2.3 Компенсация реактивной мощности
Реактивная мощность – мощность, не связанная с полезной мощностью электроприемника и которая расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях. При включении в сеть ток нагрузки Iн отстает от напряжения U на угол сдвига φ. Косинус этого угла называется коэффициентом мощности.
Определяем расчетный коэффициент активной мощности объекта cosφр, по формуле
(8)
где Рр - Расчетная максимальная активная мощность, кВт;
Sр - Расчетная максимальная реактивная мощность, кВА.
Cos£р=81,42/129,01=0,63
И сравниваем его с нормативным значение cosφн=0,92÷0,95 нормативное значение cosφ задается энергоснабжающей организацией.
Определяем реактивную мощность ∆Qку, кВАр, по формуле
∆Qку = Рсм( tgφр – tgφн) (9)
где Рсм - Мощность средняя за максимально загруженную смену, кВт;
tgφр – коэффициент реактивной расчётной мощности;
tgφн – коэффициент реактивной номинальной мощности.
∆Qку = 58,82x(1,23– 0,42)=47,64
Определяем число компенсирующих устройств:
На предприятии 40 ЭП – 2ой и 3тей категории, следовательно, выбираем кратное этому числу 2 конденсаторные батареи марки – УК-0,38-50УЗ:
Вывод: необходимо взять 2 конденсаторные батареи мощностью 50 кВАр.
2.4 Расчет и выбор силовых трансформаторов
Категория ЭП на объекте 2 и 3, выбираем число силовых трансформаторов по наиболее ответственной категории (2)- для бесперебойной работы предприятия необходимо как минимум 2 силовых трансформатора.
Технико-экономическое сравнение
Мощность силовых трансформаторов выбирается по полной мощности средней за максимально загруженную смену с учетом компенсации реактивной мощности по формуле:
(10)
где - активная средняя мощность за максимально загруженную смену кВт
Qсм – реактивная средняя мощность за максимально загруженную смену кВАр
- сумма номинальной реактивной мощности выбранных конденсаторных батарей; кВАр
Определяем расчетную мощность одного трансформатора по формуле:
(11)
где - мощность силового трансформатора; кВА
- число силовых трансформаторов; шт
- ближайшее большее значение номинальной мощности силового трансформатора; кВА
По справочнику выбираем два трансформатора, для их сравнения и выбора более подходящего:
1) ТМ-63/10
2) ТМ-100/10
Таблица 4 – Паспортные данные трансформаторов.
Тип |
Верхний предел номинального напряжения обмоток, кВ |
Потери, кВт |
Напряжение короткого замыкания Uкз% от номинального |
Ток холостого хода Iхх% от номинального |
Цена, руб |
||
ВН |
НН |
холостого хода ∆Рхх |
короткого замыкания ∆Ркз |
||||
ТМ-63/10 |
10 |
0,4 |
0,265 |
1,28 |
4,5 |
2,8 |
64700 |
ТМ-100/10 |
10 |
0,4 |
0,365 |
1,97 |
4,5 |
2,6 |
88000 |
Определяем коэффициент загрузки силового трансформатора в нагрузке по формуле:
(12)
где - мощность силового трансформатора; кВА
- число силовых трансформаторов; шт
- ближайшее большее значение номинальной мощности силового трансформатора; кВА
1)
2)
Определяем коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме, Кзав, по формуле
(13)
где Scc - мощность силового трансформатора, кВА;
- число силовых трансформаторов, шт;
- ближайшее большее значение номинальной мощности силового трансформатора; кВА
1)
2)
Определение потерь мощности в силовых трансформаторах:
Определяем потери реактивной мощности при холостом ходе трансформатора по формуле:
(14)
где - ближайшее большее значение номинальной мощности силового трансформатора; кВА
- ток холостого хода трансформатора
1)
2)
Определяем потери реактивной мощности при коротком замыкании по формуле:
(15)
где - ближайшее большее значение номинальной мощности силового трансформатора; кВА
- потери напряжения при коротком замыкании
Определяем приведенные потери активной мощности при коротком замыкании по формуле:
(16)
где - коэффициент эквивалентных потерь, ,
- напряжение короткого замыкания; кВт
- потери реактивной мощности при коротком замыкании; кВАр
1)
2)
Определяем приведенные потери активной мощности при холостом ходе трансформатора по формуле:
(17)
где - потери холостого хода; кВт
- коэффициент эквивалентных потерь
- потери реактивной мощности при холостом ходе; кВАр
Определяем приведенные потери активной мощности в трансформаторе по формуле:
(18)
где - приведенные потери активной мощности при холостом ходе; кВт
- коэффициент загрузки силового трансформатора в нагрузке
- приведенные потери активной мощности при коротком замыкании; кВт
- число силовых трансформаторов; шт
Экономический расчет
Определяем полные затраты на приобретение и эксплуатацию трансформаторов по формуле:
(19)
где Рн=0,15 – нормативный коэффициент эффективности внедрения новой техники
К - капитальные затраты на приобретении трансформаторов; руб
И – эксплуатационные издержки; руб
Капитальные затраты на приобретение трансформаторов определяются по формуле:
(20)
где Нт – число трансформаторов; шт
Ц – стоимость трансформатора; руб
Эксплуатационные издержки определяем по формуле:
(21)
где Иа – издержки на армотизацию; руб
Ин э/э – издержки на потерянную электроэнергию; руб
Издержки на армотизацию определяются по формуле:
(22)
где Na – норма армотизации Na=6,3%
К – капитальные затраты на приобретение трансформаторов; руб
Издержки на потерянную электроэнергию определяем по формуле:
(23)
где Р’т – приведенные потери активной мощности; кВт
Тгод – количество рабочих часов за год =4064 ч
Со – себестоимость 1кВт/ч для предприятия=2,73; руб
Таблица 4 - Технико-экономическое сравнение
Количество, тип, мощность силового трансформатора |
Коэффициент загрузки силового трансформатора, Кз |
Коэффициент загрузки силового трансформатора в аварийном режиме, Кз ав |
Приведенные потери активной мощности в трансформаторе, ∆Р'т, кВт |
Издержки на армотизацию, Иа, руб |
Издержки на потерянную электроэнергию, Ин э/э, руб |
Капитальные затраты на приобретение, К, руб |
Полные затраты на приобретение и эксплуатацию трансформаторов, З, руб |
ТП 63/10 |
0,82 |
1,6 |
16,18 |
4076,71 |
179512,56 |
129400 |
202998,6 |
ТП 100/10 |
0,51 |
1,037 |
15 |
5544 |
166420,8 |
176000 |
198364,8 |
На основании технико-экономических данных выбираем ТП 100/10