Электропитание и электроснабжение нетяговых потребителей

Конденсаторные батареи устанавливаются на шинах 0,38 кВ подстанции. Мощность отдельной конденсаторной батареи должна быть не менее 30 квар.

Необходимая мощность компенсирующих устройств определяется следующим образом. Вычисляется

     (6)

где Wa— активная энергия, потребляемая электроприемниками за некоторый промежуток времени (месяц, год);

Wр — то же, реактивная.

В условиях эксплуатации потребление энергии определяется по счетчикам. Энергию можно определить по формулам:.

Wa=РмТа   (7)

 

             Wa=435*4600=2001 тыс. кВт*ч

и

Wр=QмТp   (8)

 

               Wр=495,5*3400=1684,7 тыс. кВт*ч

 

где Рм и Qм - расчетный максимум соответственно активной и реактивной нагрузки;

Та, Тp  - время использования максимума активной и реактивной нагрузки соответственно.

 

Мощность компенсирующего устройства

 

Qк= Pcp(tgjcp - tgjтp ),   (9)

где Рср — среднегодовая активная нагрузка;

                tgjтp — значение, требуемое на шинах ТП.

 

        Qк= 333,5*(0,84 – 0,4 )=146,74 квар

 

        Qк=150 квар

 

Среднегодовая активная мощность

(10)

где tп — время работы потребителя электроэнергии в течение года.

В контрольной работе можно принять tп =6000 ч.

 

5. Выбор способа прокладки  и сечения проводов  сети 0,38 кВ  для питания силовых шкафов.

 

Цеховые электрические сети выполняются изолированными и голыми проводами. Применяются также шинопроводы.

К распределительным силовым шкафам электроэнергия подводится кабельными линиями. Кабельные линии прокладываются по стенам, или потолку (с устройством защиты от механических повреждений), либо в кабельных каналах и трубах, заложенных в полу. Прокладка в каналах нежелательна, так как в них собирается грязь, вода, масло и т. п., разрушающе действующие на оболочки кабеля.

При выборе трассы кабельной линии стараются достичь наименьшего расхода кабеля и обеспечить его защиту от механических повреждений, от коррозии и вибрации, от повреждения электрической дугой при замыкании в соседнем кабеле. Кабели при подземной прокладке располагают в траншеях, блоках, каналах, туннелях и коллекторах, выше нулевой отметки на эстакадах и в галереях, на тросах, конструкциях и стенах. При прокладке в земле рекомендуется в одной траншее помещать не более шести силовых кабелей. При большем количестве рекомендуется прокладывать кабели в блоках или в отдельных траншеях с расстоянием между группами не менее 0,5м.

Внутри зданий кабели можно прокладывать по конструкциям зданий (открыто, в коробах или трубах), в каналах, блоках, туннелях, трубах, проложенных в полах и перекрытиях, по фундаментам машин, в шахтах, в кабельных этажах и двойных полах.

Прокладка кабелей в траншеях наиболее проста и дешева. Она экономична по такому важному показателю, как расход цветного металла, так как при прокладке в земле в результате лучшего охлаждения пропускная способность кабеля увеличивается по сравнению с другими способами прокладки.

В одной траншее с силовыми допускается прокладка трех-четырех контрольных кабелей. Глубина заложения от планировочной отметки должна быть на менее : для кабельных линий до 20 кВ – 0,7м; 35кВ – 1м. Дно траншеи по всей длине должно быть присыпано песком или мелкой землей, не содержащей камней, строительного мусора, шлака и т.д., толщина подсыпки – не менее 100 мм. Сверху на кабель укладывают бетонные плиты или кирпич для предотвращения механического повреждения при раскопке грунта.

Схемы электрических сетей выполняются радиальным методом. Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от  РУ низшего напряжения ТП и предназначенных для питания небольших групп приемников электроэнергии, расположенных в различных местах. Распределение электроэнергии к отдельным потребителям при радиальной схеме осуществляют самостоятельными линиями от силовых пунктов , располагаемых в центре электрических нагрузок данной группы потребителей. Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания, но требуют больших затрат материалов и средств.

Экономическое сечение проводов (в мм2) сети 0,38 кВ определяется по формуле

        (4)

     где I — расчетный ток линии, А;

iэ — экономическая плотность тока, А/мм2.

Значения  iэ выбираются согласно ПУЭ [3]. Для кабелей с резиновой изоляцией  и медными жилами iэ=3,1 А/мм2.

Определяем расчетные токи линии к каждому силовому шкафу.

      tgj=Q/P откуда Qi= tgj*Pi

 

SА=126,21 кВА

SБ=206,46 кВА

SВ=117,4кВА

SГ=226,5 кВА

Подставляем значение мощностей и номинальное напряжение 0,38 кВ  и находим токовые нагрузки для каждого силового шкафа:

IА =191,77 А

IБ =313,68 А

IВ =178,37 А

IГ =344,13 А

 

Экономическое сечение проводов (в мм2) определяется по формуле

   , откуда сечение кабелей к силовым шкафам А, Б, В, Г будут соответственно:

FА=62 мм2 или 70 мм2 

FБ=102 мм2 или 120 мм2 

FВ=58 мм2 или 70 мм2 

FГ=111 мм2 или 120 мм2 

 

6. Определение снижения  потерь электроэнергии, получаемого  при применении компенсирующего устройства

 

Потеря электроэнергии в линии передачи [1] (в кВт×ч)

где Sм— расчетная мощность, кВ×А, определяется по формуле:

UH — номинальное напряжение линии, кВ;

r— активное сопротивление линии, Ом.

Для сталеалюминевых проводов марки АС-35, активное сопротивление r=0,85 Ом/км * 9 км = 7,65 Ом;

Qк - мощность компенсирующего устройства;

t — время потерь, ч.

Время потерь t определяется в зависимости от времени использования максимума активной нагрузки (в ч)

t=(0,124+ Ta×10-4)2 8760.

t=(0,124+ 4000×10-4)2 8760=2988 ч

Потеря электроэнергии в трансформаторе, кВт×ч:

где t — время, в течение которого трансформатор находится под напряжением, ч. Время t можно принять равным 8760 ч.

Снижение потерь электроэнергии определяется как разность между суммарными потерями электроэнергии в линии и трансформаторе:

 

 

7. Составление принципиальной схемы  электроснабжения

 

Однолинейная принципиальная схема электроснабжения представлена на рис.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

 

1. Караев Р.И., Волобринский С.Д., Ковалев И.Н. Электрические сети и энергосистемы. – М: Транспорт, 1985.
2. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат, 1984.
3. Ратнер М.П., Могилевский Е.Л. Электроснабжение нетяговых потребителей железных дорог. – М.: Транспорт, 1985.
4. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1983. – 183 с.
5. Прохорский А. А. Тяговые и трансформаторные подстанции. -    М.: Транспорт.1983-457 с.
6. Герман Л.А., Векслер М.Н., Шелом И.А. Устройства и линии электроснабжения автоблокировки. — М.: Транспорт, 1987. — 192 с.
7. Почаевец В,С Электрооборудование и аппаратура электрических подстанций. — М.: Трансиздат, 2002, — 56 с.
8. Правила устройства электроустановок. – 7-е изд.,перераб. и доп. – М.: Главгосэнергонадзор, 2003.
9. Справочник по электроснабжению железных дорог, Т.1. Под редакцией Марквардт К.Г. М.: Транспорт, 1980. – 256 с.
10. Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. ЦЭ-462. – МПС, 1997. – 78 с