Электроснабжение силового оборудования Дворца культуры и техники АО АВТОВАЗ

13. По количеству светильников и мощности лампы определяется общая действительная мощность Рд, ВТ(кВт) :

Рдв = n  Рл = 24  500=12000 Вт

N – количество ламп ;

Рл – мощность лампы, Вт

13. Определяется действительная удельная освещённость помещения:

Рду = Вт/м = 20 Вт/м

Расчёты сводятся в светотехническую ведомость:

Светотехническая ведомость.

13. Считается активная расчётная мощность осветительной нагрузки по формуле, Вт(кВт)

Росв= Кс  Рдв  Кпра = 0,95  12000  1,1 = 12540 Вт

Кс- коэффициент спроса = 0,95

Кпра- коэффициент пускорегулирующей аппаратуры = 1,1

13. Данный тип ламп не имеет устройства для компенсации реактивной мощности. Cos = 0.53 ; Tg  = 1.6

13. Определяется расчётная реактивная мощность освещения,

Q расч, Вар(кВАр)

Q осв = Росв  Tg Вар= 12540  1,6 = 20064 Вар

Результаты расчётов заносятся в таблицу 1.

2. Расчет компенсирующего устройства.

Электрическая сеть представляет собой единое целое, и правильный выбор средств компенсации для сетей промышленного предприятия напряжением

до 1000В, а также в сети 6-10кВ можно выполнить только при совместном решении задачи.

В гражданских зданиях основных потребителей реактивной мощности подсоединяют к сетям до 1000В. Компенсация реактивной мощности потребителей может осуществляться при помощи синхронных двигателей (СД) или батарей конденсаторов (БК), присоединенных непосредственно к сетям до 1000В, или реактивная мощность может передаваться в сеть до 1000В со стороны напряжения 6-10кВ от СД, БК, от генераторов ТЭЦ или сети энергосистемы. Источники реактивной мощности (ИРМ) напряжением 6-10кВ экономичнее соответствующих ИРМ до 1000В, но передача мощности в сеть до 1000В может привести к увеличению числа трансформаторов и увеличению потерь электроэнергии в сети и трансформаторов.

Поэтому раньше следует выбирать оптимальный вариант компенсации реактивной мощности на стороне до 1000В.

Рассмотрим возможные два условия выбора мощности и напряжения компенсирующего устройства.

Предварительно выбирается один трансформатор, присоединенный к сети 6-10кВ, нагрузка на который: Рсм= кВт

Qсм= кВар

В помещении нет источников реактивной мощности, компенсация может быть осуществлена конденсаторной батареей 6кВ или 380В.

Определим оптимальный вариант установки конденсаторной батареи и ее мощность.

1. Находится оптимальная мощность трансформатора Sо, кВА

So= Рсм/BNcos=204.92 / 0.710.95= 308 кВА

Рсм - активная среднесменная нагрузка, кВт

В - коэффициент загрузки трансформатора- 0,7

cos= 0,95

N- число трансформаторов= 1.

К установке принимается трансформатор стандартной мощности Sn= 630кВА.

2. Определяется реактивная мощность, которую может пропустить трансформатор по стороне высокого напряжения Q1,кВАр.

Q1= Sh – Рсм = 630 –204,92 = 396900- 41992= 595 кВАр

Sh- номинальная стандартная мощность трансформатора, кВА.

Вывод: трансформатор пропускает всю среднесменную реактивную мощность.

3. Определяются затраты на генерацию реактивной мощности по формуле:

З = Зо + З1 Q1= 670 + 1,6  595=1623 (по высокой стороне)

З=Зо + З1 Q1= 0+3595= 1785 (по низкой стороне)

Зо- постоянные затраты не зависящие от генерируемой мощности:

Зо= 670 руб. - по высокой стороне

Зо= 0- по низкой стороне

З1- удельные затраты на 1кВАр генерируемой мощности

З1= 1,6 / кВАр - по высокой стороне

З1= 3руб./кВАр - по низкой стороне

Вывод: по высокой стороне производится компенсация, как наиболее экономически выгодная.

