Электроснабжение ремонтно-механического цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

1. ЭСН и ЭО ремонтно-механического цеха

Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ

Ремонтно-механический цех (РМЦ) предназначен для ремонта и настройки электромеханических приборов, выбывающих из строя.

Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. РМЦ имеет два участка, в которых установлено необходимое для ремонта оборудование: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр.

РМЦ получает ЭСН от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП -- 0,9 км, а от энергосистемы (ЭСН) до ГПП -- 14 км. Напряжение на ГПП -- 10 кВ.

Количество рабочих смен -- 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН. Грунт в районе РМЦ -- чернозем с температурой +20 °С. Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 м каждый.

Размеры цеха АхВхН=48х28х9м.

Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень оборудования РМЦ дан в таблице 1.

Мощность электропотребления (Р_эп) указана для одного электроприемника.

Расположение основного оборудования показано на плане (рис.1).

Необходимо разработать схему электроснабжения цеха с учётом компенсации реактивной мощности, коэффициент мощности после установки конденсаторных батарей (производитель - электротехнический завод «Славэнерго», г. Ярославль) должен составлять cos = 0,94. Для максимального и послеаварийного режима работы электрооборудования построить эпюры отклонения напряжения до и после компенсации реактивной мощности. Выбрать тип и мощность установок компенсации реактивной мощности, распределить их по узлам нагрузки (групповая или индивидуальная компенсация реактивной мощности).

Графическая часть:

1. Однолинейная схема электроснабжения цеха после компенсации реактивной мощности;

2. Схема конденсаторных установок с постоянно включенными секциями и секциями, управляемыми автоматически.

Таблица 1

Перечень ЭО ремонтно-механического цеха

№ на плане	Наименование ЭО	Вариант	Примечание
		1	2	3
		Рэп, кВт
1,2	Вентиляторы	250	250	300
3…5	Сварочные агрегаты	14	10	12	ПВ = 40%
6…8	Токарные автоматы	40	42	60
9…11	Зубофрезерные станки	20	15	10
12…14	Круглошлифовальные станки	2,5	3	2,5
15…17	Заточные станки	63,8	54	52,5
18, 19	Сверлильные станки	3,4	3,2	2,2
20…25	Токарные станки	22	30	60
26, 27	Плоскошлифовальные станки	27	85	105
28…30	Строгальные станки	40	125	175
31…34	Фрезерные станки	55	95	85
35…37	Расточные станки	40	115	75
38, 39	Краны мостовые	30	25	20	ПВ = 60%



Рисунок 1 План расположения ЭО ремонтно-механического цех

2. Выбор схемы электроснабжения, выбор типа ШР и ПР, их расстановка на плане

РМЦ является одним из вспомогательных цехов металлургического завода, предназначенным для ремонта выходящего из строя оборудования. Перерыв в его электроснабжении не приведёт к сбою сложного технологического процесса или большим экономическим потерям, и не повлечёт за собой угрозу для жизни и здоровья людей. Электроснабжение может осуществляться по радиальной, магистральной и смешанной схемам. Данные характеристики подходят под третью попадают под III категорию надежности электроснабжения.

Так как в цеху имеются электроприемники II-й категории надежности, которые, согласно ПУЭ, в нормальном режиме должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания с допустимым перерывом в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания [1]. Исходя из этого предварительно примем к установке два трансформатора.

Для питания оборудования цеха выбрана радиальная схема электроснабжения, потому что, несмотря на ее дороговизну, она обеспечивает более надежное электроснабжение, так как повреждение одной кабельной линии не приведет к перерыву электроснабжению других приемников.

Все распределительные пункты расставлены по возможности максимально близко к приемникам. План электроснабжения и расстановки распределительных пунктов в цеху приведен на рисунке 2. Распределительный пункт РП1 питается от распределительного устройства 0,4 кВ по радиальной схеме. К нему подсоединены группа из девяти станков: токарные автоматы - 3 шт, зубофрезерные станки - 3 шт, круглошлифовальные станки - 3 шт. Выбирается распределительный пункт ПР11-3107-21УЗ, рассчитанный на 10 трехполюсных автоматических выключателя.

Распределительный пункт РП2 запитан от распределительного устройства 0,4 кВ и питает группу из 11 станков: строгальные станки - 3 шт, фрезерные станки - 4 шт, расточные станки - 3 шт, мостовой кран -1шт. Выбирается распределительный пункт типа ПР11-1123-21УЗ, рассчитанный на 12 трехполюсных выключателей.

