Электроснабжение железнодорожного предприятия (автоматизация учёта электроэнергии)

• Введение
• 1 Реконструкция электроснабжение железнодорожного
• 1.1 Расчёт электрических нагрузок предприятия
• Общая характеристика локомотивного депо
• Расчёт осветительной нагрузки
• Расчёт электрических нагрузок локомотивного депо
• Рассчитанные средние нагрузки заносятся в графы 6 и 7 таблицы 1.2.
• Расчёт однофазных нагрузок
• 1.2 Расчёт сети электроснабжения локомотивного депо
• 1.3 Расчёт токов аварийных режимов
• Заключение
• Список использованных источников

Введение

От выбора светильников зависит расход электроэнергии на осветительные цели. Выбор типа освещения определяется конкретными условиями цеха и участка 2. Общее освещение производственных помещений железнодорожного транспорта следует осуществлять светильниками с газоразрядными источниками света (лампы ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) применять и люминесцентные лампы. При повышенных требованиях к цветопередаче следует применять люминесцентные лампы типов ЛДЦ, ЛХБ, ЛХЕ и ЛЕ. Лампы типа ДНаТ необходимо применять для освещения зрительных работ средней и малой точности 2. Из-за высокой пульсации светового потока их можно применять только при наличии равномерного распределения по всем трём фазам питающей сети.

Лампы накаливания следует использовать:

- для местного освещения;

- для освещения помещений с временным пребыванием людей;

- во взрыво - и пожароопасных помещениях и в помещениях с тяжёлыми условиями среды;

- для аварийного и эвакуационного освещения 2.

Общее освещение помещений проектируется, как правило, равномерным.

Существует несколько методов расчета освещения:

- метод прямых нормативов. Применяется для освещения помещений площадью до 10 м², таких как лестницы, коридоры, проходы;

- метод удельной установленной мощности;

- метод коэффициента использования;

- точечный метод.

На всех стадиях проектирования для общего равномерного освещения допускается взамен полного светотехнического расчёта определять мощность и число ламп по таблицам удельной мощности и по коэффициенту спроса. По упрощённой форме этого метода применяются таблицы удельной мощности [2].

Для предприятий железнодорожного транспорта удельная мощность нагрузки освещения p_УД принимается равной:

- цеха подъёмочного ремонта, p_УД.= 0,017 кВт/ м²;

- служебно-бытовые помещения, p_УД.= 0,016 кВт/ м²;

- механическая мастерская, p_УД.= 0,013 кВт/ м²;

- склад местных грузов, p_УД.= 0,006 кВт/ м²;

- грузовые дворы, p_УД.= 0,0005 кВт/ м²;

- улицы, проезды, открытые проходы, p_УД.= 0,006 кВт/ пог. м.

Расчет освещения в цехах и отделениях депо выполним методом удельной установленной мощности. Установленная мощность зависит от нормы освещенности, типа светильника, высоты подвеса светильника и площади помещения. В качестве источника света принимается лампа с напряжением 220 В. В качестве источника света в основных производственных цехах депо выбираем светильники с металлогалогенными лампами. По нормируемой общей освещенности для производственных цехов принимаем нормативную освещенность 100 лк [2]. Точность работ в цехах средняя, контраст средний, фон темный. Площадь помещения, F _ПОМ, м², определяется по формуле (1.1)

F_ПОМ = А · В, (1.1)

где А и В - длина и ширина помещения, м. Например, площадь электромашинного отделения определится

F_ПОМ = 22,0 · 20,0 = 440,0 м².

По справочнику [2] определяем удельную установленную мощность осветительных приборов p_УД, Вт/м², в зависимости от площади помещения и высоты подвеса. Коэффициент спроса для освещения k_С можно принять равным:

- 1,0, для небольших производственных зданий;

- 0.95, для производственных зданий из крупных пролётов;

- 0.85, для производственных зданий из отдельных помещений;

- 0.8, для административно-бытовых корпусов;

- 0.6, для складских помещений.

Определяем мощность, необходимую для освещения цеха, Р_осв, кВт

Р_осв = k_С · p_УД · F_ПОМ, (1.2)

Для электромашинного отделения:

Р_осв = 0,95 · 0,013 · 480 = 5,9 кВт.

Мощность установленных светильников можно определить по формуле (1.2) при k_С = 1,0, тогда

Р_св = 0,013 · 440 = 5.7 кВт.