4. Рассчитывается мощность компенсирующих устройств Qk, кВАр:

Qk= Pm(Tgm- Tgэ)= 204,92(0.8- 0.2)= 1,22 кВАр

Qm- среднесменная реактивная мощность(Qm= РmTgm), кВАр

Pm-мощность активной нагрузки предприятия в часы максимума

энергосистемы, принимается по Рсм, кВт

Tgм- фактический тангенс угла.

Tgэ- оптимальный тангенс угла энергосистемы (Tgэ =0,2 , cos э =0,98)

Qсм – реактивная сменная мощность на стороне НН, кВАр.

Рсм – активная сменная мощность на стороне НН, кВт.

Определяется Tgм по формуле:

Tgм = Qсм / Рсм = 170,3 / 204,92 = 0,8

Находится Q к = кВАр.

К установке принимается стандартная конденсаторная установка,

УКН–150 кВАр, номинальная мощность, которой равна 150 кВАр, число и мощность регулируемых ступеней 2Х75 шт. Х кВАр.

5. Проверяется фактический тангенс угла Tg ф

Tg ф = Qм-Qк/ Рсм= 163,9-150/ 204,92=0,06

Qк – мощность конденсаторных батарей, кВАр

Рсм- среднесменная активная мощность, кВт

Qm= Рсм Tgm= 204,92 0,8= 163,9 кВАр

По Tgф определяется cosф= 0,9

2. Определяется оставшаяся реактивная мощность после компенсации

Q, кВАр: Q= Qсм- Qк= 170,3- 150= 20,3 кВАр

Qсм- сменная реактивная мощность за наиболее загруженную смену на стороне Н.Н., кВАр

Qк- мощность принятой компенсирующей установки, кВАр

7. С компенсацией: Tg= Qсм/Рсм= 170,3/204,92= 0,8

cos= 0,83

Рмах= Кмах  Рсм = 1,9 204,92= 389кВт

Qмах= 1,1  Qсм = 1.1 20,3 = 22,33кВАр

Sмах= Р мах +Q мах= 389 + 23,33 = 389кВА

Iмах= Sмах / 3  Uном = 389 / 0,65 = 598 А

Данные расчета заносятся в таблицу 1.

6.Выбор трансформатора.

Так как потребители относятся к 1 категории, то необходимо устанавливать двух трансформаторные подстанции питаемые от отдельных независимых вводах. Работа трансформаторов должна быть раздельной ( для уменьшения токов короткого замыкания ) с автоматическим включением, с секционным выключателем от схемы АВР.

Трансформаторы и другие элементы должны быть всегда под нагрузкой. Мощности трансформаторов выбирают из условия обеспечения наиболее экономического режима работы, что соответствует нагрузке на 60%-80% от номинальной мощности. Для возможности резервирования потребители 1 категории при наличии двух трансформаторов их мощность должна быть такой, чтобы работающий трансформатор обеспечивал нормальную работу потребителей ( с учётом допустимой перегрузки трансформатора).

Для трансформаторов гражданских зданий рекомендуется следующие коэффициенты загрузки: для потребителей 1 категории с двумя трансформаторами 0,65-07.

Мощность трансформатора определяем по среднесменной мощности за наиболее загруженную смену.

Выбираем коэффициент загрузки трансформатора =0,7

Предварительно был выбран трансформатор ТМ – 630

Проверим возможность установки указанного трансформатора:

1. Определяем полную среднесменную мощность с компенсацией Sср., кВА

Sср.=Рсм + Qсм = 204,92 + 20,3 = 41992+ 412=205 кВА

Рсм, Qсм. – сменные мощности, кВт и кВар.

