новая папка 1 / 241514
.pdfоборудование типа 4А, то есть электродвигатели серии 4А, которые являются массовой серией асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
2. Расчет нагрузок, выбор проводников и аппаратов защиты
Исходными данными для расчета электрических нагрузок являются установленная мощность и характер изменения нагрузок, определенный технологическим режимом.
Расчетом нагрузки по допустимому нагреву называется такая неизменная во времени 30-минутная нагрузка, которая вызывает такой же нагрев проводников над окружающей температурой или такой же тепловой износ изоляции, как и реальная во времени нагрузка.
Установленная мощность электроприемника – это определяемая по паспорту мощность [3], на которую он рассчитан и может длительно потреблять при номинальном напряжении и продолжительном режиме.
Все заданные потребители разделяются на группы элетроприемников с одинаковыми режимами работы. Для каждой группы определяется номинальная мощность:
- электроприемники длительного режима работы: Рн =Рпасп – для станков; Рн.печ.=Рпасп – для электропечей;
Рн.печ.=Sпасп∙cosφ – для выпрямительных установок, где cosφ=0,57, где Рпасп, Sпасп – паспортная мощность.
- электроприемники повторно-кратковременного режима:
Рн.=Рпасп |
ÏÂ |
ïàñï |
, |
|
|
|
|
|
|
||
где ПВпасп – паспортная продолжительность включения. |
|||||
Рн.= Sпасп∙ |
|
|
|
∙ cosφ – для сварочных машин, трансформаторов. |
|
ÏÂ |
|
ïàñï
Для каждой группы находятся коэффициенты: Ки - коэффициент использования, Cos - коэффициент мощности [1].
13
Определяется средняя активная Рсм, кВт и реактивная Qсм, кВАр мощности за максимально загруженную смену для каждой группы электроприемников:
Рсм = n K и Рном , кВт,
где Рном – номинальная мощность ЭП, кВт; n – число ЭП в группе однородного режима работы; Ки – коэффициент использования установленной мощности.
Qсм Рсм tg φ, кВАр ,
где tgφ – коэффициент мощности ЭП.
tg φ= 1 cos2 . cos
Оборудование распределяют на два шинопровода ШР1 и ШР2. Определяются суммарные мощности активная ∑Pсм, кВт и реактивная
∑Qсм, кВАр для каждого шинопровода и количество электроприемников ∑n на каждом из них:
Для ШР1:
15 |
|
|
|
|
|
|
Ðñì Pñì1 |
- 3 |
Pñì4 |
6 Ðñì7 |
9 Ðñì10 |
12 Ðñì13 |
15, |
1 |
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
Qcì Qñì1 |
- 3 |
Qñì4 |
6 Qñì7 |
9 Qñì10 |
12 Qñì13 |
15, |
1 |
|
|
|
|
|
|
15
n n1 n2 n3 ... n15.
1
14
Для ШР2:
30 |
|
|
|
|
|
Ðñì Ðñì16 |
18 Ðñì19 |
21 Ðñì22 |
24 Ðñì25 |
27 Ðñì28 |
30, |
15 |
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
Qñì Qñì16 |
18 Qñì19 |
21 Qñì22 |
24 Qñì25 |
27 Qñì28 |
30, |
15 |
|
|
|
|
|
30
n n16 n17 n18 ... n30.
16
Определяется групповой коэффициент использования для каждого шинопровода:
|
Ðñì |
|
Ки = |
|
, |
|
||
|
Ðí |
где Ðñì - суммарная установленная номинальная активная мощность
одного шинопровода, кВт, Ðí - суммарная номинальная мощность одного
шинопровода, кВт.
Определяется величина m для каждого шинопровода:
m Рн max , Pн min
где m - значение, равное отношению номинальной мощности Рн наибольшего электроприемника на одном из шинопроводов к номинальной мощности Рнmin наименьшего электроприемника на этом же шинопроводе.
Если n≥5, m≥3, Ки≥0,2, Р=const, то эффективное число приемников nэ ≈ n.
15
Если n≥5, m≤3, Ки≤0,2, Р≠const , то nэ не определяется.
Максимальная потребляемая активная мощность определяется по коэффициенту загрузки Кз:
Рр1(2) =Кз∙∑Рн1(2),
где Кз = 0,9 – для приемников продолжительного режима; Кз = 0,75 – для приемников повторно-продолжительного режима; Кз = 1,0 – для приемников кратковременного режима.