Локализованное размещение светильников общего освещения необходимо предусматривать в помещениях со стационарным громоздким оборудованием, с неравномерным размещением и малой плотностью оборудования и при наличии зрительных работ разной точности. Для местного освещения должны применяться светильники с непросвечивающими отражателями.

Световыми указателями должны быть оборудованы входы и выходы из цехов, места расположения медпунктов и средств пожаротушения, пути эвакуации людей. Мостовые краны следует оборудовать подкрановым освещением с освещённостью не менее 50 лк [2].

Типы светильников следует выбирать с учётом условий окружающей среды, светотехнических требований, строительных требований и технико-экономических показателей. Освещение административных, бытовых и большинства производственных помещений выполнено люминесцентными лампами. Внутреннее освещение цехов и пролетов секционировано.

Для наружного освещения применяются прожекторные светильники с газоразрядными лампами расположенные по периметру фасада здания и на железобетонных выносных опорах.

Определим мощность, необходимую на прожекторное освещение. Площадь открытой площадки составляет F_Пл = 750,0 м², следовательно

P _{О. Пл} = 0,4 кВт.

Длина освещаемого фасада здания депо составляет 400 м, следовательно

P _{О. Ф} = 2,4 кВт.

Определим мощность, необходимую на освещение других цехов и административных помещений. Данные результаты расчёта мощности на освещение предприятия приведены в таблице 1.1 и на рисунке 1.1.

В таблице 1.1 и на рисунке 1.1 приняты следующие обозначения типов ламп: Л - люминесцентные, ЛН - лампы накаливания, DNT - натриевые, металлогалогенные и ртутные лампы.

Для освещения смотровых канав в цехе текущего ремонта применяются лампы накаливания напряжением 12 В, питаемые от понижающих трансформаторов.

Таблица 1.1 - Освещение помещений и территории депо

Расчётная мощность на освещение депо составит P _{О О} = 78,6 кВт. Общая мощность установленных светильников рабочего освещения помещений и территории депо составляет P _СВ = 86,6 кВт, (100%), в т.ч.:

- лампы накаливания - 16,7 кВт (19,3 %);

- люминесцентные лампы 10,4 кВт (12,0 %);

- лампы ДРИ и DNT - 56,7 кВт (65,5 %);

- прожекторные лампы 2,8 кВт (3,2 %).

Отклонения напряжения для осветительной сети допускается не более чем на 2,5 % от номинального фазного напряжения. Питающая осветительная сеть выполнена линиями, отдельными от силовой сети. Для выполнения условий по допустимым отклонения напряжения линии, питающие освещение не подключены к силовым пунктам (СП) питающим группы электроприёмников (ЭП). Управление внутренним освещением осуществляется вручную. Для управления уличным освещением установлены автоматы с фотоэлементами.

Расчёт электрических нагрузок локомотивного депо

Расчет электрических нагрузок депо необходимо выполнить для выбора питающих силовых понижающих трансформаторов, выбора и проверки токоведущих элементов по пропускной способности (нагреву), определения потерь и показателей качества электроэнергии, выбора защитной аппаратуры и устройств компенсации реактивной мощности [3].

В проектируемой части локомотивного депо установлено 110 единицы оборудования, в том числе 75 единиц стационарного технологического оборудования и 35 единиц офисной и бытовой техники.

Рисунок 1.1 Структура установленной мощности осветительных приборов

Расчёт нагрузок проводится с применением метода упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума) [3]. Расчет силовых электрических нагрузок производится по всему предприятию (депо) по характеристикам режима работы электроприемников.

Различаются три основных режима работы электрических установок: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный [3].

В длительном режиме машины рассчитаны работать без повышения температуры отдельных частей выше допустимых пределов (вентиляторы, насосы). В длительном режиме, но с переменной нагрузкой работают различные обрабатывающие станки, прессы, молоты.

При кратковременном режиме за период включения температура отдельных частей не успевает достичь недопустимых значений, а период остановки достаточен для остывания. В этом режиме работают вспомогательные механизмы станков, различные заслонки и затворы.

При повторно-кратковременном режиме длительность циклов работы и останова не превышает 10 мин. В этом режиме работают краны и сварочные трансформаторы, создающие также значительные пиковые токи.

Для выполнения проекта электроснабжения депо необходимо определить следующие значения электрических нагрузок: средние нагрузки за максимально загруженную смену, максимальные кратковременные (пиковые) нагрузки, максимальные нагрузки различной продолжительности. В настоящее время принят получасовой расчётный максимум нагрузки (Р_MAX = Р₃₀) [3].

В начальной стадии расчёта паспортные номинальные мощности ЭП приводятся к установленной мощности с учётом продолжительности включения (ПВ, %) равной единице и коэффициента мощности по формуле (1.3)

, (1.3)

где р_Н - установленная номинальная мощность электроприёмника, кВт;

S_пасп - паспортная номинальная мощность электроприёмника, кВ·А;

ПВ - продолжительность включения характеризует время работы электроустановки под нагрузкой в течение часа, относительных единиц;

сos ц - коэффициент мощности, определяющий соотношение активной и реактивной составляющих потреблённой электроэнергии (в некоторых случаях удобнее пользоваться tg ).

Установленная мощность электроприёмников принимается равной:

- для электродвигателей длительного режима работы, силовых и электропечных трансформаторов, электроосветительных и электроотопительных приборов - паспортной мощности;

- для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы, сварочных трансформаторов - паспортной мощности, приведённой к относительной продолжительности включения.

Далее определяется суммарная средняя нагрузка электроприёмников, которая даёт возможность оценить нижний предел возможных значений расчётной нагрузки за максимально загруженную смену характерных суток.

При определении электрических нагрузок величины и коэффициенты, относящиеся к одному электроприёмнику, обозначаются строчными, а к группе электроприёмников - прописными буквами.

Средние активные и реактивные нагрузки р_СМ, кВт и q_СМ, квар, за максимально загруженную смену необходимые для определения расчётного максимума нагрузки определяются

р_СМ = k_и ? Р_Н ; (1.4)

q_СМ = Р_СМ ? tg, (1.5)

где k_и - коэффициент использования (определяется по справочникам);

tg - коэффициент мощности, определяется по сos ц по таблицам.

В начале расчета электроприёмники (ЭП) разбиваются на группы, по месту установки и технологическому процессу, производится систематизация электрических нагрузок и составляется таблица, в которой перечислены все электроприемники предприятия с указанием выбранного режима их работы (коэффициента использования и коэффициента мощности, продолжительности включения, отличающегося от 100%) [3].

Коэффициентом использования называется отношение средней активной мощности электроприёмника (или группы) за максимально загруженную смену, к её номинальному значению.

Данные о режимах работы оборудования принимаются по справочникам [2]. Все электроприемники повторно - кратковременного режима необходимо привести к ПВ = 100 %, или 1,00 Для кранов ПВ = 25 %. Для сварочного оборудования ПВ = 65 % [3].

Для сварочных трансформаторов и сварочных машин, задается номинальная полная мощность в кВ·А, и для расчета ее необходимо привести к активной по формуле (1.3).

Приведённая мощность мостового крана (ЭП 51) составит:

р_Н = = 10,0 кВт.

Приведённая мощность сварочного преобразователя (ЭП11) составит:

р_Н = = 22,4 кВт.

Результаты определения показателей режима работы электроприемников депо сведены в таблицу 1.2.

Перед расчётом нагрузок, проведём предварительное исследование конфигурации электрической сети и определим группы электроприёмников. При определении группы необходимо учесть, чтобы количество ЭП было не больше чем число отходящих фидеров в серийно выпускаемых распределительных шкафах [3].

Всего по цехам и производственным участкам депо определилось 14 групп ЭП получающих электроэнергию от силовых пунктов (СП). Из них в данной части дипломного проекта расчёт ведётся для восьми групп подключённых от СП - 1 до СП - 8. Мощные ЭП создающие большие пиковые нагрузки, например колёсно-токарные станки (ЭП 45 и ЭП 62), стенд для обкатки колёсных пар (ЭП 20) и мостовые краны (ЭП 51, ЭП 53) не подключаются к СП и получают питание по отдельным кабельным линиям от шин низкого напряжения подстанции.

По территории депо нагрузки распределены в каждом цехе отдельными группами, поэтому будет предпочтительна радиально - магистральная схема их подключения от распределительных шкафов. В связи с этим будем выполнять расчет отдельно по каждому цеху, объединяя данные расчетов в таблице для выбора трансформатора комплектной трансформаторной подстанции (КТП) и оборудования сети внешнего электроснабжения.

Произведем расчет электрических нагрузок цеха по методу упорядоченных диаграмм. По режиму работы делим электроприемники на две группы:

- электроприемники с переменным графиком нагрузки (k_И < 0.6);

- электроприемники с постоянным графиком нагрузки (k_И ? 0,6).

Определим средние нагрузки за максимально загруженную смену по группам электроприемников одного режима работы и занесём в таблицу 1.2.

Проведём расчет для группы состоящей из 14 ЭП расположенных в помещении механической мастерской, состоящей из металлообрабатывающих станков с переменным графиком нагрузки, и вентиляторов, питаемой от силового пункта СП - 1.

В графу 2 записываем количество электроприемников одного режима работы (с одинаковым k_И и сos ц). Для СП - 1, электроприёмников с переменным графиком нагрузки n = 12 шт. с постоянным графиком n = 2 шт.

В графу 3 записывается суммарная установленная мощность электроприемников всей группы, Р_Н = 57,4 кВт.

В графу 4 и 5 записываются коэффициенты использования и сos ц групп одного режима работы выбранных по справочнику [3].

Определим средние нагрузки по группам электроприемников, например для токарного станка (ЭП 27) с р_Н = 12,7 кВт, при:

k_И = 0,12 и сos ц = 0,78( tg ц = 0,79):

р_СМ = 0.12 ·12,7 = 1,50 кВт;

Q_СМ = 0,79 · 0,50 = 1,2 квар.

Рассчитанные средние нагрузки заносятся в графы 6 и 7 таблицы 1.2.

Расчёт однофазных нагрузок

Особым образом определяется приведённая мощность для однофазных нагрузок, к которым относится однофазные сварочные трансформаторы, офисная и бытовая техника. Если расчетная номинальная мощность однофазных электроприемников больше 15% мощности трехфазной группы электроприемников, то эквивалентная трехфазная мощность (Р_НЭ ) определяется в зависимости от количества и схемы включения однофазных электроприемников в трехфазную сеть [3].

Бытовая и офисная техника входит в состав группы СП-8 и равномерно включается по фазам трёхфазной сети. Следовательно, её можно учитывать как трёхфазные нагрузки. При включении крупных однофазных электроприёмников на линейное напряжение эквивалентная трехфазная номинальная мощность Р_НЭ, при количестве электроприёмников 1…3 единиц, включенных возможно равномерно в разные плечи трехфазной системы определяется по формуле (1.6):

Р_НЭ =Р_НМФ. (1.6)

Для электроприемников с постоянным графиком нагрузки расчет ведется аналогично как с переменным графиком до графы 6, но при определении максимальных нагрузок для них, а также для осветительных нагрузок

P_М = P_СМ;

Q_М = Q_СМ..

Рассчитаем итоговую строчку таблицы 1.2 по группам ЭП. Для группы СП - 1 с переменным графиком нагрузки: P_СМ = 9,4 кВт, Q_СМ. = 15,5 квар.

По результатам граф 6 и 3 определяется групповой коэффициент использования К_И для электроприёмников с переменным графиком нагрузки по формуле (1.7):

К_И = Р_СМ /Р_Н. (1.7)

Для группы с переменным графиком нагрузки питаемой от СП-1:

К_И = 9,4/54,0 = 0.17.

Далее для определения максимальной расчётной мощности необходимо определить коэффициент максимума К_М и эффективное число ЭП n_Э, шт.

Под n_Э понимается такое число одинаковых по режиму электроприёмников одинаковой мощности, которое создаёт такой же расчётный максимум, что и группа различных электроприёмников. Определяется n_Э, шт, по формуле:

. (1.8)

При этом, мощность многодвигательных станков и механизмов (кранов)

суммируется и не учитываются мелкие электроприёмники с суммарной мощность менее 5 % от мощности группы. Многодвигательными механизмами можно считать электродомкраты, которые работают по четыре одновременно [3].

В графу 9 записываем коэффициент максимума К_м. или коэффициент загрузки k_З. Если n_Э > 4, то коэффициент максимума по активной мощности определяем по кривым и заносится в графу 9.

Если число электроприёмников в группе равно четырём и более, то эффективное число ЭП допускается принимать равным фактическому при условии:

m ? ? 3, (1.9)

где Р_НMAX - номинальная мощность максимального электроприёмника, кВт;

Р_НMIN - номинальная мощность минимального электроприёмника, кВт.

При определении m исключаются мелкие электроприёмники с суммарной мощностью менее 5%.

Если m > 3, то n_Э можно определить по формуле

, (1.10)

где УР_Н - суммарная мощность ЭП группы, кВт.

Реактивная мощность, необходимая для создания магнитного потока электрических машин, изменяется в получасовой максимум не столь значительно и определяется:

- при n_Э ? 10, Q _М = 1,1 Q _СМ;

- при n_Э > 10, Q _М = Q _СМ

Таким способом в данном примере рассчитываются максимальные нагрузки, питаемые от СП - 1. Для ЭП повторно-кратковременного режима наибольшим ЭП является токарный станок (ЭП 27) с р_Н = 12,4 кВт, а наименьшим можно считать точило (ЭП 2) с р_Н = 224 кВт, и по формуле (1.9):

m =12,4/2,2 = 5,6.

Поскольку m > 3, то n_Э можно определить по формуле (1.10), тогда:

n_Э = 2 · 54,0/12,4 = 8,7 шт.

По кривым справочника [3] определяем, что: К_м. = 2,10, тогда:

P_М = 9,4 · 2,10 = 19,7 кВт; Q_М = 1,1 · 15,5 = 17,0 квар.

Для ЭП длительного режима работы:

P_М = P_СМ = 2,9 кВт; Q_М = Q_СМ = 3,0 квар.

Если число электроприемников больше 3, а n_Э меньше четырёх, то расчет максимальной нагрузки ведется по коэффициенту загрузки k_З, который для электроприемников:

- длительного режима работы, k_З = 0,90 при cosц = 0,90, тогда:

P_М = 0,90 · P_Н; Q_М= 0,75 · P_М;

- повторно-кратковременного режима работы k_З = 0,75; cos = 0,70; тогда:

P_М = 0,75 · P_Н; Q_М = P_Н.

Таким способом рассчитываются максимальные нагрузки, питаемые от СП - 7. Подсчитываем итог по всем силовым нагрузкам группы ЭП питаемых от СП - 1, складывая итоги соответствующих граф (n, P_Н, P_СМ, Q_СМ, P_М, Q_М).

P_СМ = 12,3 кВт; Q_СМ = 18,5 квар;

P_М = 22,6 кВт; Q_М = 20,0 кВ·Ар.

Для выбора силового шкафа питающего группу подсчитаем среднюю мощность S_СМ за максимально загруженную смену, кВ·А

S_СМ =. (1.11)

Для группы СП-1:

S_СМ = = 22,2 кВ·А.

Определим максимальную мощность группы:

S_М = = 30,2 кВ·А.

Для выбора сечения и марки питающих кабелей при напряжении питания U_Н =380 В определим ток питающей линии группы (графа 13), А

. (1.12)

Для группы питаемой от СП-1

I_М = = 45,9 А = 46,0 А.

Проведём расчёт для всех групп ЭП. Результаты расчета нагрузок приведены в таблице 1.2.

1.2 Расчёт сети электроснабжения локомотивного депо

Реконструкцию системы электроснабжения данного локомотивного депо необходимо проводить по следующим причинам:

- высоковольтное и низковольтное распределительное устройство ТП Депо прошло нормативный срок эксплуатации;

- низковольтная распределительная сеть перегружена и находится в неудовлетворительном техническом состояние.

Понижающая подстанция, питающая данное депо (ТП Депо), включена в кольцевую схему железнодорожного узла и получает питание на напряжении

6 кВ по двум кабельным линиям от независимых источников. Распределительное устройство высокого напряжения ТП Депо секционировано. В качестве коммутационного аппарата установлен высоковольтный выключатель.

Первый питающий фидер подстанции выполнен кабелем 6 кВ марки ААШВ 3Ч120, длина 0,90 км. На первой секции шин установлен понижающий трансформатор типа ТМ-630/6/0,4.

Второй питающий фидер подстанции выполнен кабелем 6 кВ марки

АСБ 3Ч70, длина 0,70 км. Понижающий трансформатор второй секции шин типа ТМ-320/6/0,4. Системы шин высокого и низкого напряжения секционированы.

Подстанции депо (ТП Депо) имеет следующие посторонние низковольтные потребители: пост электрической централизации (ЭЦ) на 120 стрелок, заявленная мощность Р = 72,4 кВт, cos ц = 0,85 и станцию перекачки мазута, заявленная мощность Р = 50,0 кВт, cos ц = 0,85.

Также от первой секции шин 6 кВ подстанции депо отходит кабельная линия для питания комплектной трансформаторной подстанции (КТП) дистанции пути.

В распределительном устройстве высокого напряжения на существующей ТП Депо установлены комплектные камеры типа КСО 366. Приходящие и отходящие высоковольтные фидеры оснащены масляными выключателями типа ВМГ - 10 выработавшими нормативный ресурс.

При реконструкции ТП Депо необходимо:

- определить необходимость увеличения мощности или замены силовых понижающих трансформаторов;

- в высоковольтных камерах заменить масляные выключатели на вакуумные стационарного исполнения;

- оснастить распределительное устройство низкого напряжения современными типами панелей с новой коммутационной и защитной аппаратурой.

Трансформаторы питающей подстанции выбираются по условиям окружающей среды. Номинальная мощность трансформатора должна соответствовать средней нагрузке за максимально загруженную смену. Для потребителей первой категории нагрузка трансформатора должна быть не более 70 % от номинальной мощности, для второй - до 80 %, третьей до 90 % [4].

Проведём сравнение вариантов выбора трансформаторов.

Суммарная рассчитанная мощность нагрузки наиболее нагруженной смены депо составляет: S_СМ = 895,8 кВ·А. В настоящее время на ТП-Депо установлены трансформаторы с суммарной номинальной мощностью

S_Н.Т = 950 кВ·А. Следовательно, нагрузка за максимально нагруженную смену для них составляет 94,3 %, что превышает норму для потребителей третьей категории. Также трансформатор типа ТМ-320/6/0,4 находится в эксплуатации более 40 лет, выработал нормативный ресурс и по техническому состоянию нуждается в замене. При реконструкции ТП Депо трансформатор типа ТМ-320/6/0,4 может быть заменён на :

- трансформатор типа ТМ-400/6/0,4 мощностью 400 кВ·А;

- трансформаторами типа ТМ-630/6/0,4 мощностью 630 кВ·А.

В первом случае рассчитанная нагрузка потребителей за максимально загруженную смену составит 87,0 % от мощности трансформаторов типа ТМ-630/6/0,4 и ТМ-400/6/0,4 соответствует нормам для потребителей третьей категории.

Во втором случае рассчитанная нагрузка потребителей за максимально загруженную смену составит 71,1 % от мощности двух трансформаторов типа ТМ-630/6/0,4. Поскольку среди нагрузок от ТП Депо имеется потребитель первой категории (пост ЭЦ), а также в связи с тем, что энерговооружённость депо и электропотребление будет всё более возрастать, принимаем решение об установке второго трансформатора типа ТМ-630/6/0,4.

Главный распределительный щит (ГРЩ) распределительного устройства низкого напряжения выполним с применением типовых шкафов выпускаемых в настоящее время промышленностью. Поскольку применяется двухтрансформаторная ТП, система шин напряжением 0,4 кВ секционирована. В качестве коммутационного аппарата на вводе от трансформатора на каждую секцию шин применяется автоматический выключатель. Защита отходящих низковольтных линий выполняется с применением автоматических выключателей стационарного или выдвижного типа или предохранителями-разъединителями на номинальный ток до 630 А 3.

Для организации учёта электроэнергии и измерений на ТП по заявке заказчика устанавливаются:

- вольтметр с переключателем на вводе РУ низкого напряжения;

- амперметры в каждой фазе на вводе;

- трансформаторы тока в РУ высокого и низкого напряжения;

- счётчики активной и реактивной электроэнергии на стороне низкого напряжения;

- другие приборы.

Наличие расчётных счётчиков на ТП позволяет организовать коммерческий учёт электроэнергии на предприятии. Подключение счётчиков к сети производится через измерительные трансформаторы тока с классом точности не более 0,5. Присоединение токовых обмоток счётчиков необходимо производить к к вторичным обмоткам трансформаторов тока отдельно отцепей защиты и совместно с электроизмерительными приборами. Расчётные счётчики должны быть опломбированы [4].

Счётчиками реактивной электроэнергии должны оснащаться потребители с установленной мощностью более 100 кВт [4]. Счётчиками технического учёта могут оснащаться силовые пункты питания отдельных цехов.

Схема первой секции шин ТП Депо приведена на рисунке 1.2.

При электроснабжении от источников энергосистемы потребитель должен принимать меры по соблюдению допустимых показателей качества электроэнергии в точке общего присоединения. В данном случае необходимо принимать меры по уменьшению реактивной электроэнергии забираемой от энергосистемы. наиболее простым вариантом является установка автоматических низковольтных компенсирующих устройств.

Одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок промышленных предприятий является компенсация реактивной мощности с одновременным повышением качества электроэнергии непосредственно в сетях предприятий.

Чем ниже коэффициент мощности cos ц при одной и той же активной нагрузке электроприемников, тем больше потери мощности и падение напряжения в элементах систем электроснабжения. Поэтому следует всегда стремиться к получению наибольшего значения коэффициента мощности [3].

Правильная компенсация реактивной мощности (КРМ) позволяет:

- разгрузить передающие установки: подводящие линии, трансформаторы и распределительные устройства;

- снизить тепловые потери тока и расходы на электроэнергию;

- снизить влияние высших гармоник;

- подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;

- добиться большей надежности и экономичности распределительных сетей.

Для решения этих задач применяются компенсирующие устройства, называемые установками компенсации реактивной мощности, основными элементами которых являются конденсаторы.

Применение установок КРМ позволяет исключить оплату за потребление из сети и генерацию в сеть реактивной мощности, при этом суммы платежа за потребляемую энергию, определяемые тарифами энергосистемы, значительно сокращаются.

Рисунок 1.2 - Схема первой секции шин 380/220 В трансформаторной подстанции депо

При электроснабжении от источников энергосистемы потребитель должен принимать меры по соблюдению допустимых показателей качества электроэнергии в точке общего присоединения. В данном случае необходимо принимать меры по уменьшению реактивной электроэнергии забираемой от энергосистемы. наиболее простым вариантом является установка автоматических низковольтных компенсирующих устройств.

Одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок промышленных предприятий является компенсация реактивной мощности с одновременным повышением качества электроэнергии непосредственно в сетях предприятий.

Чем ниже коэффициент мощности cos ц при одной и той же активной нагрузке электроприемников, тем больше потери мощности и падение напряжения в элементах систем электроснабжения. Поэтому следует всегда стремиться к получению наибольшего значения коэффициента мощности [3].

Правильная компенсация реактивной мощности (КРМ) позволяет:

- разгрузить передающие установки: подводящие линии, трансформаторы и распределительные устройства;

- снизить тепловые потери тока и расходы на электроэнергию;

- снизить влияние высших гармоник;

- подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;

- добиться большей надежности и экономичности распределительных сетей.

Для решения этих задач применяются компенсирующие устройства, называемые установками компенсации реактивной мощности, основными элементами которых являются конденсаторы.

Применение установок КРМ позволяет исключить оплату за потребление из сети и генерацию в сеть реактивной мощности, при этом суммы платежа за потребляемую энергию, определяемые тарифами энергосистемы, значительно сокращаются.

Выбор мощности их конденсаторных батарей осуществляют по расчетам электрических нагрузок подстанции и заданному входному tg ц_ВХ, с помощью которого определяется входная мощность, компенсацию которой берет на себя энергетическая система. Из расчета электрических нагрузок определяется средняя активная мощность за наиболее загруженную смену P_СМ и вычисляется реактивная мощность Q_К, квар которую необходимо компенсировать по формуле:

Q_К =P_СМ ( tg ц - tg ц _вх ). (1.13)

где tg ц - фактическое значение коэффициента мощности предприятия;

tg ц _вх = 0,33, нормированное значение коэффициента мощности [3].

Для выбора мощности конденсаторной батареи на ТП Депо Q_К определяем P_СМ из расчета нагрузок выполненного студентом Свиридовым П.М. На данном уровне распределения электроэнергии (подстанция железнодорожного депо) в нормированный показатель качества электроэнергии, tg ц_ВХ = 0.33. Следовательно:

Q_К = 650,6 (615,8/650,6 - 0.33) = 401,1 квар.

В качестве компенсирующего устройства в распределительном устройстве низкого напряжения выбираем ближайшую по мощности автоматическую низковольтную конденсаторную установку типа УКЛН - 0.38 - 400 - 50 У3 [3].

Далее необходимо определить наиболее оптимальную схему низковольтной распределительной сети. При выборе вариантов реконструкции электроснабжения предприятия наиболее целесообразно выполнить «глубокий ввод» высокого напряжения и расположить понизительную подстанцию как можно ближе к центру электрических нагрузок. Это приведёт к снижению потерь при передаче электроэнергии.

Для расчёта низковольтной питающей сети на схематический генплан предприятия наносится картограмма нагрузок [3]. План предприятия необходимо поместить в прямоугольную систему координат с осями Х и Y. При этом каждый ЭП (или распределительный шкаф) с нагрузкой P_i, будет иметь координаты X_i, Y_i. При таком способе можно по аналогии с центром тяжести материальных точек определить центр электрических нагрузок группы ЭП или всего предприятия, координаты которого (X₀, Y₀) могут определиться по формулам (1.14):

; , (1.14)

где P_i - мощность ЭП, кВт;

X_i, Y_i - координаты ЭП, м.

На предприятии выявляются сосредоточенные нагрузки и определяются центры групп распределённых нагрузок. Далее центры нагрузок групп ЭП определяются по формуле (1.14). Цеховые силовые пункты (СП) или распределительные шкафы должны быть приближены к колоннам и стенам цеха как естественным опорам для выходящих и подходящих к ним участков сети. Сеть, питающая шкафы, также должна быть приближена к кратчайшей [3].

Координаты ЭП на территории депо Х и Y примем в метрах.

Например, по формуле (1.14) определим координаты центра нагрузок группы ЭП роликового отделения, питаемой от СП-5:

= 52,3 м;

= 62,9 м.

Для выбора места расположения силового шкафа питания нагрузок столовой выберем точку с координатами Х_СП-13 = 57,0 м и Y_СП-5 = 63,0 м возле стены помещения роликового отделения. Место фактического расположения питающего СП-5 смещено от центра электрических нагрузок на 4,7 м.

Затем также определим координаты центра нагрузок других групп ЭП. Центр нагрузок мелких нестационарных ЭП, например бытовой или офисной техники можно принять в середине занимаемого помещения. Данные расчёта занесём в таблицу 1.3

Таблица 1.3 - Координаты центра нагрузок групп ЭП

При определении места расположении силового пункта необходимо руководствоваться удобством его обслуживания и наличием свободной площадки. Координаты фактически установленных силовых пунктов и распределительных шкафов приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Координаты мест расположения силовых пунктов

В некоторых случаях силовой пункт удобнее располагать на свободной от оборудования площади возле входа в помещение. Например, в механическом отделении СП-1 отдалён от центра нагрузок на 13,0 м.

Координаты центра тяжести всех нагрузок депо рассчитаны с учётом расчётов по другим цехам и участкам. С учётом расчётов выполненными студентом Свиридовым П.М. определим координаты центра тяжести всех нагрузок депо, который оказался в точке с координатами:

Х_Д = 50,5 м и Y_Д =37,5 м.

Для уменьшения потерь электроэнергии в низковольтной сети питающая подстанция должна быть максимально приближена к центру нагрузок, однако для удешевления проекта реконструкции системы электроснабжения сохраним существующую подстанцию в отдельном кирпичном строении на расстоянии 0,1 км от ввода низковольтных кабелей в помещения депо со стороны кернового отделения. Следовательно, место расположения ТП Депо оказывается смещено от центра нагрузок депо на 138,0 м.

Схема питающей низковольтной сети депо приведена на рисунке 1.3.

Электрические аппараты и проводники выбираются по уровню изоляции, допустимому нагреву токоведущих частей в продолжительных режимах, а проводники, за исключением проводников сборных шин электроустановок, также по экономически целесообразной нагрузке [3]. Для электрических аппаратов используются следующие соотношения

U_НОМ ? U_{СЕТИ НОМ.} (1.15)

I_НОМ ? I_{НРМ. РАСЧ.} (1.16)

где U_НОМ - номинальное напряжение аппарата, кВ;

U_{СЕТИ НОМ} - номинальное напряжение сети, кВ;

I_НОМ - номинальный ток аппарата; А;

I_{НРМ. РАСЧ} - расчетные токи нормального, послеаварийного и ремонтного режимов, А.

Для проводников используются соотношения:

U_НОМ ? U_{СЕТИ НОМ.} (1.17)

Для неизолированных проводников U_НОМ определяется уровнем опорной изоляции. Сечение проводника определится по формуле (1.18):