Расчёт электрических нагрузок

Введение

Из всех видов энергий в настоящее время наиболее широко применяется электроэнергия. Широкое применение электрической энергии объясняется её ценными свойствами, возможностью эффективного преобразования в другие виды энергии (тепловую, химическую, механическую). Электроэнергию получают на станциях с помощью генераторов. Затем электрическая энергия передаётся через линии электропередачи на распределительные устройства и понизительные подстанции, где трансформируется и распределяется по потребителям, в которых и используются устройства, преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии.

В настоящее время в Республике Беларусь преобладают традиционные виды электроэнергии, такие как теплоэлектроцентраль, теплоэлектростанция, гидроэлектростанция. Перспективой для республики могло бы послужить сооружение надёжных атомных электростанций и станций с использованием магнитодинамических генераторов, а так же модернизация подстанций, линий электропередачи (ЛЭП), и повсеместная установка компенсирующих устройств.

Практически на всех крупных машиностроительных предприятиях имеется своя понизительная подстанция, которая осуществляет электроснабжение сети комплектных трансформаторных подстанций (КТП) предприятий. В свою очередь КТП трансформируют электроэнергию до необходимого напряжения, которым питается силовое и осветительное оборудование цехов. Наиболее крупными потребителями электроэнергии на предприятиях, являются механические цеха, где установлено мощное силовое оборудование, поэтому для этих цехов необходимо точное проектирование схем электроснабжения и учёт электрической энергии.

Задачей курсового проекта является проектирование электроснабжения сварочно-сборочного цеха.

Приобретённые навыки в проектировании сетей электроснабжения цехов и

цеховых КТП применённые на практике позволяют повысить эффективность

использования энергетических ресурсов, а так же повысить производительность промышленных предприятий.

Характеристика цеха

Сварочно-сборочный цех представляет собой производственный участок с оборудованием по обработке металла и древесины.

В цехе имеются: токарные, сверлильные, заточные, фрезерные, станки. Тип, марка и мощность приведены в таблице 1.

Режим работы цеха двухсменный. Помещение с бетонными полами, стены оштукатурены и покрашены внутри в зелёный цвет, потолки побелены, здание одноэтажное. Цех имеет прямоугольную форму с одним проходом. Оборудование каждой из частей питается от распределительного пункта (ПР) запитанного шинопроводами ШРА1 и ШРА2. Ширина цеха составляет 40м, длина 60м, высота 6м.

Освещение цеха комбинированное, то есть естественное совмещено с искусственным, которое выполнено светильниками марки РСП05 с лампами ДРЛ-400. Вентиляция искусственная вытяжная, без дополнительной очистки воздуха.

Цех относится к третьей категории по надёжности электроснабжения, то есть не является ответственным потребителем, так как разрешается перерыв в электроснабжении до 24 часов. Помещение цеха по пожару и взрывоопасности относится к категории В-IIа, или по НПБ 2005, т. к. в цехе нет горючих веществ и материалы находятся в холодном состоянии. Напряжение распределительной электросети 0,38/0,22 кВ с глухозаземлённойнейтралью, питание силовых и осветительных установок совмещённое. Питание цеха осуществляется от трансформаторной подстанции ТП 10/0,4кВ.

Таблица 1- Перечень технологического оборудования

Продолжение таблицы 1

Выбор схем электроснабжения

В проектируемом мною цехе принята четырехпроводная разветвленная сеть напряжением 380/220 В с глухозаземлён­нойнейтралью, источником которой является вторичная об­мотка трансформатора с заземленной нейтралью трехфазного перемен­ного тока, промышленной частотой 50 Гц. Основным достоинст­вом является возможность совместного питания си­ловых и осве­тительных нагрузок.

В сварочно-сборочном цехе принимают радиальную схему элек­троснабжения. Достоинствами радиальных схем являются высокая надежность электроснабжения, удобство эксплуатации, возможность применения простых устройств автоматизации. Однако такие схемы не обладают необходимой гибкостью и требуют значительных затрат на низковольтные щиты ТП и цеховые сети.

Рисунок 1- Радиальная схема электроснабжения

Расчёт электрических нагрузок

Расчёт электрических нагрузок производится по методу коэффициента расчётной нагрузки. Произведём расчёт для первого распределительного шинопровода ШРА-1.

Коэффициент использования, К_и., вычисляют по формуле:

где  – суммарная активная нагрузка по ШРА-1, кВт;  

 – суммарная номинальная мощность электроприёмников по ШРА-1, кВт;

Групповой коэффициент реактивной мощности  для группы электроприемников, определяютпо формуле:

где  - суммарная реактивная нагрузка по ШРА-1, квар; - суммарная активная нагрузка по ШРА-1, кВт.

Эффективное число электроприёмников, n_эф, шт., вычисляют по формуле:

где  - суммарная номинальная мощность электроприёмников по ШРА-1, кВт;

-суммарная квадратичная мощность электроприёмниковпо ШРА-1.

Коэффициент расчётной нагрузки, К_р=1,05.

Расчётную активную мощность, Р_р, кВт, вычисляют по формуле:

гдеК_р-коэффициент расчётной нагрузки;

- суммарная активная нагрузка по ШРА-1, кВт.

Р_р=1,05 · 55,1 =57,9

Так как эффективное число электроприемниковn_э≥ 10, то расчётную реактивную мощность Q_р, квар, вычисляют по формуле:

где - суммарная реактивная нагрузка по ШРА-1, квар.

Q_р= 66,7

Полную расчётную мощность S_р, кВА, вычисляют по формуле:

где Р_р - активная расчётная мощность, кВт;

Q_р – реактивная расчётная мощность, квар.

Расчётный ток Iр, А вычисляют по формуле:

где Sр- полная расчётная мощность, кВА; 

Uн- номинальное напряжение сети, кВ.

Для ШРА-2 расчет электрических нагрузок проводят аналогично.

Расчет электрических нагрузок по цеху.

Коэффициент использования, К_и.,вычисляют по формуле (1):

Определяют коэффициент расчетной мощности Кр.ц, исходя из зависимости:

Расчётную активную мощность, Р_р.ц., кВт вычисляют по формуле (4):

Так как эффективное число электроприемниковn_э≥ 10, то расчётную реактивную мощность Q_р.ц., квар, вычисляют по формуле:

Полную расчётную мощность S_р.ц., кВА, вычисляют по формуле (6):

Расчётный ток,Iр.ц., А, вычисляют по формуле (7):

Расчёт электрических нагрузок осветительной сети.

Расчетную активную мощность осветительной сети,Рр.о, кВт, определяют по формуле:

где - удельная мощность освещения, кВт/м² (0,006–0,008 кВт/м²);

S –площадь участка, м².

Расчётную реактивную мощность освещения Q_р.ос, квар, вычисляют по формуле:

где Р_р.ос– активная расчётная мощность освещения, кВт;

– коэффициент мощности для освещения с лампами ДРЛ, .

Полную расчётную мощность освещения S_р.ос, кВА, вычисляют по формуле:

где Р_р.ос- активная расчётная мощность освещения, кВт;

Q_р.ос- расчётная реактивная мощность освещения, квар.

 Расчётный ток освещения , А, вычисляют по формуле:

где S_р.ос- полная расчётная мощность освещения, кВА;

U_н- номинальное напряжение сети, кВ.