Расчет нагрузок с помощью ЭВМ

F= 60*24=1440м2 - площадь цеха.
Росв=19*60*24=27,36 квт.
__________
Spi =( Ppi2+Qpi2
Расчетные нагрузки всех потребителей складываются. Результаты расчета электрических нагрузок цеха сведены в таблицу 2.1.
Spi
Ipi= ((((
(3*Uн
In=Ip+Inycк наиб (много электроприемников).
1n=Iр-1н наиб +1пуск наиб(мало приемников), -где In- пиковый ток.
I пуск наиб - пусковой ток наибольшего по мощности двигателя; In наиб - номинальный ток наибольшего по мощности двигателя; 1р - расчетный ток двигателя;
1пуск наиб = 5*1н наиб.
2.2. Расчет электрических нагрузок фабрики.
В практике проектирования систем электроснабжения сетей до 1000 В и выше применяют различные методы определения электрических нагрузок.
Расчет электрических нагрузок фабрики произведем по установленной мощности и коэффициенту спроса, так как определение расчетной силовой магрузки, по этому методу является приближенным и поэтому его применение рекомендуется для предварительных расчетов и определение электрических нагрузок.
Расчетную нагрузку однофазных по режиму работы приемников определяют но формуле:
Рр = Кс,а * Рном;
(2.5)
Qp=Pp*tg(;
(2.6)
________
Sр=( Pp2+Qp2;
Где Кc,a коэффициент спроса по активной мощности, принят по Taблице 22 [2]; Рн м - номинальная (установленная) мощность электроприемника, кВ . tg( - соответствует cos( данной группы приемников, взят из табл.22 [2] Sp полная мощность, кВа. Пример расчета нагрузок для насосной станции 1 подъема:
Рр =194*0,9 =174,6 кВт;
Qp= 174,6*0,75 == 130,9 кВар;
_____________
Sp= (l30,952 +174,62 =218,2кВа.
Расчетные нагрузки для остальных приемников электрической энергии рассчитываются аналогичным образом, поэтому сведены в таблицу 2.3
После расчета нагрузок приемников электрической энергии рассчитываются потери в цеховых трансформаторных подстанциях (ТП). Потери активной и реактивной энергии в цеховых ТП принимаются 2% и 10% (сooтветственно) от полной нагрузки всех цехов напряжением до 1000В.
Потери в цеховых ТП составляют:
(Р= 0,02*2667 = 53,34 кВт;
(Q= 0,1*2667 = 266,7 кВар;
После расчета электрических нагрузок электроприемников напряжением до 1000В и расчета электрических нагрузок электроприемников напряжением выше 1000В их суммируют с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки отдельных групп. Значение коэффициенты разновременности максимумов нагрузки можно приближенно принимать равным 0,9 [6].
Сумарная полная нагрузка по фабрике с учетом коэффициента раз- новременности максимума:
__________________________
Sp= ((Рр( +Pp()2 + (Qp(^ +Qp()2 * Кр. м. (2.7)
Где Рр( расчетная активная мощность приемника электрической энергии напряжением до 1000В, кВт;
Qp( - расчетная реактивная мощность приемника электрической энергии напряжением до 1000В, кВар;
Pp( - расчетная активная мощность приемника электрической энергии напряжением выше 1000В, кВт;
Qp( расчетная реактивная мощность приемника электрической энергии напряжением выше 1000В,кВар; Кр. м = 0,9 - коэффициент разновременности максимумов нагрузки из [6].
________________
Sp = ((4415,2)2+(2815,42)2 *0,9 = 4712,82.
После расчета электрических нагрузок фабрики составляется сводная таблица (2.3) электрических нагрузок отдельных приемников электрической энергии.
2.3. Расчет электрических нагрузок с применением ЭВМ.
Расчет электрических нагрузок - одна из тех операций, которые наиболее легко поддаются автоматизации с помощью ЭВМ. Предложено несколько алгоритмов и программ машинного расчета электрических нагрузок, однако наиболее простым является алгоритм расчета трехфазных электрических нагрузок, разработанный мной.
