Задание и образец для выполнения

Индивидуальные задания для расчета электрических нагрузок
для выполнения лабораторной работы № 1
по предмету «Электроснабжение промышленных и гражданских зданий»
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Таблица № 1. Варианты заданий для расчета электрических нагрузок
№ варианта
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Цех 1
4600
2900
1850
3100
2700
5200
3500
2100
2800
4100
1900
Установленная мощность цеха, кВт
Цех 2
Цех 3
Цех 4
Цех 5
Цех 6
2800
3600
600
1800
900
2500
4000
1900
300
950
300
2200
400
1500
200
1400
250
500
2200
2900
1000
150
300
2100
3000
2500
700
3200
185
4500
120
1200
3600
5800
3900
1100
4200
280
4100
800
2800
5200
1500
120
1900
2600
600
1800
1100
4800
400
2600
1300
1500
2000
600
2600
Таблица № 2.
№ цеха
Наименование цеха
1
Кузнечно-прессовый
2
Механосборочный
3
Механический
4
Главный корпус
5
Заводоуправление
6
Блок вспомогательных цехов
7
Склад
Цех 7
100
50
30
75
90
60
50
40
20
70
Длина, ширина, м Руд, Вт/м2
120 х80
17,6
100 х 30
25,5
80 х 50
18,9
75 х 28
20,1
35 х 30
30,0
60 х 40
19,2
100 х 50
16,2
Таблица 3. Данные для расчета методом удельной мощности (площади).
№ электроприемника
1-10
11-20
21-30
31-40
41-50
51-60
61-70
71-80
81-90
91 -100
101-110
111-120
Наименование электроприемника
Токарные станки
Сверлильные станки
Точильное оборудование
Штамповочные прессы
Строгальные станки
Револьверные станки
Шлифовальные станки
Фрезерные станки
Печи сопротивления
Сварочные трансформаторы
Насосы
Вентиляторы
Руст, кВт
7,0
3,0
2,5
10,5
14,0
8,5
2,8
4,5
3,5
4,0 кВА
5,0
1,5
Таблица 4.
№ варианта
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Номера электроприемников, присоединенных к
ШР 1
ШР 2
1-3, 11, 12, 101
71-75
111-115
101-106
1, 11, 41, 81, 101
12, 13, 91, 62
21-26, 31-33
1-5, 91
111-113, 91, 1, 21
61-63, 71, 76
101-103, 91, 92
81-86
7, 14, 71-73
21-24, 47-49
29-30, 41
1-4, 11-13
4, 6, 8, 9, 13
28, 32, 48, 61, 92
11-18
21-25, 94
5, 7-10
21, 91, 102-104
2-4, 21-26
5, 27, 17, 101
10, 11-13, 101
14-16, 91-92
6, 16, 26-30
31, 41, 61, 71
14-18, 21-23
81-86, 93
7, 8, 81, 93, 101
6, 21, 41, 51, 71
9, 71-73, 104
7, 11-14, 51
12, 94, 103-106
1-3, 28-30
13, 84, 93, 102, 103
12, 15, 1, 26
19, 94, 101-105
3-5, 13-15
61-64, 71-76
77-80, 101, 91
51, 62, 72, 83, 93, 102
1-4, 19, 20, 30
30, 65-70
80, 85-90, 110
91, 92, 101-105
116-120, 11
2, 15, 22, 38
1, 12-14, 35-37
4-6, 16-18
7-10, 101-104
Пример составления исходных данных
Вариант -0
1. По номеру журнала в соответствии со своим вариантом из таблицы 1 выбираем номер цеха и записываем в данную таблицу удельную мощность.
2. По таблицам, в соответствии с вариантом выбираем номера и названия электроприемников. Записываем данную мощность в соответствующие графы.
3. По таблицам исходных данных выбираем названия цехов, размеры цехов и удельную мощность в Вт, записывая в соответствующие графы.
4. Используя таблицы из Рекомендаций по выполнению данной работы, выбираем соответствующие коэффициенты, для выполнения расчетов определенным методом.
- исходя из соответствующего производства (название производства определяет преподаватель), по таблице «Коэффициенты спроса и мощности», выбираем название
цехов и соответствующие им коэффициенты;
- по названию электроприемников цеха, выбираем по таблице «Коэффициенты использования и мощности некоторых механизмов и аппаратов промышленных предприятий соответствующие значения коэффициентов;
- из таблицы «Коэффициенты спроса и мощности» из раздела «Корпуса, цеха, насосные и другие установки общепромышленного назначения», выбираем коэффициент
мощности для данных наименований цехов, корпусов.
Данное предприятие - обогатительная фабрика относится к горно-добывающей
промышленности
Таблица 1. Исходные данные для расчета нагрузок
№ п/п
Наименование
Руст, кВт Руд., Вт n/S
Кс Cos φ tg φ
Для расчета нагрузок методом коэффициента спроса
Ц.2
обогащения
2800
0,65 0,8
Ц.4
реагентный
3600
0,6 0,8
Ц.5
золоизвлекательный 600
0,4 0,7
Для расчета нагрузок методом удельной мощности (площади)
ШР 1
1-3
Токарные станки
7,0
0,6
11, 12 Сверлильные
3,0
0,6
101
насос
5,0
0,85
ШР 2
71-75 фрезерные
4,5
0,6
Для расчета нагрузок методом упорядоченных диаграмм
Ц.2
механосборочный
25,5 100 х 30
0,8
Ц.4
Главный корпус
20,1 75 х 28
0,75
Ц.5
заводоуправление
30,0 35 х 30
0,8
Ки
0,16
0,16
0,8
0,16
Пример выполнения лабораторных работ
Лабораторная работа № 1.
«Расчет электрических нагрузок»
Задание
1.Выбрать схему электроснабжения
2. Рассчитать электрические нагрузки предприятия
3. Сделать вывод о проделанной работе
Литература
1. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения , стр 31
2. Федоров А.А. Пособие по курсовому проектированию, стр.41
1. Составляем схему электроснабжения по имеющимся исходным данным, в зависимости от особенностей производства.
ГПП
ТП 1
Ц. 2
Ц. 4
ТП 2
Ц. 5
ШР 1
ТП 3
ШР 2
Ц. 2
Ц. 4
Ц. 5
2. Производим расчет нагрузок
В соответствии с исходными данными расчет производим тремя методами.
2.1 Метод коэффициента спроса
Таблица 2. Сводная ведомость потребителя
Наименование
потребителя
электроэнергии
1 цех обогащения
2 реагентный цех
золоочистительный
3
цех
Итого
№
ПЭЭ
Рном,
кВт
Кс
cos φ
tg φ
2800
3600
0,65
0,60
0,80
0,80
0,75
0,75
1820
2160
600
0,40
0,70
1,02
240
7000
0,60
0,79
0,77
4220
Рр, кВт Qp,кВАр Sр, кВА
1365,00
1620,00
244,85
342,86
3229,85 5314,16
1. Определяем расчетную максимальную активную нагрузку каждого цеха
Рр. цеха = Кс. Рном. цеха
Рр2 = 0,65 х 2800 = 1820 кВт
Рр4 = 0,6 х 3600 = 2160 кВт
Рр5 = 0,4 х 600 = 240 кВт
2. Определяем tg φдля каждого цеха
tg φ= tg(arcos (cosφ)
tg φ1= tg(arcos (cos0,8)) = 0,75
2275,00
2700,00
tg φ2= tg(arcos (cos0,8)) = 0,75
tg φ3= tg(arcos (cos0,7)) = 1,02
3. Определяем расчетную максимальную реактивную нагрузку каждого цеха
Qр. цеха = Рр. цеха  tg φцеха
Qр. 1 = 1820  0,75 = 1365 кВАр
Qр. 2 = 2160  0,75= 1620 кВАр
Qр. 3 = 240  1,0 = 244,85 кВАр
4.Определяем суммарную расчетную активную и реактивную нагрузку распределительной подстанции
Рр. узла =  Рр. цеха
Рр. узла = 1820 + 2160 + 240 = 4220 кВт
Qр. узла = Qр. цеха
Qр. узла = 1365 + 1620 + 244,85 = 3229,85 кВАр
3. Определяем средневзвешенное значение tg φузла
tg φузла =
Q р.узла
Р р.узла
tg φузла = 3229,85 / 4220 = 0,77
4. Определяем средневзвешенное значение cos φузла
cos φузла = cos (arctg (tg φузла)
cos φузла = cos (arctg (tg 0,77) = 0,79
5. Определяем средневзвешенное значение коэффициента спроса
Кс. узла =
Р р.узла
 Р ном.
Кс. узла = 4220 / 7000 = 0,6
6. Определяем полную расчетную мощность каждого цеха и узла
Sр. узла =
2
2
Р р.узла
 Q р.узла
Sр. 1 = √18202 + 13652 =2275 кВА
Sр. 2 = √21602 + 16202 =2700 кВА
Sр. 1 = √2402 + 244,852 =342,86кВА
Sр. 1 = √42202 + 3229,852 =5314,16кВА
2.2 Метод удельной мощности
Таблица 3. Сводная ведомость потребителя
Наименование
потребителя
S, м2
электроэнергии
1 механосборочный цех 100х30
2 главный корпус
75х28
3 заводоуправление
35х30
Итого
№
ПЭЭ
Руд,
Вт/м
25,5
20,1
30,0
cos φ
tg φ
Рр, кВт Qp,кВАр Sр, кВА
0,8
0,75
0,8
0,79
0,75
0,88
0,75
0,79
76,5
42,21
31,5
150,21
57,38
37,23
23,63
118,23
1. Определяем площадь каждого цеха
S = a×b
S1 = 100 х 30 = 3000 м2
S2 = 75 х 28 = 2100 м2
S3 = 35 х 30 = 1050 м2
2. Определяем расчетную активную мощность для каждого цеха
Рр = Руд х n (S)
n- количество человек, мест, смен, кг белья и т.д.;
S- площадь здания, м
Рр1 = 0,0255 х 3000 = 76,5 кВт
Рр2 = 0,0201 х 2100 = 42,21 кВт
Рр3 = 0,03х 1050= 31,5 кВт
3. Определяем расчетную реактивную мощность для каждого цеха
Qр = Рр х tg φ
Qр1 = 76,5 х 0,75 = 57,38 кВАр
Qр2 = 42,21 х 0,8 = 37,23 кВАр
Qр3 = 31,5 х 0,75 = 23,63 кВАр
4. Определяем суммарную активную мощность для завода
ΣРр = Рр1 + Рр2 + Рр3
ΣРр = 76,5 + 42,21 + 31,5 = 150,21 кВт
5. Определяем суммарную реактивную мощность для завода
ΣQр = Qр1 + Qр2 + Qр3
ΣQр = 57,38 + 37,23 + 23,63 = 118,23 кВАр
6. Определяем суммарную полную мощность для каждого цеха и завода
95,63
56,28
39,38
191,16
Sр = √Р2 + 𝑄2
Sр1 = √76,52 + 57,382 = 95,63 кВА
Sр2 = √42,212 + 37,232 = 56,28 кВА
Sр3 = √31,52 + 23,632 = 39,38кВА
Sр завода = √150,212 + 118,232 = 191,16 кВА
7. Определяем средневзвешенный tg φ и Cos φ
tgφуз = ΣQр / ΣРр
tgφуз = 118,23 / 150,21 = 0,79
Cosφуз = Cos(arctg (tgφ))
Cosφуз = Cos(arctg (tg 0,76)) = 0,79
2.3 Метод упорядоченных диаграмм
Таблица 4. Сводная ведомость потребителя
Справочные
данные
Исходные данные
Расчетные
величины
Руст, кВт
№
НаименоР , Qсм,
на
n од- сумма Ки Cosφ tgφ см
вание
кВт кВАр
ного
плане
узел ШР-1
1-3 токарные
11,12 сверильн
101
насос
ШР 2
71-75 фрезерн
По цеху
6
3
2
1
5
5
11
7,0
3,0
5,0
4,5
32,0
21,0
6,0
5,0
22,5
22,5
54,5
0,26
0,16
0,16
0,8
0,16
0,16
0,22
0,71
0,6
0,6
0,85
0,6
0,6
0,68
0,99 8,32
1,33 3,36
1,33 0,96
0,62 4,0
1,33 3,6
1,33 3,6
1,09 11,92
расчеты
m
n
эф
Ки Рр,
Qр, Sр,
(Кр) кВт кВАр кВА
8,24 2,33 6 2,7 22,46 9,06 24,22
4,48
1,28
2,48
4,8
1 5 1,72 6,19 5,28 8,14
4,8
13,04
28,65 14,34 32,05
Производим расчет I узла – ШР 1
1. Определяем суммарную установленную мощность всех электроприемников
ΣРуст = Рном1 + Рном2 + Рном3 + … + Рном n
ΣРуст = 7 х 3 + 3 х 2 + 5 = 21 + 6 + 5 = 32 кВт
2. Определяем сменную мощность для каждого электроприемника и узла
Рсм = Рном n х Ки n
ΣРсм = Рсм1 + Рсм2 + Рсм3 + … + Рсм n
Рсм 1-3 = 7 х 0,16 = 1,12 кВт
Рсм 11,12 = 3 х 0,16 = 0,48 кВт
Рсм 101 = 5 х 0,8 = 4 кВт
ΣРсм = 1,12 х 3 + 0,48 х 2 + 4 = 8,32 кВт
3. Находим коэффициент использования узла, величину (m)
Ки уз = Рном мак / Рном мин
m=
ΣРном мак
ΣРном мин
Ки. уз = 8,32 / 32 = 0,26
m = 7/3 =2,33
4. В зависимости от Ки. уз и m, действующего числа электроприемников в узле n;
определяем nэф.
т.к. Ки. уз = 0,26 > 0,2
m =2,33 < 3
n = 6 , тогда эфективное число электро-
приемников определяем по таблице «Сводка основных положений по определению расчетных электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм»
nэф = n = 6
5. Зная nэф и Ки. уз по графику (монограмма) определяем коэффициент максимума Км
Км = 2,7
6. Находим расчетную активную мощность узла.
Рр уз = ΣРсм* Км
Рр уз = 8,32 * 2,7 = 22,46кВт
7. Определяем суммарную реактивную мощность для каждого электроприемника и
узла.
Qсм n = Рсм n * tgφn
ΣQсм = Qсм 1+ Qсм 2 +…Qсм n
Qсм 1-3 = 1,12 * 1,33 = 1,49кВАр
Qсм 11,12 = 0,48 * 1,33 = 0,64кВАр
Qсм 101 = 4 * 0,62 = 2,48кВАр
ΣQсм ШР-1 = 1,49 *3+ 0,64 * 2 +2,48 = 8,24кВАр
8. Определяем расчетную реактивную мощность узла
т.к. nэф < 10 и Ки. уз > 0,2; то
Qр = 1,1 * ΣQсм
Qр = 1,1 * 8,24 = 9,06кВАр
9. Определяем полную мощность рассчитываемого узла ШР-1
S = √Рр уз 2 + Q р уз 2
S = √22,462 + 9,062 = 24,22кВА
Расчет второго узла аналогичен, данные расчета сведены в таблицу.
Вывод: В данной лабораторной работе был произведен расчет нагрузок для каждого электроприемника и узла для дальнейшего выбора рациональной схемы электропитания и выбора элементов системы электроснабжения.
Лабораторная работа № 2.
«Выбор защитной аппаратура до 1000В»
Задание
1.Произвести расчет и выбор предохранителей для каждого электроприемника
2. Произвести расчет и выбор автоматических выключателей для каждого цеха
3. Дать обоснование выбора аппаратов защиты
4. Сделать вывод о проделанной работе
Литература
1. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения,
2. Федоров А.А. Пособие по курсовому проектированию,
3. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных и гражданских зданий
1. Для выбора предохранителей воспользуемся данными таблицы 4.
Таблица 5.
Выбор низковольтных предохранителей для трехфазных электроприёмников
Предохранитель
№ ЭП на ,Рном, (кВт) Uном,
cos φ η
плане и Sр (кВА) (кВ)
ШР -1
1,2,3
11,12
101
ШР -2
71,72,73,
74,75
24,22
7,0
3,0
5,0
8,14
4,5
√3
I
и
I ,( А) Кпуск пуск
или 1 ном
Iпик (А)
Iпуск /
α
Тип,
марка
Iпр,
(А)
Iпв,
(А)
0,4 0,71
1,73 104,75
200,19 2,5 80,08
0,38 0,6 0,9 1,73 19,72 5,0 98,59 2,5 39,44
0,38 0,6 0,9 1,73 8,45 5,0 42,25 2,5 16,9
0,38 0,85 0,9 1,73 9,94 5,0 49,71 2,5 19,88
0,4 0,6
1,73 35,21
96,56 2,5 38,62
ПР-2
ПР-2
ПР-2
ПР-2
ПР-2
250
60
60
60
100
100
45
20
20
60
5,0 63,38 2,5 25,35 ПР-2
60
35
0,38
0,6
0,9 1,73
12,68
α
1. Определяем номинальный ток для каждого электроприемника
Iном = Рном n /(√3 ∗ Uном ∗ Cos φ ∗ ɳ)
7
Iном 1−3 =
Iном 11,12
= 19,72А
√3 ∗ 0,38 ∗ 0,6 ∗ 0,9
3
=
= 8,45А
√3 ∗ 0,38 ∗ 0,6 ∗ 0,9
Iном 101 =
5
√3 ∗ 0,38 ∗ 0,85 ∗ 0,9
= 9,94А
2. Определяем расчетный ток узла ШР-1
Iр уз =
Iр уз =
𝑆р
√3 ∗ Uном
24,33
= 104,75А
1,73 ∗ 0,4
3. Определяем пусковой ток для каждого электроприемника
Iпуск эп = Iном эп ∗ Кп
Кп = 5 - для металлорежущих станков, вентиляторов, насосов и т.д;
Iпуск 1−3 = 19,72 ∗ 5 = 98,59А
Iпуск 11,12 = 8,45 ∗ 5 = 42,25А
Iпуск 101 = 9,94 ∗ 5 = 49,71А
4. Определяем пиковый ток узла ШР-1
Iпик узл = Iр узл + Iпуск макс – Ки* Iном ЭП
Iпик узл = 104,75 + 98,59 – 0,16* 19,72 = 200,19А
5. Производим выбор предохранителей исходя из расчетных данных для каждого
электроприемника и узлов.
Iа в ≥ Iном ЭП
Iп в ≥ Iпуск ЭП / α
60А ≥ 19,72А
45А ≥ 98,59 / 2,5= 39,44А
ПР-2 (60; 45)
Iа в ≥ Iном ЭП
Iп в ≥ Iпуск ЭП / α
60А ≥ 8,45А
20А ≥ 42,25 / 2,5= 16,9А
ПР-2 (60; 20)
Iа в ≥ Iном ЭП
Iп в ≥ Iпуск ЭП / α
60А ≥ 9,94А
20А ≥ 49,71 / 2,5= 19,88А
ПР-2 (60; 20)
Для узлов α принимается равный значению для электроприемника имеющего
максимальный пусковой ток в узле.
Iа в ≥ Iр узл
Iп в ≥ Iпик узл / α
250А ≥ 104,75А
100А ≥ 200,19 / 2,5 = 80,08А
Для второго узла расчет аналогичный, данные расчета заносим в таблицу 5.
Выбор автоматических выключателей.
Для выбора автоматических выключателей определимся с напряжением питания данных цехов. Для этого произведем технико-экономический расчет по выбору напряжения, зная расчетные мощности и коэффициент
Для выполнения данного расчета воспользуемся данными таблиц 2 и 3.
Таблица 6
Sр, Uном,
наименование
I , А Кпуск Iпик, А Кт Iр*Кт Кэ Iр*Кэ
кВА кВ р
цех обогащения
реагентный цех
золоочистительный
механосборочный
главный корпус
заводоуправление
2275
2700
342,86
95,63
56,28
39,38
3,0
3,0
3,0
3,0
3,0
3,0
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1. Производим расчет номинальных токов для каждого цеха
автоматический
выключатель
марка Iном ав Iут
Iуэ
Iр ц = Sр \(√3 *Uном)
Iр обог = 2275 \(1,73 *) = А
Iр реаг = 2700 \(1,73 *) = А
Iр золооч = 342,86\(1,73 *) = А
Iр мех = 95,63 \(1,73*) = А
Iр гл.кор = 56,28 \(1,73 *) = А
Iр завод= 39,38 \(1,73 *) =А
2. Производим расчет пусковых токов для каждого цеха
Iпуск ц = Кпуск* Iр ц
Кпуск = 3, так как максимальный действующий ток в цепи за время t ≥ 3Т не превышал номинального тока.
Iпуск обог = 3* 131,5 = 394,5А
Iпуск реаг = 3* 156,1 = 468,3А
Iпуск золооч = 3* 19,77 = 59,31А
Iпуск мех = 3* 5,53 = 16,59А
Iпуск гл.кор = 3* 3,25 = 9,75А
Iпуск завод= 3* 2,28 = 6,84А
4. Производим выбор автоматических выключателей в соответствии с условиями выбора.
4.1. По номинальному току автоматического выключателя: Iном АВ ≥ Iр узл
Iном АВ ≥ Iр узл
160А ≥ 131,5А
Iном АВ ≥ Iр узл
160А ≥ 156,1А
Iном АВ ≥ Iр узл
25А ≥ 19,77А
Iном АВ ≥ Iр узл
25А ≥ 5,53А
Iном АВ ≥ Iр узл
25А ≥ 3,25А
Iном АВ ≥ Iр узл
25А ≥ 2,28А
4.2. По току теплового расцепителя: Iт.р. ≥ Кт *Iр узл
1,1 – для защиты узлов и групп силовых электроприёмников
Iт.р. ≥ 1,1*131,5 = 144,65А ≤
Iт.р. ≥ 1,1*156,1 = 171,71А ≤
Iт.р. ≥ 1,1 *19,77 = 21,75А ≤
Iт.р. ≥ 1,1 *5,53 = 6,08А ≤
Iт.р. ≥ 1,1 *3,25 = 3,58А ≤
Iт.р. ≥ 1,1 *2,28 = 2,51А ≤
4.3. По току электромагнитного расцепителя:
Iп в ≥ Кэ* Iпик узл
для защиты узлов Кэ, в зависимости от марки автоматического выключателя:
1,25 - с регулируемыми комбинированными полупроводниковыми расцепителями;
1,5 - с нерегулируемыми электромагнитными расцепителями;
Iп в ≥ 1,25* Iпик узл
Iп в ≥ 1,25* Iпик узл
Iп в ≥ 1,25* Iпик узл
Iп в ≥ 1,25* Iпик узл
Iп в ≥ 1,25* Iпик узл
Iп в ≥ 1,25* Iпик узл
Лабораторная работа 3
Расчет и выбор кабелей и проводов по нагреву электрическим током
I. Выбор сечений жил проводов и кабелей по нагреву допустимым током
1. Выбор марки кабеля или провода и количества жил
Для электрических сетей до 1000В рекомендуется применять кабели и провода с поливинилхлоридной и резиновой изоляцией (АВВБШв, АВВГ, АНРГ, АПРТО, АПВ, АПР)
Для прокладки электропроводок в зданиях и сооружениях напряжением 0,4кВ рекомендуется
применение небронированных кабелей и проводов, которые прокладываются в трубах или металлорукавах, для облегчения затягивания проводов и кабелей в трубы или металлорукава.
Для прокладки кабельных линий распределительных сетей заводов, объектов и предприятий
напряжением 0,4-10кВ рекомендуется применение кабелей с бронёй и защитным покровом для защиты кабелей от механических повреждений при земляных работах и коррозии в агрессивной среде
и при расстоянии между ними в свету не менее 100мм.
Для силовых электроустановок до 1000В рекомендуется применение четырёхжильных кабелей с уменьшенным сечением нулевой жилы кабеля, которое должно быть не менее половины сечения фазной жилы.
2. Определяются условия прокладки кабеля:
Определяется место расположения, температура окружающей среды, количество кабелей лежащих рядом в траншее и расстояние между ними, в трубах или без них и другие условия, при
которых будет эксплуатироваться кабель или провод согласно выбранному конструктивному исполнению электрических сетей.
3. Определяется коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (Кт). Определяется длительная температура жил кабелей и проводов в зависимости от вида изоляции.
В зависимости от места расположения (в земле или в воздухе), длительной температуры жил
кабелей и проводов (вид изоляции) и фактической температуры окружающей среды определяется
поправочный коэффициент на температуру среды для допустимых токовых нагрузок кабелей и проводов.
4. Определяется коэффициент, учитывающий количество рядом лежащих кабелей (К п): определяется количество кабелей лежащих в одной траншее и расстояние между ними в соответствии с
конструктивным исполнением электрических сетей. В зависимости от расстояния между кабелями
и количества кабелей рядом лежащих в траншее определяется поправочный коэффициент на число
рядом лежащих кабелей в земле (в трубах и без труб) для допустимых токовых нагрузок кабелей и
проводов.
5. Выбирается сечение кабеля по допустимому току по условиям:
Iдоп • Кт • Кп = I'доп
≥ Iр. узл. (для узла или потребителя)
Iдоп • Кт • Кп = I'доп ≥ Iном ЭП (для электроприёмников)
6. Производится подбор сечения по длительно допустимым токам, затем пересчет допустимого тока кабеля или провода при условиях прокладки кабелей отличных от нормальных и сравнивается с номинальным током электроприёмника или расчётным током узла.
Таблица
№
ЭП, узла
Iном ЭП ,
Iр узл , А
Кт
Кп
Iдоп,
А
Iдоп´,
А
Fn,
мм²
Ориентировочное сечение
кабеля или провода F´
марка
n* Fn, мм²
n*Fn, мм²
Лабораторная работа 4
Проверка кабелей и проводов по допустимой потере напряжения
и на соответствие с током аппаратов защиты.
Электрические сети до 1000В в основном выполняются с защитой от перегрузок,
кроме сетей питания мостовых кранов, сварочных аппаратов, лифтов, конвейров которые работают с перегрузкой во время пуска.
I. Проверка сечения жил кабелей и проводов на соответствие с токами срабатывания
защитных аппаратов напряжением до 1000 В.
1. Определяем предельное допустимое соотношение между током срабатывания защитного аппарата Iз и длительно допустимым током по нагреву Iдоп для проводников
силовых и осветительных сетей до 1000 В равно:
Iдоп · Кт · Кп = I′доп ≥ Кз · Iз
Таблица 2.
№
Ориентировочное сечение, F´
Iз
Предварительное сечение, F´´
Iном ЭП ,
Кз*Iз,
ЭП,
К
(I
,
I
,
з
ут
АВ
пв
ПР)
Iдоп´, А
Iдоп´, А Марка n* Fn, мм² Fn, м
I , А Fn, мм²
А
узла р узл
А
II.Проверка сечения жил кабелей и проводов по допустимой потере напряжения
1. По плану цеха замерить длину каждой линии электропередачи, в мм.
2. Перевести полученное значение в км.
3. Определить r0 и x0
4. Определение потери напряжения в сетях переменного тока
Для трёхфазной линии переменного тока
ΔU% = √3*100*I*l*(ro*cosφ + xo *sinφ)/ Uном сети
Таблица 4.
№ ЭП Uном
узла,
В
Iном, СеIр узл че,А
ние
F´´,
мм²
Ro
Ом
км
Xo
Ом
км
L,
км
Cosφ
Sinφ
ΔU
%
Окончательное сечение
Fокон, мм²
Марка
n* Fn,
Fn
мм²
мм²
5. Затем строится график потерь напряжения до электроприёмника цеха или потребителя электроэнергии с окончательно выбранными сечениями жил проводов и кабелей.
Марка и сечение кабеля
Длина линии
U%
5
U=3,5%
4
3
2
U=0,25%
1
V=+1,25%
L,м
0
10
20
30
40
Лабораторная работа 5
Расчет количества и мощности трансформаторов, выбор марки и типа
трансформатора
Для построения рациональной системы электроснабжения предприятия, важное
значение имеет правильное расположение главных понизительных подстанций. Подстанции рекомендуется как можно ближе приближать к центрам электрических
нагрузок (ЦЭН), которые предполагается подключить к данной подстанции.
I. Построение картограммы нагрузок
1.1. В масштабе нарисовать план предприятия, изобразив его на координатной плоскости, для удобства дальнейших расчетов. Размеры промышленного предприятия (любого варианта по заданию)
численно равны 1,5км х 2,0км.
1.2. Определить масштаб ген. плана и рассчитать масштаб активных и реактивных нагрузок предприятия. Центр электрических нагрузок определяется на основании метода «Определение центра
тяжести плоских фигур».
1.3. Нанести место установки ГПП (ПГВ, ЦРП и т.д.) на план предприятия по определенным координатам Ха, Уа.
1.4. Радиус полной расчётной нагрузки цеха, здания или сооружения
Ri = √ Si / (π*m)
II. По выбору трансформаторов на подстанции
Выбор трансформаторов на подстанции может производиться следующими методами:
1.
Выбор трансформаторов с учётом характерного суточного графика нагрузки.
Выбор трансформаторов с учётом характерного суточного графика нагрузки должен производится в основном для выбора трансформаторов основной подстанции предприятия или объекта
(ГПП, ПГВ, УРП, ТП) или каждого объекта, если они питаются от одной ГПП, но имеют различные
графики нагрузок и относятся к различным отраслям промышленности.
Выбор трансформаторов с учётом характерного суточного графика нагрузки
Исходные данные для расчета:
- максимальная активная нагрузка предприятия - ∑Рр, кВт;
- максимальная реактивная нагрузка предприятия - ∑Qр, кВАр;
- максимальная полная нагрузка предприятия - ∑Sр, кВА;
-отрасль промышленности предприятия - типовой график нагрузок предприятия или отрасли.
1.1. В зависимости от отрасли промышленности определяется характерный суточный график
нагрузки предприятия, определенный в процентах в течении 24 часов.
1.2. Определяется фактический суточный график нагрузок, который пересчитывается на основании
максимальных активных и реактивных нагрузок предприятия
Рi = (P%\100)* ∑Рр
Qi = (Q%\100)* ∑Qр
Si = √ Рi² + Qi²
Таблица
ti , час
Рi, кВт
P,%
Qi , кВАр
Q, %
Si, кВА
1.3. По произведенным расчетам строится реальный (фактический) график нагрузки данного предприятия, с учетом полной мощности нагрузки предприятия в КВА.
1.4. Определяется средняя полная нагрузка по фактическому графику предприятия
Sср = (Si* ti )/24
средняя нагрузка вычерчивается на фактическом графике нагрузки в виде прямой линии.
Шаблон реального суточного графика нагрузки предприятия
Отрасль промышленности
100
P,Q, %
90
80
70
60
50
40
30
20
10
t час
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
1.5. Определяется коэффициент заполнения графика нагрузки по формуле:
α = Sср/∑Sр
1.6. Определяется коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов К α по справочной литературе в зависимости от коэффициента заполнения графика α и количества часов максимальной
нагрузки tмах.
1.7. Определяется расчётная номинальная мощность трансформатора
Sтр.расч. = ∑Sр / (nтр* Кα )
1.8. Предварительно выбирается стандартная мощность трансформаторов и рекомендуется в зависимости от расчётной номинальной мощности трансформатора Sтр.расч предварительно выбирать
мощность трансформатора стандартной мощности Sтр.ном меньше чем Sтр.расч , а затем больше чем
Sтр.расч.
1.9. Проверка работы трансформатора в послеаварийном режиме при выводе одного трансформатора в ремонт
для двухтрансформаторных подстанций.
1,4*Sтр. ном. ≥ 0,75*∑Sр
1.10. Проверка фактического коэффициента загрузки трансформатора в нормальном режиме работы.
βфакт = ∑Sр /(nтр* Sтр. ном)
1.11. Составляется таблица каталожных параметров выбранного трансформатора.
Тип, мар- Мощность Напряжение на стороПотери трансформатора, Uкз, %
ка
Sном ,
нах, U, кВ
кВт
кВА
ВН
НН
Рхх
Ркз
Iхх, %
II. Выбор трансформаторов упрощенным способом
Выбор трансформаторов по упрощенному способу допускается производить в основном для ТП
и КТП цехов предприятий или объектов, при условии, что трансформатор основной подстанции
предприятия или завода выбирался с учётом характерного суточного графика нагрузки.
2.1. Определяется расчётная номинальная мощность трансформатора
Sтр.расч. = ∑Sр / (nтр* βреком )
2.2. Выбирается стандартная мощность трансформатора Sтр. ном.
2.3. Проверяем работу трансформатора в послеаварийном режиме при выводе одного трансформатора в ремонт для двухтрансформаторных подстанций. При проверке работы трансформатора двухтрансформаторной подстанции в послеаварийном режиме должно выполняться условие:
1,4*Sтр. ном. ≥ 0,75*∑Sр
2.4. Проверяем фактический коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме работы.
βфакт = ∑Sр /(nтр* Sтр. ном)
2.5. Составляется таблица каталожных параметров выбранного трансформатора.
Тип,
Мощность Напряжение на сторонах, Потери трансформатора, Uкз, %
марка
Sном ,
U, кВ
кВт
Iхх, %
кВА
ВН
НН
Рхх
Ркз
Лабораторная работа 6
Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока
1. Выбор марки кабеля или провода и количества жил
Для электрических сетей выше 1000В (6,0;10,0кВ)
рекомендуется применять кабели с бумажной изоляцией, желательно в алюминиевых оболочках
(ААБ, ААГ, АГ, АБ).
Для электропроводок осветительных сетей и питающих сетей жилых и общественных зданий
рекомендуется применять провода и кабели с одинаковыми фазными и нулевыми жилами. Провода
4АПВ 1х2,5 мм² (4 одножильных провода), АПВ 3х2,5мм² (один трехжильный провод), АВВГ 4х16
мм² (один четырёхжильный кабель)
Для силовых распределительных сетей напряжением до 1000В
рекомендуется применение изолированных проводов при небольших токах до 50А и кабелей при
больших токах более 50А.
Для питающих линий ГПП напряжением UВН=35кВ и выше
рекомендуется применение воздушных линий электропередач с неизолированными сталеалюминевыми проводами марки АС.
2. Выбор сечений жил кабелей и проводов для трансформаторных подстанций
2.1. Для выбора сечений жил проводов и кабелей для трансформаторов подстанции необходимо
произвести выбор трансформаторов с учётом суточного графика нагрузок и определить продолжительность использования максимума нагрузок по фактическому графику нагрузок, час/ год.
Тм = tˊм* 365
Рекомендуется
- для трансформаторов цеховых подстанций с напряжением Uвн =6-10кВ выбирать кабели с алюминиевыми жилами и с бумажной изоляцией;
- для ГПП с напряжением Uвн = 35кВ и выше неизолированные провода для ВЛЭП.
2.2. Определяется экономическая плотность тока Jэк (А/ мм²) в зависимости от Тм и типа токоведущих частей по таблице.
2.3. Определяется максимальный ток, протекающий по питающей линии с учетом максимальной
перегрузки трансформаторов
Iм = (1,4*Sном. ТР) /(√3*Uном )
2.4. Определяется сечение жилы кабеля для КЛЭП или провода для ВЛЭП
Fэк = Iм /Jэк
Принимается ближайшее стандартное сечение кабеля или провода в мм².
Таблица
№
объекта
Sном.тр
кВА
Uном
кВ
Iм,
А
tм, час
(по графику)
Тм,
час
Jэк
А/мм²
Fэк,
мм²
Ориентировочное
сечение кабеля или
провода F´
марка n* Fn, мм²
3. Проверка сечения жил кабелей и проводов по допустимой потере напряжения
ΔU% = √3*100*I*l*(ro*cosφ + xo *sinφ)/ Uном сети
Таблица
№ узла, Uном
объекта
В
Iр узл , Сечение
А
F´´, мм²
Ro
Ом
км
Xo
Ом
км
L,
км
Cosφ Sinφ
ΔU
%
Окончательное сечение
Fокон, мм²
Марка n* Fn, n*Fnмм²
мм²
Лабораторная работа 7
Расчет и выбор компенсирующих устройств
1. Исходные данные для расчета компенсирующих устройств.
Данные, определённые из расчёта нагрузок
Активная расчётная мощность - Рр в кВт (МВт);
Реактивная расчётная мощность - Qр в кВАр (МВт);
Полная расчётная мощность - Sр в кВА (МВА);
Расчётный коэффициент мощности – cos φр;
Расчётный тангенс мощности – tg φр;
Данные, определённые из расчёта силовых трансформаторов:
Количество трансформаторов на подстанции – nтр в шт;
Стандартная номинальная мощность выбранного трансформатора – Sном в кВА;
Напряжение сторон трансформатора – UВН/UНН в кВ;
Фактический коэффициент загрузки трансформатора – βфакт ;
Ток холостого хода трансформатора – іхх в %;
Напряжение короткого замыкания трансформатора – Uкз в %;
Данные, задаваемые руководителем курсового проекта:
Коэффициент мощности энергосистемы - cos φэс;
Тангенс мощности энергосистемы – tg φэс;
2. Определяем реактивную мощность – Qэс в кВАр, которую, может выдать энергосистема при данной активной расчётной мощности
Qэс = Рр * tg φэс
если выполняется условие Qэс ≥ Qр, расчёт компенсирующих устройств не производиться.
если выполняется условие Qэс ≤ Qр, то расчёт компенсирующих устройств должен производиться
обязательно.
3. Определяется пропускная мощность - Qпр в кВАр,
при нормальном режиме работы, с фактическим коэффициентом загрузки трансформатора
____________________
Qпр = √ (nтр* βфакт* Sном )² - Рр²
4. Определяется пропускная мощность - Q´пр в кВАр,
при работе в послеаварийном режиме работы
Q´пр = √ (1,4* Sном )² - Рр²
5. Определяется место установки компенсирующих устройств
5.1. Определяется возможность пропуска реактивной мощности через трансформаторы и место
установки компенсирующих устройств путём сравнения:
Qпр ≥ Qр; и Q´пр ≥ Qр;
- два условия выполняются, то установка компенсирующих устройств возможна на любой стороне
трансформатора,
- при выполнении второго условия по напряжению стороны.
- условия не выполняются, то установка компенсирующих устройств возможна только на низкой
стороне.
5.2. Напряжения сторон силового трансформатора UВН /UНН в кВ:
После предварительного определения места расположения установки компенсирующих
устройств необходимо проверить возможность подключения компенсирующих устройств к данному
классу напряжения.
6. Определение потерь реактивной мощности в силовых трансформаторах - ΔQтр,
ΔQтр = ((Uкз* βфакт² \ 100) + (іхх \ 100)) * Sном
7. Определяем необходимую расчётную мощность компенсирующих устройств на любой стороне
силового трансформатора подстанции:
для одной цеховой трансформаторной подстанции или ГПП завода; для распределительного
пункта объекта, от которого питаются цеховые ТП различных отраслей промышленности:
QКУрасч = Qр - Qэс – ∑(nтр*ΔQтр)
8. Определяем реактивную мощность компенсирующих устройств, подключённых к каждой секции
шин двухтрансформаторной подстанции:
Q´КУрасч = QКУрасч / 2
9. Выбираем компенсирующие устройства по напряжению и мощности по справочной литературе.
Рекомендуется выбирать количество и мощность установленных компенсирующих устройств таким образом, чтобы их
суммарная мощность, как можно ближе подходила к расчётной реактивной мощности, определённой на каждую секцию
шин.
Q´КУуст ≈ Q´КУрасч
10. Определяется общая установленная реактивная мощность компенсирующих устройств
QКУуст = Q´КУуст *2
11. Определяется погрешность, обусловленная неточностью выбора мощности компенсирующих
устройств с расчётной мощностью компенсирующих устройств, которая не должна превышать
ΔQКУ ≤ ± 5%
ΔQКУ = ((QКУрасч - QКУ уст)/ QКУрасч)*100
12. Определяется полная расчётная мощность объекта, завода или цеха с учётом установки компенсирующих устройств
________________
S´р = √ Рр² + (Qр - QКУуст)²
13. Проверяется возможность установки трансформатора меньшей стандартной мощности:
13.1.При работе трансформатора в послеаварийном режиме
1,4*S´тр. ном. ≥ 0,75*S´р
13.2. При работе в нормальном режиме:
βфакт = S´р /(nтр* S´тр. ном)
Таблица.
Тип установки
Мощность, количество,
кВАр
шт.
Суммарная мощность
компенсирующих устройств, кВАр