Приклад розрахунку навантажень

Розрахунок та аналіз електричних навантажень напругою 0,4 кВ Розподілимо усі електроприймачі на два силових пункти СП1 та

СП2, які живляться від двох незалежних джерел таким чином, щоб сумарна потужність силових пунктів була приблизно однаковою.(в реальних умовах може бути і не однаковою) Оскільки є електроприймачі першої та другої категорії, вони повинні живитися від двох незалежних джерел і у разі аварії споживачі першої та другої категорії могли б підключитися на інше джерело.

Найменування	СП1		СП2
	Р , кВт	n, шт	Р , кВт	n, шт
1 Крани рудно – грейферні	250	1	250	2
2 Крани баштові	75	1	75	1
3 Вагон – ваги	90	2	90	1
4 Вентилятори	45	3	45	3
5 Вагоноопроки – дувач	60	1	60	2
6 Компресори	55	4	55	1
7 Освітлення	100		50
Всього	1015	12	1025	10

_{Таблиця 2 – Розподіл електроприймачів}

п п

Розрахунок навантаження електроприймачів зі змінним режимом роботи. Визначимо номінальні потужності електроприймачів за формулами:

Р_н  Р_п

₍₁₎

Р_н  Р_п

ТВ

100

₍₂₎

де ^Рп - паспортна потужність, кВт;

ТВ - тривалість включень, %

_{Таблиця 3 – Номінальні потужності окремих електроприймачів}

Найменування	СП1	СП2
1 Крани рудно – грейферні	Р  250  ^60 196,3 кВт ^н100	Р  250  ^60 196,3 кВт ^н100
2Крани баштові	Р  75  ^40 47,4 кВт ^н100	Р  75  ^40 47,4 кВ ^н100
3 Вагон – ваги	Р  90  ^40 56,9 кВт ^н100	Р  90  ^40 56,9 кВт ^н100
4Вагоноопро кидувач	Р  60  ^40 37,9 кВт ^н100	Р  60  ^40 37,9 кВт ^н100

_т

_{Визначимо номінальні потужності груп електроприймачів за формулою:}

P_н  n  p_н

Таблиця 4 – Номінальні потужності груп електроприймачів

(3)

Найменування	СП1	СП2
1 Крани рудно – грейферні	РН  196,3 1  196,3 кВт	РН  196,3 2  392,6 кВт
2 Крани баштові	РН  47,4 1  47,4 кВт	РН  47,4 1  47,4 кВт
3 Вагон – ваги	РН  56,9  2  113,8 кВт	РН  56,9 1  56,9 кВт

4 Вагоноопроки

_{– дувач}

Р_Н  37,9 1  37,9 кВт

Р_Н  37,9 2  75,8 кВт

_{Визначимо середні потужності електроприймачів за формулою}

Р_сер  К _в  Р_Н

_де ^{К в} _{- коефіцієнт використання;}

(4)

^РН _{- номінальна потужності групи споживачів, кВт}

_{Таблиця 5 – Середні потужності груп електроприймачів}

Найменування	СП1	СП2
1 Крани рудно – грейферні	Рсер  0,6 196,3  117,8 кВт	Рсер  0,6 392,6  235,6 к
2 Крани баштові	Рсер  0,3  47,4  14,2 кВт	Рсер  0,3  47,4  14,2 кВ
3 Вагон – ваги	Рсер  0,4 113,8  45,5 кВт	Рсер  0,4 56,9  22,8 кВт
4 Вагоноопро ки дувач	Рсер  0,2 37,9  7,6 кВт	Рсер  0,2 75,8  15,2 кВт

_т

_{Визначимо середню реактивну потужність електроприймачів за формулою:}

^Q_сер ^{ Р}_сер ^{ tg}

(5)

_{де tg}

- тангенс кута, відповідний до коефіцієнту потужності;

Р_сер - середня потужність групи споживачів

Таблиця 6 – Реактивна потужність електроприймачів

Найменування	СП1	СП2
1 Крани рудно – грейферні	Qсер  117,8 0,88  103,7 квар	Q  235,6 0,88  207,3 квар ^сер
2 Крани баштові	Qсер  14,2 1,02  14,5 квар	Qсер  14,2 1,02  14,5 квар
3 Вагон – ваги	Qсер  45,5  0,75  34,1 квар	Qсер  22,8  0,75  43,3 квар
4 Вагоноопроки – дувач	Qсер  7,6 0,7  5,3 квар	Qсер  15,2 0,7  10,6 квар

Визначаємо підсумкові дані електроприймачів зі змінним режимом роботи.