В основу этого алгоритма положен метод упорядоченных диаграмм. Особенность алгоритма заключается в том, что он позволяет за один прием определить расчетные нагрузки для любого количества элементов цеховой электрической сети (ЦЭС) с неограниченным количеством приемников электроэнергии. Алгоритм разработан с учетом иерархичности структуры цеховых сетей и реализуется на ЭВМ любою класса.
Исходная информация для расчета электрических нагрузок накапливается а специальном оперативном массиве Н, число строк которого равно количеству ступеней распределения электроэнергии. Максимальное количество ступеней распределения электроэнергии ( трансформаторы, шинопроводы, магистрали, силовые распределительные пункты) определяются конкретной программой и в данном случае принято равным 10. Количество столбцов принято равным шести, что вытекает из сущности метода упорядоченных диаграмм.
IIо каждому приемнику электроэнергии с переменным графиком нагрузки (с коэффициентом использования Ки=0,6) - средние активные Рср и реактивные Qcp нагрузки.
Вводить необходимо следующие показатели по порядку :
1.Количество приемников (общее).
2.Ступень.
3.Группа.
4.Количество однотипных приемников.
5.Рном одного приемника.
6.К(и) - коэффицент использования.
7.tg (. - тангенс ( .
Результаты расчета для примеров находятся в приложении.
2.4. Выбор числа, мощности и расположения цеховых трансформаторных подстанций низковольтной сети.
Число трансформаторов выбирается в зависимости от условий окружающей среды, мощности потребителей, категорийности и режима работы приемников электроэнергии. Мощность цеховых трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечивать питание всех приемников промышленных предприятий. Так как в цехе имеются потребители разных категорий надежности, требуется определить коэффициент загрузки трансформаторов средневзвешенный, по которому будет определятся число трансформаторов:
КзI*PpI+КзII*PрII+КзIII*РрIII'
Kзсв= ((((((((((((((; (2. 8)
РрI+РрII+РрIII PpI
РрI - мощность потребителей 1 категории (60%);
PpII - 40%- мощность потребителей 2 категории;
PpIII - мощность потребителей 3 категории;
KзI =0,7коэффициент загрузки трансформаторов 1 категории;
KзII =0,85 коэффициент загрузки трансформаторов 2 категории;
KзIII=0 коэффициент загрузки трансформаторов 3 категории.
Номинальная мощность трансформаторов определяется по удельной плотности нагрузки:
0.7*60+0.85*40
Кз св = ((((((((;
60+40
Принимаю номинальную мощность трансформатора Sнэ=160 квА. Определяем число трансформаторов, требующихся для передачи полной мощности потребителям:
Sp 346.81
( = (( = (((( =0.24; (2.9)
F 1440
Принимаю 3 трансформатора мощностью по 160 квА ТСЗ - 160/10. Так помещение пожароопасное, то в цехе целесообразно применение cyxoго трансформатора.
2.5. Выбор числа, мощности и расположения цеховых трансформаторных подстанций высоковольтной сети.
Минимально возможное число тансформаторов:
Рр(
Nmin= —————— + (N (2.11)
Кзсв*Sнэ
где Pр( расчетная активная низковольтная нагрузка, кВт из табл.31
Кз.св =0,7 - средневзвешенный коэффициент загрузки, из [6].
(N - добавка до целого числа.
Sн.э =- 630 кВа - эффективная мощность трансформаторов при удельной плотности нагрузки до 0,2 кB*A/м2,из [6]
2250.6
Nmin = -——— = 5,1 + 0,9 = 6 трансформаторов;
0.7*630
Экономически оптимальное число трансформаторов:
Noпt = Nmin + m; (2.12)
Где m дополнительно установленные трансформаторы, принимается по рис.4- 6[6]
Noпt=6+0=6 трансформаторов.
Максимальная реактивная мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы:
_________________________________
Qmx1m = ((Noon * Кзсв * Suum)2 - Pp2(;
(2.13)
__________________
Qmx1m =( (6*0,7*630)2-2250,62 =1391,44 кВар;
Суммарная мощность конденсаторных батарей на напряжение до 1000В:
Qнк1=Qp( - Qmax1m;
(2.14)
где Qp( - расчетная реактивная мощность приемника электричеcкой энергии без учета потерь в трансформаторах из табл.31
Qнк1 =1262 -1391,44 = 129,4Квар;
Так как расчете Qнк ( 0, тo установка батарей конденсаторов при выборе оптимального числа трансформатров не требуется.