2.Определяем коэффициент заполнения графика К з.г. по формуле:

К з.г.= Sср./ Sмах=205 / 389 = 0,5

Smax- максимальная полная нагрузка, кВА.

3. По величине К з.г. и времени максимума tmax=4ч. ,находим допустимый коэффициент нагрузки Кн по рисунку 5.48 л(4) Кн= 1,22

4. Определяем номинальную мощность трансформатора Sном , кВА:

Sном= Sмах / Кн = 389 /1.22= 318 кВА

Sмах- максимальная полная мощность с учётом компенсации, кВА

5. Определяем коэффициент загрузки  трансформатора в нормальном режиме при максимальной нагрузке по формуле:

= Sмах / Sном= 389/630=0,6

6. Вывод: Установка трансформатора данной мощности соответствует экономичному режиму  который должен находится в пределах =0,6-0,7, а так же даёт возможность резервирования по стороне 0,4 кВ.

2. Расчёт силовых сетей.

Провода и кабели выбранные по номинальному или максимальному току в нормальном режиме могут испытывать нагрузки, значительно превышающие допустимые из-за перегрузок электроприёмников, а также при однофазных и межфазных коротких замыканиях, поэтому как электроприемники, ток и участки сети должны защищаться защитными аппаратами.

При этом необходимо руководствоваться «Инструкцией по проектированию электроснабжения промышленных предприятий СНЗ67-77», в которой рекомендуется:

1. В качестве защитных аппаратов широко использовать предохранители, не допуская необоснованного применения автоматических выключателей.

2. Автоматические выключатели применять при необходимости автоматизации (АВР), более скоростного восстановления питания , чем с предохранителями, частых аварийных отключениях (испытательные, лабораторные установки).

3. Не следует применять автоматические выключатели без расцепителей максимального тока, так как они не устойчивы к токам короткого замыкания.

4. Во всех случаях при выборе автоматов следует применять установочные автоматы (А3700, АЕ2000, АП50) на токи, не превышающие 630 А. Мощные автоматические выключатели «Электрон», АВМ, А3700 на токи не более 630 А и применять в распределительных устройствах подстанций и для защиты линий с токами не менее 400 А.

Расчёт производится на примере одного вида электрооборудования определённой мощности.

1. Определяем номинальный ток Iн, А.(на примере венткамеры №1 ЛР11)

Iн=Рном / 3 Uном  cos  n = 11,6 / (1,73  0,38)  (0,8  0,8) = 27,8 А

Рном- номинальная мощность венткамеры. КВт.

Uном- номинальное напряжение сети, Кв.

n- номинальное КПД = 0,8 cos = 0.8

2. Определяем пусковой ток Iн, А

In= 5  Iн = 5  27,8 = 139 А

3. Выбор защитной аппаратуры. Выбираем защитную аппаратуру- автоматические выключатели.

1. По длительному току линии Iдл, А, равному номинальному току электродвигателей , выбираем комбинированный расцепитель- автоматический выключатель: Iт> Iдл. Iт > 27.8 А.

Выбираем тип автомата – А3710Б Л(4), его номинальный ток –27,8 А, ток расцепителя максимального тока –32 А и ток мгновенного срабатывания, который принимается как 10  Iном расц. =278 А.

2.При выборе номинального тока расцепителя, встроенного в шкаф автоматического выключателя , следует учитывать тепловой поправочный коэффициент Кп=0,85. Таким образом,

I ном эл.= I дл / Кп = 27,8 / 0,85= 32,7 А

Устанавливаем невозможность срабатывания автоматического выключателя при пуске: Iср. Эл. > К  Iкр, где К=1,25

Iср. Эл. > 1,25  139,4 = 174,25 А

4. Выбираем сечение проводов из условия: Iдоп. > Iдл. Iдоп > 27,8 А

Подбираем провода - табл. 2.8(Л4) стр.43 сечением 4 мм , для которых допустимая токовая нагрузка Iдоп. = 29 А

Для остальных линий результаты заносим в таблицу 2

ТАБЛИЦА 2

8. Расчёт токов короткого замыкания.