_{Таблиця 7 – Підсумкові дані електроприймачів зі змінним режимом роботи}

Найменування	СП1	СП2
1 Кількість електро приймачів,	n  1 1  2  1  5	n  2  1 1  2  6
2 Сумарна номінальна потуж ність, кВт	Pн  196,3  47,4  113,8  37,9  395,4 кВ	Pн  392,6  47,4  56,9   75,8  572,7 кВт
3 Сумарна середня потужність, кВт	Pсер .  117,8  14,2  45,5  7,6  185,1 кВ	Pсер.  235,6  14,2  22,8   15,2  287,8 кВт
4 Сумарна реактивна потужність, квар	Qсер .  103,7  14,5  34,1  5,3  157,6 ква	Qсер.  207,3  14,5  17,1   10,6  249,5квар

_{Знайдемо модуль силової збірки за формулою:}

_P

_{m } ^{н max}

^P_{н min}

^{де Р}_{н max}

(6)

- номінальна максимальна потужність окремого споживача, кВт;

^Рн min

_{- номінальна мінімальна потужність окремого споживача, кВт}

_{m } ^196,3 _{ 5,2}

^37,9

_{Визначимо середній коефіцієнт використання за формулою:}

_{К }  ^Pсер.

P

вик сер

н

^де  ^Pсер

- сумарна середня потужність групи споживачів, кВт;

 ^Pн

- сумарна номінальна потужність групи споживачів, кВт

СП1	СП2
К  ^18^5^,^1 0,5	К  ^287^,^8 0,5

_{Таблиця 8 – Середній коефіцієнт використання}

вик сер

395,4

вик сер

572,7

^{Визначимо n}_еф ^{за формулою:}



_n ^{2 } ^Pн

₍₈₎

P

еф

н.max

де _ P_н

^P_н.max

- сумарна номінальна потужність групи споживачів, кВт;

- номінальна максимальна потужність групи споживачів, кВт

СП1	СП2
п  2 395,4  4	п  2 572,7  6

_{Таблиця 9 Ефективне число електроприймачів}

^е _196,3

^е _196,3

^{Вибираємо по довідковій літературі К} _max

для кожного силового пункту.

_{Таблиця 10 Коефіцієнт максимуму}

СП1	СП2
К max  1,65	К max  1,51

Визначаємо максимальне навантаження за формулою:

^Рmax ^{ К} max ^  ^Pсер

(6)

^{де К} _max

- коефіцієнт максимуму;

 ^Pсер

- сумарна середня активна потужність групи споживачів, кВт

_{Таблиця 11 – Максимальне навантаження}

СП1	СП2
Рmax  1,65 185,1  305,4 кВт	Рmax  1,51 287,8  434,6 кВт

_{Визначаємо максимальне реактивне навантаження за формулою:}

_Qmax

_{ К} ^/

_{ax   Qсер}

₍₁₀₎

m

де К

/

max

- коефіцієнт, залежно від умов може бути 1 або 1,1;

 ^Qсер

- середня сумарна реактивна потужність електроприймачів, квар

К

/

max

 1,1

п_еф  10

^К _{вик сер} ^{ 0,2}

_{Таблиця 12 – Реактивне максимальне навантаження}

СП1	СП2
Qmax  1,1157,6  158,7 квар	Qmax  1,1 249,5  274,5 квар

_{Розрахунок навантаження електроприймачів з постійним режимом роботи}

Для електроприймачів цього режиму роботи:

^P_н ^{ P}_пасп

(11)

Визначимо номінальні потужності окремих електроприймачів.

_{Таблиця 13 – Номінальні потужності окремих електроприймачів}

Найменування	СП1	СП2
1 Вентилятори	Рн  45 кВт	Рн  45 кВт
2 Компресори	Рн  55 кВт	Рн  55 кВт

Визначимо номінальні потужності груп електроприймачів за формулою 3.

_{Таблиця 14 – Номінальні потужності групи електроприймачів}

Найменування	СП1	СП2
1 Вентилятори	РН  45 3  135 кВт	РН  45 2  90 кВт
2 Компресори	РН  55 4  220 кВт	РН  55 1  55 кВт

Визначимо середні потужності груп електроприймачів за формулою 4:

Таблиця 15 – Середня потужність груп електроприймачів

Найменування	СП1	СП2
1 Вентилятори	Рсер  0,8 135  108 кВт	Рсер  0,8 135  108 кВт

2 Компресори

Р_сер  0,8  220  176 кВт

^Р_сер ^{ 0,8  55  44 кВт}

Визначимо середню реактивну потужність групи електроприймачів за формулою 5

_{Таблиця 16 – Середня реактивна потужність групи електроприймачів}

_р

Найменування	СП1	СП2
1 Вентилятори	Qсер  108  0,02  2,2 квар	Qсер  108  0,02  2,2 ква
2 Компресори	Qсер  176  0,75  132 квар	Qсер  44  0,75  33 квар

Визначаємо підсумкові дані для електроприймачів з постійним режимом роботи.

_{Таблиця 17 – Підсумкові дані}

сер.

сер .

Найменування	СП1	СП2
1 Кількість електроприймачів	n  3  4  7	n  3  1  4
2 Сумарна номінальна потужність	Pн  135  220  355 кВт	Pн  135  55  190 кВт
3 Сумарна середня потужність	P  108  176  284 кВт	P  108  44  152 кВт
4 Сумарна реактивна потужність	Qсер .  2,2  132  134,2 квар	Qсер.  2,2  33  35,2 квар

Для електроприймачів постійного режиму роботи:

^К _max ^{ 1, тоді}

^P_max

^{ Р}_сер

(12)

^{де Р}_сер ^{- середня активна потужність груп споживачів, кВт}

^Q_max

^{ Q}_сер

(13)

^{де Q}_сер

- середня реактивна потужність груп споживачів, квар

_{Визначимо навантаження освітлення силових пунктів за формулою:}

^Р_max

^{ Р}_сер ^{ К} _с ^{ Р}_н

14)

де Р_п - паспортна потужність одного приймача, кВт;

К _с - коефіцієнт спросу (метод коефіцієнту спросу)

_{Таблиця 18 – Навантаження освітлення}

СП1	СП2
Рmax  Рсер  0,9 100  90 кВт	Рmax  Рсер  0,9 50  45 кВт

Визначимо підсумкові дані електроприймачів вузла електропостачання напругою 0,4 кВ.

Таблиця 19 – Підсумкові дані електроприймачів вузла електропостачання на

0,4 кВ

Найменування	СП1	СП2
1 Сумарна середня потужність	^Pсер ^^Pсерзмі н^^Pсерпост^^Pосв ^ 185,1 28490559,1кВт	 ^Pсер ^^Pсерзмін ^^Pсерпост ^^Pосв ^  287 ,8  152  45  484 ,8 кВт
2 Сумарна середня реактивна потужність	 ^Qсер ^^Qсерзмін ^^Qсерпост ^  157,6  134,2  291,8 квар	 ^Qсер ^^Qсерзмін ^^Qсерпост ^  249 ,5  35,2  284 ,7 квар
3 Повна середня потужність	S  P ^2 Q ^2 ^се^р^се^р^сер  559,1^2 291,8^2 630,7 ВА	S  P ^2 Q ^2 ^се^р^се^р^сер  484 ,8 ^2 284 ,7 ^2 562 ,2 ВА
4 Сумарна максимальна потужність	 ^Pmax ^^Pmax змін ^^Pmax пост ^^Pосв ^  305,4  284  90  679,4 кВт	 ^Pmax ^^Pmax змін ^^Pmax пост ^^Pосв ^  434,6  152  45  631,6 кВт
5 Сумарна максимальна реактивна потужність	^Qmax ^^Qmax змін ^^Qmax пост ^  158,7 134,2  292,9 квар	 ^Qmax ^^Qmax змін ^^Qmax пост ^  274 ,5  35 , 2  309 ,7 квар
6 Повна максимальна потужність	S  P ^2 Q ^2 ^ma^x^ma^x^max  679,4^2 292,9 ^2 739,8 ВА	S  P ^2 Q ^2 ^m^a^x^m^a^x^m^ax  631,6 ^2 309 ,7 ^2 703,4 ВА
7 Струм вузла електроприйма чів напругою 0,4 кВ	I  ^S^m^a^x^1^^^S^m^a^x^2 ^73^9^,^8^^^70^3^,^4 2083 А max ^3^^Uн ^3^^0^,^4

Розрахунок потужності компенсуючого устрою з вибором типу конденсаторів

При підключенні до електричної мережі активно-індуктивного на-

вантаження струм І_н відтстає від напруги U_н на кут зрушення . Ко- синус цьго кута (cos ф) називаєтся коефіціентом потужності. Елек- троприймачі споживають як активну потужність Р, так і реактивну Q потужність. Реактивне навантаження дорівнює

Q = Ptg

Активна енергія, яку споживають ЕП перетворюється у другі види енергії: механічну, теплову, енергію стиснутого повітря и газа Ви- значений відсоток активнї енергії витрачається на втрати . Реактивна потужність Q не пов’язана з корисною роботою работой ЕП і витра- чається на створенняе электромагнітного поля у електродвигунах, трансформаторах, лініях

Проходження в електричних мережах реактивних струмів обумовлює

додаткові втрати активного навантаження у лініях, трансформаторах, генераторах электростанцій, додаткові втрати напруги вимагають збільшення номінальної потужності або числа трансформаторів, зни- жує пропускну здатність усієї СЕП

_{Повна потужність}

₂ ²

_{S P}  _Q 

P

_cos

Компенсацію реактивної потужності виконуємо з метою підвищення коефіцієнта потужності до меж [0,92 – 0,95], згідно “Правил улаштування електроустановок”. Компенсацію виконуємо за допомогою батарей конденсаторів, що дозволяє знизити кут здвигу фаз та підвищити коефіцієнт потужності з cosφ₁ до cosφ₂. Це дозволить знизити додаткові втрати напруги, підвищити пропускну здатність усієї системи електропостачання.

Приклад розрахунку

^{Визначимо cos} ₁ ^{за формулою:}

cos ₁

_Р

_ ^сер

^S_сер

^{де Р}_сер

- сумарна середня активна потужність електроспоживачів

напругою 0,4 кВ, кВт;

^S _сер

- сумарна середня реактивна потужність

електроспоживачів напругою 0,4 кВ, квар

СП1	СП2
cos  ^55^9^,^1 0,87	cos  ^48^4^,^8 0,86
tg 1  0,57	tg 2  0,59

Таблиця № Коефіцієнт потужності cos φ₁ силових пунктів

¹ _630,7

¹ _562,2

^{Задаємося cos} ₂

з меж [0,92 – 0,95]

Таблиця № Коефіцієнт потужності cos φ₂ (задаємося)

СП1	СП2
cos 2  0,92	cos 2  0,93
tg 1  0,43	tg 2  0,4

Визначаємо реактивну потужність компенсуючого устрою за формулою:

Q_к  Р_сер  tg ₁  tg ₂ 

де tg ₂ - тангенс кута відповідний обраному cos ₂

_0,95]

(16)

з меж [0,92 –

^Р_сер

- сумарна середня активна потужність

електроспоживачів напругою 0,4 кВ, кВт

_{Таблиця № Реактивна потужність компенсуючого устрою}

СП1	СП2
Qк  559,1 0,57  0,43  78,3 квар	Q 484,40,590,4 92,1ква ^к

За каталогом обираємо необхідні конденсатори.

_{Таблиця № Вибрані типи конденсаторів}

№ СП	Тип конденсатора	Кількість	Номінальна потужність,квар	Сумарна потужніст ь, квар
СП1	КЄ2-0,38-40- 3УЗ	2	40	80
СП2	КЄ2-0,38-40- 3У3	1	40	90
	КЄ2-0,38-50- 2У3	1	50

Для безпечного обслуговування батарей конденсаторів потрібно встановити розрядні опори, які розраховуються за формулою:

₂

_U

Q

роз

^{R  15 106  ф}

к

(17)

^{де U} _ф ^{- фазна напруга, кВ;}

^Q_к ^{- реактивна потужність компенсуючих пристроїв}

СП1	СП2
0,22^2 R роз  15 10   9,3 кОм ^7^8^,^3	2 R  15 10^6 ^0^,^22 7,9 кОм ^9^2^,^1

_{Таблиця № - Розрядні опори}

⁶ _роз