Выбор числа и мощности трансформаторов.

Саратовский Государственный Технический Университет

имени Гагарина Ю.А.

Кафедра ЭПП

Курсовая работа по дисциплине

«Электроснабжение и электрооборудование ЭТУС»

Электроснабжение электротехнологического цеха

Вариант 3 (задание 2)

Выполнила: ст. гр. ЭТС-42

Карпова О.О.

Проверил: асс. Каф. ЭПП

Бочкарева И.И.

Саратов 2012
Содержание

Введение 3

Исходные данные 4

Характеристика среды производственных помещений 9

Характеристика потребителей электрической энергии по степени

бесперебойности электроснабжения 10

Электрические нагрузки 11

Пример расчета 14

Выбор числа и мощности трансформаторов 21

Выбор схемы электроснабжения цеха 23

Выбор сечений проводников и основной защитной аппаратуры

кузнечно-термического отделения 29

Заключение 31

Список использованной литературы 32

Введение

В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Основное достоинство электрической энергии - относительная простота производства, передачи, дробления, преобразования.

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. СЭС промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

Задача электроснабжения промышленного предприятия возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электростанций. По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Электрические сети промышленных предприятий в сочетании с источниками и потребителями электроэнергии становятся заводскими электрическими системами, устройство и развитие которых, как подсистем, следует рассматривать в единой связи с развитием всей энергетической системы в целом.

Промышленные предприятия являются основными потребителями электроэнергии, так как расходуют до 67% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

Система электроснабжения промышленных предприятий, состоящая из сетей напряжением до 1 кВ и выше, трансформаторных и преобразовательных подстанций, служит для обеспечения требований производства путем подачи электроэнергии от источника питания к месту потребления в необходимом количестве и соответствующего качества в виде переменного тока, однофазного или трехфазного, при различных частотах и напряжениях, и постоянного тока.

СЭС промышленного предприятия является подсистемой энергосистемы, обеспечивающей комплексное электроснабжение промышленных, транспортных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей данного района. Энергосистема в свою очередь рассматривается как подсистема ЕЭС страны. Система электроснабжения предприятия является подсистемой технологической системы производства данного предприятия, которая предъявляет определенные требования к электроснабжению.

Основные задачи, решаемые при исследовании, проектировании, проектировании и эксплуатации СЭС промышленных предприятий, заключаются в оптимизации параметров этих систем путем правильного выбора напряжений, определении электрических нагрузок и требований к бесперебойности электроснабжения; рационального выбора числа и мощности трансформаторов, преобразователей тока и частоты, конструкций промышленных сетей, устройств компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения, средств симметрирования нагрузок и подавления высших гармоник в сетях путем правильного построения схемы электроснабжения. Все эти задачи непрерывно усложняются вследствие роста мощностей электроприемников, появления новых видов использования электроэнергии, новых технологических процессов и т.д.

Исходные данные

Таблица 1.

Характеристика среды производственных помещений

Таблица 2.

Характеристика потребителей электрической энергии по степени бесперебойности электроснабжения

Таблица 3.

Электрические нагрузки

Электрические нагрузки определяют для выбора и проверки токоведущих элементов (шин, кабелей, проводов), силовых трансформаторов и преобразователей, а так же для расчета потерь, отклонений и колебаний напряжения, выбора защиты и компенсирующих устройств.

Номинальная мощность электроприёмника – это мощность, указанная в его паспорте.

Установленная мощность отдельных электроприемников принимается равной:

1. для электродвигателей длительного режима работы – паспортной мощности, кВт Р_н=Р_пасп;

2. для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы – паспортной мощности, приведенной к относительной продолжительности включения, равной единице: , ПВ – паспортная продолжительность включения, в относительных единицах.

3. для силовых и электрических трансформаторов – паспортной мощности, кВА; S_н=S_пасп;

4. для сварочных трансформаторов , .

Все электроприемники цеха разбиваются по группам с одинаковым коэффициентом использования и мощности с выделением групп приемников с переменным графиком нагрузки (группа А) и маломеняющимся графиком нагрузки (группа Б).

По таблицам находим и [3]. tgφ– определяется по cosφ, для каждой характерной группы приемников.

Величины и по группам А и Б в целом определяется суммированием активных и соответственно реактивных мощностей характерных групп приемников, входящих в группы А и Б, которые определяются из выражений: Р_см=к_и·Р_ни Q_см=Р_см·tgφ.

К_и – групповой коэффициент использования находим по формуле: К_и= Р_см/ Р_н.

Эффективное число электроприемников определяется по формуле:

.

