Электроснабжение механического цеха

Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт) : 18.800

Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.00

Коэффициент мощности cos fн : 0.920

Коэффициент полезного действия ( o.e.) : 0.885

Длительность пуска t п ( с ) : 1.50

Расчет

Номинальный ток двигателя Iн = 35.082 A

Пусковой ток двигателя Iп = 245.573 A

Коэффициент спроса группы Кс = 1.000

Расчетная активная мощность группы Pp = 52.200 кВт

Расчетный ток группы Ip = 158.619 A

Пиковый ток группы Iпик = 369.111 A

- АВТОМАТЫ С КОМБИНИРОВАННЫМ РАСЦЕПИТЕЛЕМ СЕРИИ ВА51 И ВА52 -

Данные выбранных автоматов при U сети = 380 В :

Тип автомата ВА51-33 ВА52-33 *)

Номинальный ток автомата I ном (А) 160 160

Номинальный ток расцепителя I ном.р (А) 160.0 160.0

Ток отсечки I отс / I ном.р (о.е.) 10 10

Предельная коммутац. способн. I откл (кА) 12.5 35.0

При отсутствии выбранных можно использовать автоматы :

Тип автомата I ном I ном.р I отс / I ном.р I откл

А А о.е. кА

ВА51-35 250 160.0 12 15.0

ВА52-35 250 160.0 12 30.0

*) ВА52 следует применять вместо ВА51, если требуется

повышенная коммутационная способность.

ПРОВЕРКА АВТОМАТА НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ :

Наибольший ток к.з. за автоматом

I к должен быть меньше I откл

пpедельной коммутационной способности автомата

12.5 кА - для ВА51-33

35.0 кА - для ВА52-33

CОГЛАСОВАНИЕ РАСЦЕПИТЕЛЯ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ :

Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 165.00

(Кабель в воздухе, алюмин. жилы, бумажная изол., 95.0 мм2)

I ном.р < I доп

Расцепитель автомата согласуется с защищаемым проводником.

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Исходные данные

Защищаемый потребитель : Группа электроприемников

Номинальная активная мощность группы ЭП Pн (кВт) : 27.300

Коэффициент использования группы ЭП Ки : 1.000

Коэффициент максимума группы ЭП Км : 1.000

Расчетный коэффициент мощности группы ЭП cos fр : 0.500

Данные мощного двигателя с наибольшим пусковым током :

Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт) : 13.900

Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.00

Коэффициент мощности cos fн : 0.910

Коэффициент полезного действия ( o.e.) : 0.880

Длительность пуска t п ( с ) : 1.50

Расчет

Номинальный ток двигателя Iн = 26.372 A

Пусковой ток двигателя Iп = 184.605 A

Коэффициент спроса группы Кс = 1.000

Расчетная активная мощность группы Pp = 27.300 кВт

Расчетный ток группы Ip = 82.956 A

Пиковый ток группы Iпик = 241.189 A

- АВТОМАТЫ С КОМБИНИРОВАННЫМ РАСЦЕПИТЕЛЕМ СЕРИИ ВА51 И ВА52 -

Данные выбранных автоматов при U сети = 380 В :

Тип автомата ВА51-31 ВА52-31 *)

Номинальный ток автомата I ном (А) 100 100

Номинальный ток расцепителя I ном.р (А) 80.0 80.0

Ток отсечки I отс / I ном.р (о.е.) 7 7

Предельная коммутац. способн. I откл (кА) 7.0 25.0

При отсутствии выбранных можно использовать автоматы :

Тип автомата I ном I ном.р I отс / I ном.р I откл

А А о.е. кА

ВА51-33 160 80.0 10 12.5

ВА52-33 160 80.0 10 28.0

ВА51-35 250 80.0 12 15.0

ВА52-35 250 80.0 12 30.0

*) ВА52 следует применять вместо ВА51, если требуется

повышенная коммутационная способность.

ПРОВЕРКА АВТОМАТА НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ :

Наибольший ток к.з. за автоматом

I к должен быть меньше I откл

пpедельной коммутационной способности автомата

7.0 кА - для ВА51-31

25.0 кА - для ВА52-31

CОГЛАСОВАНИЕ РАСЦЕПИТЕЛЯ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ :

Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 95.00

(Кабель в воздухе, алюмин. жилы, бумажная изол., 35.0 мм2)

I ном.р < I доп

Расцепитель автомата согласуется с защищаемым проводником.

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Исходные данные

Защищаемый потребитель : Группа электроприемников

Номинальная активная мощность группы ЭП Pн (кВт) : 41.100

Коэффициент использования группы ЭП Ки : 1.000

Коэффициент максимума группы ЭП Км : 1.000

Расчетный коэффициент мощности группы ЭП cos fр : 0.500

Данные мощного двигателя с наибольшим пусковым током :

Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт) : 18.600

Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.00

Коэффициент мощности cos fн : 0.920

Коэффициент полезного действия ( o.e.) : 0.885

Длительность пуска t п ( с ) : 1.50

Расчет

Номинальный ток двигателя Iн = 34.709 A

Пусковой ток двигателя Iп = 242.960 A

Коэффициент спроса группы Кс = 1.000

Расчетная активная мощность группы Pp = 41.100 кВт

Расчетный ток группы Ip = 124.890 A

Пиковый ток группы Iпик = 333.142 A

- АВТОМАТЫ С КОМБИНИРОВАННЫМ РАСЦЕПИТЕЛЕМ СЕРИИ ВА51 И ВА52 -

Данные выбранных автоматов при U сети = 380 В :

Тип автомата ВА51-33 ВА52-33 *)

Номинальный ток автомата I ном (А) 160 160

Номинальный ток расцепителя I ном.р (А) 125.0 125.0

Ток отсечки I отс / I ном.р (о.е.) 10 10

Предельная коммутац. способн. I откл (кА) 12.5 35.0

При отсутствии выбранных можно использовать автоматы :

Тип автомата I ном I ном.р I отс / I ном.р I откл

А А о.е. кА

ВА51-35 250 125.0 12 15.0

ВА52-35 250 125.0 12 30.0

*) ВА52 следует применять вместо ВА51, если требуется

повышенная коммутационная способность.

ПРОВЕРКА АВТОМАТА НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ :

Наибольший ток к.з. за автоматом

I к должен быть меньше I откл

пpедельной коммутационной способности автомата

12.5 кА - для ВА51-33

35.0 кА - для ВА52-33

CОГЛАСОВАНИЕ РАСЦЕПИТЕЛЯ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ :

Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 140.00

(Кабель в воздухе, алюмин. жилы, бумажная изол., 70.0 мм2)

I ном.р < I доп

Расцепитель автомата согласуется с защищаемым проводником.

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Исходные данные

Защищаемый потребитель : Группа электроприемников

Номинальная активная мощность группы ЭП Pн (кВт) : 28.600

Коэффициент использования группы ЭП Ки : 1.000

Коэффициент максимума группы ЭП Км : 1.000

Расчетный коэффициент мощности группы ЭП cos fр : 0.500

Данные мощного двигателя с наибольшим пусковым током :

Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт) : 16.500

Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.00

Коэффициент мощности cos fн : 0.910

Коэффициент полезного действия ( o.e.) : 0.880

Длительность пуска t п ( с ) : 1.50

Расчет

Номинальный ток двигателя Iн = 31.305 A

Пусковой ток двигателя Iп = 219.136 A

Коэффициент спроса группы Кс = 1.000

Расчетная активная мощность группы Pp = 28.600 кВт

Расчетный ток группы Ip = 86.906 A

Пиковый ток группы Iпик = 274.737 A

- АВТОМАТЫ С КОМБИНИРОВАННЫМ РАСЦЕПИТЕЛЕМ СЕРИИ ВА51 И ВА52 -

Данные выбранных автоматов при U сети = 380 В :

Тип автомата ВА51-31 ВА52-31 *)

Номинальный ток автомата I ном (А) 100 100

Номинальный ток расцепителя I ном.р (А) 100.0 100.0

Ток отсечки I отс / I ном.р (о.е.) 7 7

Предельная коммутац. способн. I откл (кА) 7.0 25.0

При отсутствии выбранных можно использовать автоматы :

Тип автомата I ном I ном.р I отс / I ном.р I откл

А А о.е. кА

ВА51-33 160 100.0 10 12.5

ВА52-33 160 100.0 10 28.0

ВА51-35 250 100.0 12 15.0

ВА52-35 250 100.0 12 30.0

*) ВА52 следует применять вместо ВА51, если требуется

повышенная коммутационная способность.

ПРОВЕРКА АВТОМАТА НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ :

Наибольший ток к.з. за автоматом

I к должен быть меньше I откл

пpедельной коммутационной способности автомата

7.0 кА - для ВА51-31

25.0 кА - для ВА52-31

CОГЛАСОВАНИЕ РАСЦЕПИТЕЛЯ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ :

Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 110.00

(Кабель в воздухе, алюмин. жилы, бумажная изол., 50.0 мм2)

I ном.р < I доп

Расцепитель автомата согласуется с защищаемым проводником.

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Исходные данные

Защищаемый потребитель : Группа электроприемников

Номинальная активная мощность группы ЭП Pн (кВт) : 8.200

Коэффициент использования группы ЭП Ки : 1.000

Коэффициент максимума группы ЭП Км : 1.000

Расчетный коэффициент мощности группы ЭП cos fр : 0.546

Данные мощного двигателя с наибольшим пусковым током :

Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт) : 3.800

Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.50

Коэффициент мощности cos fн : 0.880

Коэффициент полезного действия ( o.e.) : 0.875

Длительность пуска t п ( с ) : 1.50

Расчет

Номинальный ток двигателя Iн = 7.498 A

Пусковой ток двигателя Iп = 56.235 A

Коэффициент спроса группы Кс = 1.000

Расчетная активная мощность группы Pp = 8.200 кВт

Расчетный ток группы Ip = 22.818 A

Пиковый ток группы Iпик = 71.555 A

- АВТОМАТЫ С КОМБИНИРОВАННЫМ РАСЦЕПИТЕЛЕМ СЕРИИ ВА51 И ВА52 -

Данные выбранных автоматов при U сети = 380 В :

Тип автомата ВА51-25

Номинальный ток автомата I ном (А) 25

Номинальный ток расцепителя I ном.р (А) 25.0

Ток отсечки I отс / I ном.р (о.е.) 7

Предельная коммутац. способн. I откл (кА) 3.8

При отсутствии выбранных можно использовать автоматы :

Тип автомата I ном I ном.р I отс / I ном.р I откл

А А о.е. кА

ВА51-31 100 25.0 7 3.8

ВА52-31 *) 100 25.0 7 12.0

*) ВА52 следует применять вместо ВА51, если требуется

повышенная коммутационная способность.

ПРОВЕРКА АВТОМАТА НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ :

Наибольший ток к.з. за автоматом

I к должен быть меньше I откл

пpедельной коммутационной способности автомата

3.8 кА - для ВА51-25

CОГЛАСОВАНИЕ РАСЦЕПИТЕЛЯ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ :

Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 45.00

(Кабель в воздухе, алюмин. жилы, бумажная изол., 10.0 мм2)

I ном.р < I доп

Расцепитель автомата согласуется с защищаемым проводником.

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Исходные данные

Защищаемый потребитель : Группа электроприемников

Номинальная активная мощность группы ЭП Pн (кВт) : 13.400

Коэффициент использования группы ЭП Ки : 1.000

Коэффициент максимума группы ЭП Км : 1.000

Расчетный коэффициент мощности группы ЭП cos fр : 0.500

Данные мощного двигателя с наибольшим пусковым током :

Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт) : 5.600

Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.50

Коэффициент мощности cos fн : 0.880

Коэффициент полезного действия ( o.e.) : 0.875

Длительность пуска t п ( с ) : 1.50

Расчет

Номинальный ток двигателя Iн = 11.050 A

Пусковой ток двигателя Iп = 82.873 A

Коэффициент спроса группы Кс = 1.000

Расчетная активная мощность группы Pp = 13.400 кВт

Расчетный ток группы Ip = 40.718 A

Пиковый ток группы Iпик = 112.542 A

- АВТОМАТЫ С КОМБИНИРОВАННЫМ РАСЦЕПИТЕЛЕМ СЕРИИ ВА51 И ВА52 -

Данные выбранных автоматов при U сети = 380 В :

Тип автомата ВА51-31 ВА52-31 *)

Номинальный ток автомата I ном (А) 100 100

Номинальный ток расцепителя I ном.р (А) 40.0 40.0

Ток отсечки I отс / I ном.р (о.е.) 7 7

Предельная коммутац. способн. I откл (кА) 6.0 15.0

*) ВА52 следует применять вместо ВА51, если требуется

повышенная коммутационная способность.

ПРОВЕРКА АВТОМАТА НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ :

Наибольший ток к.з. за автоматом

I к должен быть меньше I откл

пpедельной коммутационной способности автомата

6.0 кА - для ВА51-31

15.0 кА - для ВА52-31

CОГЛАСОВАНИЕ РАСЦЕПИТЕЛЯ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ :

Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 45.00

(Кабель в воздухе, алюмин. жилы, бумажная изол., 10.0 мм2)

I ном.р < I доп

Расцепитель автомата согласуется с защищаемым проводником.

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Исходные данные

Защищаемый потребитель : Группа электроприемников

Номинальная активная мощность группы ЭП Pн (кВт) : 39.300

Коэффициент использования группы ЭП Ки : 1.000

Коэффициент максимума группы ЭП Км : 1.000

Расчетный коэффициент мощности группы ЭП cos fр : 0.500

Данные мощного двигателя с наибольшим пусковым током :

Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт) : 13.100

Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.00

Коэффициент мощности cos fн : 0.910

Коэффициент полезного действия ( o.e.) : 0.880

Длительность пуска t п ( с ) : 1.50

Расчет

Номинальный ток двигателя Iн = 24.854 A

Пусковой ток двигателя Iп = 173.981 A

Коэффициент спроса группы Кс = 1.000

Расчетная активная мощность группы Pp = 39.300 кВт

Расчетный ток группы Ip = 119.420 A

Пиковый ток группы Iпик = 268.547 A

- АВТОМАТЫ С КОМБИНИРОВАННЫМ РАСЦЕПИТЕЛЕМ СЕРИИ ВА51 И ВА52 -

Данные выбранных автоматов при U сети = 380 В :

Тип автомата ВА51-33 ВА52-33 *)

Номинальный ток автомата I ном (А) 160 160

Номинальный ток расцепителя I ном.р (А) 125.0 125.0

Ток отсечки I отс / I ном.р (о.е.) 10 10

Предельная коммутац. способн. I откл (кА) 12.5 35.0

При отсутствии выбранных можно использовать автоматы :

Тип автомата I ном I ном.р I отс / I ном.р I откл

А А о.е. кА

ВА51-35 250 125.0 12 15.0

ВА52-35 250 125.0 12 30.0

*) ВА52 следует применять вместо ВА51, если требуется

повышенная коммутационная способность.

ПРОВЕРКА АВТОМАТА НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ :

Наибольший ток к.з. за автоматом

I к должен быть меньше I откл

пpедельной коммутационной способности автомата

12.5 кА - для ВА51-33

35.0 кА - для ВА52-33

CОГЛАСОВАНИЕ РАСЦЕПИТЕЛЯ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ :

Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 140.00

(Кабель в воздухе, алюмин. жилы, бумажная изол., 70.0 мм2)

I ном.р < I доп

Расцепитель автомата согласуется с защищаемым проводником.

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Исходные данные

Защищаемый потребитель : Группа электроприемников

Номинальная активная мощность группы ЭП Pн (кВт) : 26.300

Коэффициент использования группы ЭП Ки : 1.000

Коэффициент максимума группы ЭП Км : 1.000

Расчетный коэффициент мощности группы ЭП cos fр : 0.558

Данные мощного двигателя с наибольшим пусковым током :

Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт) : 11.400

Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.50

Коэффициент мощности cos fн : 0.900

Коэффициент полезного действия ( o.e.) : 0.880

Длительность пуска t п ( с ) : 1.50

Расчет

Номинальный ток двигателя Iн = 21.869 A

Пусковой ток двигателя Iп = 164.020 A

Коэффициент спроса группы Кс = 1.000

Расчетная активная мощность группы Pp = 26.300 кВт

Расчетный ток группы Ip = 71.611 A

Пиковый ток группы Iпик = 213.761 A

- АВТОМАТЫ С КОМБИНИРОВАННЫМ РАСЦЕПИТЕЛЕМ СЕРИИ ВА51 И ВА52 -

Данные выбранных автоматов при U сети = 380 В :

Тип автомата ВА51-31 ВА52-31 *)

Номинальный ток автомата I ном (А) 100 100

Номинальный ток расцепителя I ном.р (А) 80.0 80.0

Ток отсечки I отс / I ном.р (о.е.) 7 7

Предельная коммутац. способн. I откл (кА) 7.0 25.0

При отсутствии выбранных можно использовать автоматы :

Тип автомата I ном I ном.р I отс / I ном.р I откл

А А о.е. кА

ВА51-33 160 80.0 10 12.5

ВА52-33 160 80.0 10 28.0

ВА51-35 250 80.0 12 15.0

ВА52-35 250 80.0 12 30.0

*) ВА52 следует применять вместо ВА51, если требуется

повышенная коммутационная способность.

ПРОВЕРКА АВТОМАТА НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ :

Наибольший ток к.з. за автоматом

I к должен быть меньше I откл

пpедельной коммутационной способности автомата

7.0 кА - для ВА51-31

25.0 кА - для ВА52-31

CОГЛАСОВАНИЕ РАСЦЕПИТЕЛЯ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ :

Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 95.00

(Кабель в воздухе, алюмин. жилы, бумажная изол., 35.0 мм2)

I ном.р < I доп

Расцепитель автомата согласуется с защищаемым проводником.

1.8 Расчет токов трехфазного короткого замыкания

1.8.1 Основные положения

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение короткого замыкания (КЗ) в сети или элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого воcстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

1.8.2 Расчётная схема

В курсовой работе рассматриваются две расчётные схемы.

Согласно ПУЭ в электроустановках до 1 кВ расчётное напряжение каждой ступени принимается на 5 % выше номинального напряжения сети; кроме того если электрическая сеть питается от понижающих трансформаторов, при расчёте токов КЗ необходимо исходить из условия, что подведённое к трансформатору напряжение неизменно и равно его номинальному напряжению.

Учитывая вышесказанное получаем расчетную схему показанную на рисунке 1.8.1

Кроме первой расчётной схемы в КП рассматривается схема с учётом активного сопротивления переходных контактов, схема показанна на рисунке 1.8.2.



Рис. 1.8.1. Расчетная схема без учета предохранительных контактов

Рис. 1.8.2. Расчетная схема с учетом активного сопротивления предохранительных контактов

1.8.3 Исходные данные

1) Номинальные параметры трансформатора:

2) Номинальные параметры вводного автомата (QF1):

3) Номинальные параметры автомата для защиты РП (QF2):

4) Параметры кабеля:

Материал - алюминий;

5) Параметры провода:

Примечания:

1) Система является источником бесконечной мощности:

2)

1.8.4 Расчет тока трехфазного КЗ

В курсовой работе расчет проводится только для схемы, приведенной на рис. 1.8.1. Схема замещения приведена на рис. 1.8.3.

Рис. 1.8.3 Расчетная схема замещения

Активное сопротивление трансформатора ():

Полное сопротивление трансформатора:

Индуктивное сопротивление трансформатора:

0,01714 Ом

Активное сопротивление кабеля, проложенного к РП ():

Индуктивное сопротивление кабеля, проложенного к РП ():

Активное сопротивление изолированного провода ():

Индуктивное сопротивление изолированного провода ():

Периодический ток КЗ в i-ом узле схемы ()

где - суммарное индуктивное сопротивление от начала i-ого узла;

- суммарное активное сопротивление от начала схемы до i-ого узла.

Ударный ток КЗ i-ом узле схемы (, кА)

где - ударный коэффициент в i-ом узле, :

где - постоянная времени затухания i-ого узла, равная:

где f=50 Гц (промышленная частота сети).

Используя формулы, проведем расчет для всех узлов КЗ:

1) Расчет тока КЗ в узле 2:

2) Расчет тока КЗ в узле 3:

3) расчет тока КЗ в узле 4:

4) Расчет тока КЗ для узла 5:

5) Расчет тока КЗ для узла 6:

6) Расчет тока КЗ для узла 7:

.

Результат расчета токов КЗ сведем в таблицу 1.8.1.

Таблица 1.8.1 - Результаты расчетов токов трехфазного КЗ

Номер узла	Элемент схемы	Ток КЗ периодический, кА	Ток КЗ ударный, кА	Ударный коэффициент
1	Система
2	Трансформатор	12,829	24,765	1,365
3	Автомат	12,707	24,278	1,351
4	Другой	8,561	12,386	1,023
5	Автомат	8,371	12,087	1,021
6	Линия	7,238	10,369	1,013
7	Линия	6,886	9,836	1,01

РАСЧЕТ ТОКОВ ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ДО 1 КВ

Исходные данные элементов схемы

1) Система бесконечной мощности

2) Трансформатор масляный,

Sном (кВ.А) Uном (кВ) Uк (%) Pк (кВт)

400 6/0.4 4.50 5.50

3) Автомат, Iном (А) Rа (Ом) Xа (Ом)

1000 0.00025 0.00010

4) Другой элемент, Rд (Ом) Xд (Ом)

0.01500 0.00000

5) Автомат, Iном (А) Rа (Ом) Xа (Ом)

400 0.00065 0.00017

6) Линия кабельная, материал - алюминий,

Fном (мм2) Rуд (Ом/км) Xуд (Ом/км) L (км)

120 0.261 0.080 0.017

7) Линия - провод, материал - алюминий,

Fном (мм2) Rуд (Ом/км) Xуд (Ом/км) L (км)

25 1.250 0.091 0.002

1.9 Определение потерь и отклонений напряжения в электрической сети до 1 кВ.

1.9.1 Основные положения

Основными причинами отклонений напряжений в системах электроснабжения предприятий является изменения режимов работы приемников электроэнергии, изменения режимов питающей энергосистемы, значительные индуктивные сопротивления линий 6…10 кВ.

В распределительных и питающих сетях уровни напряжений в различных точках влияют на потери активной мощности и энергии, обусловленные перетоками реактивных мощностей. Из всех показателей качества электроэнергии отклонения напряжения вызывают наибольший ущерб.

1.9.2 Исходные данные

- Число участков (N) - 2;

- номинальное напряжение сети (Uном) - 0,38 кВ;

- начальное напряжение (Uнач):

- нагрузка в конце участков:

1) активная нагрузка в конце второго участка(Pнг2):

где Рном.ад =4 кВт - номинальная мощность АД;

?ном.ад = 0,865 - КПД АД;

2) реактивная нагрузка в конце второго участка (Qнг2):

где tgцном=0,51 - соответствует cosцном=0,89;

3) активная нагрузка в конце первого участка (Pнг1):

где Pр = 198,468 - расчетная активная мощность РП;

4) реактивная нагрузка в конце первого участка (Qнг2):

где Qр = 104,299 квар - расчетная реактивная мощность РП;

- данные участков:

а) первый участок:

· вид линии - кабель;

· длина участка (l1) - 0,04 км;

· номинальное сечение (F1) -120 мм2 ;

· материал проводника - алюминий;

б) второй участок:

· вид линии - изолированный провод в трубе;

· длина участка (L2) - 0,021 км;

· номинальное сечение (F2) - 4 мм2 .

1.9.3 Расчетная схема

Расчёт отклонений и потерь напряжений проводится для схемы, показанной на рисунке 1.9.3

Рисунок 1.9.3 - Расчётная схема для расчёта отклонений и потерь напряжения

Особенности расчётной схемы:

- рассматриваем одну ступень напряжения;

- нумерация ведется по участкам, начиная от источника;

- нагрузка подключается в конце одноименного участка.

1.9.4 Расчет отклонений и потерь напряжений.

1) Расчёт для первого участка:

Активное сопротивление первого участка (R1):

где - удельное активное сопротивление кабеля сечением Fном.1=120 мм2.

Реактивное сопротивление первого участка (Х1):

,

где - удельное реактивное сопротивление кабеля сечением Fном.1=120 мм2.

Найдём активную мощность, протекающую по первому участку (P1):

Найдём реактивную мощность, протекающую по первому участку (Q1):

Потеря напряжения на первом участке (?U1):

=0,00614 кВ.

Найдем напряжение в конце первого участка (Uк1):

где - напряжение в начале первого участка, .

Отклонение напряжения в конце первого участка (дU1):

2) Расчёт для второго участка

Активное сопротивление второго участка (R2):

где - удельное активное сопротивление кабеля сечением Fном.2 = 4 мм2.

Реактивное сопротивление второго участка (Х2):

,

где - удельное реактивное сопротивление кабеля сечением Fном.2 = 4 мм2.

Найдём активную мощность, протекающую по второму участку (P2):

Найдём реактивную мощность, протекающую по второму участку (Q2):

Потеря напряжения на втором участке (?U2):

=0,00201 кВ.

Найдем напряжение в конце второго участка (Uк2):

где - напряжение в начале второго участка,

Отклонение напряжения в конце второго участка (дU2):

Нормально допустимое значение дU на выводах приёмников электроэнергии равны (+ 5 …-5)% от номинального напряжения сети.

Сравним полученные значения отклонения напряжения с нормально допустимыми значениями дU:

дU = 5% > дU1=3,647%

дU = 5% > дU2=3,118%

то есть наши значения отклонения напряжения дU1 , дU2 проходят по ГОСТУ.

1.9.5 Векторная диаграмма напряжений

Построим векторную диаграмму фазных напряжений для второго участка.

Напряжение в конце участка фазы:

Ток на втором участке:

Угол между напряжением и током:

Потери напряжения на участке:

Падение напряжения:

Рисунок 1.9.5 - Векторная диаграмма напряжений для второго участка

Автоматизированный расчёт отклонений и потерь напряжений проводится с помощью программы PRN(PRES1). Результаты работы программы приведены в распечатке.

2 Спецвопросы электроснабжения и энергосбережение

2.1 Схема электроснабжения цеха и исходные данные к ней

2.1.1 Схема электроснабжения цеха

Схема электроснабжения цеха состоит из источников питания и линий электропередачи, осуществляющих подачу электроэнергии к предприятию, связывающих кабелей (KЛ) и проводов, через трансформаторную подстанцию (ТП), где трансформаторы Т1 и Т2 понижают напряжение с 110 кВ до 10 кВ, для обеспечения питания электроэнергией потребителей на требуемом напряжении.

Трансформаторы Т3 и Т4 понижают напряжение с 10 кВ до 0,4 кВ для питания низковольтных потребителей.

Выключатели Q1...Q6 предназначены для оперативного переключения и вывода в ремонт элементов схемы.

Секционный выключатель QB1, выполняют функцию автоматического ввода резерва (АВР).

Автоматы QF1...QF10 предназначены для оперативного переключения и вывода в ремонт элементов схемы.

Конденсаторные батареи (БК) вырабатывают реактивную мощность, тем самым уменьшают передачу полной мощности через трансформаторы Т3 и Т4, вследствие чего потери в трансформаторе уменьшаются.

Магнитный пускатель КМ защищает АД от перегрузок.

Для повышения надёжности электроснабжения применяется двухтрансформаторная подстанция с раздельной работой трансформаторов в нормальном режиме, что позволяет значительно снизить уровни токов короткого замыкания, упростить схему коммутации и релейной защиты.



Рисунок 2.1.1 _ Схема электроснабжения корпуса

2.1.2 Исходные данные

Таблица 2.1 - Исходные данные для сети 10 кВ

Sкз, МВА	Fкл, мм2	Lкл, км	Sт2, кВА	Рп, кВт	Sнг.сум, кВА
340	150	0,80	100	90	150

Таблица 2.2 - Исходные данные для сети 0,38 кВ

QF1 Iном, А	QF2 Iном, А	Fл1, мм2	Lл1, м	QF3 Iном, А	Fл2, мм2	Lл2, м	АД зам
							Рном, кВт	Wс, 1/с
1000	250	95	50	100	16	25	15,0	157

Таблица 2.3 - Исходные для распределения БК

РП	Qн, квар	F, мм2	L, м
1	160	35	35
2	95	25	40
3	165	70	45
4	180	25	40
5	185	70	45

Суммарная мощность конденсаторных батарей Qбк = 545 квар.

2.2 Определение допустимого расчетного вклада потребителя в показатели качества электроэнергии.

2.2.1 Схема питания потребителя

В курсовом проекте потребитель - это цех , получающий питание от одной секции ПС 10 кВ с нормально отключенным межсекциокным выключателем (рисунок 2.2. 1).



Рис.2.2.1 Расчетная схема цеха, ползающего питание от одной секции ПС 10 кВ.

На рисунке 2.2.1 приведены следующие обозначения :

SТ- номинальная мощность одного трансформатора ГПП,

Рп - нагрузка цеха, подключенная к одной секции ГПП

2.2.2 Определение мощности трансформатора ГПП.

Рис. 2.2.2 Расчетная схема для определения мощности трансформатора ГПП

Нам задана мощность короткого замыкания на НН трансформатора ГПП с системой ограниченной мощности Sкз= 340 МВА



Рис. 2.2.3 Схема замещения для определения мощности трансформатора ГПП.

Мощность короткого замыкания на НН трансформатора ГПП с системой бесконечной мощности (Sкз.т.) определяется из неравенства

. Рассмотрим :

Сопротивление трансформатора в именованных единицах определяется:

где = 10,5 % напряжение короткого замыкания для UВ =110 кВ, /6/ с. 219.

найдем :

Полученное выражение подставим в формулу

Мощность трансформатора ГПП (Sт , МВА)

Таким образом, согласно шкале номинальных мощностей выбираем трансформатор с Sт = 40 МВА.

2.2.3 Определение допустимого расчетного вклада потребители в показатели качества электроэнергии.

В программе используется таблица " Допустимые значения показателей качества электроэнергии по ГОСТ 13109 - 97”, /1/.

Допустимый расчетный вклад потребителя для всех ПКЭ /11/:

где - показатель распределяемый, это часть ПКЭ , распределяемая между потребителями данного узла (нормируется для ПКЭ, зависит от напряжения питания);

dn- доля потребителя, это доля нагрузки потребителя в нагрузке ПС при полном использований ее пропускной способности (зависит от схемы питания, определяется расчетом);

а - показатель суммирования, это показатель степени, учитывающий механизм суммирования ПКЭ от различных источников искажения (нормируется для ПКЭ).

Так как питание потребителя осуществляется от одной секции ПС с нормально отключенным межсекциокным выключателем, то

где -пропускная способность НС, это максимальная мощность, которая в нормальном режиме может быть передана через трансформаторы понижающей ПС, от которой получает питание потребитель;

SТ -номинальная мощность одного трансформатора ГПП.

Доля потребителя dn:

где - расчетная максимальная мощность потребителя , =0,09 МВт.

, принимаем

Допустимые расчетные вклады потребителя для показателей качества электроэнергии ():

- коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности (К2U):

(нормально - допустимые значения);

(максимально - допустимые значения).

- коэффициент п-ой гармонической составляющей напряжения КU(n)

1) КU(n) , создаваемый преобразователями, с порядками:

(для n=3,5,7);

(для n=11,13);

(для n>13, нечетные гармоники);

(для n - четные гармоники).

- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU:

1) КU для 6 -пульсных преобразователей:

(нормально - допустимые значения);

(максимально -допустимые значения).

2) КU для 12 -пульсных преобразователей:

(нормально - допустимые значения);

(максимально - допустимые значения).

3) КU для других ЭП:

(нормально - допустимые значения);

(максимально - допустимые значения).

Результаты сведем в таблицу 2.2.1

Таблица 2.2.1 - Допустимые показатели качества электроэнергии

Показатели качества электроэнергии	Допустимые по ГОСТ 13109-97 значения, %	ДРВ потребителя, %
	Норм.	Пред.	Норм.	Пред.
Коэффициент обратной последовательности К2U Коэффициенты гармонических составляющих, создаваемых преобразователями КU(n) , с порядками: n=3 n=5 n=7 n=11,13 n=17 n=2 n=4 Коэффициенты гармонических составляющих, создаваемых другими ЭП, КU(n): n - нечетные n - четные Коэффициент несинусоидальности КU для групп искажающих нагрузок: 6-рульсных преобразователей 12-пульсных преобразователей Других ЭП	2,0 1,5 4,0 3,0 2,0 1,5 1,5 0,7 - - 4,0 4,0 4,0	4,00 2,25 6,00 4,50 3,00 2,25 2,25 1,10 5,0 2,5 8,00 8,00 8,00	0,443 - - - - - - - - - 0,612 0,854 1,138	0,885 0,400 0,400 0,400 0,869 1,518 0,759 0,759 1,518 0,759 1,225 1,707 2,277

Результаты расчетов, полученные с помощью программы WKLAD (PRES2).

2.3 Расчет емкостного тока замыкания на землю в кабельной сети

2.3.1 Расчетная схема

Рисунок 2.3.1 расчетная схема

Из схемы видно, что требуется определить емкостной ток простого однофазного замыкания на землю в кабельной сети напряжением 10 кв. Питающий трансформатор не изображен, так как он не участвует в расчете.

2.3.2 Исходные данные

Данные для расчета емкостного тока замыкания в кабельной сети:

Номинальное напряжение сети Uном.с=10 кВ;

Номинальное напряжение высоковольтного кабеля Uном.кл=10 кВ;

Номинальное сечение высоковольтного кабеля Fном.кл=150 мм2;

Длина высоковольтного кабеля Lном.кл=0,8 км;

Исходные данные для остальных кабельных линий в распечатке программы RETZ.

2.3.3 Расчеты

Емкостной ток однофазного простого замыкания на землю определяется по формуле

где Iз.уд - удельный ток замыкания на землю в кабельной линии.

Суммарный емкостной ток замыкания на землю в кабельной сети найдем по формуле

где Iз.i - емкостной ток замыкания на землю каждой из линии.

Линия 1:

Линия 2:

Линия 3:

Линия 4:

Суммарный емкостной ток замыкания на землю:

Iз.?=1,088+1,2+1,143+2,176=5,607 А.

Согласно п.1.2.16 ПУЭ компенсация емкостного тока замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью с номинальным напряжением Uном=10 кВ должна осуществляться при достижении первым значения Iз.доп=20 А.

В данном случае

Следовательно, нет необходимости в установке дугогасящего реактора (ДГР) в нейтрали трансформатора ГПП.

Автоматизированный расчет произведен по программе RETZ (PRES1), результаты расчета приведены в распечатке.

2.4 Распределение конденсаторных батарей в электрической сети

2.4.1Общие положения

Распределение производится с помощью программ S380 (PRES 8) и RASKON (PRES 2). В программе производится распределение батарей конденсаторов (БК) в радиальной или магистральной сети напряжением 0,38 кВ. Для каждого варианта распределения БК определяются потери активной мощности в сети от протекания реактивной, что позволяет оценить экономичность варианта. Рассчитываются оптимальные мощности БК в узлах нагрузки, при которых потери в сети минимальны. Программа позволяет произвольно распределять БК в сети с использованием имеющихся батарей любой мощности.

Распределение производим в радиальной сети напряжением 0,38 кВ. Имеем 6 узлов нагрузки, между которыми необходимо распределить мощность БК.

2.4.2 Расчетная схема

Расчетная схема представлена на рисунке 2.5.1.

Рисунок 2.4.1 Расчетная схема радиальной сети

Исходные данные:

· количество узлов нагрузки N=5

· нагрузка в i-ом узле квар;

· общая мощность БК квар.

Эти данные сведем в таблицу 2.4.1.

2.4.3 Расчеты

Для оптимального распределения БК в радиальной сети расчеты проводим по программе RASKON .

Суммарная нагрузка сети (Qн ,квар)

Суммарная мощность, поступившая в сеть от системы (Q, квар)

Сопротивление i-ой линии (Ri ,Ом):

;

;

Суммарное сопротивление сети (R, Ом)

Все данные по линиям сведем в таблицу 2.4.1.

Таблица 2.4.1. Данные для линий

Номер узла, РП	Вид	Fi ,мм2	Li ,км	Rудi ,Ом/км	Ri ,Ом
1	Кабель	35	0,035	0,89	0,0312
2		25	0,04	1,24	0,0496
3		70	0,045	0,443	0,0199
4		25	0,04	1,24	0,0496
5		70	0,045	0,443	0,0199
сеть					0,0058

Оптимальная мощность, протекающая по i-ой линии к нагрузке (Qi , квар)

Оптимальная мощность БК в узле (Qki ,квар)

Если , то примем исключаем i-ую линию из рассмотрения и проводим расчет заново. В нашем случае для всех узлов .

Результаты сведены в таблицу 2.4.2.

Таблица 2.4.2

i (номер)	Qнi , квар	Qi , квар	Qki , квар
1	160	44,615	115,4
2	95	28,065	66,935
3	165	69,95	95,05
4	180	28,065	151,935
5	185	69,95	115,05
сеть	785	-	545

Потери активной мощности от протекания реактивной (ДP, кВт):

,

где

Uном=0,38 кВ - номинальное напряжение сети.

Суммарные потери активной мощности от протекания реактивной мощности по всей сети без установки БК.

Потери активной мощности от протекания реактивной мощности в сети с оптимальным распределением БК (ДPБК , кВт).

Рассчитаем для программы S380 суммарные потери активной мощности от протекания реактивной мощности в сети без установки БК

где Pнi=Pp.РП i

В программе S380 также производится произвольное распределение БК в схеме.

Потери активной мощности от протекания реактивной в сети уменьшаются на 94% при оптимальном распределении БК. При произвольном распределении БК потери активной мощности от протекания реактивной уменьшаются на 85%.

По исходным данным, используя программы S380 и RASKON, были получены результаты оптимального и произвольного распределения БК в сети.

Расчетная схема магистральной сети представлена на рисунке 2.5.2.

Рисунок 2.4.2 Расчетная схема магистральной сети

2.5 Расчет петли «фаза ноль»

Расчет петли «фаза - ноль» это расчет однофазного тока короткого замыкания на корпус оборудования в сетях до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Расчет проводиться с целью нахождения наименьшего тока короткого замыкания (КЗ), т.к. может быть, что и тогда защитная аппаратура может не сработать при . Для надежного отключения поврежденного оборудования должно выполняться неравенство:

где - номинальный ток расцепителя ближайшего автомата.

Согласно ПУЭ в случае питания ЭП до 1 кВ от понижающих трансформаторов при расчете токов КЗ следует исходить из условия, что подведенное к трансформатору напряжение неизменно и равно его номинальному напряжению.

Исходные данные:

На высоком напряжении трансформатора подключается система бесконечной мощности, поэтому можно считать что , напряжение системы

- мощность цехового трансформатора Sном.т=100 кВА, с.

- высшее напряжение трансформатора UВ = 10 кВ, с.

- низшее напряжение трансформатора UН = 0,4 кВ, с.

- потери короткого замыкания трансформатора РК=1,97 кВт, с.

- номинальный ток вводного автомата Iном.1=200 А, с.

- номинальный ток автомата, защищающего РП, Iном.2=140 А, с.

- линия Л1 выполнена кабелем, сечением

F1=70 мм2, длиной L1=0,08 км;

- номинальный ток автомата, защищающего ЭП, Iном.3=100 А, с.

- линия Л2 выполнена изолированным проводом в трубе, сечением F1=35мм2, длиной L1=0,024 км;

Расчет:

а) Система

Так как система является источником бесконечной мощности, то сопротивление системы

б) Индуктивное сопротивление прямой и обратной последовательностей цехового трансформатора Т2



Активное сопротивление прямой и обратной последовательностей цехового трансформатора Т2

По отношению Х0/Х1=9 и R0/R1=9 для трансформатора мощностью 100 кВА.

с. 137 /3/, находим индуктивное и активное сопротивления нулевой последовательности:

в)Найдем сопротивления автоматов принимая Х0/Х1=1,0 и R0/R1=1,0.

Индуктивное сопротивление i-ого автомата

,

где - индуктивное сопротивление i-ого автомата, согласно с.139/3/.

Активное сопротивление i-ого автомата

,

где - активное сопротивление i-ого автомата, согласно с.139/3/.

г)Индуктивное сопротивление прямой и обратной последовательностей линий:

где - удельное сопротивление iой линии, Ом/км, с. 139 /3/.

Активное сопротивление i-ой линии (прямой и обратной последовательностей)

где - удельное сопротивление i-ой линии, Ом/км, с. 139 /3/.

Для линий принимаем отношение Х0/Х1=4 и R0/R1=9, согласно программе TKZ, тогда сопротивление нулевой последовательности:

линия 1:

линия 2:

Суммарное индуктивное сопротивление прямой последовательности (Х1, Ом)

Ом

Суммарное индуктивное сопротивление обратной последовательности (Х2, Ом)

Суммарное индуктивное сопротивление нулевой последовательности (Х0, Ом)

Суммарное активное сопротивление прямой последовательности (R1, Ом)

Суммарное активное сопротивление обратной последовательности (R2, Ом)

Суммарное активное сопротивление нулевой последовательности (R0, Ом)

Суммарное индуктивное сопротивление (Х, Ом)

Суммарное активное сопротивление (R, Ом)

Суммарное полное сопротивление (Z, Ом)

Действующее значение периодического тока однофазного короткого замыкания (In(1), кА)

Постоянная времени апериодической составляющей (Та, с)

Ударный коэффициент (Куд)

Ударный ток в месте однофазного КЗ (, кА)

Проверим неравенство ,

Итак,

Условие выполняется, следовательно, при замыкании на корпус защитная аппаратура надежно отключит поврежденный двигатель.

Автоматизированный расчет проводится с помощью программы TKZ. Результаты работы программы показаны в распечатке.

PАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Типы последовательных элементов :

1 Источник

2 Реактоp

3 Тpансфоpматоp

4 Линия

5 Автомат

6 Дpугой элемент ( X и R,Ом )

Номеpа элементов 1 2 3 4 5 6 7

Типы элементов 1 3 5 5 4 5 4

ИCХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1) Источник : U = 10.00 кB , Sкз = 340.00 МВА

2) Тpансфоpматоp :

Sтp (МВА) , Uв (кВ) , Uн (кВ) , Uк (%) , Pкз (кВт)

0.10 10.00 0.40 4.50 1.97

3)Автомат : Iном = 200 A

4)Автомат : Iном = 140 A

5) Кабель

Матеpиал жил : Алюминий , Fном = 70 мм2

Xу(Ом/км) , Rу(Ом/км) , L (км)

0.061 0.443 0.080

6)Автомат : Iном = 100 A

7) Изолированый провод в трубе

Матеpиал жил : Алюминий , Fном = 35 мм2

Xу(Ом/км) , Rу(Ом/км) , L (км)

0.088 0.890 0.024

Обатная последовательность , источник: X2/X1= 1.00

Нулевая последовательность : X0/X1

7) Линия 4.00

6) Автомат 1.00

5) Линия 4.00

4) Автомат 1.00

3) Автомат 1.00

2) Тpансфоpматоp ( Y / Yo ) 9.00 R0/R1 = 9.00

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ОДНОФАЗНОГО К.З.

Точка к.з. за последним элементом номеp N 7

Номинальное напpяжение сети (кВ) Uном 0.380

Пеpиодический ток к.з. (кА) Iп 0.517

Удаpный ток к.з. (кА) Iу 0.746

Удаpный коэффициент Ку 1.021

2.6 Замена малонагруженного асинхронного двигателя

2.6.1 Краткая характеристика

Программа SAMDW (PRESS 9) рассматривает асинхронные двигатели (АД) напряжением 380 В и мощностью от 1 до 50 кВт. Предусматривается замена недогруженного двигателя на двигатель меньшей мощности. При этом определяются потери активной мощности в заменяемом (недогруженном) и предлагаемом (меньшей мощности) двигателях, а также снижение потерь от замены.

2.6.2 Исходные данные

Данные заменяемого двигателя:

- синхронная частота вращения, Nc =1500 об/мин;

- угловая скорость вращения, щс=157 1/с;

- номинальная мощность, Рном.зам=3 кВт;

- коэффициент полезного действия (КПД), зиом.зам=0,82;

- коэффициент мощности, cosцном.зам=0,83;

- коэффициент загрузки Kзагр.зам=0,4;

- сопротивление намагничивания, х µ.ном.зам=72,5 Ом.

Данные предлагаемого двигателя:

- синхронная частота вращения, Nc =1500 об/мин;

- угловая скорость вращения, щс=157 1/с;

- номинальная мощность, Рном.предл=2,2 кВт;

- коэффициент полезного действия (КПД),з иом. предл=0,8;

- коэффициент мощности, cosцном.предл=0,83;

- коэффициент загрузки Kзагр.предл=0,545;

- сопротивление намагничивания, х µ.ном. предл=92 Ом.

2.6.3 Расчеты

Расчет ведем для заменяемого двигателя.

а) Ток намагничивания (I0.ном.зам , А):

где Uном - номинальное напряжение двигателя,

б) Номинальный ток статора (I1.ном.зам , А)

в) Отношение

г) Из кривых, введенных в программу в виде таблиц, для момента сопротивления Мс=Kзагр= 0,4 и отношения определяем отношение, используя кусочно-линейную интерполяцию:

д) Текущий коэффициент мощности (cosцзам)

е) ) Из кривых, введенных в программу в виде таблиц, для момента сопротивления Мс=Kзагр= 0,4 и отношения определяем отношение, используя кусочно-линейную интерполяцию:

ж) Текущий ток статора

з) Полная мощность заменяемого двигателя (Sзам , кВА)

и) Активная мощность из сети

к) Реактивная мощность из сети (Qзам.из сети )

л) Потери активной мощности в заменяемом двигателе

где

м) Снижение потерь при замене

где потери активной мощности в предлагаемом двигателе.

Параметры предлагаемого двигателя находятся аналогично. Результаты автоматизированного расчета по программе SAMDW представлены в распечатке.

По программе SAMDW был произведен расчет для ;

Некоторые данные сведены в таблицу 2.6.1.

Таблица2.6.1

Кзагр.зам	Рна валу, кВт	?Рзам, кВт	?Рпредл, кВт	дР , кВт
0,2	0,6	0,172	0,161	0,011
0,3	0,9	0,204	0,253	-0,049
0,4	1,2	0,289	0,322	-0,033
0,5	1,5	0,375	0,377	-0,002

Построим кривые и на одном графике. Кривые представлены на рисунке 2.6.1.

Рисунок 2.6.1 Графики зависимостей потерь мощности в заменяемом и предлагаемом двигателе от коэффициента загрузки и

Вывод: Замена малонагруженного двигателя на двигатель меньшей мощности целесообразна при коэффициенте загрузки заменяемого АД 0,2<0,25.

ЗАМЕНА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Величина Заменяемый АД Предлагаемый АД

N c (об/мин)/ W c (1/c) 1500/157

P ном (кВт) 3.000 2.200

КПД ном (о.е.) 0.820 0.800

COS f ном 0.830 0.830

K загрузки 0.400 0.545

РЕЗУЛЬТАТЫ

P на валу (кВт) 1.200

X м.ном (Ом) 72.500 92.000

I0 ном (А) 3.026 2.385

I1 ном (А) 6.697 5.034

I0 ном/I1 ном (%) 45.186 47.372

cos f/cos f ном 0.719 0.832

cos f 0.597 0.690

I1/I1 ном 0.566 0.665

I1 (A) 3.793 3.349

S (кВ.А) 2.496 2.204

P (кВт) 1.489 1.522

Q (кВар) 2.003 1.595

дР (кВт) 0.289 0.322

ддP (кВт) -0.033

2.7 Экономически целесообразные режимы работы трансформаторов

При расширении цеха к цеховому трансформатору Т2 добавляется трансформатор Т1 на ступень ниже и Т3 - на ступень выше. При этом задана мощность нагрузки . Необходимо рассчитать оптимальное распределение нагрузки по трансформаторам.

Расчетная схема:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.7.1 Расчетная схема

Примем следующие допущения:

тогда, можно суммировать полные мощности, т.е.

Необходимо также учесть технические ограничения, а именно, не допускается перегрузка трансформатора:

Для заданной суммарной нагрузки требуется определить оптимальную нагрузку каждого трансформатора

Оптимальная нагрузка обеспечивает минимум потерь активной мощности в схеме, при этом выполняется баланс мощности в схеме, а также технические ограничения.

Для расчета оптимальной мощности используется формула Лагранжа:

Технические данные трансформаторов представлены в таблице 2.7.1

Таблица 2.7.1

Sном, кВА	Тип трансформатора - масляный
	Рхх, кВт	Рк, кВт
63	0,26	1,28
100	0,36	1,97
160	0,56	2,65

1) Рассчитаем оптимальную мощность для первого трансформатора по формуле 2.7.3:

Коэффициент загрузки равен:

Найдем потери мощности в первом трансформаторе:

2) Рассчитаем оптимальную мощность для второго трансформатора:

Коэффициент загрузки равен:

Найдем потери мощности во втором трансформаторе:

3) Рассчитаем оптимальную мощность для третьего трансформатора:

Коэффициент загрузки равен:

Найдем потери мощности в третьем трансформаторе:

4) Суммарные потери мощности в трех трансформаторах:

5) Определим годовые потери электроэнергии в трансформаторах, используя формулу:

где ТВ - время включенного состояния трансформаторов, - время максимальных потерь (см. таблицу 2.7.2).

Таблица 2.7.2

Режим работы	ТВ, час/год	ТМ, час/год	, час/год
односменный	2000	от 1500 до 2000	от 650 до 920
двухсменный	4000	от 2500 до 4000	от 1250 до 2400
трехсменный	6000	от 4500 до 6000	от 2900 до 4550
непрерывный	8700	от 6500 до 8000	от 5200 до 7500

Примечание: предполагается, что трансформаторы включены только во время работы цеха, т.е. не работают на холостом ходу.

Найдем потери электроэнергии в трансформаторах при односменном режиме работы:

Также выполнены оптимизационные расчеты при очередном отключении каждого трансформатора при одной и той же суммарной нагрузке. Результаты расчетов сведем в таблицу 2.7.3.

Таблица 2.7.3

Включенные трансформаторы	Кз	, кВт	, кВт•ч
63-100-160	0,464	2,441	3520
откл-100-160	0,577	2,447	3245
63-откл-160	0,673	2,583	3262
63-100-откл	0,920	3,372	3772

Вывод: Наиболее целесообразным является отключение первого трансформатора с номинальной мощностью 63 кВА, так как при этом будут наименьшие потери электроэнергии.

2.8 Снижение потерь электроэнергии изменением графика электрической нагрузки

Расчет снижения потерь электроэнергии изменением графика электрической нагрузки производится с помощью программы GRAFIK (PRES8). Программа позволяет определить потери электроэнергии в нескольких вариантах неразветвленной схемы электроснабжения при заданных графиках активной и реактивной мощностей нагрузки, а также при их выравнивании. Элементами схем могут быть:

- линии различных сечений напряжением 0,38; 6; 10; 35 кВ;

- трансформаторы различных мощностей с низшим напряжением

Uном.нн=0,38 кВ;

- электрическое сопротивление;

- нагрузка.

На рисунке 1 приведена расчетная схема.

Рис. 2.8.1 Расчетная схема

Исходные данные:

- номинальное напряжение в схеме 10/0,38 кВ;

- линия кабельная;

- материал жил - алюминий;

- номинальное сечение жил: F=150 мм2;

- длина лини: L=0,8 км;

- номинальная мощность трансформатора: Sном.т =100 кВ·А;

- активное сопротивление линии: Rл=0,165 Ом.

Потери электроэнергии определяем по графикам электрических нагрузок с длительностью Т=8 часа (режим работы предприятия односменный), длительность одной ступени - 1 час. Графики электрических нагрузок представлены на рисунке 2.

Рис.2.8.2- Графики электрических нагрузок активной энергии Р (кВт) и реактивной энергии Q (квар).

Расчеты:

Потребление электроэнергии (W): ;

где Pi - активная мощность i - ой ступени, кВт;

ti - длительность i - ой ступени, ч;

n - количество ступеней.

Потери электроэнергии в линии при заданных графиках нагрузки (?Wл):

где Rл = 0,165 Ом - сопротивление кабельной линии, сечением 150 мм2;

Uл =10 кВ - напряжение линии;

Qi - реактивная мощность на i - ой ступени, квар.

Потери электроэнергии в трансформаторе (?WТ):

Где Pk=1,97 кВт - потери холостого хода в трансформаторе,

Px=0,36 кВт - потери короткого замыкания в трансформаторе,

Тв = 8 ч - время включения трансформатора.

Потери электроэнергии в схеме (?Wсх):

Средняя активная мощность нагрузки (Pср.8):

Средняя реактивная мощность нагрузки (Qср.8):

где

Определим потери электроэнергии при ровных графиках нагрузки (W=const) в линии, трансформаторе и схеме:

1) потери за 8 часов:

2) потери за 16 часов:

3) потери за 24 часа:

Проведем анализ результатов.

При выравнивании нагрузки за 8 часов потери в линии уменьшились на 9,84%, потери в трансформаторе уменьшились на 7,28%, суммарные потери в схеме уменьшились на 7,3 %.

При выравнивании нагрузки за 16 часов потери в линии уменьшились на 55%, потери в трансформаторе увеличились на 11,25 %, суммарные потери в схеме увеличились на 11,51%.

При выравнивании нагрузки за 24 часов потери в линии уменьшились на 70,49%, потери в трансформаторе увеличились на 53,4%, суммарные потери в схеме увеличились на 41,3%.

По исходным данным с помощью программы GRAFIK получили результаты, представленные на распечатке.

СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ИЗМЕНЕНИЕМ ГРАФИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

Исходные данные

Вариант расчетной схемы :

1. Линия - трансформатор - нагрузка

Номинальные напряжения в схеме (кВ) : 10 / 0.38

Тип линии : кабельная

Материал жил : aлюминий

Номинальное сечение жил (мм2) : 150

Длина линии (км) : 0.800

Активное сопротивление линии (Ом) : 0.165

Номинальная мощность трансформатора (кВ.А) : 100

Тип трансформатора : масляный

Потери мощности в трансформаторе (кВт) : Рх = 0.36, Рк = 1.97

Длительность графика нагрузки Т ( ч ) : 8

Длительность одной ступени графика t ( ч ) : 1

Графики электрических нагрузок P и Q

Ступень P (кВт) Q (кВар)

1 36.000 18.000

2 40.000 20.000

3 70.000 35.000

4 90.000 45.000

5 80.000 40.000

6 60.000 30.000

7 50.000 25.000

8 36.000 18.000

средние 57.750 28.875

Результаты

Потребление электроэнергии при заданном графике

активной нагрузки W (кВт.ч) : 462.00

Потери электроэнергии при заданных графиках нагрузки (кВт.ч) :

в линии ДWл = 0.061

в трансформаторе ДWт = 10.192

в схеме ДW = 10.253

Потери электроэнергии при ровных графиках нагрузки (W=const)

за 8 часов ДW8 (кВт.ч) : в линии 0.055

в трансформаторе 9.450

в схеме 9.505

за 16 часов ДW16 (кВт.ч) : в линии 0.027

в трансформаторе 9.045

в схеме 9.073

за 24 часа ДW24 (кВт.ч) : в линии 0.018

в трансформаторе 10.830

в схеме 10.848

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современная система электроснабжения должна удовлетворять ряду требований: правильное определение электрических нагрузок, рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, повышение коэффициента мощности, правильный выбор сечения проводов и кабелей, и другие технические и экономические решения. Поэтому следует стремиться к созданию предприятий, обладающих гибкостью, которые способны с наименьшими потерями осуществить перестройку производства.

В ходе проектирования электроснабжения механического цеха, мною были закреплены, углублены и обобщены знания, полученные по дисциплине проектирование систем электроснабжения. Усвоены навыки инженерных методов расчета ряда технических задач, необходимых в практической деятельности инженера отдела главного энергетика промышленного предприятия.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Электротехнический справочник в 3 томах «Испльзование электрической энергиии» (кн.2) - М.: Энергоавтомиздат, 1988

2. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбо-ру электрооборудования / Под ред. Б.Н. Неклепаева. - М. : Изд-во НЦ ЭНАС, 2001

3. Правила устройства электроустановок. - 6-е изд. - М.: Главгосэнерго-надзор России, 1998

4. Правила применения скидок и надбавок к тарифам на электрическую энергию за потребление и генерацию реактивной энергии. - Промышленная энергетика, 1998 ; № 10

5. Правила эксплуатации электроустановок потребителей / Госэнергонад-зор Минтопэнерго РФ. - М. : Энергоавтомиздат, 1992

6. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина, - М. : Энергоавтомиздат, 1990

7. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г. Барыбина, - М. : Энергоавтомиздат, 1991

8. Неклепаев Б.Н. , Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирова-ния: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Энергоавтомиздат, 1989

9. Электроснабжение промышленных предприятий. Применение пакета прикладных программ ПРЭС - 1: Методические указания. - Чебоксары: Чуваш. ун-т, 1993

10. Электроснабжение промышленных предприятий. Применение пакета прикладных программ ПРЭС - 2: Методические указания. - Чебоксары: Чуваш. ун-т, 1993

11. Электроснабжение промышленных предприятий. Применение пакета прикладных программ ПРЭС - 5: Методические указания. - Чебоксары: Чуваш.ун-т, 1995

12. Электроснабжение промышленных предприятий. Применение пакета прикладных программ ПРЭС - 7: Методические указания. - Чебоксары: Чуваш.Ун-т, 1995

13. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электроснабжению: Практическое пособие, - М.: Высшая школа, 1991

14. Калин Н.Ф. Сборник заданий на курсовое проектирование по электроснабжению промышленных предприятий. - Чебоксары: Чуваш. ун-т, 1971

15. Электроснабжение промышленных предприятий. Методическое указание к курсовому проекту. - Чебоксары: Чуваш. ун-т, 1986

Размещено на Allbest.ru