Проектирование электроснабжения цеха металлорежущих станков (стр. 2 из 5)

8) Так как m > 3 и k_и < 0,2 то расчет мощности производим через относительные единицы

(7)

где n₁ – число наибольших приемников группы, n_ном – общее число приемников группы.

(8)

где Р₁ – мощность наибольших приемников группы.

В зависимости от n_* и P_* по таблице определяем n_э* = 0,82.

Находим эффективное число приемников группы

(9)

9) Определяем расчетную мощность через к_max

P_р= к_max·P_см=2,54·7,3=17,1 кВт (10)

(11)

10) Определяем общую расчетную мощность для группы приемников

(12)

11) Определяем расчетный ток для группы приемников

(13)

Расчет остальных групп электроприемников производим аналогично первой группе. Результаты расчетов заносим в таблицу 1.

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на цеховых трансформаторных подстанциях является одним из основных вопросов рационального построения СЭС.

Двухтрансформаторные подстанции применяют при значительном числе потребителей 1 и 2-й категории. Целесообразно применение двухтрансформаторной подстанции при неравномерном суточном и годовом графиках нагрузки предприятия, при сезонном режиме работы. Как правило, предусматривается раздельная работа трансформаторов для уменьшения токов КЗ.

Выбор мощности трансформаторов производится исходя из расчетной нагрузки объекта электроснабжения, числа часов использования максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, допустимой перегрузки трансформаторов и их экономической загрузки.

Наивыгоднейшая (экономическая) загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории ЭП, от числа трансформаторов и способов резервирования.

Совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок определяет нагрузочную способность трансформаторов, в основу расчета которой положен тепловой износ изоляции трансформатора. Допустимые систематические нагрузки и аварийные перегрузки не приводят к заметному старению изоляции и существенному сокращению нормальных сроков службы.

Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов при выборе их номинальной мощности зависят от продолжительности перегрузки в течении суток, от температуры окружающей среды и системы охлаждения трансформатора.

1) Так как в цехе преобладают приемники 2-й категории, то целесообразно выбрать 2 трансформатора для установки на цеховую трансформаторную подстанцию.

2) Номинальную мощность трансформаторов определяем по условию

(14)

S_р=S+S^/, где S^/=

кВА

S_р=125+12,9=137,9ВА (15)

,

где β_т – коэффициент загрузки трансформатора, для приемников второй категории принимается 0,7-0,8; S_р – расчетная максимальная мощность объекта.

Принимаем к установке трансформатор с номинальной мощностью 160 кВА.

3) Проверяем перегрузочную способность трансформатора в аварийном режиме по условию

k_ав.п. < 1,4 – коэффициент аварийной перегрузки.

(16)

Такая перегрузка трансформатора по условию допускается в течение 6 часов 5 суток.

4) По условию коэффициент загрузки трансформатора β питающего приемники 2 и 3-й категории надежности электроснабжения должен составлять 0,5 – 0,7

(17)

Условие по загрузке трансформатора выполняется.

Таким образом, принимаем к установке на цеховую трансформаторную подстанцию 2 трансформатора мощностью 160 кВА марки ТМ×160/10.

Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели и индукционные печи. Прохождение в электрических сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах, генераторах электростанций, дополнительные потери напряжения, требует увеличение номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает пропускную способность всей системы электроснабжения.

Меры по снижению реактивной мощности: естественная компенсация без применения специальных компенсирующих устройств; исскуственные меры с применением компенсирующих устройств.

К естественной компенсации относятся: упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки; создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения количества ступеней трансформации; замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка; применение синхронных двигателей вместо асинхронных; ограничение продолжительности холостого ход двигателей и сварочных аппаратов.

К техническим средствам компенсации реактивной мощности относятся: конденсаторные батареи, синхронные двигатели, вентильные статические источники реактивной мощности.

Выбор компенсирующих устройств

1) Определяем мощность компенсирующего устройства

(18)

где tgφ_k – находится в зависимости от cosφ_k=0,92, который необходимо получить после установки КУ, Р_м – общая активная мощность системы электроснабжения;

Выбираем две комплектные конденсаторные установки КУ – УКН-0,38-75УЗ мощностью Q_к.ст = 75 квар;

2) Определяем фактический tgφ

(19)

3) Определяем cosφ в зависимости от tgφ

cosφ_ф = cos (arctg φ_ф) = 0,97

Полученный cosφ_ф удовлетворяет условию, поэтому выбранные компенсирующие устройства можно принять к установке.

1.4 Расчет и выбор элементов электроснабжения

1.4.1 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств

Согласно ПУЭ от перегрузок необходимо защищать силовые и осветительные сети, выполненные внутри помещений открыто проложенными изолированными незащищенными проводниками с горючей изоляцией; силовые сети, когда по условию технолотческого процесса или режима их работы могут возникать длительные перегрузки; сети взрывоопасных помещений или взрывоопасных наружных установок независимо от условий технологического процесса или режима работы сети.

Для защиты электрических сетей напряжением до 1 кВ применяют плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле магнитных пускателей.

Для защиты электрических сетей от токов КЗ служат плавкие предохранители. Они являются простейшими аппаратами токовой защиты, действие которых основано на перегорании плавкой вставки. Предохранители являются токоограничивающими аппаратами, так как в них обеспечивается околодуговое пространство и отключение цепи настолько быстро, что при больших кратностях тока в предохранителе ток не успевает достигнуть предельного значения.

Магнитные пускатели предназначены главным образом для дистанционного управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором до 100 кВт; для пуска непосредственным подключением к сети и останова электродвигателя и реверса. В исполнении с тепловым реле пускатели также защищают управляемый электродвигатель от перегрузки. Магнитный пускатель представляет собой трехполюсный контактор переменного тока с прямоходовой магнитной системой, в который дополнительно встроены два тепловых реле защиты, включенных последовательно в две фазы цепи ЭД.

Автоматические выключатели предназначены для автоматического размыкания электрических цепей при анормальных режимах (КЗ и перегрузки), для редких оперативных включений (3-5 в час) при нормальных режимах, а также для защиты цепей от недопустимых снижениях напряжения. Для защиты от токов КЗ в автоматическом выключателе применяется электромагнитный расцепитель мгновенного действия. Тепловой (обычно биметаллический) расцепитель предназначен для защиты от перегрузок, за счет изгибания биметаллической пластины. Расцепитель минимального напряжения срабатывает при недопустимом снижении напряжения в сети (30-50%). Такие расцепители применяют для ЭД, самозапуск которых нежелателен при самопроизвольном восстановлении питания.

Произведем выбор аппаратов защиты, устанавливаемых у силовых шкафов.

1) К силовым шкафам примем к установке автоматические выключатели, так как они защищают одновременно от токов КЗ и перегрузок одновременно.

2) Произведем расчет для силового шкафа 1

I_р = 32,5 А – расчетный ток силового шкафа;

I_н.а.>=I_н.р. (21)

I_н.р.>=I_р=32,5 А

Выбираем автоматический выключатель серии ВА51Г-31, I_н.а. = 100 А, I_н.р.= 40 А, U = 380 В.

Аналогично выбираем автоматические выключатели ко всем силовым шкафам. Результаты расчетов заносим в таблицу 2.

Таблица 2.

	Iр, А	Iном, А	Iн.р. А	Uном, В	Тип АВ
СШ1	32,5	100	40	380	ВА51Г-31
СШ2	89	100	80	380	ВА51Г-31
СШ3	132	100	100	380	ВА51Г-31

Для остальных приемников малой мощности целесообразно применить магнитные пускатели совместно с предохранителями.