Питание рабочего освещения производится от осветительного щитка ОЩВ-12, в котором в качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания и перегруза установлены автоматические выключатели.
3. Расчетная часть
3.1 Расчет освещения
Расчет освещения проводится по методу коэффициента использования
светового потока. В качестве источника света примем к установке лампы накаливания мощностью 500Вт.
Расчёт сводится к определению необходимого числа ламп в соответствии с нормированной освещённостью. Число ламп определяется по формуле:
N = E · Kз · Z · S / U · Фл, (1)
где E – нормированная освещенность, Е = 150лк [1, табл. П 15];
Z – коэффициент, учитывающий снижение светового потока при эксплуатации, Z = 1,1 [1, С. 344];
Kз – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения светового
потока по освещаемой поверхности, Kз = 1,3 [1, табл.19.1];
S – площадь помещения, м²;
Фл – световой поток одной лампы, Фл = 8200лм, [2, табл.3.12];
U – коэффициент использования светового потока, определяется в зависимости от типа светильника, лампы, показателя помещения и коэффициентов отражения: рn – от потолка, рс – от стен, рр – от рабочей поверхности.
Показатель помещения ι находим по формуле:
ι = (А · В)/ Нр · (А + В), (2)
где А – длина помещения, м;
В – ширина помещения, м;
Нр – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.
ι = (36 · 48)/ 4 · (36 + 48) = 5,14
Для светильника Гс при: рn - 50℅, рс - 30℅, рр -10℅, ι=5,14 U=82% [2,прил.5,табл.3], определяем по формуле (2) число ламп:
N =150 · 1,3 · 1,1 · 1728/0,82 · 8200 = 55 шт
Примем к установке 55 светильников типа Гс с лампой накаливания Г220-500, которые установим в пять рядов по 11 светильников.
Находим число ламп аварийного освещения ( 25℅ от рабочего ).
55 · 0,25 = 14 шт
3.2 Расчет электрических нагрузок
Расчет силовых электрических нагрузок ведётся по узлу нагрузки ( шкаф распределительный, шинопровод, трансформаторная подстанция). Все приёмники данного узла нагрузки делятся на характерные технологические группы.
Для каждой группы по [3, табл. 4.1] находят коэффицент использования Ки, коэффициент активной мощности cos φ и коэффициент реактивной мощности tg φ.
Находят установленную мощность для каждой группы электроприёмников по формуле:
Руст=N * Рном , (3)
где N – число электроприёмников;
Рном – номинальная мощность одного электроприёмника, кВт.
Для каждой технологической группы находят среднесменную активную Рсм и среднесменную реактивную Qсм мощности по формулам:
Рсм = Ки * Руст , (4)
Qсм = Рсм * tg φ, (5)
По узлу нагрузки находят суммарную установленную мощность ∑Pуст, активную суммарную среднесменную мощность ∑Pсм и сумарную среднесменную реактивную мощность ∑Qсм:
∑Pуст = ∑Pуст i , (6)
∑Pсм = ∑Pсм i , (7)
∑Qсм = ∑Qсм i , (8)
где ∑Pуст i – суммарная установленная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт;
∑Pсм I - активная суммарная среднесменная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт;
∑Qсм I - суммарная среднесменная реактивная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт.
Определяют групповой коэффициент использования по формуле:
Ки.гр = ∑Pсм / ∑Pуст , (9)
Определим модуль нагрузки:
m = Рном. max/Рном. min, (10)
где Рном. max - наибольшая активная номинальная мощность приёмника в группе, кВт;
Рном. min - наименьшая активная номинальная мощность приёмника в группе, кВт.
Определяют эффективное число приёмников.
При m ≤ 3, nэ = N.
Далее определяем в зависимости от группового коэффициента использования и эффективного числа электроприёмников коэффициент максимума Км [4, табл 2-7]
Определяют расчётную максимальную активную Рм и реактивную Qм мощности по формулам:
Рм = Км ∙ ∑Рсм, (11)
Qм = Lм ∙ ∑Qсм, (12)
где Lм – коэффициент максимума реактивной мощности.
Определяют полную максимальную мощность Sм и максимальный расчётный ток Iр:
Sм = √Рм2 + Qм2 , (13)
Iр = S/√3 ∙ Uном, (14)
Для остальных распределительных шкафов расчёт аналогичен, результаты сведены в табл. 2
Таблица 2
| Номер по плану | Кол-во | Руст, кВт | Ки | Мощность среднесменная | Cos φ tg φ | nэ | m | Км | Расчётная мощность | Iр А | |||
| Рсм кВт | Qсм кВАр | Р кВт | Q кВАр | S кВА | |||||||||
| 10/1 | 1 | 11 | 0,65 | 7,15 | 5,2 | 0,8 0,73 | 8 | 2,2 | 1,7 | 17,8 | 14 | 22,6 | 34,4 |
| 11/1 11/2 | 2 | 5 | 0,05 | 0,25 | 0,43 | 0,5 1,73 | |||||||
| 6/1 6/2 6/3 6/4 6/5 | 5 | 25 | 0,12 | 3 | 7,05 | 0,4 2,35 | |||||||
| На шинах ШР-1 | 8 | 41 | 0,25 | 10,4 | 12,68 | ||||||||
| 10/2 | 1 | 11 | 0,65 | 7,15 | 5,2 | 0,8 0,73 | 8 | 2,2 | 1,7 | 19,5 | 16,6 | 25,6 | 39 |
| 6/6 6/7 6/8 8/1 8/2 8/3 8/4 | 7 | 35 | 0,12 | 4,2 | 9,87 | 0,4 2,35 | |||||||
| На шинах ШР-2 | 8 | 46 | 0,25 | 11,4 | 15,07 | ||||||||
| 10/3 | 1 | 11 | 0,65 | 7,15 | 5,2 | 0,8 0,73 | 2,5 | 2,8 | 87 | 106,8 | 138 | 212,3 | |
| 8/5 | 1 | 5 | 0,12 | 0,6 | 1,41 | 0,4 2,35 | |||||||
| 14/1 14/2 14/3 14/4 | 4 | 10,2 | 0,3 | 3 | 7,9 | 0,35 2,58 | |||||||
| 4 | 1 | 70 | 0,17 | 11,9 | 13,7 | 0,65 1,15 | |||||||
| На шинах ШР-3 | 7 | 96,1 | 0,24 | 22,7 | 28,1 | ||||||||
| 10/4 | 1 | 11 | 0,65 | 7,15 | 5,2 | 0,8 0,73 | |||||||
| 3/1 3/2 3/3 | 3 | 315 | 0,17 | 53,6 | 61,6 | 0,65 1,15 | |||||||
| Освещение ОЩВ-12 | 55 | 27,5 | |||||||||||
| На шинах ШР-4 | 9,5 | 293,4 | 325 | 438 | 674 | ||||||||
| На шинах ТП | 439,7 | 462 | 638 | 982 | |||||||||
3.3 Компенсация реактивной мощности
Чтобы уменьшить потери мощности необходимо компенсировать реактивную нагрузку. Найдем необходимую мощность компенсирующего устройства:
Qку = α · PрΣ · (tg φ ср.вз. - tgφс ) , (15)
где α – коэффициент, учитывающий возможность снижения реактивной
мощности естественными способами, принимается равным 0,9 [4];
PрΣ – суммарная активная нагрузка на шинах 0,38кВТП;
tg φ ср.вз – средневзвешенное значение реактивного коэфициента мощности;
tgφс – реактивный коэфициент мощности, который необходимо достич после компенсации tgφс = 0,15 по заданию;
Qку = 0,9 · 439,7· ( 1,05 – 0,15 ) = 356,2 кВАр
tg φ ср.вз. = Q рΣ/PрΣ , (16)
tg φ ср.вз. = 462 / 439,7 = 1,05,
где РрΣ – суммарная расчётная активная нагрузка на шинах 0,38кВ ТП;
QрΣ – суммарная расчётная реактивная нагрузка на шинах 0,38кВ ТП.
По [5, табл. 10.11] выбираем комплектное компенсирующие устройство
УК – 0,38 – 150НУ3 и УК – 0,38 – 220НУ3. Мощность компенсирующего устройства 370 кВАр. Находим уточнённую расчётную нагрузку на шинах 0,38кВ ТП:
Sр = √ Рр∑2 + (Q рΣ - Qку)² (17)
Sр = √ 439,7² + ( 462 – 370)² = 452 кВА
2.4 Выбор трансформаторов питающей подстанции
Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховых промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.
Критериями при выборе трансформаторов являются надёжность электроснабжения, условие обеспечения режима работы системы электроснабжения с минимумом потерь электроэнергии.
Учитывая, что электропреимники цеха относятся к потребителям 3-й категории по надёжности электроснабжения, на питающей подстанции можно установить трансформатор.
В соответствии с нагрузкой намечаем 2 варианта мощности трансформаторов:
1вар.- 1х630 кВА
2вар.- 2х250 кВА
Расчёт покажем на примере 2-ого варианта.
1)Определяем коэффициент загрузки трансформаторов:
Кз = Sр/N * Sном.тр, (18)
где N – число устанавливаемых трансформаторов;
Sном.тр – номинальная мощность одного трансформатора
Кз = 452/2 * 250 = 0,9 ,
2)Проверяем трансформаторы по аварийному режиму.
Так как масляные трансформаторы в аварийном режиме допускают перегрузку на 40% по 6 часов в сутки в течении 5 суток, то при отключении одного трансформатора второй с учётом допустимого перегруза пропустит
0,4·250 = 350кВА
Дефицит мощности составит
452-350 = 102кВА,
но т.к. электроприёмники относятся к 3 категории по надёжности электроснабжения, то часть их на время ремонта можно отключить.
3)Проверяем трансформаторы по экономически целесообразному режиму.
Находим стоимость потерь энергии:
Сn=Со∙N∙Tм[∆Рхх+Ки.п∙Iхх∙Sном.тр/100+Кз2∙(∆Ркз+Кип∙Uк∙Sном.тр/100)], (19)
где Со – стоимость одного кВт·ч, на текущий, Со = 0,81 руб/кВт∙ч;
Тм – число использования максимума нагрузки. Тм = 2000ч, [3, с. 38];
∆Рхх – потери мощности холостого хода, ∆Рхх=0,91кВт [5, табл. 27.6];
Ки.п – Коэффициент изменения потерь, Ки.п = 0,03 кВт/кВАр [5];
Iхх – ток холостого хода, Iхх= 2,3% [5, табл. 27.6];
∆Ркз – потери мощности короткого замыкания, ∆Ркз=3,7 [5, табл. 27.6];
Uк – напряжение короткого замыкания, Uк = 6,5% [5, табл. 27.6]
Сn=0,81∙2∙2000[0,74+0,03∙2,3∙250/100+0,9(3,7+0,03∙6,5∙250/100]=8576,6 руб,
Находим капитальные затраты:
К = N · Cс.тр, (20)
где Cс.тр – стоимость одного трансформатора, Cс.тр = [5, табл. 27.6];
Са = Ка · К (21)
Са = 0,12 · 1500 = 180руб
где Ка - коэффициент учитывающий отчисления на амортизацию и эксплуатацию, для трансформаторов Ка = 0,12 [5]
Находим суммарные ежегодные затраты:
Таблица 3
С∑= Сn + Са (22)
С∑= 8576,6 + 180 = 8756,6руб