Компенсация Реактивной Мощности

МИНИСТЕРСТТВО ОБРАЗОВАНИЯ,

МОЛОДЁЖИ И  СПОРТА УКРАИНЫ

АРТЁМОВСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ ДонНТУ

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

По теме: «Компенсация реактивной мощьности»

 

 

 

 

 

 

 

                                                          Выполнил студент III курса

                              Группы Т-11

                            Любич Б. А.

                                                   Проверил Беседина Е. В.

 

 

 

Артёмовск

2013 

Содержание

 

_{1. Компенсация  реактивной  мощности}

 

Наибольшими потребителями реактивной мощности являются:

асинхронные двигатели;

сварочные и  силовые трансформаторы;

индукционные  печи;

газоразрядные лампы.

Снижение  потребления реактивной мощности осуществляется двумя способами:

естественный  способ;

искусственный способ.

Естественный  путь включает в себя:

замену электродвигателей, работающих с недогрузкой или  перегрузкой на электродвигатели меньшей  или большей мощности;

понижение напряжения у малозагруженных электродвигателей;

ограничение холостого хода работающих электродвигателей;

правильный  выбор электродвигателей по типу и мощности;

повышение качества ремонта двигателей;

отключение  малозагруженных силовых трансформаторов  с переводом нагрузки на другой трансформатор.

Так как коэффициент  реактивной мощности в нашей работе превышает нормативный, делаем вывод  о необходимости компенсации  реактивной мощности.

Снижение  потребления реактивной мощности не всегда возможно естественным методом. Поэтому в дополнение к нему применяют и искусственный метод, в том числе устанавливают конденсаторные установки. Компенсация реактивной мощности - это приближение источника реактивной мощности к потребителю.

Определяем  мощность компенсирующей установки  по формуле:

Qку = Рс (tgjср - tgjэ), (1.1)

 

где Рс - средняя  активная мощность, кВт;

tgjср - средний расчетный коэффициент реактивной мощности;

tgjэ - эффективный коэффициент реактивной мощности, = 0,33.

 

Qку = 268,4 (1,36 - 0,33) = 276,04 кВар

 

Выбираем  тип батареи - 2´ККУ - 0,38 - 160.

 

Проверка tgj = :

tgj = = 0,19 < 0,33

 

Проверка  сошлась, батареи подходят.

_{Выбор силовых  трансформаторов}

 

На действующих  предприятиях при наличии суточного  графика потребителей номинальную  мощность трансформатора следует выбирать не по максимальной нагрузке потребителя, а по величине средней мощности в наиболее загруженной смене из характерных суток. Если мощность трансформатора выбирать по максимальной нагрузке в потребителях, то в периоды средних, а тем более минимальных нагрузок трансформатор будет не догружен, а следовательно его номинальная мощность будет завышена.

Следует учесть, что оптимальная нагрузка трансформатора должна составлять 65 - 70% от его номинальной  мощности.

Определяем  полную мощность цеха с учетом компенсации  по формуле:

Smax = , (1.1)

 

где Рр - расчетная  активная мощность по цеху, кВт;

Qр - расчетная реактивная мощность по цеху, кВар;

Qку - полная номинальная мощность компенсирующих устройств.

 

Smax = = = 306,24 кВа

 

Так как имеются  потребители первой категории, намечаем число трансформаторов - 2.

Определяем  мощность на трансформаторной подстанции по формуле:

 

Кзг = , (1.2)

 

где Рср - средняя  активная мощность по цеху,%, Рср = 10;

Рmax - максимальная активная мощность по цеху,%;

tmax = 24 ч.

Коэффициент допустимой перегрузки трансформатора (Кдп) - 1,01 (1,1).

Номинальная мощность трансформатора:

 

Sном = = = 303,2 кВа

Sном = = 278,4 кВа

 

Выбираем  трансформаторы по справочнику - 2 ´ ТМ - 160/ 10.

_{2. Выбор  сечения  проводов, кабелей  и  шин}

_{Выбор кабелей}

 

Сечение проводов и жил кабелей должно выбираться в зависимости от ряда факторов. Эти факторы разделяются на технические и экономические.

Технические факторы:

нагрев от длительного выделения тепла  рабочим током;

нагрев от кратковременного выделения тепла  током КЗ;

потери напряжения в жилах кабеля или проводах, воздушные линии от проходящего по ним тока в нормальном или аварийном режимах.

