Разработка системы электроснабжения завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Системы электроснабжения, обеспечивающие электрической энергией промышленные объекты, оказывают существенное влияние на работу электроприборов, осветительных, преобразовательных и электротехнологических установок и производственный процесс в целом.

Система электроснабжения промпредприятия (от ввода до конечных приемников электроэнергии) должна быть гибкой, допускать постоянное развитие технологии, рост мощности предприятий и изменение производственных условий. Это отличает систему распределения электроэнергии на предприятиях от районных энергосистем, где процесс развития также имеет место, однако места потребления электроэнергии и формы ее передачи более стабильны.

Системы электроснабжения промышленных предприятий, представляющие собой совокупность электроустановок, предназначены для обеспечения электроэнергией промышленных потребителей. Потребители электроэнергии имеют свои специфические особенности, чем и обусловлены определенные требования к их электроснабжению - надежность питания, качество электроэнергии, резервирование и защита отдельных элементов.

Надежное и экономичное снабжение потребителей электроэнергией требуемого качества - необходимое условие функционирования любого промышленного предприятия. В связи с этим специалисты в области электроснабжения должны иметь глубокие знания целого комплекса вопросов проектирования и эксплуатации электроустановок промышленных предприятий, так как именно при проектировании формируется структура электроснабжения, и закладываются основные свойства, определяющие ее технические, эксплуатационные и экономические показатели.

Целью данного курсового проекта является разработка системы электроснабжения завода строгательных станков на основе исходной информации.

В курсовом проекте производится определение электрических нагрузок, выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности, определение условного центра электрических нагрузок предприятия, разработка схемы электроснабжения предприятия на напряжение выше 1 кВ, расчет токов короткого замыкания и выбор токоведущих элементов и электрических аппаратов напряжением выше 1 кВ. Уделяется внимание вопросу электрических измерений и учет электрической энергии на предприятии. Курсовой проект также включает в себя чертежи: генеральный план предприятия с картограммой и центром электрических нагрузок и принципиальную схему внутризаводского электроснабжения на напряжение выше 1 кВ.

1. Определение электрических нагрузок

Определение силовых электрических нагрузок будем осуществлять методом расчетного коэффициента.

По данному методу расчетная активная силовая нагрузка цеха определяется по выражению:

, (1.1)

где Кр - коэффициент расчетной нагрузки;

Киi - коэффициент использования группы однородных электроприемников;

Рномi - мощность группы однородных электроприемников, кВт;

N - число групп электроприемников.

Кр принимаем из ([2], табл. П2).

Кр = f (nэ, Ки, Т), (1.2)

где nэ - эффективное число электроприемников;

Ки - средневзвешенный коэффициент использования;

Т - постоянная времени нагрева сети (учтена в таблице).

Эффективное число электроприемников можно определить по выражению:

(1.3)

где рн.max - номинальная мощность самого мощного электроприемника цеха, кВт.

Средневзвешенный коэффициент использования можно определить по формуле:

(1.4)

Расчетная реактивная силовая нагрузка цеха определяется по выражению

, (1.5)

где tgцi - среднее значение коэффициента реактивной мощности i-той группы электроприемников.

Расчет осветительной нагрузки производим по методу коэффициента спроса.

По данному методу расчетная активная нагрузка освещения цеха определяется по выражению

(1.6)

где Кс - коэффициент спроса на освещение;

ру - удельная осветительная нагрузка цеха, Вт/м²;

F - площадь цеха, м^2;

m - количество этажей.

Так как ру дается в справочниках при освещенности 100 лк и КПД светильника 100%, надо произвести пересчет по выражению

 (1.7)

где Е_н - нормируемая освещенность, лк;

з - КПД светильника.

и -фактический и табличный коэффициент запаса;

Расчетная силовая реактивная нагрузка цеха определяется по формуле:

, (1.8)

где tgц_о - значение коэффициента реактивной мощности освещения.

Расчетную активную мощность цеха можно определить по выражению

. (1.9)

Расчетную реактивную мощность цеха можно определить по выражению

. (1.10)

Полную расчетную мощность цеха определяем по выражению

(1.11)

Учитывая, что коэффициент спроса для наружного освещения принимается равным единице, активная расчетная нагрузка наружного освещения

(1.12)

где L-суммарная длина линий наружного освещения, м;

p_y.l - удельная мощность осветительной установки, Вт/м.

Расчетная реактивная мощность наружного освещения:

. (1.13)

1.1 Выбор мощности оборудования и его параметров

Разбиваем все оборудование по группам с одинаковыми Киi, tgцi. Выбор оборудования, его мощность, а также максимальную мощность (мощность наиболее мощного электроприемника) осуществляем с учетом специфики цеха. Приведенные в таблице коэффициенты взяты из [1], таблица П5.

Таблица 1.1. Показатели электрических нагрузок приемников и потребителей электроэнергии

Цех	Pуст, кВт	Установленное оборудование	Руст, кВт	Pном мах, кВт	Ки
1. Заводоуправление	300	Вентиляторы	150	20	0,8	0,8	0,75
		Оргтехника	30		0,4	0,7	0,71
		Кондиционеры	50		0,7	0,8	0,75
		Лифты	50		0,7	0,7	0,71
		Холодильные установки	20		0,6	0,8	0,75
2. Главный корпус	2700	Вентиляторы	200	150	0,8	0,5	1,73
		Сварочные трансформаторы	400		0,35	0,5	1,73
		Строгальные станки	280		0,14	0,5	1,73
		Краны	360		0,1	0,5	1,73
		Индукционные печи низкой частоты	650		0,7	0,95	0,33
		Токарные станки	270		0,14	0,5	1,73
		Фрезерные станки	280		0,14	0,5	1,73
		Сверлильные станки	260		0,14	0,5	1,73
3. Ремонтно-механический цех	1400	Вентиляторы	50	150	0,8	0,8	0,75
		Долбежные станки	150		0,14	0,5	1,73
		Шлифовальные станки	100		0,35	0,65	1,17
		Фрезерные станки	120		0,14	0,5	1,73
		Сверлильные станки	130		0,14	0,5	1,73
		Индукционные печи низкой частоты	500		0,7	0,95	0,33
		Краны	150		0,1	0,5	1,73
		Сварочные трансформаторы	200		0,35	0,5	1,73
4. Модельный цех	1600	Вентиляторы	100	100	0,8	0,8	0,75
		Лесопильные рамы	180		0,6	0,75	0,66
		Рубильные машины	220		0,3	0,55	0,84
		Многопильный станок	220		0,43	0,75	0,66
		Фрезерные станки по дереву	210		0,2	0,7	0,71
		Сверлильные станки	230		0,14	0,5	1,73
		Строгальные станки	240		0,14	0,5	1,73
		Кран-балки	200		0,1	0,5	1,73
5. Литейный цех	3900	Вентиляторы	50	400	0,8	0,8	0,75
		ДСП	1100		0,5	0,8	0,75
		Печи сопротивления	1200		0,8	0,95	0,33
		Индукционные печи низкой частоты	1000		0,7	0,95	0,33
		Кран-балки	180		0,1	0,5	1,73
		Токарные станки	150		0,14	0,5	1,73
		Фрезерные станки	120		0,14	0,5	1,73
		Ножницы горячей резки	100		0,15	0,9	0,48
6. Кузнечно-заготовительный цех	3800	Вентиляторы	150	120	0,8	0,8	0,75
		Кран-балки	200		0,1	0,5	1,73
		Приводы молотов	1100		0,24	0,65	1,17
		Приводы ковочных машин	1000		0,24	0,65	1,17
		Штамповочные прессы	1350		0,17	0,65	1,17
7. Блок цехов	3300	Вентиляторы	200	200	0,8	0,8	0,75
		Сварочные трансформаторы	500		0,35	0,5	1,73
		Печи сопротивления	800		0,8	0,95	0,33
		Токарные станки	300		0,8	0,8	0,75
		Сверлильные станки	320		0,14	0,5	1,73
		Долбежные станки	290		0,14	0,5	1,73
		Карусельные станки	300		0,14	0,5	1,73
		Строгальные станки	300		0,14	0,5	1,73
		Точильные станк	290		0,14	0,5	1,73
8. Складской блок	600	Вентиляторы	100	40	0,8	0,8	0,75
		Приводы открытия ворот	90		0,05	0,75	0,66
		Краны-штабеляры	100		0,1	0,5	1,73
		Конвейеры	130		0,4	0,75	0,66
		Тельферы	110		0,05	0,5	1,73
		Стеллажи механизированные	70		0,4	0,75	0,66
9. Компрессорная	2100	Вентиляторы	50	300	0,8	0,8	0,75
		Компрессоры	1680		0,7	0,85	0,62
		Насосы	370		0,7	0,85	0,62