При числе электроприемников в группе четыре и более допускается считать n_э= n при величине отношения . При определении m могут быть исключены приемники, суммарная мощность которых не превышает 5% номинальной мощности группы.

При m>3 и К_и≥0,2 n_э можно определить по следующей формуле: , если найденное число n_эокажется больше n, то принимают n_э=n.

При К_и<0,2 эффективное число электроприемников определяется по графикам или таблицам. Порядок определения n_э:выбирается наибольший по мощности электроприемник, выбираются приемники мощность которых равна не менее половины наибольшего электроприемника; подсчитывают их число n₁ и их мощность Р_Н1, а также находят номинальную мощность приемников всего узла Р_н; находят значения n_э n₁/n и Р_1*=Р_Н1*/Р_н. По полученным значениям n_э и Р_1*по графикам или по таблицам определяется величина n_э,а затем находится n_э= n_э·n.

Величина К_ма находится по зависимостям К_м=f(n_э) или по таблице [3] в зависимости от коэффициента использования К_и за наиболее загруженную смену и эффективного числа электроприемников в группе n_э. Под n_эпонимается такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает туже величину расчетного максимума, что и группа различных по мощности и режиму работы приемников.

К_мp-принимается равным 1, при n_э>10, и 1,1, при n_э≤10.

Для группы приемников А нагрузка по цеху (отделению) определяется по формулам:

и ,

где и – суммарная средняя соответственно активная и реактивная мощность приемников группы А за наиболее загруженную смену.

Расчетные (активная и реактивная) нагрузки приемников группы Б в целом по цеху (отделению) определяется по следующим выражениям:

Номинальная активная мощность группы электроприемников, кВт, , где n – число электроприемников, а суммарная средняя активная мощность приемников группы Б за наиболее загруженную смену.

Номинальная реактивная мощность группы электроприемников, кВт, , где n – число электроприемников, а – суммарная средняя реактивная мощность приемников группы Б за наиболее загруженную смену.

Расчетные (активные и реактивные) нагрузки силовых электроприемников по группам А и Б определяются из выражений:

и

Полная расчетная мощность .

Пример расчета

Расчет для 5-го гальванического отделения.

Таблица 4. Данные для гальванического отделения.

Электроприемники относящиеся к группе А, т.е. к электроприемникам с резко изменяющимся графиком нагрузки, относятся: сушильный шкаф электрический; полировочный станок двухшпиндельный.

К группе Б, т.е. к электроприемникам с мало меняющимся графиком нагрузки:

селеновый выпрямитель; вентилятор.

Определим общую установленную мощность по каждому отделению как сумму установленных мощностей всех электроприёмников этого отделения по формуле:

где n – число электроприемников.

По гальваническому отделению она составит:

кВт

Аналогично определяем для остальных отделений. Так, для механического отделения общая установленная мощность составит 295,675 кВт; для заготовительно-сварочного отделения – 355,9 кВт; для термического отделения – 150,8 кВт; для кузнечного отделения – 89,95 кВт и для гальванического отделения – 48,7 кВт.

Определяем для каждого потребителя табличные значения: к_и, соsφ, tnφ.

Таблица 5.Табличные данные к_и, соsφ, tnφ по гальваническому отделению.

Средняя нагрузка за максимально загруженную смену определится по формуле:

и составит для селенового выпрямителя:

кВт

для электрического сушильного шкафа:

для полировочного двухшпиндельного станка:

для вентилятора:

Общая нагрузка за максимально загруженную смену по каждому отделению определится как суммарная всех электроприёмников этого отделения. Так для гальванического отделения она составит 30,635 кВт. Аналогично определяем для остальных отделений. Результаты расчётов приведены в таблице 5.

Реактивная нагрузка приемников за максимально загруженную смену определяется по формуле:

и составит для селенового выпрямителя:

кВАр

для электрического сушильного шкафа:

кВАр

для полировочного двухшпиндельного станка:

кВАр

для вентилятора:

кВАр

Общая реактивная нагрузка за максимально загруженную смену по каждому отделению определится как суммарная всех электроприёмников этого отделения. Так для гальванического отделения она составит 19,06745 квар. Аналогично определяем для остальных отделений. Результаты расчётов приведены в таблице 5.

Определяем К_и - групповой коэффициент использования для группы А по формуле:

К_и= _∑/ _∑.

Для нашего отделения:

_∑ =5,5+0,96=6,46 кВт

_∑ =10+3,2=13,2 кВт

К_и=6,46/13,2=0,49.