Реактивная Qр, кВАр, и полная Sр кВА, максимальные мощности для ШРА1, ШРА2:
Qp1(2)=Pp1(2)·tgφ,
Sp.шра1(2) Р2р.шра1(2) Q2р.шра1(2) .
Если n≥5, m≥3, Ки≥0,2, Р≠const , то nэ =2 Ðí .
Ðí .íà è á
Если n≤5, m≥3, Ки≥0,2, Р≠const , то nэ =2 2( Ðí )2 .
Ð2 í
Если n≥5, m≥3, Ки≤0,2, Р≠const , то эффективное число приемников определяется по выражению:
n ý = n ý ∙ n ,
где n ý - относительное эффективное число приемников, рассчитываемое в следующем порядке:
- определяется суммарная номинальная мощность Ðí - всех приемников,
подключенных к данному шинопроводу;
- выбрается из числа n наибольший по мощности приемник,
16
подсчитывается количество приемников n/1, у которых номинальная мощность
каждого больше половины или равна мощности наибольшего из них: Pím ax ; 2
-вычисляют суммарную номинальную мощность Р/н∑ наиболее крупных приемников в количестве n/;
-определяют относительное значение
n* nn ,
Ð Ðí . Ðí
По таблице из [1] определяем n ý и км.
Определяется активная Рр, кВт, реактивная Qр, кВАр, и полная Sр кВА,
максимальные мощности для ШРА1, ШРА2 и всего цеха: |
|
|
|
|
||||||||||
ШР1: |
|
|
|
|
|
|
ШР2: |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
Ðð.øðà1 |
Ê ì Ðñì.øðà1 |
, |
|
Ðð.øðà2 |
Ê ì Ðñì.øðà2 , |
|
||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
Qð.øðà1 |
Ê ì |
Qñì.øðà1 |
, |
|
Qð.øðà2 |
Ê ì Qñì.øðà2 , |
|
|||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
p.øðà1 |
Ð2 |
|
Q2 |
|
, |
S |
p.øðà2 |
Ð2 |
Q2 |
. |
|||
|
ð.øðà1 |
ð.øðà1 |
|
|
ð.øðà2 |
ð.øðà2 |
|
Определяется полная мощность всего цеха:
Sð öåõà Sð.øðà1 Sð.øðà2 .
Выбор проводников и аппаратов защиты.
Все коммутационные аппараты защиты, измерительные трансформаторы
17
тока и напряжения, изоляторы и проводники должны удовлетворять условиям работы при нормальном режиме работы и быть устойчивыми при воздействии токов короткого замыкания и при перенапряжениях.
Они должны выбираться в зависимости от условий окружающей среды и условий размещения. Должны учитываться: температура и влажность,
запыленность, наличие химических и биологических воздействий на изоляцию и проводники, высота над уровнем моря. Класс изоляции всех аппаратов и проводников должен соответствовать номинальному напряжению сети. По заданию курсовой работы среда помещения цеха нормальная, что указывает на отсутствие влажности, запыленности, наличие химических и биологических воздействий на изоляцию проводников и аппаратов,
Провода, кабели и шины выбирают расчетным путем в соответствии с длительно-допустимыми токами нагрузки.
По условию нагрева расчетным током осуществляется выбор сечения проводников в сетях до 1000В с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов. При расчете сети по нагреву выбирают марку проводника в зависимости от характеристики среды помещения.
При выборе провода и кабеля стандартного сечения жил:
-по нагреву: выбирают ближайшее большее значение;
-по термической стойкости: выбирают ближайшее меньшее значение;
-по потерям напряжения: выбирают ближайшее значение.
Для выбора сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки определяется расчетный максимальный ток электроприемника по формуле:
|
Ip |
|
|
|
|
|
Рн |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3 U |
|
cosφ |
||||||
|
|
|
|
н |
η |
||||
|
|
|
|
|
|
н |
н |
||
где Ðí номинальная активная мощность, кВт; |
U í номинальное линейное |
||||||||
напряжение, кВ; |
cosφ номинальный |
|
коэффициент мощности двигателя, |
||||||
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
18
кВт; í номинальный кпд двигателя.
Выбор сечения проводника по нагреву длительных токов нагрузки сводится к сравнению расчетного тока с допустимым табличным значением для выбранных марок проводников и условий их прокладки.
При выборе сечения проводников должно соблюдаться условие:
Iд Iр,
где Iд - длительно допустимый ток по нагреву, А.