Кабель - это  готовое заводское изделие, состоящее  из изолированных токоведущих жил, заключенных в защитную герметичную  оболочку, которая может быть защищена от механических повреждений.

Изоляция  жил выполняется из кабельной  бумаги, пропитанной маслоканифольным составом резины поливинилхлорида и  полиэтилена.

Определяем  расчетный ток для каждого  электропривода по формуле:

 

Iрасч = , (2.1.1)

 

где Рном - номинальная мощность электроприемника, кВт;

Uн - номинальное напряжение приемника, кВ;

cosj - коэффициент мощности.

Станки строгальные  Рном = 120 кВт.

 

Iрасч = = 433,5 А

 

Кран консольный Рном = 56 кВт.

Iрасч = = 161,8 А

 

Обдирочные  станки Рном = 125 кВт.

 

Iрасч = = 277,9 А

Вентиляторы Рном = 22 кВт.

Iрасч = = 39,7 А

Колорифер Рном = 80 кВт.

Iрасч = = 136 А

 

По расчетному току определяем допустимый ток по формуле:

 

Iдоп = , (2.1.2)

 

где К1 - коэффициент, зависящий от числа рядом работающих кабелей;

К2 - коэффициент, учитывающий влияние температуры  окружающей среды (22°).

По справочнику  [3] К1 = 1, К2 = 1,04.

 

Станки строгальные: Iдоп = = 416,8 А

Кран консольный: Iдоп = = 155,5 А

Обдирочные  станки: Iдоп = = 267,2 А

Вентиляторы: Iдоп = = 38,17 А

Калорифер: Iдоп = = 130,7 А

 

Результаты  заносим в таблицу.

Выбор кабелей

Таблица 2.1.1

Наименование  электроприемника	Iрасч	К1/К2	Iдоп	Марка	L, м
Станок строгальный	433,5	1/1,04	416,8	2АВВГ (4´95)	-
Кран консольный	161,8	1/1,04	155,5	АВВГ (4´50)	270
¾	¾	¾	¾		210
¾	¾	¾	¾		120
Обдирочные  станки	277,9	1/1,04	267,2	АВВГ (4´120)	180
Вентиляторы	39,7	1/1,04	38,17	АВВГ (4´10)	30
Калорифер	136,0	1/1,04	130,7	АВВГ (4´35)	30

_{Выбор шин}

Для надежного  и бесперебойного питания потребителей электроэнергией выбирают магистральную схему, выложенную алюминиевыми шинами, проложенными по изоляторам, прикрепленным к колоннам цеха.

Таблица 2.2.1

ШМА	Iрасч	Iдоп	h ´ b, мм	L, м
1	1831,3	2180	60´8
2	1531,8	1720	60´6

 

ШМА 1: Iрасч = = = 1831,3 А

Iдоп = = = 1760,8 А

ШМА 2: Iрасч = = 1531,8 А

Iдоп = = 1472,8 А

_{3. Выбор  защитных  аппаратов}

 

При эксплуатации электрических сетей длительные перегрузки проводов и кабелей, а  также коротких замыканиях вызывает повышение температуры токоведущих жил. Это приводит к преждевременному износу их изоляции, вследствие чего может произойти пожар, а также поражение людей электрическим током.

Для предохранения  от чрезмерного нагрева проводов и кабелей применяют плавкие  предохранители, автоматические выключатели и тепловое реле, встроенное в пускатели.

_{Выбор предохранителей}

 

Определяем  номинальный ток для каждого  потребителя по формуле:

 

Iном = , (3.1.1)

 

Кран консольный Рном = 56 кВт.

 

Iном = = 161,8 А

 

Вентиляторы Рном = 22 кВт.

 

Iном = = 39,7 А

 

Колорифер Рном = 80 кВт.

 

Iном = = 136 А

 

Определяем  пусковой ток по формуле:

 

Iпуск = Кп × Iном, (3.1.2)

 

где Кп - кратность  пускового тока = (5).

 

Кран консольный: Iпуск = 5 × 161,8 = 809,0 А

Вентиляторы: Iпуск = 5 × 39,7 = 198,5 А

Калорифер: Iпуск = 5 × 136,0 = 680,0 А

 

Производим  расчет тока плавкой вставки предохранителя по формуле:

 

Iпл. вст. = , (3.1.3)

 

где К - коэффициент  снижения пускового тока, который  при

легком пуске  равен 2,5, при тяжелом - 1,6 или 2.

