Расчет электрических нагрузок и выбор трансформаторов
Создание любого промышленного объекта начинается с его проектирования. Не простое суммирование установленных (номинальных) мощностей ЭП предприятия, а определение ожидаемых (расчетных) значений электрических нагрузок является первым и основополагающим этапам проектированием СЭС. Расчетная максимальная мощность, потребляемая электрприемниками предприятия, всегда меньше суммы номинальных мощностей этих ЭП.
Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала и неоправданному увеличению мощности трансформаторов и прочего оборудования. Занижение может привести к уменьшению пропускной способности электросети, к лишним потерям мощности, перегреву проводов, кабелей и трансформаторов, а следовательно, к сокращению срока их службы.
Существующие методы определения расчетных нагрузок основаны на обработке экспериментальных и практических данных об электрических нагрузках действующих промышленных предприятий.
Для расчета нагрузок разделим все ЭП цеха на 3 группы распределенных по силовым шкафам.
Силовой шкаф №1.
1) Данные по приемникам
Р1,11,40 = 2,1 кВт, kи = 0,1, cosφ = 0,5; tgφ = 1,73
Р2,3,4 = 3,5 кВт, kи = 0,14, cosφ = 0,5; tgφ = 1,73
Р5,10=8 кВт, kи = 0,14, cosφ = 0,5; tgφ = 1,73
Р6,7 =5,2 кВт, kи = 0,14, cosφ = 0,5; tgφ = 1,73
Р8,9 =3,2 кВт, kи = 0,14, cosφ = 0,5; tgφ = 1,73
2) Определяем активную номинальную групповую мощность приемников, приведенных к длительному режиму
(1)
3) Определяем активную среднюю мощность за наиболее нагруженную смену
(2)
4) Определяем средний коэффициент использования группы электроприемников
(3)
по таблице выбираем кmax=2,54
5) Определяем среднюю реактивную мощность за наиболее нагруженную смену
(4)
6) Определяем средневзвешенный tg φ
(5)
7) Определяем показатель силовой сборки в группе
(6)
8) Так как m > 3 и kи < 0,2 то расчет мощности производим через относительные единицы
(7)
где n1 – число наибольших приемников группы, nном – общее число приемников группы.
(8)
где Р1 – мощность наибольших приемников группы.
В зависимости от n* и P* по таблице определяем nэ* = 0,82.
Находим эффективное число приемников группы
(9)
9) Определяем расчетную мощность через кmax
Pр= кmax·Pсм=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.