Если температура воздуха отличается от значения 25î Ñ, то допустимый ток нагрузки определяется с поправкой на температуру Ê ò .
Определяется Iд с поправочным коэффициентом:
I I К .
д д т
Сечение шин выбирают по нагреву длительно-допустимым максимальным током нагрузки и по экономической целесообразности.
Рассчитывается ток для выбора шинопроводов:
I |
|
|
|
S |
р.шр |
. |
|
р.шр |
|
|
|
||||
|
3 |
Uн |
|||||
|
|
Рассчитывается ток всего цеха:
Iр цеха |
|
|
Sp |
. |
|||
|
|
|
Uн |
||||
3 |
|||||||
|
|
|
|
19
По полученным значениям расчётного тока выбирается для ШPА1, ШРА2 и всего цеха шинопровод из условия:
Iä Ið .
Защиту и коммутацию цеховых сетей осуществляют автоматически: включателями, предохранителями и рубильниками.
Более совершенная коммутация получается, если применяются автоматические выключатели, снабжённые максимальной защитой. Эти аппараты многократного действия, снабженные устройствами выдержки времени и обеспечивают избирательное действие защиты.
Условия выбора автоматических выключателей:
Uí.â Uí.ó ,
Ií.â Ið.ó ,
Iò.ðàñö 1,25 Ið.ó .
Условия выбора автоматического выключателя для ШР1 и ШР2:
Uн.в Uс ,
Iн.в Iр ,
Iт.расц 1,1 Imax,
Iэ.р 1,2 Iпик ,
Iр Iр ,
где Iпик=Iпуск.наиб+Imax.гр.-Iн..наиб∙Ки, Imax.гр – сумма всех расчетных токов электроприемников кроме наибольшего; Ки - коэффициент использования наибольшего по расчетному току электроприемника из группы.
20
Iпуск. наиб=Iр.наиб ∙ ,
где λ Iп - кратность по пусковому току.
Iн
3. Определение величины допустимых потерь напряжения
Выбранные по длительно допустимому току и согласованные с током защиты аппаратов, сечения проводников проверяем на потерю напряжения.
Расчёт выполняется для одного звена схемы - для участка собственно линии, без учёта трансформатора в схеме:
Расчёт проводится для обоих участков сети трёхфазного переменного
тока с несколькими распределительными нагрузками по формулам:
U% |
105 |
(r0 x |
|
|
|
|
|
|
L2 L3 ) , |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Uн2 |
0 tg ) Р1 L1 P2 (L1 |
L2 ) P3 (L1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
U% |
105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
U2 |
(r0 x0 tgφ) L1 (P1 P2 |
Pн3 ) L |
2 (P2 |
Pн3 ) L3 P3 , |
||||||||
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
где Ð - мощность первого электроприёмника, |
кВт; |
|
и |
|
- суммарная |
||||||||
Ð |
Ð |
||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
3 |
|
мощность электроприемников от второго на каждом шинопроводе до восьмого и от девятого на каждом шинопроводе до пятнадцатого соответственно , кВт; L1, L2, L3 - расстояние от трансформаторной подстанции до первого электроприемника на каждом шинопроводе, от первого электроприемника до восьмого на каждом шинопроводе, от восьмого электроприемника до
пятнадцатого на каждом шинопроводе, км; r - активное сопротивление на фазу
0
шинопровода, Ом/км; x - реактивное сопротивление на фазу шинопровода,
0
Ом/км.
21
В нормальных режимах работы с учётом возможности регулирования напряжения на цеховой подстанции, потеря в силовой сети до 1000 (В) не должна превышать 6-8 % от номинального напряжения согласно ПУЭ.
4. Выбор компенсирующих устройств
Большая часть промышленных приёмников в процессе работы потребляют из сети помимо активной мощности Р и реактивную мощность Q. В зависимости от характера электрооборудования предприятия его реактивная нагрузка может составлять до 130% активной. Передача значительного количества реактивной мощности по линиям и через трансформаторные системы электроснабжения невыгодна.
Определяется фактический tg :
ô
tg ф QР р .
р
Если tg ô tg ô.îïò , то необходимо определить расчётную мощность
компенсирующего устройства, кВАр:
Qку Рр (tg ф tg ф.опт ) ,
где tg ô.îïò = 0,33 – оптимальный tg ô .
По справочной литературе выбирается компенсирующее устройство по условию
QÊÓí Qêó .
22