 

Кран консольный: Iпл. вст. = = 404,5 А

Вентиляторы: Iпл. вст. = = 79,4 А

Калорифер: Iпл. вст. = = 272,0 А

 

По результатам  расчетов выбираем предохранители и  результаты сводим в таблицу.

Таблица 3.1.1

Наименование  ЭП	Iном	Iпуск	Iпл. вст.	К	Тип предохранителя
Краны консольно-поворотные FU3 FU4 FU5	161,8	809,0	404,5	2	ПР - 2 - 600 - 450
Вентиляторы FU2 FU7 FU12 FU15	39,7	198,5	79,4	2,5	ПР - 2 - 100 - 80
Калориферы FU10 FU17	136,0	680,0	272,0	2,5	ПН - 2 - 400 - 300

_{Выбор автоматов}

 

Автоматические  выключатели обеспечивают быструю и надежную защиту проводов и кабелей от КЗ и перегрузок. Разделяются на регулируемые и нерегулируемые.

У нерегулируемых выключателей отсутствуют приспособления для регулирования установки  расцепителя в процессе монтажа  и эксплуатации.

У регулируемых выключателей установки расцепителей регулируют воздействие на механическую систему автомата или на специальное устройство, изменяющее время срабатывания автомата.

 

 

_{Выбор автоматических выключателей}

 

Таблица 3.2.1

Наименование	Iпуск	Iпик	Iэр	Тип автоматических выключателей
QF1	¾	3877,2	4846,5	А 3730Ф - 630 - 5000
QF10	¾	3663,8	4579,75	А 3730Ф - 630 - 5000
QF2,3,4,6,7,9	2167,5	¾	2709,37	А 3730Ф - 630 - 3200
QF5,8	1389,5	¾	1736,87	А 3730Ф - 630 - 2500
QF12	¾	¾	5331,15	А 3730Ф - 630 - 6300
QF13	¾	¾	5037,72	А 3730Ф - 630 - 6300

 

Наибольший  ток потребителя на шине у строгальных  станков = 433,5 А.

Пиковый ток  рассчитывается по формуле:

 

Iпик = + S (3.2.1)

 

Для QF1:

 

Iпик = 433,5 × 5 + 161,8 × 3 + 433,5 × 2 + 39,7 × 2 + 277,9 = 3877,2 А

Iэр = 1,25 × 3877,2 = 4846,5 А

 

Для QF10:

Iпик = 433,5 × 5 + 136 × 2 + 39,7 × 2 + 433,5 × 2 + 277,9 = 3663,8 А

Iэр = 1,25 × 3663,8 = 4579,75 А

Для QF2,3,4,6,7,9:

Iпуск = 433,5 × 5 = 2167,5 А

Iэр = 1,25 × 2167,5 = 2709,37 А

Для QF5,8:

Iпуск = 277,9 × 5 = 1389,5 А

Iэр = 1,25 × 1389,5 = 1736,87 А

Для QF12:

Iэр = QF1 + 10% = 4846,5 + 10% = 5331,15 А

Для QF13:

Iэр = QF10 + 10% = 4579,75 + 10% = 5037,72 А

_{4. Расчет  токов  КЗ}

 

При расчете  токов КЗ в сетях напряжением  ниже 1кВ необходимо учитывать индуктивные  и активные сопротивления. В таких сетях особенно выполненных в кабельных линиях или проводами в трубах активные сопротивления значительно превышают индуктивные.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составляем  расчетную схему:

 

           ТМ 160/10

             

 

 

QF12         I = 630А

 

                    QF1           I = 630А

ШМА        60´8 L =

АВВГ - 4´95 

QF4            I = 630А

 

Станок строгальный (433,5А)

 

Составляем  схему замещения:

 

   Хтр = 41,7

rтр = 16,6

Хав12 = 0,13

rав12 =11,12

Хав1 = 0,13

rав1 =11,12

 

Хош  = 0,014

rош = 0,03

Хок = 0,329

rок =0,081

Хав4 = 0,13

rав4 = 11,12

 

 

_{Расчет  токов  трехфазного  КЗ}

 

При равенстве  сопротивлений во всех трех фазах  значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ определяется по формуле: