Модернизация существующей системы электроснабжения и электрооборудования инструментального цеха №32 на «Усть-Катавском вагоностроитель

 

 

2. Специальная часть

 

2.1 Расчёт электрических нагрузок

 

Расчет электрический  нагрузок является основным в проектировании систем электроснабжения. Все аппараты, сечения токоведущих частей определяются в зависимости от величины нагрузки. При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение величины электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу материала, удорожанию строительства; занижение нагрузи – к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприемников.

 Расчёт электрических нагрузок проведём методом коэффициента максимума. Недостатком метода является отсутствие учёта развития нагрузки цеха.

Цель расчёта –  определить активную P и реактивную Q мощность группы разнородных потребителей за наиболее загруженную смену.

Сложение всех номинальных  мощностей электроприёмников (ЭП) приведёт к значительному завышению величин P и Q группы потребителей, т.к. в момент прохождения максимума нагрузки цеха отдельные потребители могут не работать в полную мощность или вообще не участвовать в максимуме нагрузки.

Произведем расчёт пункта распределительного РП1.

По заданной установленной  мощности и характеру потребителей составляем ведомость потребителей электрической энергии.

1. Cтанок фрезерный  P _ном=8 КВт; К_И=0,14; Cosφ/tgφ=0,5/1,73

2. Станок токарный  P _ном=32 КВт; К_И=0,14; Cosφ/tgφ=0,5/1,73

3. Кран консольный Р _ном=1,7 КВт, К_И=0,1; Cosφ/tgφ=0,5/1,73

4. Станок зуборезной Р _ном=5 КВт, К_И=0,14; Cosφ/tgφ=0,5/1,73

5. Полуавтомат Р _ном=17 КВт, К_И=0,6; Cosφ/tgφ=0,7/1,02

6. Полуавтомат Р _ном=17 КВт, К_И=0,6; Cosφ/tgφ=0,7/1,02

1) Находим общую установленную мощность электроприёмников:

                                                                                (1)

 кВт

2) Находим показатель силовой сборки m:

                                                                                              (2)     

 

3) Определяем коэффициент использования К_И по таблице.

4) Определяем cosφ и tgφ по таблице.

5) Находим среднюю нагрузку за максимально загруженную смену для   каждого потребителя (активную и реактивную):

1.Активная

                                                                                               (3)                                                  

Р_см.1=0,14·8=1,12 кВт

Р_см.2=0,14·32=4,48 кВт

P_см3=0,1·1,7=0,17 кВт

P_см4=0,14·5=0,7 кВт

P_см5=0,6·17=10,2 кВт

P_см6=0,6·17=10,2 кВт

                             ∑Р_см=Р_см.1+Р_см.2+Р_см.3+Р_см.4+Р_см4+Р_см.6                                        (4)

∑Р_см=1,12+4,48+0,17+0,7+10,2+10,2=26,87 кВт

2.Реактивная

                                                      Q_см.=tgφ·Рсм                                                   (5)

Q_см.1=1,73·1,12=1,9 кВар

Q_см.2=1,73·4,48=7,7 кВар

Q_см.3=1,73·0,17= 0,3 кВар

Q_см.4=1,73·0,7= 1,2 кВар

Q_см.5=1,02·10,2= 12,2 кВар

Q_см.6=1,02·10,2= 12,2 кВар

                  ∑Q_см= Q_см.1+Q_см.2+Q_см.3 Q_см.4+Q_см.5+Q_см6                      (6)                                           

∑Q_см=35,5 кВар

6) Находим средний коэффициент использования:

                                                   К_{и ср.}= ∑Р_см./ ∑Q_см                                                                        (7)

К_{и ср.}=26,87/35,5=0,7

7) Определяем эффективное число электроприёмников:

                                                    

                                                    (8)

Средний коэффициент  использования:

                                                                                                             (9)

В зависимости от nэ и Ки найдём коэффициент максимума по таблице, Км=2,1

8) Определяем максимальные нагрузки для шкафа

                                                                                       (10)

 кВт

                                                                                         (11)

 кВар

                                                                              (12)

 кВА

                                                                                           (13)

А

Для остальных РП расчеты  оналогичны и их данные приведены  в таблице 2.

С учётом освещения 5%

                                                                                    (14)

 кВт

                                                                                        (15)

 Квар

                                                                                  (16)

 кВА

                                                                                              (17)

 А

Итого по всему объекту

                                                                                      (18)

 кВт

                                                                                      (19)

кВар

                                                                                  (20)

кВА

                                                                                               (21)

А

Таблица 2 Сводные данные по цеху

№ ПР	∑Рном кВт	∑Рсм кВт	∑Qсм квар	Рmax кВт	Qmax квар	Imax A
1	80,7	26,87	35,5	56,4	74,5	143,7
2	142	19,88	34,36	41,75	72,15	128,15
3	204	26,18	45,3	54,9	95,13	168,9
4	62,5	11,43	15,56	24,003	32,67	62,3
5	32,5	6,58	8,54	13,8	31,75	53,2
Итого по силовым объектам	¾	¾	¾	190,85	306,2	555,1
Освещение	¾	¾	¾	9,54	16,2	28,9
Итого по объекту	¾	¾	¾	200,39	322,4	584

 

 

 

 

2.2 Компенсация реактивной мощности

 

Компенсация реактивной мощности и повышение коэффициента мощности, имеет большое значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой  потребителю электрической энергии.

 Потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели,  на которых приходится основная мощность предприятия (65–70%), трансформаторы потребляют (20–25%) и воздушные электрические сети и другие электроприёмники  потребляемые около 10% реактивной мощности.

При увеличении потребляемой реактивной мощности электроустановка вызывает рост тока в проводниках  и снижение коэффициента мощности электроустановки и из-за этого нам приходится выбирать провод большего сечения, а это ведёт  к большим затратам. Для того чтобы уменьшить ток нужно чтобы реактивная мощность была больше и это дает нам экономию в затратах на материал. А повышение коэффициента мощности зависит от снижения реактивной потребляемой мощности. Повысить коэффициент мощности можно с помощью компенсирующего устройства, которые снижают реактивную мощность.

 Компенсации реактивной  мощности и количества компенсирующих  устройств определяется основным  методом расчета и рассчитывается  по расчётным данным предприятия.

   Расчётные данные инструментального цеха №32 представлены в таблице 3.

 Таблица 3  Расчетные данные инструментального цеха.

 

, кВт	, кВАр	, кВА
200,39	322,4	379,6

 

 Определяется значение коэффициента мощности до компенсации:

 

                                                                          (22)

  где, Р – активная мощность, кВт;

       S – полная мощность, кВА;

       Р - мощность освещения, кВт;

      Q – реактивная мощность, кВАр.

 

                 

 Необходимо поднять косинус до величины не ниже 0,92.

 

 Определяется коэффициент заполнения по активной нагрузке за рабочую смену:

                                                        (23)

где, Р_i – активная нагрузка за рабочий день, %;

        t_i – продолжительность нагрузи за смену, ч;

        P_max – максимальная мощность за рабочий день, %

        T – полное время рабочего дня, ч.

 

             (24)

Требуемый коэффициент мощности по предприятию равен

        Определяется мощность, которую  необходимо скомпенсировать:

 

                                                                               (25)

 

       где, Р_{ср год} – средняя активная мощность в год, кВт;

 

Определяется средняя  активная мощность в год:

 

                                                                                                        (26)

 

 

 

      Выбирается  тип компенсирующих устройств,  данные заносятся в таблицу 4.

 

Таблица 4 Технические данные компенсирующих устройств.

Тип компенсирующих устройств	Количество, шт
УКМ-0,38	2

 

       Определяется  реактивная мощность компенсирующего  устройства.

                                           , кВАр                                      (27)              

  где – номинальная реактивная мощность одного компенсирующего устройства, кВАр                                                                

     – количество компенсирующих устройств

кВАр

Определяется реактивная мощность после компенсации:

                                                                                  (28)

   где, Q – реактивная мощность, кВАр;

           Q_{к. у.} – мощность компенсирующих устройств, кВАр.

Определяется величина добавочной активной мощности:

                                                                                           (29)

где, tg δ – тангенс угла потерь

 

 

 Определяется величина активной мощности после компенсации:      

 

                                    (30)

 

Определяется величина полной мощности после компенсации: