Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующего устройства

2.2 Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующего устройства

Компенсация реактивной мощности или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.

Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям вызывает возникновение дополнительных потерь активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения.

Затраты, обусловленные этой передачей, можно уменьшить или даже устранить, если устранить влияние реактивной мощности в сетях низкого напряжения.

Компенсация реактивной мощности с одновременным улучшением качества электроэнергии непосредственно в сетях промышленных предприятий является одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок предприятия.

Для компенсации реактивной мощности применяются специальные,компенсирующие устройства, являются источниками реактивной энергии емкостного характера.

Мощность КУ (компенсирующие устройства) определяется из выражения:

Q_k=α × P_max × (tgφ_max – tgφ_э) кВар,

где Р_мах – максимальная расчетная мощность;

α – коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, принимается равным 0,9;

tgφ_э определяется cosφ_э = 0,92 – 0,95 коэффициентом мощности, устанавливаемым системой. Принимаем tgφ_э = 0,33

tgφ_max – расчетный максимальный коэффициент мощности

cosφ_max = P_max / S_max

cosφ_max = 102,82/110,4 = 0,93

tgφ_max = 0,39

Q_к = 0,9 × 102,8 / (0,39 – 0,33) = 1542 кВАр

По расчетному значению реактивной мощности выбираем компенсирующие устройство типа УКН - 0,38 – 900 в количестве 2-х штук.

2.3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховой подстанции

Трансформаторные цеховые подстанции являются основным звеном системы электроснабжения и предназначены для питания одного или нескольких цехов.

Одно-трансформаторные цеховые подстанции применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складного» резерва или при резервировании, осуществляемом по перемычкам на вторичном напряжении.

Двух-трансформаторные подстанции применяются при преобладании потребителей 1-ой и 2-ой категорий.

Выбор числа и мощности трансформаторов обусловлен величиной и характером нагрузки, с учетом его перегрузочной способности, которая должна составлять 40% от мощности трансформатора.

При выборе трансформатора необходимо знать мощность подстанции:

S_p =

где S_p – мощность трансформатора, потребляемая участком после компенсации, кВАр;

P_max – суммарная активная максимальная мощность, кВт;

Q_max – суммарная реактивная максимальная мощность, кВАр

Q_k – реактивная потребляемая мощность компенсирующего устройства, кВАр.

Мощность трансформатора, потребляемая с учетом 40% запаса, вычисляем по формуле:

S_m = 0,75 × S_p

где S_p – мощность трансформатора, потребляемая группой электроприемников после компенсации, кВА;

Мощность трансформатора с учетом климатических условий (среднегодовая температура отличается от Q_ср = 5^о С) определяется из выражения:

где: S_m – мощность трансформатора, потребляемая с учетом 40% запаса

Q_ср – среднегодовая температура местности, где устанавливается трансформатор.

S_р =

S_m = 0,75 × 125,7 = 94,3 кВА

По расчетной мощности равной 94,3 кВА с учетом температуры местности и 40% запаса, принимаем к установке трансформатор типа ТМ-100/10 У1

2.4 Расчет и выбор силовой сети, сечения проводов и кабелей

Все приемники электроэнергии рассчитаны на трехфазный переменный ток и напряжение 380 В, промышленную частоту 50 Гц, по степени надежности электроснабжения относятся ко второй категории, устанавливаются стационарно и по площади распределены равномерно.

Проводки электрических сетей от проходящего по ним тока, согласно закону Джоуля-Ленца, нагреваются.

Количество выделенной тепловой энергии пропорционально квадрату тока, сопротивлению и времени протекания тока. Чрезмерно высокая температура нагрева проводника может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений и пожарной опасности. Поэтому устанавливаются предельно допустимые значения температуры нагрева проводников в зависимости от марки и материала изоляции проводника в различных режимах.

Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наиболее длительно допустимая температура нагрева проводника, называется предельно допустимым током по нагреву.

При расчете сети по нагреву рассчитывается ток для каждого электроприемника и группы электроприемников, питающихся от одного силового пункта:

Расчетный ток для группы электроприемников:

I_р =

где: I_р – расчетный ток;U_ф – фазное напряжение.

Расчетный ток для каждого потребителя:

I_нр =

где: Р_н – номинальная мощность электроприемника – кВт;

U_н – номинальное напряжение, В;

cosφ – коэффициент мощности электроприемника;

η – коэффициент полезного действия электроприемника;

Пример расчета электроприемников силового пункта СП.

I_нр1= 400/(1,73*380*0,5*0,9)=1,4(А)

Таблица 4. Расчетно-монтажные данные по цеху

№ позиции на чертеже	Наименование оборудования	Количество	Модель	Рн, кВт	Iн, А	Марка Провода
1-3	Универсально- заточные	3	3644	0,4	1,4	АПВ 4×2
4,5	Заточные для червячных фрез	2	35662ВФ2	2,2	7,4	АПВ 4×2
6,11	Заточные	2	3Д642**	2,2	7,4	АПВ 4×2
7,10	Токарно-винторезные	2	16К25	50	169	АПВ 4×95
8,9	Заточные для круглых плашек	2	3616	0,8	2,7	АПВ 4×2
12,18	Резьбошлифовальные	2	5К823В	5,5	18,6	АПВ 4×2,5
13-15	Плоскошлифовальные	3	3Е710А	3	10,1	АПВ 4×2
16,17,22	Внутришлифовальные	3	3М225В	1	3,4	АПВ 4×2
19-21	Круглошлифовальные	3	3У10С	1,1	3,7	АПВ 4×2
	Вентиляторы	3	ВУ	20	42,3	АПВ 4×16

По номинальному расчетному току по таблицам выбираем сечение проводов и кабелей и определяем способ прокладки.

Расчетный ток для группы электроприемников определяем в пункте 2.1

I_max = 110,4/(1,73 × 0,38) = 157,7 А

По расчетному току выбираем ШРА 73 с номинальным током 250 А, а от трансформатора до ШРА – кабель типа АСГ (95 × 4) (таблица) и выключатель ВА 52Г-33 I_н = 160 А. Для электроприемников по номинальному току определяем провод АПВ различного сечения. Все провода четырехжильные с поливинилхлоридной изоляцией марки АПВ, исключение составляет рабочее место электромонтажника, там устанавливают двухжильные.

Расчетные данные по данному силовому пункту сведены в Расчетно-монтажные таблицы Приложения.

План цеха с нанесением силовой сети представлен на листе формата А1.