Определяг коэффициент загрузки трансформаторов:
Sр(
Кз= (((;
(2.15)
Nsном,т
Sp( --полная низковольтная нагрузка из таб. кВа; n - количество устанавливаемых трансформаторов;
S ном,т номинальная мощность трансформаторов, кВа;
Пример расчета коэффициента загрузки Кз для фабрики:
1758,75
Кз = ------------ = 0.7;
4*630
Принимаем к установке на фабрике, а именно, в цехе рудоподготовки и цехе обогащения четыре трансформатора, по два в каждом цеху, марки ТМ 630/6.
Паспортные данные трансформаторов взяты из табл:
Ubh 6кВ Ixx = 2%
Uhh = 0,4кВ; (Раз = 7,6кВт
(Рхх = 1,42кВ;
Uкк = 5,5 %;.
Результаты выбора трансформаторов для остальных приемников электрической энергии и расчета коэффициента загрузки производится аналогично и сведен в табл .2.4
3 ВЫБОР СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХОВ.
3.1 Выбор схемы и расчет низковольтной цеховой сети.
Так как мощность потребителей большая и присутствуют потребили 1 категории, то потребители запитываются с шин трансформатора. В цехе принимаю радиальную схему электроснабжения с одной трансформаторной подстанцией, включающей в себя два трансформатора. Так как помещение пожароопасное, то питающие проводики выбираю типа АПРТО, проводники прокладываются в стальных трубах. Выбор питающих проводников по экономической плотности не производится, так как выбранное сечение проводов и жил кабелей в 2-3 раза превышают выбранные по нагреву расчетным током. В нормальном и аварийном режимах питающие линии должны удовлетворять условиям:
Кпр*Iдоп1 ( Io; (3.1)
Кпр*Кпер*Iдоп (I ав; (3.2)
где Кпр коэффициент, учитывющий особенности прокладки;
Кпр=1 - если прокладывается 1 кабель;
Кпр=0,9- если прокладывается 2 кабеля;
Iдоп - длительно допустимый ток выбранного проводника;
Io номинальный ток;
Кпер = 1,3- коэффициент перегрузки;
Iaв - аварийный ток.
Проверка по согласованию с действием защиты производится после выбора защитных устройств, пункт 6.1.
Номинальный ток единичного потребителя рассчитывается по формуле:
Рнно
Iо = —————— (3.3)
(3 *Uhho * cos(
где Pном - номинальная мощность единичного потребителя;
Uном - номинальное напряжение (0,4 кв).
Пример расчета для потребителя номер один токарно-винторезный.
При токе потребителя 35,ЗА выбираю кабель АПРТО сечением 10 мм2 (3 а; провода по 10 мм2), допустимый ток при таком сечении 47 А.(табл.2,15 [2] ). Все питающие проводники от единичных потребителей сводятся в распределительные пункты типа ПР с 6-8 отходящими линиями. К распределительным пунктам подходят кабели такого же типа, что и к единичным потребителям, но большего сечения. Для того, чтобы найти расчетный ток кабелей, подходящих к распределительным пунктам, составляется таблица, аналогичная таблице 2.1. "Расчет электрических нагрузок цеха", но потребители запитываются по группам как они подключаются к распределительным пунктам. После расчета таблицы находится ток кабеля:
Sp
Iпр= (((
(3.4)
(3*Uн
Все данные по расчету тока кабеля к распределительным пунктам сведены в табл.3.1 Выбор питающих проводников сведен в табл. 3.2. После расчета таблицы находим расчетный ток, который протекает по проводу к распределительному пункту, например к ПР1:
74,4
Iо = ((( = 107.4 А
(3*0.4
Пример выбора АВ для провода к ПР1;
Номинальный ток в проводе 107.4А; Выбираем АВ: А3710Б с Iном=160А. Ток установки электромагнитного расцепителя;
27
Iуэм = 1.25*(107,4 + 5 (((() = 628,5 А
3*0.4*5
Ток теплового расцепителя:
Iт = 1.3*107,4=139,4А.
(3.5)