1.2 Определение расчетных нагрузок по цехам

Расчет нагрузок аналогичен для всех цехов, поэтому приведем пример расчета для цеха №3, то есть для ремонтно-механического цеха.

По выражению (1.4) определяем Ки:

.

По выражению (1.3) определяем эффективное число электроприемников:

;

По найденным значениям Ки и nэ по [2] в таблице П2 находим значение Кр методом интерполяции:

По выражению (1.1) определяем расчетную активную силовую нагрузку:

.

По выражению (1.5) определяем расчетную реактивную силовую нагрузку:

.

Для определения нагрузки освещения нам понадобятся следующие данные:

- площадь цеха F = 1974,38 м², которую нашли согласно масштабу по чертежу;

- нормируемая освещенность цеха, принимаем Е_н = 400 лк, согласно П1, [3].

Для данного цеха принимаем светильники ГСП-18 с лампами типа ДРИ, для которых характерен тип кривой силы света Д, КПД светильника з =75%, высота подвеса 3-6 м, [3], П1, таблица 6.5.

По таблице 8.7, [3] в зависимости от высоты подвеса, типа КСС и площади определяем удельную мощность общего равномерного освещения р_у.таб = 2,2 Вт/ м².

По выражению (1.7) произведем пересчет удельной нагрузки:

Коэффициент спроса для административного корпуса как для конторско-бытовых зданий принимаем , [3].

По выражению (1.6) определяем расчетную активную нагрузку освещения:

По выражению (1.8) определяем расчетную реактивную нагрузку освещения с учетом того, что tgц_о=1,73.

Активная расчетная нагрузка по формуле (1.9):

Реактивная расчетная нагрузка по (1.10):

Полная расчетная нагрузка (1.11):

.

Результаты расчета нагрузок для остальных цехов заносим в таблицы 1.2, 1.3 и 1.4.

Найдем активную нагрузку наружного освещения. По таблице 12.3, [3], приняв нормированное значение средней освещенности 4 лк при мощности ламп ДРЛ 250 Вт, находим p_y.l=7,7 Вт/м. По схеме расположения цехов согласно масштабу L=1590 м, тогда

кВт.

Расчетная реактивная нагрузка наружного освещения, т.к. cosц=0,5 для ДРЛ (tgц=1,732):

квар.

Нагрузку наружного освещения учтем в цеху №4 (модельный цех).

Таблица 1.2. Результаты расчета силовой нагрузки

№ цеха	Название цеха	Ки	nэ	Кр	Ррс, кВт	Qрс, квар
1,2	Заводоуправление и главный корпус	0,39	40	0,75	868,20	746,87
3	Ремонтно-механический цех	0,40	18	0,85	481,10	365,65
4	Модельный цех	0,30	32	0,75	357,30	396,99
5	Литейный цех	0,60	19	0,90	2088,72	982,83
6	Кузнечно-заготовительный цех	0,23	63	0,67	580,88	653,16
7	Блок цехов	0,37	33	0,75	920,25	802,46
8	Складской блок	0,53	30	0,82	258,36	252,72
9	Компрессорная	0,70	14	0,90	1327,50	827,40

Таблица 1.3. Результаты расчета нагрузки освещения

Цех №	Е, лк	Кс	F, м2	Тип ламп	Выс. подв, м	з, %	tgцо	рут, Вт/м2	Рро, кВт	Qро, Квар
1	400	0,8	2784,38	ЛБ	2-3	70	0,43	2,6	30,89	0,02
2	200	0,9	17465,63	ДРИ	4-6	75	1,73	2,2	129,11	223,35
3	300	0,95	1974,38	ДРИ	4-6	75	1,73	2,2	20,54	35,54
4	300	0,95	4050	ДРИ	4-6	75	1,73	2,2	42,13	72,89
5	300	0,95	6328,13	ДРИ	4-6	75	1,73	2,2	32,92	56,95
6	300	0,95	3847,5	ДРИ	4-6	75	1,73	2,2	20,01	34,62
7	300	0,95	18225	ДРИ	4-6	75	1,73	2,2	142,20	246,01
8	300	0,6	3037,5	ДРИ	4-6	75	1,73	2,2	3,74	6,47
9	400	1,0	1215	ДРИ	4-6	75	1,73	2,2	4,99	8,63

Таблица 1.4. Результаты расчета нагрузок

№ ц	Название цеха	Рро, кВт	Qро, квар	Рр, кВт	Qр, квар	Ррн, кВт	Qрн, квар	Sрн, кВ•А
1,2	Заводоуправление и главный корпус	159,99	223,37	868,20	746,87	1028,19	970,25	1413,71
3	Ремонтно-механический цех	20,54	35,54	481,10	365,65	501,64	401,19	642,33
4	Модельный цех	54,38	94,07	357,30	396,99	530,78	623,39	818,74
5	Литейный цех	32,92	56,95	2088,72	982,83	2121,64	1039,77	2362,73
6	Кузнечно-заготовительный цех	20,01	34,62	580,88	653,16	600,89	687,79	913,30
7	Блок цехов	142,20	246,01	920,25	802,46	1062,45	1048,47	1492,68
8	Складской блок	3,74	6,47	258,36	252,72	320,74	316,56	368,61
9	Компрессорная	4,99	8,63	1327,50	827,40	1332,49	836,03	1573,05

Произведем анализ полученных результатов. Цеха №3, №4, №6 и №8 имеют очень маленькую нагрузку. Произведем пересчет нагрузки только с учетом того, что в цеху 3 и 8 не будет ТП, т.е. значение Кр принимаем по таблице П6 [1]. Результаты расчета сводим в таблицу 1.5.

Таблица 1.5. Результаты пересчета нагрузок

Цех №	Ки	nэ	Кр	Рр, кВт	Qр, квар	Рро, кВт	Qро, квар	Ррн, кВт	Qрн, квар	Sрн, кВ•А	Iрн, А
3	0,3	32	1,00	476,40	529,32	54,38	94,07	530,78	623,39	818,74	1243,95
8	0,53	30	1,00	317,0	310,08	3,74	6,47	320,74	316,56	450,65	684,69

Необходимо учесть, что цеха №3 и №4 и цеха №6 и №8 объединены.

Произведем пересчет объединенной нагрузки с учетом того, что цех 4 будет запитан от ТП цеха 3, а цех 8 будет запитаны от ТП цеха 6.

Таблица 1.6. Результаты расчета нагрузок по группам

№ цеха	Ки	nэ	Кр	Рном, кВт	Рр, кВт	Qр, квар	Рро, кВт	Qро, квар	Ррн, кВт	Qрн, квар	Sрн, кВ•А
3+4	0,35	40	0,75	3000	781,80	719,62	74,92	129,61	856,72	1744,20	1943,24
6+8	0,27	73	0,69	4400	821,45	891,67	23,75	41,09	845,20	1896,02	2075,87

2. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности

2.1 Выбор цеховых трансформаторов

Для каждой группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности определяется минимальное их число, необходимое для питания расчётной активной нагрузки, по выражению:

, (2.1)

где Рр - расчетная активная нагрузка цеха, кВт;

Sт - номинальная мощность трансформатора, кВ•А;

вт - коэффициент загрузки трансформатора. Принимаем вт=0,8. Для ответственных потребителей примем вт=0,7ч0,75.

Таблица 2.1. Расчетные нагрузки цехов

№ цеха	Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВ•А	вТ	SТ, кВ•А	NТmin	NТ
1,2	1028,19	970,25	1413,71	0,80	1600	0,80	1
3+4	856,72	1744,20	1943,24	0,80	1600	0,67	1
5	2121,64	623,39	818,74	0,75	1600	1,77	2
6+8	845,20	1896,02	2075,87	0,80	1600	0,66	1
7	1062,45	1048,47	1492,68	0,80	1600	0,83	1
9	1332,49	316,56	450,65	0,75	1000	1,78	2

Рассмотрим расчет числа трансформаторов на примере цеха №1-2, результаты остальных расчетов аналогичны и сведены в таблицу 2.1.

,

принимаем число трансформаторов =1.

Для установки выбираем трансформаторы ТМГ-1600/10-У1, ТМГ-1000/10-У1, параметры которых приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2. Каталожные данные трансформаторов

Тип трансформатора	Sн, кВ•А	?Pхх, кВт	?Pкз, кВт	Uкз, %	Ixx, %
ТМГ	1000	1,6	10,8	5,5	0,5
ТМГ	1600	1,95	16,5	6	1

2.2 Расчет компенсации реактивной мощности

Наибольшее значение реактивной мощности, которое может быть передано через трансформаторы в сеть до 1 кВ при принятом коэффициенте загрузки трансформаторов в_Т, определяется по следующему выражению (для масляных трансформаторов) в квар:

, (2.2)

где коэффициент 1,1 учитывает допустимую систематическую перегрузку трансформатора.

Суммарная мощность блока низковольтных конденсаторов БНК по критерию выбора минимального числа трансформаторов:

(2.3)

где Q_рн - расчётная реактивная нагрузка до 1кВ рассматриваемой группы трансформаторов, квар.

Если Q_нк1< 0, то следует принять Q_нк1= 0.

Величина Q_нк1 распределяется между цеховыми трансформаторами прямо пропорционально их реактивным нагрузкам. Затем выбираются стандартные номинальные мощности БНК для сети до 1кВ каждого трансформатора.

Определим на примере мощность БНК для цеха №6+8 (кузнечно-заготовительный цех + складской блок). Значение реактивной мощности, которое может быть передано через трансформатор в сеть до 1кВ по выражению (2.2):

Суммарная мощность блока низковольтных конденсаторов по формуле (2.3):

.

Реактивная мощность БНК, присоединённых к каждому трансформатору:

. (2.4)

По таблице 1, [4] выбираем конденсаторную установку типа 2хАКУ - 0,4-400-25У3.

Если при расчётах получается Q_нк1<0 (как, например, в цехе №1), то принимаем Q_нк1=0 и блок низковольтных конденсаторов не устанавливают.

Аналогично произведём расчёты для остальных цехов завода, и результаты сведём в таблицу 2.3.

Таблица 2.3. Расчёт низковольтных конденсаторных батарей

№ цеха	Qрн, квар	Ррн, кВт	SТ, кВ•А	NТ	Qт, квар	, квар	, квар	Суммарная мощность БНК с учетом NТ,
1,2	970,25	1028,19	1600	1	961,92	8,33	8,33	0
3+4	1744,20	856,72	1600	1	1117,36	626,83	626,83	650
5	623,39	2121,64	1600	2	1571,07	947,68	0,00	0
6+8	1896,02	845,20	1600	1	1126,10	769,92	769,92	800
7	1048,47	1062,45	1600	1	923,94	124,53	124,53	125
9	316,56	1332,49	1000	2	973,12	656,57	0,00	0

Коэффициент загрузки трансформатора с учётом компенсации реактивной мощности:

, (2.5)

где - расчетная нагрузка цеха с учетом компенсации реактивной мощности.

, (2.6)

где - суммарная номинальная мощность конденсаторных установок с учетом числа трансформаторов, квар.

Потери активной мощности в трансформаторе, кВт:

. (2.7)

Потери реактивной мощности в трансформаторе, квар:

. (2.8)

Определим потери в трансформаторе для блока цехов №7. Для этого определим коэффициент загрузки трансформатора:

кВА;

.

По формулам (2.6) и (2.7) определим потери активной и реактивной мощности в трансформаторах:

кВт;

квар.

Аналогично произведём расчёты потерь для остальных цехов и результаты занесем в таблицу 2.4.

Таблица 2.4. Расчёт потерь мощности в трансформаторах

№ цеха	Ррн, кВт	Qрн, квар	Qнк1, квар	Sрн, кВА	NТ	SТ, кВА	вт	?Pт, кВт	?Qт, квар
1,2	1028,19	970,25	8,33	1413,71	1	1600	0,80	14,83	88,42
3+4	856,72	1094,20	626,83	1389,69	1	1600	0,80	14,40	88,42
5	2121,64	623,39	0,00	2211,33	2	1600	0,75	19,66	123,69
6+8	845,20	1096,02	769,92	1384,06	1	1600	0,80	14,30	87,84
7	1062,45	923,47	124,53	1407,69	1	1600	0,80	14,72	90,31
9	1332,49	316,56	0,00	1369,58	2	1000	0,75	13,33	61,58
Сумма	76,40	451,84

2.3 Определение нагрузок на РП

Расчётная активная и реактивная нагрузка на шинах РП с учётом потерь в трансформаторах определяется по формулам:

, кВт (2.8)

квар, (2.9)

где m - число присоединений на сборных шинах 10 кВ РП;

К_иi - среднее значение коэффициента использования i-го присоединения;

К_о - коэффициент одновременности максимумов нагрузок, который определяется в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования К_и.ср и числа присоединений на сборных шинах РП m.

Значение средневзвешенного коэффициента использования определяется по формуле:

(2.10)

Математическое ожидание расчетных нагрузок потребителя:

(2.11)

(2.12)

где к - коэффициент приведения расчетных нагрузок к математическому ожиданию, к=0,9.

Экономическое значение реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы в часы больших нагрузок ее сети, определяется с учетом суммарных расчетных нагрузок потребителя:

(2.13)

Нормативное значение коэффициента tgц_э, которым пользуется энергоснабжающая организация, определяется по выражению:

 (2.14)

где d_max - отношение потребления энергии в квартале максимума нагрузки энергосистемы к потреблению ее в квартале максимума нагрузки предприятия (при отсутствии необходимых данных принимают d_max=1);

a_д - действующая основная ставка тарифа на активную мощность, a_д=866799,166 руб./(кВт•год);

b_д - дополнительная ставка тарифа на активную энергию, b_д =671,159 руб./кВт·ч;

tgц_Б - базовый коэффициент реактивной мощности, принимаемый равным 0,25; 0,3 и 0,4 для сетей 6-20 кВ, присоединённых к шинам подстанции с высшим напряжением соответственно 35, 110 и 220-330 кВ. В нашем случае tgц_Б=0,3.

k₁ - коэффициент удорожания конденсаторов, принимаемый равным кратности тарифа на электроэнергию:

(2.15)

где a - основная ставка тарифа на активную мощность на момент принятия методики, a=60 руб./(кВт•год);

b - дополнительная ставка тарифа на активную энергию на момент принятия методики,

b =1,8 коп/кВт·ч;

Т_м - число часов использования максимальной нагрузки, определяемое характером и сменностью работы потребителя в год, ч:

для односменных предприятий - 1800-2500;

для двухсменных предприятий - 3500-4500;

для трехсменных предприятий - 5000-7000;

Используя ранее произведенные расчеты, сформируем таблицу расчетных нагрузок (таблица 2.5).

Таблица 2.5. Таблица расчетных нагрузок

№ цеха	Pном, кВт	Рсм, кВт	Qсм, квар	Pрo, кВт	Qрo, кВт	?Pт, кВт	?Qт, квар
1,2	3000	1157,6	1169,03	159,99	223,37	14,83	88,42
3+4	3000	1042,4	959,49	20,54	35,54	14,40	88,42
5	3900	1674,2	1040,54	32,92	56,95	19,66	123,69
6+8	4400	1053,5	1170,90	20,01	35,52	14,30	87,84
7	3300	1227,0	1069,94	142,20	246,01	14,72	90,31
9	2100	1475,0	919,33	4,99	8,63	13,33	61,58
Сумма	19700	7629,7	6329,24	380,66	606,03	91,24	540,26

По формуле (2.10) определим средневзвешенный коэффициент использования:

Зная число присоединений m=6 к РП и средневзвешенный коэффициент использования, находим по [2], таблица П3 коэффициент одновременности

По формулам (2.8) и (2.9) определим расчетные активную и реактивную нагрузки на шинах РП с учетом потерь в трансформаторах:

;

Математическое ожидание расчетных нагрузок потребителя по формулам (2.11) и (2.12):

Для нашего электромеханического завода примем двухсменный режим работы и Т_м=4300 ч, согласно таблице П3, [1]. Тогда значение коэффициента повышения тарифов на электроэнергию по выражению (2.15) равно:

.

Нормативное значение экономического коэффициента РМ по выражению (2.14):

.

Экономически целесообразное значение РМ, потребляемой из энергосистемы, находим по выражению (2.14):

квар.

Произведём расчет баланса РМ на границе с энергосистемой:

; (2.16)

квар.

Так как , надо искать пути получения РМ. Для одно-, двух- и трехсменных предприятий рассматривается целесообразность дополнительной установки БНК.

2.4 Определение целесообразности дополнительной установки БНК

Для определения целесообразности дополнительной установки БНК необходимо найти значение экономически целесообразной реактивной мощности Q_тэ, которая может быть передана через цеховые трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ.

При потреблении РМ из энергосистемы, превышающем экономическое значение:

(2.17)

где З_нк - удельные затраты на компенсацию РМ установками БНК, руб./квар;

С_QП - удельная стоимость потребления РМ и энергии, превышающего экономическое значение, руб./квар·год;

А - расчётная величина, характеризующая затраты на потери активной мощности при передаче РМ в сеть напряжением до 1 кВ.

(2.18)

где С_нк - удельная стоимость низковольтных конденсаторных батарей;

З_рнк - удельные затраты на потери мощности в установках БНК, руб./квар.

, (2.19)

где - базовая удельная стоимость БНК, принимается из диапазона 7,5 - 10,5 руб./квар, причем меньшие значения соответствуют большим мощностям конденсаторных установок. В нашем случае примем руб./квар.

Удельные затраты на потери мощности в БНК:

(2.20)

где С_рг - удельная стоимость потерь активной мощности в компенсирующих установках, руб./кВт.

- удельные потери активной мощности в БНК; = 0,004 кВт/квар.

, (2.21)

где Т_г - годовой фонд рабочего времени, принимается для двухсменной работы Т_г=4000 ч, [4].

Удельная стоимость потребления дополнительной РМ и энергии, превышающего экономическое значение, определяется по формуле:

- при наличии на предприятии приборов учета максимальной РМ

(2.22)

- при их отсутствии

(2.23)

где С₂ - плата за 1 квар потребляемой РМ, превышающей экономическое значение, которую принимаем равной С₂ = 3,6 руб./(кваргод);

d₂ - плата за 1 кварч потребляемой реактивной энергии, которую принимаем равной

- при расчете по формуле (2.22) d₂ = 0,09 коп/кварч;

- при расчете по формуле (2.23) d₂ = 0,2 коп/кварч;

T_мQП - годовое число часов использования максимальной РМ при потреблении, превышающем экономическое значение.

Величина T_мQП определяется в зависимости от соотношения степени компенсации и отношения натуральной минимальной нагрузки к натуральной максимальной нагрузке К_м по следующим выражениям:

при (2.24)

при . (2.25)

Степень компенсации определяется по выражению:

, (2.26)

где Q_пэ - величина потребляемой из энергосистемы РМ, превышающей экономическое значение, Q_пэ=Q'.

Значение К_м принимается для двухсменных предприятий равным К_м = 0,8.

По формуле (2.19) руб./квар.

По формуле (2.21) руб./квар.

Удельные затраты на потери мощности в БНК по выражению (2.20):

руб./квар.

Удельные затраты на компенсацию РМ установками БНК найдем по формуле (2.18)

руб./квар.

Степень компенсации определяется по выражению (2.26):

.

Так как (0,76<0,8), то годовое число часов использования максимальной РМ при потреблении, превышающем экономическое значение определяется по формуле (2.24):

ч.

Удельная стоимость потребления дополнительной РМ и энергии, превышающего экономическое значение, определяется по формуле (2.22), так как на предприятии имеются приборы учета максимальной РМ.

руб./квар.

По формуле (2.17) то есть <0, тогда принимается , но не более , [4]. Таким образом квар.