Расчёт токов короткого в системах электроснабжения напряжением до 1000 В, требуется для проверки работы электроприёмников и проводников в режиме сверхтоков, а также для проверки автоматического отключения линий в сетях до 1000 В с глухо заземлённой нейтралью при возникновении замыкания на корпус.

В соответствии с ПУЭ по режиму короткого замыкания в установках напряжением до 1000 В проверяются только распределительные щиты, токопроводы силовые щиты. Стойкими при токах короткого замыкания являются те аппараты и проводники, которые при расчетных условиях выдерживают воздействие этих токов не подвергаясь электрическим, механическим и иным разрушениям. Для вычисления токов короткого замыкания составляют схему (рисунок 3) соответствующую нормальному режиму работы системы электроснабжения. По расчётной схеме составляем схему замещения (рис. 4).

Расчёт токов короткого замыкания производим в относительных и именованных единицах

Расчётные схемы (рис. 3 и рис. 4) прилагаются.

I Расчёт в именованных единицах (т. К1)

1. Сопротивление системы находим по формуле:

Хс= Uном / Sоткл. , где

Uном- номинальное напряжение, кВ

Sоткл- мощность отключения выключателя, принимают равной мощности короткого замыкания системы Sоткл = 350 мВА

Хс = 10,5 / 350 = 0,31 Ом

2. Сопротивление кабельной линии:

Rк= (1000  L) / (  5), где

L- длина линии, км

- удельная проводимость для алюминия , = 32 м/Ом  мм

S- сечение провода (кабеля), мм

Rк= (1000  2)/(32  185) = 0,33Ом

Индуктивное сопротивление кабельной линии

Хк = Хо  L , где

Хо- удельное индуктивное сопротивление на 1 км длины. Для кабельной линии напряжением 6-10 кВ хо= 0,08 Ом/км

Хк 0,08  2 =0,16 Ом

3. Результирующее сопротивление

Zрез=  Rк + (Хс+Хк) =  0,33 + (0,31+0,16) = 0,57 Ом

4. Ток установившегося короткого замыкания в т. К1 находим по формуле:

Iк1=Uном/ 3  Zрез = 10,5 / 1,73  0,57 = 10,64 А

5. Ударный ток короткого замыкания зависит от скорости затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания и может быть определён по формуле:

iу= 2  Ку  Iк1, где

Ку – ударный коэффициент зависящий от отношения Хр/Rр = 0,26 / 0,7= =0,4Ку = 1

Iк1- ток короткого замыкания, кА

Iу= 1.4  1  10.64 = 14.8 А

6. Мощность короткого замыкания в т. К1 определяем по формуле:

Sк1= 3  Iк1  Uном

Sк1= 1,73  10,64  10,5 = 193,2 мВА

II Расчёт в относительных единицах (т. К1)

1. Выбираем базисную мощность Sб = 630 кВА , и базисное напряжение

Uб = 10,5 Кв

А) Индуктивное сопротивление системы: Хбс= (Uном/Sоткл)  (Sб/Uб) где,

Uб=Uном поэтому Хбс= (Uном/Sоткл) = 630/350  1000= 0,0018

Б) Активное сопротивление кабельной линии:

Rкб= R(Sб / Uб  1000)

Rкб=0,7  (630/110,25  1000)=630/110250=0,004

Индуктивное сопротивление кабельной линии:

Хбк = Хк  (Sб/ Uб  1000)

Хбк = 0,16  (630/110,25  1000)= 0,00091

3. Результирующее сопротивление до т.К1

Z б рез=Rбк + (Хбс + Хбк) =  0,004 + (0,0018+ 0,00091)= 0,0048

4. Находим базисный ток.

Iб=Sб/ 3  Uб= 630/ 1,73  10,5 =