Сварочные аппараты представляют группу электроприемников со специфической нагрузкой, чтобы исключить их влияние на работу других приемников они имеют отдельный распределительный пункт РП 3, который питается от распределительного устройства 0,4 Кв. От него запитаны сварочные аппараты в количестве 3 шт. Выбирается распределительный пункт типа ПР11-1024-21УЗ, имеющий вводной выключатель и рассчитанный на 3 трехполюсных автоматических выключателя.

Распределительный пункт РП 4 запитан по радиальной схеме от распределительного устройства 0,4 кВ. От него запитаны 13 станков, среди которых: заточные станки - 3 шт, сверлильные станки - 2 шт, токарные станки - 6 шт, плоскошлифовальные станки - 2 шт. Выбираются распределительный пункт типа ПР11-7011-21УЗ, рассчитанный на 14 автоматических выключателя.

Распределительный пункт РП5 запитан по радиальной схеме от распределительного устройства 0,4 кВ. К нему подсоединены вентиляторы - 2 шт, и мостовой кран - 1 шт. Выбирается распределительный пункт типа ПР11-1024-21УЗ, имеющий вводной выключатель и рассчитанный на 3 трехполюсных автоматических выключателя.

Распределительные пункты серии ПР 11 предназначены для распределения электрической энергии, защиты электрических установок напряжением до 660 В переменного тока частоты 50 и 60 Гц при перегрузках и коротких замыканиях, а так же нечастых включений и отключений электрических цепей и пусков асинхронных двигателей. В пунктах серии ПР 11 устанавливаются выключатели серий АЕ20, ВА57-35 и ВА57-39. На рисунке 3 приведены изображения и структура условного обозначения. В таблице 2 приведены более подробные описания и схемы выбранных распределительных устройств [5].

Рисунок 2 План электроснабжения ремонтно-механического цеха



Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Рисунок 3 Структура условного обозначения и исполнение РП

Таблица 2

Технические параметры распределительных пунктов

№ РП	Тип	Исполнение	Схема соединений	Вводной автомат	Iном, А	H x L x B, мм
РП1	ПР11-3107-21УЗ	утопленное		нет	400	1200х750х300
РП2	ПР11-1123-21УЗ	навесное		нет	630	1400х750х300
РП3	ПР11-1024-21УЗ	навесное		есть	63	500х400х300
РП4	ПР11-7011-21УЗ	напольное		нет	630	1600х800х300
РП5	ПР11-1024-21УЗ	навесное		есть	630	500х400х300

3. Расчет электрических нагрузок цеха

Расчет силовых нагрузок цеха производим «методом коэффициента расчетной мощности», который выполняется согласно форме Ф636-92. Это основной метод расчета электрических нагрузок, расчет которого сводится к определению максимальных расчетных нагрузок группы электроприемников.

Расчет производится в следующей последовательности:

Средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой группы электроприемников определяется по формуле:

где К_и - коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации [2];

P_ном - суммарная номинальная активная мощность рабочих электроприемников.

Средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой группы электроприемников определяется по формуле:

где tgц - коэффициент реактивной мощности по [2].

Средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле:

где ?Р_см - суммарная средняя активная нагрузка группы электроприемников за наиболее загруженную смену;

?Р_ном - суммарная установленная мощность группы электроприемников цеха.

Коэффициент максимума активной мощности К_м = F(К_и, n_э) определяется по таблицам (графикам) 1.8 [2], где эффективное число электроприемников n_э = F(n, m, K_и.ср, P_ном) определяется по таблице 1.3 [2].

Показатель силовой сборки в группе:

где Р_н.нб, Р_н.нм - номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе.

Максимальная активная, реактивная и полная мощности группы электроприемников определяется по формулам:

где K'_м = 1,1 при n_э ? 10, K'_м = 1 при n_э 10.

Расчётная нагрузка осветительных приёмников цеха определяется по установленной мощности и коэффициенту спроса:

где p_уд = 16 Вт/м² - удельная мощность осветительной нагрузки, [табл.1.11, 2];

F = 1509,62 м² - площадь цеха (площадь вспомогательных помещений учитана за два этажа);

К_с = 0,85 - коэффициент спроса осветительной нагрузки, [табл.1.11, 2].

Полная расчётная нагрузка цеха (с учётом освещения) определяется:

Расчётный ток:

Пример определения расчетной электрической нагрузки для РП1:

Токарные автоматы:

Аналогично для других приемников РП1. Итого по ПР1 общая нагрузка будет складываться из суммы всех мощностей электроприёмников:

По таблице 1.3 [2] при данном значении m и фактическом числе приемников n = 9 3:

По данным таблицы 1.8 [2] определяется K_м = 2,29, K_м^' = 1,1. Расчетные сощности РП1 составят:

Аналогичный расчет проводится для остальных РП, результаты сведены в таблицу 3.

Расчётная нагрузка осветительных приёмников цеха:

Полная расчётная нагрузка цеха (с учётом освещения) определяется:

Расчётный ток:

Приближенно потери мощности в трансформаторе определяются по выражениям:

Предварительно расчетная нагрузка на стороне высокого напряжения цеховой подстанции составит:

Таблица 3

Определение расчётных нагрузок ремонтно-механического цеха

Наименование ЭП	Установленная нагрузка	Нагрузка средняя за смену	Нагрузка максимальная
	Pн, кВт	n	?Pн, кВт	Ки	cosц	tgц	m	Рсм, кВт	Qсм, кВАр	nэ	Км	Рм, кВт	Qм, кВАр	Sм, кВА	Iм, А
ПР1
Токарные автоматы	40	3	120	0,14	0,5	1,73		16,8	29,06
Зубофрезерные станки	20	3	60	0,14	0,5	1,73		8,4	14,53
Круглошлифовальные станки	35	3	105	0,14	0,5	1,73		14,7	25,43
Итого ПР1		9	285	0,14	0,5	1,73	2	39,9	69,03	9	2,29	91,37	75,93	118,8	180,49
ПР2
Строгальные станки	40	3	120	0,14	0,5	1,73		16,8	29,06
Фрезерные станки	55	4	220	0,14	0,5	1,73		30,8	53,28
Расточные станки	40	3	120	0,14	0,5	1,73		16,8	29,06
Кран мостовой (ПВ=60%)	23,24	1	23,24	0,1	0,5	1,73		2,32	4,02
Итого ПР2		11	490	0,136	0,5	1,73	1,4	66,72	115,43	11	2,04	136,11	115,43	178,47	271,16
ПР3
Сварочные агрегаты (ПВ=40%)	7,6	3	22,8	0,2	0,4	2,29		4,56	10,44
Итого ПР3		3	22,8	0,2	0,4	2,29		4,56	10,44	-	-	22,8	52,21	56,97	86,56
ПР4
Заточные станки	2,5	3	7,5	0,14	0,5	1,73		1,05	1,82
Сверлильные станки	3,4	2	6,8	0,14	0,5	1,73		0,95	1,65
Токарные станки	22	6	132	0,14	0,5	1,73		18,48	31,97
Плоскошлифовальные станки	27	2	54	0,14	0,5	1,73		7,56	13,08
Итого ПР4		13	200,3	0,14	0,5	1,73	1,22	28,04	48,51	13	1,43	40,1	48,51	62,94	95,63
ПР5
Вентиляторы	250	2	500	0,6	0,8	0,75		300	225,00
Кран мостовой (ПВ=60%)	23,24	1	23,24	0,1	0,5	1,73		2,32	4,02
Итого ПР5		3	530	0,43				302,32	229,02	-	-	302,32	229,02	379,27	576,24
Щит освещения												20,5
Итого по цеху												613,2	521,1	804,7	1220
Потрери в тр-ре												9,4	46,23
Итого на шинах ВН												622,6	567,33	842,3	48,63

4. Выбор мощности цеховых трансформаторов

Наиболее простым и дешевым решением является применение однотрансформаторных цеховых подстанций. Для однотрансформаторных подстанций при наличии взаимного резервирования по перемычкам с другими подстанциями на вторичном напряжении мощность трансформаторов выбирается с учетом степени резервирования [1]. Коэффициент загрузки цеховых трансформаторов при преобладании нагрузок II-категории на двухтрансформаторных ТП и взаимного резервирования на вторичном напряжении k_з = 0,7-0,8 [3].

Расчетная мощность трансформатора с учетом потерь:

где k_з = 0,7 коэффициент загрузки трансформатора;

n - число цеховых трансформаторов.

Принимаем ближайшее значение из ряда номинальных мощностей трансформаторов 630 кВА, таким образом к установке принимается трансформатор ТМ-630/10, паспортные данные которого приведены в таблице 4, габаритные размеры приведены на рисунке 4 [6].

Фактический коэффициент загрузки составляет:



Таблица 4

Технические характеристики трансформатора ТМ-1000

класс напряжения, кВ	Мощность, кВА	Uкз при 75єС	Iхх, %	Потери, кВт
				ДPхх	ДPкз
6,10	630	5,5	1,2	1,3	7,6

Рисунок 4 Габаритные размеры ТМ-630

Уточним расчетную нагрузку на стороне высокого напряжения с учетом фактических потерь. Потери активной и реактивной мощности составят:

Тогда расчетная нагрузка на стороне ВН составит:

Результаты расчета заносятся в таблицу 3.

5. Выбор сечения линии, питающей ТП

Расчетный ток кабельных линий, питающих цеховые трансформаторы, определяется по выражению:

где n - число питающих линий.

Сечения жил кабелей в сетях выше 1000 В выбираются по экономической плотности тока, используя выражение:

где I_р - расчетный ток на стороне ВН с учетом потерь;

j_эк = 1,4 - нормированная плотность тока, А/мм² [табл. 6.1, 3].

Полученное сечение проверяется по:

1) По нагреву от длительного выделения тепла рабочим током:



где I_доп - длительно допустимый ток кабеля;

K₁, K₂, - коэффициенты, учитывающие влияние температуры окружающей среды и влияние рядом проложенных кабельных линий, соответственно [табл. 1.3.3, 1.3.12, 1.3.26, 1].

2) Сечение жил линий, которые могут работать в послеаварийных режимах с перегрузкой, выбирают по условию:

где I_па - расчетный ток линии послеаварийном режиме, А;

K_пер - кратность перегрузки, принимается по [таб. 1.3.2, 1].

3) Выбранное сечение проверяют по потере напряжения по формуле:

где P, Q - активная и реактивная мощности передаваемые по линии;

l - длинна линии, км;

r₀, x₀ - погонное активное и реактивное сопротивления КЛ, Ом/км.

Относительные потери напряжения считают приемлемыми, если они в послеаварийных режимах работы не превышают в сетях высокого напряжения - 10%.

Ближайшее стандартное сечение 16 мм, I_доп = 74 А [7].

1) Проверка по нагреву от длительного выделения тепла рабочим током:

2) Проверка по нагреву от длительного выделения тепла в послеаварийном режиме с перегрузкой:

Предварительно примем кабель марки АСБ 3x16 (r₀ =1,94 Ом/км, x₀ = 0,113 Ом/км по [7]), прокладка кабеля в траншее.

3) Проверка по потере напряжения:

Выбранное сечение прошло проверки по нагреву и потери напряжения, соответственно может принято к эксплуатации.

7. Выбор сечений линий питающей сети цеха

Сечения силовых линий выбираются по допустимому нагреву длительно протекающим максимальным током нагрузки, по потере напряжения и по условию соответствия выбранному аппарату защиты.

По условию нагрева длительным расчетным током:

где I_доп - допустимый ток кабеля или провода в нормальном режиме, А;

I_р - длительный расчетный ток линии, А.

K₁, K₂, - коэффициенты, учитывающие влияние температуры окружающей среды и влияние рядом проложенных кабельных линий, соответственно [табл. 9.3, 9.4, 3].

За расчетный ток линии, питающей одиночный электроприёмник, принимается его номинальный ток нагрузки:

Для линии, питающей группу приемников, расчетный ток нагрузки равен сумме номинальных токов электроприемников:

Кабельные линии в цеху проложены открыто в лотках. Ниже приведен пример выбора линии от РУ 0,4 кВ до РП1:

По таблице 3 расчетный ток РП1 I_р = 180,49 А, по таблице 1.3.6 [1] выбирается сечение 95 мм², I_доп = 220 А.

Проверка по условию нагрева длительным расчетным током:

Пример выбора сечения линии от РП1 до токарного автомата:

Расчетный ток электроприемника определяется по формуле:

По таблице 1.3.6 [1] выбирается сечение 50 мм², I_доп = 145 А. Проверка по условию нагрева длительным расчетным током:

Аналогично ведется расчет для остальных приемников, результаты сводятся в таблицу 5.



Таблица 5

Выбop cечений линий цеха

Наименование ЭП	Iрасч, А	Марка кабеля	Iдоп, А	K1	K2
ПР1	180,49	ВВГ (3x95)	220	1	1
Токарные автоматы	121,55	ВВГ (3x50)	145	1	0,87
Зубофрезерные станки	60,77	ВВГ (3x16)	75	1	0,81
Круглошлифовальные станки	106,35	ВВГ (3x50)	145	1	0,81
ПР2	271,16	ВВГ (3x150)	305	1	1
Строгальные станки	121,55	ВВГ (3x50)	145	1	0,84
Фрезерные станки	167,13	ВВГ (3x95)	220	1	0,84
Расточный станок	121,55	ВВГ (3x50)	145	1	1
Кран мостовой (ПВ=60%)	70,62	ВВГ (3x25)	95	1	1
ПР3	86,56	ВВГ (3x35)	120	1	0,87
Сварочные агрегаты (ПВ=40%)	28,86	ВВГ (3x4)	35	1	1
ПР4	95,63	ВВГ (3x35)	120	1	0,87
Заточные станки	7,6	ВВГ (3x1,5)	19	1	0,84
Заточный станок	7,6	ВВГ (3x1,5)	19		0,87
Сверлильные станки	10,33	ВВГ (3x1,5)	19	1	0,87
Токарные станки	66,85	ВВГ (3x25)	95	1	0,84
Плоскошлифовальные станки	82	ВВГ (3x25)	95	1	1
ПР5	576,24	ВВГ 2x(3x185)	350	1	0,87
Вентиляторы	474,79	ВВГ 2х(3x120)	260	1	1
Кран мостовой (ПВ=60%)	70,62	ВВГ (3x16)	75	1	1
Продолжение таблицы 5
ЩО	34,6	ВВГ (3x4)	35	1	1

8. Построение эпюры отклонения напряжения

Расчет потери напряжения ведется для самого отдаленного или самого мощного электроприемника. В данной работе самым мощным и отдаленным от центра питания приемниками являются вентиляторы. Расчет потери напряжения ведется по рисунку 5 и данным таблицы 3. Напряжение в узле 1 принимаем 10,5 кВ.

Нагрузки в узлах 2 и 3 в максимальном режиме составляют:

Рисунок 5 Радиальная схема для расчета отклонений напряжения

Потеря напряжения в обмотках двухобмоточного трансформаторе определяется по формулам:

где - активная составляющая напряжения короткого замыкания цехового трансформатора, %;

- реактивная составляющая напряжения короткого замыкания цехового трансформатора, %;

cosц₂ и sinц₂ - коэффициент мощности вторичной нагрузки трансформатора.

Расчет потери напряжения в линии производится по нижеприведенным формулам:



где P и Q - соответственно величины активной и реактивной мощностей, передаваемых по расчетному участку в рассматриваемом режиме, кВт и кВар;

R и X - активное и индуктивное сопротивления данного участка сети, Ом:

r и x - удельные активные и реактивные сопротивления линии [], Ом/км;

l- длина линии, км;

n - число параллельных линий;

U_i - напряжение в начале участка данного участка сети, кВ.

Сопротивление кабельной линии на участке 1-2:

Потери напряжения на участке 1-2:

- в процентах

- в вольтах

Напряжение в узле 2:

Потери напряжения на участке 2-3 определяются потерей напряжения на цеховом трансформаторе:

Коэффициенты мощности для вторичной нагрузки цехового трансформатора определяются по выражениям:

Фактический коэффициент загрузки составит:

Напряжение в узле 3 с учетом коэффициента трансформации:

Сопротивление кабельной линии на участке 3-4 с учетом того, что РП5 питают две кабельные линии:

Потери напряжения на участке 3-4:

- в процентах

- в вольтах

Напряжение в узле 4:

Сопротивление кабельной линии на участке 4-5 с учетом того, что РП5 питают две кабельные линии:

Потери напряжения на участке 4-5:

- в процентах

- в вольтах

Напряжение в узле 5:

Аналогичный расчет производится для послеаварийного режима, результаты сводятся в таблицу 6.

Таблица 6

Результаты расчета режимов

Участок	1-2	2-3	3-4	4-5
Марка кабеля	АСБ 3x16	ТМ-1000/10	ВВГ 2(3х185)	ВВГ 2(3х120)
R, Ом	1,75	Ua = 1,2 Uр = 5,4	0,0025	0,00015
Х, Ом	0,1		0,0015	0,00006
L, км	0,9		0,05	0,002
Максимальный режим
Si, кВА	311,3+j283,67	306,6+j260,55	302,32+j229	300+j225
ДU, %	0,52	2,9	0,74	0,04
ДU, В	54,6	302,92	2,86	0,15
Послеаварийный режим
Si, кВА	622,6+567,33	613,2+j521,1	302,32+j229	300+j225
ДU, %	1,88	6	0,81	0,04
ДU, В	197,4	618,16	2,99	0,15

Эпюры потери напряжения приведены на рисунке 7.

9. Компенсация реактивной мощности

Размещение конденсаторных батарей в основном принято выполнять по принципу наибольшего снижения потерь мощности в электрических сетях, поэтому конденсаторные установки следует размещать как можно ближе к приемнику электроэнергии. При большом количестве электроприемников индивидуальная компенсация может быть не эффективной, поэтому целесообразнее рассмотреть вариант групповой компенсации. Групповая компенсация имеет больший срок окупаемости, чем индивидуальная, однако благодаря применению компенсирующих устройств с автоматическим регулированием реактивной мощности не требуется ежедневного обслуживания. Коэффициент мощности с учетом конденсаторных установок определяется формулой:

где cosц_тр = 0,94 - требуемый коэффициент мощности (по заданию);

P, Q, S - активная, реактивная, полная мощности приемника;

Q_бк - мощность конденсаторной установки, кВАр.

Выражаем Q_бк из предыдущей формулы, тогда необходимая мощность конденсаторной установки для поддержания требуемого cosц определяется выражением:

Пример расчета мощности конденсаторной батареи для РП1:

Принимаем к установке УКМ 58-0,4-50-5 производимые заводом «Славэнерго», технические характеристики приведены в таблице П1.

Оценим коэффициент мощности после компенсации:

Выбор мощности компенсирующих устройств производится аналогично, результаты сведены в таблицу 7.

Таблица 7

Результаты расчета мощности конденсаторных установок

№	P, кВт	Q, кВАр	Qбк расч, кВАр	Qбк ном, кВАр	cosцкомп	наименование
РП1	91,37	75,93	44,47	50	0,96	УКМ 58-0,4-50-10
РП2	136,11	115,43	66	75	0,96	УКМ 58-0,4-75-15
РП3	22,8	52,21	43,93	45	0,95	УКМ 58-0,4-45-5
РП4	40,1	48,51	33,96	35	0,95	УКМ 58-0,4-35-5
РП5	302,32	229,02	119,29	125	0,94	УКМ 58-0,4-125-25

9. Построение эпюр отклонения напряжения с учетом компенсации реактивной мощности

электроснабжение трансформатор цех напряжение

Определяются реактивные нагрузки для каждого участка с учетом мощности конденсаторных батарей по формуле:

где Q'_i - реактивная мощность приемника после компенсации, кВАр;

Q_i - реактивная мощность приемника до компенсации по табл.3, кВАр;

Q_{бк ном} - номинальная мощность компенсирующей установки, кВАр.

На участке 4-5 реактивная мощность остается прежней. Реактивная мощность узла 4 составит:

Для узла 3 на стороне НН трансформатора:

Определим потери в трансформаторе с учетом компенсации:

Тогда расчетная нагрузка в узле 2 на стороне ВН составит:

Расчет отклонения напряжения с учетом компенсации производится аналогично методике, приведенной в разделе 8 по рисунку 6, результаты сведены в таблицу 8. Эпюры отклонения напряжения в максимальном и послеаварийном режиме до и после компенсации реактивной мощности приведены на рисунке 7.



Рисунок 6 Радиальная схема для расчета отклонений напряжения с учетом компенсации

Таблица 8

Результаты расчета режимов

Участок	1-2	2-3	3-4	4-5
Марка кабеля	АСБ 3x16	ТМ-1000/10	ВВГ 2(3х185)	ВВГ 2(3х120)
R, Ом	1,75	Ua = 1,2 Uр = 5,4	0,0025	0,00015
Х, Ом	0,1		0,0015	0,00006
L, км	0,9		0,05	0,002
Максимальный режим
Si, кВА	308,77+j112,12	306,6+j95,55	302,32+j229	300+j225
ДU, %	0,5	1,52	0,86	0,054
ДU, В	52,5	158,8	3,37	0,21
Послеаварийный режим
Si, кВА	619,75+224,24	613,2+j191,1	302,32+j229	300+j225
ДU, %	1	3	0,78	0,054
ДU, В	105	311,85	3	0,21



Рисунок 7 Эпюры отклонения напряжения



Вывод

В ходе выполнения индивидуального задания был произведен расчет нагрузок ремонтно-механического цеха, был произведен расчет освещения цеха. По результатам расчета были выбраны мощности цеховых трансформаторов и сечение кабельных линий, питающих цех. К установке были приняты два трансформатора типа ТМ-630/10 производителя «Чебоксарский трансформаторы», были приняты кабельные линии марки АСБ 3х16.

Все электрические приемники были распределены по распределительным пунктам в соотвествии со своим технологическим назначением в результате чего была составлена однолинейная схема электроснабжения цеха (приложение 4). По данным таблицы 3 и таблицы 5 были выбраны распределительные пункты типа ПР11 и выбраны кабели марки ВВГ.

Также был произведен расчет мощности и выбор компенсирующих установок типа УКМ 58 производителя «Славэнерго». В результате анализа отклонение напряжения не превышает 10% при максимальном и аварийном режиме. Установка компенсирующих устройств позволила уменьшить отклонение напряженя на 1,3% при максимальном режиме и 3,93% в послеаварийном режиме.



Литература

1. Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы ПУЭ-6 и ПУЭ-7. М.: Норматика, 2016. 464 с.

2. Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок: учебное пособие / Томск: Изд-во ТПУ, 2006. 248 с.

3. Сумарокова Л.П. Основы расчета систем внутризаводского электроснабжения: Учебное пособие / Л.П. Сумарокова; Томский политехнический университет. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. 119 с.

4. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2010. 214 с., ил. Профессиональное образование).

5. «Стандарт-Энерго» [Электронный ресурс] Пункты распределительные. URL: https://st-en.ru/accel/content/arc/969_11.pdf Режим доступа - свободный.

6. Чебоксарские трансформаторы [Электронный ресурс] ТМ-630/10. URL: http://www.cheb-transformator.com/catalog/tm630 Режим доступа - свободный.

7. КПС [Электронный ресурс] Кабели силовые. URL: https://k-ps.ru/spravochnik/kabeli-silovyie/ Режим доступа - свободный.

8. СлавЭнерго [Электронный ресурс] Низковольтные конденсаторные батареи URL: https://slavenergo.ru/kondensatornaja_ustanovka_nizkovoltnaja Режим доступа - свободный.



Приложение 1

Расшифровка обозначения и технические характеристики

Конденсаторная установка УКМ 58 имеет индивидуальную защиту для каждой секции (ступени) конденсатор - контактор, защитную блокировку двери, ряд программных защит;

Автоматическая конденсаторная установка имеет многофункциональный микропроцессорный регулятор реактивной мощности со светодиодным дисплеем и возможностью подключения к компьютеру (в том числе дистанционно).

По желанию заказчика УКРМ-0.4 кВ может быть изготовлена с технологической возможностью последующего наращивания мощности в соответствии с возникающими потребностями;

На рисунке П1 представлена расшифровка обозначения компенсирующих устройств, Технические характеристики приведены в таблице П1 и П2.

Рисунок П1 Расшифровка обозначения



Таблица П1

Технические характеристики УКМ 0,4 кВ

Наименование	Мощность,	Шаг регулировки, квар	Габариты, мм, В х Ш х Г мм	Ток, А	Масса, кг	Сечение питающего медного кабеля мм2
УКМ 58 -0,4-30-5	30	5	900х440х270	47	36	3 х 25
УКМ 58 -0,4-30-5	35	5	900х440х270	50	36	3 х 25
УКМ 58 -0,4-40-5	40	5	900х440х270	58	43	3 х 25
УКМ 58 -0,4-45-5	45	5	900х440х270	63	43	3 х 35
УКМ 58 -0,4-50-10	50	10	900х440х270	72	45	3 х 35
УКМ 58 -0,4-75-15	75	15	900х440х270	108	55	3 х 50
УКМ 58 -0,4-100-25	100	25	900х440х270	144,3	73	3 х 70
УКМ 58-0,4 -125-25	125	25	900х440х270	180,4	92	3 х 95
УКМ 58-0,4 -150-25	150	25	1400 х 650 х 350	216,5	110	2 каб х (3 х 50)
УКМ 58-0,4-175-25	175	25	1400 х 650 х 350	252,6	116	2 каб х (3 х 50)
УКМ 58-0,4-200 -25	200	25	1400 х 650 х 350	288,7	120	2 каб х (3 х 70)
УКМ 58-0,4-225-25	225	25	1650 х 800 х 450	324,8	135	2 каб х (3 х 70)
УКМ 58-0,4-250-25	250	25	1650 х 800 х 450	360,9	153	2 каб х (3 х 95)
УКМ 58-0,4-275-25	275	25	1650 х 800 х 450	396,9	158	2 каб х (3 х 95)
УКМ 58-0,4-300-25	300	25	1650 х 800 х 450	433	170	2 каб х (3 х 120)
УКМ 58-0,4-350-25	350	25	1650 х 800 х 450	505,2	185	2 каб х (3 х 150)
УКМ 58-0,4-400-25	400	25	1650 х 800 х 450	577,4	190	2 каб х (3 х 150)
УКМ 58-0,4-450-25	450	25	1650 х 1000 х 450	649,5	260	2 каб х (3 х 185)
УКМ 58-0,4-500-50	500	50	1650 х 1000 х 450	721,7	289	2 каб х (3 х 185)
УКМ 58 -0,4-600-50	600	50	1650 х 1000 х 450	866,1	300	2 каб х (3 х 240)
УКМ58 -0,4-700-50	700	50	1650 х 1600 х 450	1010,4	340	4 каб х (3 х 150)
УКМ 58-0,4-800-50	800	50	1650 х 1600 х 450	1154,7	413	4 каб х (3 х 150)
УКМ 58-0,4-850-50	850	50	1650 х 2000 х 450	1226,9	450	4 каб х (3 х 150)
УКМ 58-0,4-900-50	900	50	1650 х 2000 х 450	1299,1	465	4 каб х (3 х 150)
УКМ 58-0,4-1000-50	1000	50	1650 х 2000 х 450	1443,4	516	4 каб х (3 х 185)

Таблица П2

Технические характеристики УКМ 6,3 (10,5) кВ

Наименование	Мощность, кВАр	Шаги регулировки,	Габариты, мм	Ток,А (при U=6.3 кВ)	Ток,А (при U=10.5 кВ)	Масса, кг
		Фикс.	Рег.	ДхВхГ, мм
УКРМ-6,3 (10,5)-150-50	150	1х100	1х50	2394 х 1800 х 770	13,75	8,25	480
УКРМ-6,3 (10,5)-300-150	300	1х150	1х150	2394 х 1800 х 770	27,49	16,5	530
УКРМ-6,3 (10,5)-450-150	450	1х300	1х150	2394 х 1800 х 770	41,24	24,74	550
УКРМ-6,3 (10,5)-600-300	600	1х300	1х300	2394 х 1800 х 770	54,99	32,99	600
УКРМ-10,5 (6,3)-900-450	900	1х450	1х450	2394 х 1800 х 770	82,48	49,49	600
УКРМ-6,3 (10,5)-1350-450	1350	1х450	2х450	3344 х 1800 х 770	123,72	74,23	910
УКРМ-6,3 (10,5)-2250-450	2250	3х450	2х450	4294 х 1800 х 770	206,2	123,72	1375
УКРМ-6,3 (10,5)-3150-450	3150	3х450	4х450	6194 х 1800 х 770	288,68	173,21	1850
УКРМ-6,3 (10,5)-4050-450	4050	2х450	7х450	8444 х 1800 х 770	371,15	222,69	2650
УКРМ-6,3 (10,5)-5400-450	5400	3х450	9х450	10944 х 1800 х 770	494,87	296,92	2950
УКРМ-6,3 (10,5)-6000-600	6000	4х600	6х600	8444 х 1800 х 770	549,86	329,91	3000
УКРМ-6,3 (10,5)-7200-450	7200	8х450	8х450	12244 х 1800 х 770	659,83	395,9	4125



Приложение 2

Схема подключения

Подключение конденсаторной установки производится в параллель к главному шинопроводу силового трансформатора (рис. П2.1).

Конденсаторная установка в своей работе использует трансформатор тока, который измеряет значение тока на шинах от силового трансформатора к нагрузке.

Трансформатор тока необходимо располагать на шинопроводе между фидером силового трансформатора и точкой подключения конденсаторной установки. Выводы трансформатора тока подключаются к клеммной колодке внутри установки, имеющей обозначение "ТТ" (рис. П2.2)

Ввод конденсаторной установки в работу производится с помощью комплектного вводного разъединителя, поворотом ручки в положение "ВКЛ".

Рисунок П2.1 Схема конденсаторной установки КРМ-0,4-300-25



Рисунок П2.2 Схема подключения трансформатора тока к установке



Приложение 3

Комплектация оборудования

Каждая конденсаторная установка УКМ 58 (рис.П3.1-П3.2) собирается посредством монтажа блоков с медной ошиновкой в металлическом шкафу (рис. П3.3) производства "СлавЭнерго", толщина стенок которого не менее 1,2 мм. Окраска выполненяется порошковой эмалью RAL7032 (для стандартного исполнения). На фронтальной двери расположен управляющий микропроцессорный блок (регулятор реактивной мощности). Основная часть комплектующих, из которых состоят конденсаторные установки, поставляется из Европы от мировых лидеров в производстве компонентов компенсации реактивной мощности.

Микропроцессорный регулятор производства Lovato Electric (Италия) (рис. П3.4) обеспечивает непрерывное поддержание заданного коэффициента мощности в сети, обладает множеством защитных функций и энергонезависимой памятью. Логика его автоматического управления позволяет использовать те ступени конденсаторной установки УКМ, которые коммутировались реже других, тем самым оптимально распределяя рабочий ресурс конденсаторов и контакторов.

Выключатели нагрузки производства Германии с удобной выносной блокировочной ручкой, по сравнению с отечественными, не требуют усилий для включения и имеют больший срок службы.

В качестве коммутационных аппаратов на ступенях устройств типа УКМ58 используются электромагнитные контакторы (Европа) либо полупроводниковые тиристоры на микросхемах Semikron (Германия) - в тиристорных устройствах типа УКМТ. Эти устройства разработаны таким образом, чтобы максимально снизить токовые броски на конденсаторы, а также отличаются простотой монтажа.

Имеется возможность производства автоматических конденсаторных установок УКМ 58 0.4 и других марок в северных контейнерах, которые гарантируют нормальное функционирование при температурах до -60 С.

Рисунок П3.1 Конденсаторные установки УКМ 58

Рисунок П3.2 Конденсаторные установки УРКМ 6,3 (10,5) кВ



Рисунок П3.3 Шкафы для оборудования навесного и напольного исполнения

Рисунок П3.4 Регулято...