Аналогично определяем для остальных отделений. Результаты расчётов приведены в таблице 5.

n_э- эффективное число электроприемников.

Для гальванического отделения (для группы А):

m<3, определяем по графику относительное эффективное число электроприемников для определения n_эф:

Значение n_эф* находим в заквисимости от двух вспомогательных величин:

;

Где n₁ – число крупных электроприемников в группе, мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего электроприемника;

Р_1ном – суммарная номинальная мощность этих крупных электроприемников;

Р_ном – суммарная номинальная мощность всей группы.

Т.о. n_эф*=0,7; принимаем n_э=1.

Аналогично определяем для остальных отделений. Результаты расчётов приведены в таблице 5.

Определяем активную и реактивную нагрузки по формулам (для электроприемников группы А):

,

,

Для Р_р: k_ма- определяется из таблицы , по известным значениям К_и и n_э.

для Q_р : k_мр =1,1, если n_э 10 и k_мр =1,0, если n_э >10.

Для кузнечно-термического отделения (для электроприемников группы А):

кВт,

квар.

Для электроприемников группы Б:

,

,

кВт;

квар.

Аналогично определяем для остальных отделений.

Общие расчётные реактивная и активная нагрузки по каждому отделению определятся как суммарные всех электроприёмников этого отделения. Так для кузнечно-термического отделения реактивная расчётная нагрузка составит 32,11 квар, а активная суммарная расчётная нагрузка 89,75 кВт. Аналогично определяем для остальных отделений. Результаты расчётов приведены в таблице 5.

Осветительная нагрузка по цеху определяется по формуле:

Р_РО=Р_НО·К_С =105,6·0,85=89,76 кВт.

Р_НО – установленная мощность приемников освещения.

К_С – коэффициент спроса, принимается по справочной литературе, для производственных помещений К_С =0,85.

Таблица 6.Взаимосвязь между коэффициентом спроса и коэффициентом использования.

Р_НО=р_уд.о*F=14,3*7383=105,6 кВт

р_уд.о=14,3 Вт/м² – удельная нагрузка (Вт/м²) площади пола цеха;

F – площадь пола цеха м² (принимаем равной 7383 м²).

Общая мощность цеха определяется по формуле:

,

Где Р_р – определяется как сумма всех активных расчетных мощностей по всем отделениям и осветительной нагрузки по цеху, Q_р – определяется как сумма всех реактивных расчетных мощностей по всем отделениям.

кВА.

Выбор числа и мощности трансформаторов.

В соответствии с ГОСТ 14209-85 и ГОСТ 11677-75 цеховые трансформаторы имеют следующие номинальные мощности:

100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА.

Ориентировочный выбор числа и мощности трансформаторов производится по удельной плотности нагрузки σ_н: σ_н =S_p/F, где

S_p – расчетная нагрузка цеха, кВА.

F– площадь цеха, м².

σ_н =672,08/7383=0091кВА/м²

При плотности нагрузки до 0,2 кВА/м² применяются трансформаторы мощностью до 1000 кВА включительно; при плотности 0,2-0,3 кВА/м² – мощностью 1600кВА; при плотности более 0,3 кВА/ м² – применяются трансформаторы мощностью 1600-2500 кВА. Выбираем мощность трансформатора равную 1000кВА.

Выбор минимального числа трансформаторов для данного цеха производится по формуле: , где

Р_p∑– суммарная нагрузка всех цехов завода на шинах 0,4 кВ цеховых ТП с учетом освещения цехов и территории фабрики;

S_нт =1000 номинальная мощность трансформатора, кВА;

К_з=0,7 коэффициент загрузки трансформатора(потребители 1й категории);

∆N =0,77 добавка до целого числа трансформаторов.

=447,81+89,76/(0,7*1000)+0,77=1,5 =2

Оптимальное число трансформаторов:

Где m-дополнительно установленные трансформаторы.

Наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передать через 2 трансформатора: квар

где N_опт=2 – число трансформаторов на ТП;

К_з=0,7– коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме;

S_ном.т– номинальная мощность трансформаторов, установленных на ТП;

Р_р∑ - расчетная активная нагрузка ТП на шинах 0,4 кВ.

Мощность компенсирующих конденсаторных батарей равна:

,где

где -средняя активная нагрузка

квар - установка компенсирующих конденсаторных батарей не требуется.

В аварийных условиях должно выполнятся условие:1,4S_ном.т≥S_р

Проверяем условие: 1,4*1000 = 1400 ≥672,08 полученный результат удовлетворяет условию 1,4S_ном.т≥S_р.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: