Методические указания и задания для домашней контрольной работы по дисциплине «Электроснабжение предприятий и гражданских зданий» (стр. 11 из 20)
При определении мест установки ТП, РП, ГПП, ПГВ и компенсирующих устройств реактивной мощности необходимо иметь информацию о величине и распределении электрических нагрузок по территории промышленного объекта. С этой целью строят картограмму электрических нагрузок. На картограмме электрические нагрузки отдельных крупных электроприемников, групп электроприемников или цехов изображают в виде кругов. Площади кругов в определенном масштабе отображают величины электрических нагрузок. Центром круга является условный центр электрической нагрузки приемника, группы или цеха. При равномерном распределении нагрузок по площади объекта центр электрической нагрузки совпадает с центром геометрической фигуры, изображающей цех на генплане предприятия.
Как правило, строится картограмма активных нагрузок. При этом для каждого i-го цеха расчетная активная нагрузка определяется
Рр.i = Рр.ci + Рр.oi , где Рр.сi и Рр.oi – расчетные активные силовая и осветительная нагрузки i-го цеха.
Для каждого цеха(группы электроприемников) радиус круга ri находят из условия равенства активной мощности нагрузки площади круга
Рpi = π∙r2i∙m, где m – принятый масштаб картограммы, кВт/мм2.
Каждый круг может быть разделен на секторы, соответствующие величинам силовой и осветительной нагрузок. Угол сектора осветительной нагрузки в градусах определяется α = Рр.оi ∙360 / Ррi .
При выборе мест размещения источников реактивной мощности рекомендуется также иметь картограмму реактивных нагрузок, которая строится аналогично.
Условный центр электрических нагрузок (ЦЭН) объекта находят с целью рационального размещения ТП, РП, ГПП и ПГВ. Его обычно вычисляют, используя известные из теоретической механики правила для определения центра тяжести плоского тела. Предварительно на план промышленного объекта наносится декартова система координат и определяются координаты X и Y каждой нагрузки Рр. После этого искомые координаты Хцентр и Yцентр условного ЦЭН определяются по формулам:
Хцентр 
Yцентр 
При нахождении ЦЭН цеха используется его план с расположением отдельных электроприемников, а предприятия в целом – генплан с указанием структурных подразделений предприятия.
Расчет электрических нагрузок напряжением выше 1 кВ
Расчетная нагрузка электропримеников напряжением выше 1 кВ (высокого напряжения – ВН), т.е. активная нагрузка синхронного двигателя СД и асинхронного двигателя АД, а также реактивная нагрузка нагрузка АД, подключенных к распределительной подстанции напряжением 6-10 кВ, принимается равной средней мощности. Тогда расчетная нагрузка (активная Ррасч ВН и реактивная Qрасч ВН) группы приемников цеха определяется из соотношений
Ррасч ВН = Σ kи рном; Qрасч ВН = Σ kи рномtgφ,
где рном – активная установленная (номинальная) мощность п-ого электроприемника высшего напряжения, принимаемая по исходным данным; tgφ соответствует характерному для приемников данной группы средневзвешенному значению коэффициента мощности; kи – коэффициент использования п-ого электроприемника напряжением выше 1 кВ.
Расчетные мощности промышленного предприятия, отнесенные к шинам вторичного напряжения главной понижающей подстанции, определяются по расчетным активным и реактивным нагрузкам цехов (как силовым – до и выше 1кВ – Ррасч НН, Ррасч ВН, Qрасч НН, Qрасч ВН, так и осветительным - Ррасч О, Qрасч О) с учетом потерь мощности в трансформаторах цеховых подстанций и цеховых сетях напряжением до 1 кВ – ΔРц , ΔQц и коэффициента одновременности максимумов силовой нагрузки kо max:
РрасчПП = (ΣРрасчНН + ΣРрасчВН) kо max + ΣРрасч О + ΔРц ;
Qрасч ПП = (ΣQрасч НН + ΣQрасч ВН - ΣQCД) kо max + ΣQрасч О + ΔQц
Sрасч ПП =
Суммарные потери активной и реактивной мощности в трансформаторах цеховых подстанций и цеховых сетях напряжением до 1кВ приближенно принимаются равными соответственно 3 и 10% от полной трансформируемой мощности Sрасч. ΔРц = 0,03 Sрасч ; ΔQц = 0,1 SрасчПотери активной и реактивной мощности в кабелях высшего напряжения в предварительных расчетах не учитываются вследствие их малой значимости.
Значения коэффициента одновременности максимумов для шин ГПП kоmax принимают по справочным таблицам, komax = 0,9 – 0,95.
Пример выполнения картограммы нагрузок можно разобрать по [3 стр.237].
Литература
[2 стр.214-231; 3 стр.235-239; 4 стр.217-218]
Вопросы для самоконтроля
1. Что представляет площадь круга картограммы?
2. Как рассчитать радиус окружности?
3. Как определяется сектор осветительной нагрузки?
4. По каким формулам рассчитываются электрические нагрузки U выше 1 кВ?
Тема 3.4 Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции
Выбор числа трансформаторов на подстанциях по условиям надежности электроснабжения и по конструктивному исполнению. Выбор мощности транс-форматоров по коэффициенту допустимой загрузки. Систематические допустимые нагрузки трансформаторов в нормальном режиме. Перегрузка трансформаторов в аварийном режиме. Технико-экономическое сравнение вариантов выбора трансформаторов.
Методические указания
Выбор типа, числа трансформаторов и схем питания подстанций должен быть обусловлен величиной и характером электрических нагрузок, размещением нагрузок на генеральном плане предприятия.
Трансформаторные подстанции должны располагаться как можно ближе к центру размещения потребителей. Для этого должны применяться внутрицеховые п/ст (КТП), а также встроенные в здание цеха или пристроенные к нему ТП, питающие отдельные цеха или части их.
ТП должны размещаться вне цеха только при невозможности размещения внутри его или при расположении части нагрузок вне цеха.
Выбранная п/ст должна занимать минимум полезной площади цеха, удовлетворять требованиям электрической и пожарной безопасности и не должна создавать помех производственного процессу.
Применение внешних отдельно стоящих цеховых п/ст целесообразно при:
- питании от одной п/ст нескольких цехов, когда пристройка или сооружение самостоятельных подстанций в каждом цехе экономически нецелесообразно;
- наличии в цехах взрывоопасных производств;
-невозможности размещения п/ст внутри цехов по соображениям производственного характера.
Важным фактором при выборе мощности трансформаторов является плотность нагрузки на единицу площади.
Для производственных цехов с плотностью нагрузки до 0,3 кВА/м2 и суммарной установленной мощностью 2…3 МВА рекомендуются мощности трансформаторов 630…1000 кВА. При плотности нагрузки > 3 кВА/м2 и установленной мощности > 3 МВА при экономическом обосновании 1600; 2000 кВА.
Практикой установлено, что п/ст промышленных предприятий должны быть одно- и двухтрансформаторными. Установка на п/ст более двух трансформаторов, как правило, экономически нецелесообразна.
Количество трансформаторов более двух возможно лишь при наличии мощных сосредоточенных нагрузок, при отсутствии мест для рассредоточенного размещения п/ст по технологическим условиям.
Однотрансформаторные цеховые п/ст применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва (II и III категории) или при резервировании, осуществляемом по перемычкам на вторичном напряжении, при незначительной ( до 15-25%) мощности потребителей I категории.
Двухтрансформаторные п/ст применяются при преобладании потребителей I и II категорий, а также при наличии неравномерного суточного или годового графика нагрузки. При выходе из строя одного трансформатора на двухтрансформаторной подстанции оставшийся в работе трансформатор должен нести нагрузку потребителей I и II категорий, при этом потребители III категории могут временно отключаться. Для этого номинальная мощность трансформаторов двухтрансформаторных п/ст принимается равной 70% от общей расчетной нагрузки цеха. Тогда при выходе из строя одного из трансформаторов второй на время ликвидации аварии оказывается загруженным не более, чем на 140%.
Рекомендуемые коэффициенты загрузки Кз:
для однотрансформаторных п/ст Кз = 0,85 – 0,95
для двухтрансформаторных п/ст Кз = 0,65 – 0, 85.
Литература
[1 стр.198-201; 2 стр. 204-213; 3 стр. 278-286; 4 стр. 219-233]
Вопросы для самоконтроля
1. Какая подстанция называется внутрицеховой? Пристроенной? встроенной?
2. В каких случаях целесообразно применение отдельстоящих цеховых ТП?
3. Трансформаторы какой мощности применяют на цеховых ТП?
4. Как рекомендуется загружать трансформаторы подстанций и почему?
Тема 3.5 Короткое замыкание. Расчет его токов.
Понятие короткого замыкания (КЗ) в электрических сетях. Физическая сущность процесса короткого замыкания. Виды короткого замыкания (однофазное, двухфазное, трехфазное симметричное, двойное замыкание на землю). Расчетная схема системы электроснабжения. Схема замещения и выбор элементов цепи короткого замыкания (турбогенераторов, гидрогенераторов, трансформаторов, электродвигателей, электрических линий, реакторов). Приведение расчетной схемы к эквивалентной. Расчет токов КЗ от источника неограниченной мощности. Расчет токов КЗ по расчетным кривым. Расчет токов короткого замыкания в установках до 1кВ. Электродинамическое и термическое действие токов короткого замыкания. Способы ограничения токов короткого замыкания.