 24.1 кВт

 

Расчетная нагрузка 0.38 кВ цехов по установленной мощности и коэффициенту спроса

Таблица 1.3

№ по г плану	Наименование цеха	Силовая нагрузка
		РН, кВт	КС	Cosφ	tgφ	РР, кВт	QР, кВар
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Насосная	350	0.8	0.8	0.75	280	210
2	Столовая	140	0.7	0.95	0.32	98	31.3
3	Заводоуправление	60	0.9	0.98	0.2	54	10.8
4	Цех хранения мелющихся тел	40	0.85	0.98	0.2	35	7
5	Матерьяльный склад	30	0.85	0.98	0.2	25.5	5
6	Склад	50	0.85	0.98	0.	42.5	8.5
итого						535	272.7

Расчетная осветительная нагрузка по цехам завода

Таблица 1.4

№ по ген плану	Наименование цеха	Осветительная нагрузка					Силовая и осветительная нагрузка
		F, м2	РУД, Вт/м2	РНО, кВт	КСО	РРО, кВт	РР+ РРО, кВт	QР, кВар	SР, кВА
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Насосная	1325	4.6	6.1	0.9	5.7	285.7	210	354.5
2	Столовая	702	4.1	2.8	0.95	2.2	100.2	31.3	105
3	Заводоуправление	982	4.1	4.02	0.87	3.6	57.6	10.8	59
4	Цех хранения мелющихся тел	990	3.4	3.3	0.81	2.8	37.8	7	38.5
5	Матерьяльный склад	825	3.4	2.8	0.8	2.2	27.7	5	28
6	Склад	2798	3.4	9.5	0.85	7.6	50.1	8.5	51
итого			23			24.1		272.7	636

 

Так как трансформаторы цеховых и главных понизительных подстанций еще не выбраны, то приближенно потери мощности в них определяются:

DР_т=0,02×S_p; DQ_т=0,1×S_p

В нашем случаи:

= 354.5 кВА

DР_т=0.02*636= 12.72 кВт

DQ_т=0,1*636 = 63.6 кВар

Необходимая мощность компенсирующих устройств по заводу в целом определяется:

Q_ку = Pс_.г (tg j_ест.-tg j_н.)

где P_с.г – активная среднегодовая нагрузка завода;

tg j_ест – соответствует средневзвешенному естественному коэффициенту мощности за год;

tg j_н – соответствует нормативному значению коэффициента мощности.

P_с.г= (P_p×T_мах)/T_дг

где Т_мах = 5300; Т_дг – действительное годовое число работы потребителей электроэнергии.

P_с.г= (535*5300)/8500 = 333.5 кВт

По заданным данным завода:

Cos j_ест = 0.95 (tg j_ест = 0.3)

Принимаем нормативное значение коэффициента мощности:

Cos j_н. = 0.96 (tg j_н. = 0.29)

Мощность компенсирующих устройств равна:

Q_ку = 333.5*(0.3-0.29) = 3.33 кВар

Некомпенсированная мощность на шинах ГПП:

Q=Q_p -Q_ку

где Q_p – расчетная реактивная мощность завода, отнесенная к шинам ГПП с учетом коэффициента разновременности максимумов силовой нагрузки

К_рм = 0.95;

Q =(SQ_p+SQ'_p) × K_р.м+DQ_т

Q = SQ_p* K_р.м+DQ_т = 272.7*0.95+63.6 = 322.6 кВар

Q= Q -Q_ку = 272.7-3.33 = 269.3 кВар

В качестве компенсирующих устройств принимаем батареи статических конденсаторов. Определяем потери активной мощности в них:

DP_ку= Р_уд * Q_ку

где Р_уд- удельные потери активной мощности, составляющие 0,2% от Q_ку

DP_ку = 0.006*3.33 = 0.019 кВт

Общая активная мощность с учетом потерь в компенсирующих устройствах на шинах подстанции:

Р = Р_рΣ + ΔР_ку = 535+0.019 = 535.019 кВт

где Р_рΣ – расчетная активная мощность предприятия, отнесенная к шинам ГПП с учетом коэффициента разновременности максимума силовой нагрузки, К_рм = 0.95;

Р_р = (Р_р + Р'_р)* K_р.м + Р_ро +DР_т

Р_р = SР_p* K_р.м+DР_т

Р_р = 535*0.95+24.1+12.75=545.1 кВт

Расчетная нагрузка на шинах ГПП с учетом компенсации реактивной мощности равна:

S'_p= = = 623 кВА

Предполагаем, что на предприятии будет предусмотрена ГПП. Потери мощности в трансформаторах ГПП ориентировочно определяются:

DР’_т=0,02*S’_p; DР’_т = 0.02*623 = 12.4 кВт;

DQ’_т=0,1*S’_p; DQ’_т = 0.1*623 = 62.3 кВар;

Полная расчетная мощность завода на стороне высшего напряжения ГПП будет равна:

S_p = ²= 667 кВА

Выбор мощности трансформаторов

 

Выбираем трансформаторы для линии с учётом перспективы развития энерголинии.

Выбираем трансформатор марки ТМН-2500/110

Напряжение: ВН = 115кВ НН = 11кВ

Потери: х.х. = 21-26 кВт К.З. = 85 кВт

I_x.x. – 0.85 %

Напряжение К.З. на номинальной ступени – 10.5 %

Цена = 11825000 тенге

Определяем потери в трансформаторе, активное и индуктивное сопротивление:

∆Q_M = (I₀ * S_н) / 100 = ( 0.85* 2500) / 100 = 21,25 кВАр

R_тр = (Р_кз * U²_{ном. т}) / S²_ном = (85 * 115²) / 2500² = 0,17 Ом

X_тр = (U_k * U_н²) / 100 * S_н = (11 * 115²) / 100 * 2500 = 058 Ом