Находим общую расчётную мощность БНК предприятия:

; (2.27)

квар.

Распределяем Q_нк2 прямо пропорционально реактивным нагрузкам цехов:

. (2.28)

Расчетная мощность БНК на один трансформатор равна:

. (2.29)

Исходя из этой величины выбираем БНК с ближайшей стандартной мощностью.

Например, для цеха №3+4:

Расчетная мощность БНК на один трансформатор равна: квар.

Устанавливаем на каждый трансформатор по три батареи типа 3хАКУ 0,4-325-10У3 (суммарной мощностью 975 квар).

Таблица 2.6. Распределение мощности БНК между цеховыми ТП

№ цеха	NТ	Qр, квар	Qнк1, квар	Qр - Qнк1, квар	Qнк2, квар	Qнк1+Qнк2, квар	Q'нк2, квар	Суммарная мощность БНК с учетом NТ, квар
1,2	1	970,25	0,00	970,25	254,87	254,87	254,87	250,00
3+4	1	1094,20	650,00	465,71	287,42	937,42	287,42	975,00
5	2	623,39	0,00	1148,98	163,75	163,75	81,88	160,00
6+8	1	1096,02	800,00	637,79	287,90	1087,90	287,90	1125,00
7	1	923,47	125,00	448,47	242,58	367,58	242,58	375,00
9	2	923,47	0,00	836,03	242,58	242,58	121,29	250,00

Согласно таблице фактическая общая мощность комплектных БНК предприятия: квар.

Произведём расчет баланса РМ на границе с энергосистемой:

; (2.30)

квар.

В связи с этим следует уменьшить значение реактивной мощности , потребляемой из энергосистемы, на величину 53,99 квар.

квар.

После этого определяем расчетные нагрузки с учетом конденсаторных батарей, определяем действительные коэффициенты загрузки трансформаторов, произведем пересчет потерь мощности в трансформаторах с учетом действительных коэффициентов загрузки. Необходимые расчетные формулы приведены в пункте 2.2, каталожные данные трансформаторов - в таблице 2.2. Полученные данные сведем в таблицы 2.7, 2.8.

Таблица 2.7. Расчетные нагрузки с учетом компенсации РМ

№ цеха	NТ	SТ, кВА	Ррн, кВт	Qрн, квар	Qнк, квар	Sрн, кВА	вт
1,2	1	1600	1028,19	720,25	250,00	1255,36	0,78
3+4	1	1600	856,72	769,20	975,00	1151,36	0,72
5	2	1600	2121,64	463,39	160,00	2171,65	0,68
6+8	1	1600	845,20	771,02	1125,00	1144,04	0,72
7	1	1600	1062,45	673,47	375,00	1257,92	0,79
9	2	1000	1062,45	798,47	250,00	1329,05	0,66

Таблица 2.7. Потери мощности с учетом действительных коэффициентов загрузки

№ цеха	NТ	SТ, кВА	вт	?Pт, кВт	?Qт, квар	С учетом потерь и компенсации
						Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВА
1,2	1	1600	0,78	14,83	88,42	1332,43	1230,83	1813,92
3+4	1	1600	0,72	14,40	88,42	1077,34	108,45	1082,78
5	2	1600	0,68	19,66	123,69	1726,78	1061,17	2026,78
6+8	1	1600	0,72	14,30	87,84	1087,81	169,26	1100,90
7	1	1600	0,79	14,72	90,31	1383,93	1031,27	1725,91
9	2	1000	0,66	13,33	61,58	1493,32	739,55	1666,41
Сумма	91,24	540,26	8101,59	4340,53	9191,08

3. Построение картограммы и определение условного центра электрических нагрузок

При определении мест установки ТП, РП, ГПП, ПГВ и компенсирующих устройств реактивной мощности необходимо иметь информацию о величине распределения электрических нагрузок по территории промышленного объекта. С этой целью строят картограмму электрических нагрузок для предприятия или его структурного подразделения. Картограмма нагрузок размещается на плане предприятия в виде окружностей, площади которых в определенном масштабе отображают величины электрических нагрузок.

Как правило, строится картограмма активных нагрузок. При этом ...