Характеристика окружающей среды производственных помещений
Определение электрических нагрузок по группам приемников электроэнергии
Построение картограммы определения центра электрических нагрузок и места расположения питающих подстанций
Выбор системы внешнего электроснабжения
Выбор системы внутреннего электроснабжения
Построение принципиальной схемы электроснабжения
Составляем расчетную схему электроснабжения до электроприемников, подключенных к ШР-1. на схему наносим известные данные
Все данные по выбранным автоматическим выключателям и по кабелям заносим в таблицы. Проверку элементов цеховой сети проводим в разделе 10.1
Составляется схема замещения и нумеруются точки короткого замыкания в соответствии с расчетной схемой
Выбор и проверка токоведущих частей и аппаратов по токам КЗ
≥ 3,39
Составляем схему замещения (рисунок 10.1) и нумеруем точки короткого замыкания в соответствии с расчетной схемой
Определяем трехфазные и двухфазные точки короткого замыкания и заносим в «Сводную ведомость»
Составляется схема замещения для расчета 1-фазных токов КЗ (рисунок 10.2) и определяются сопротивления
Релейная защита цехового трансформатора
Защита цехового трансформатора при перегрузе
Расчет молниезащиты
Возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их
Регулирование работы компенсирующих устройств
Организация безопасной эксплуатации производства
Организация безопасной работы на холодильной станции цеха 2510
Общие требования к заземлению электроустановок
Навигация
Возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их
Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий на основании технико-экономических расчетов
116777
знаков
17
таблиц
4
изображения
1. Возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их
реактивной мощностью. Так, при передаче активной и реактивной мощностей через элемент сети с сопротивлением потери активной мощности
(14.6)
Дополнительные потери активной мощности 
, вызванные передачей реактивной мощности, пропорциональны Q².
2. Возникают дополнительные потери напряжения. Например, при передаче мощностей P и Q через элемент сети с активным R и реактивным Х сопротивлениями потери напряжения
(14.7)
где 
– потери напряжения, обусловленные соответственно активной и реактивной мощностью.
Дополнительные потери напряжения приводят к снижению качества напряжения и к дополнительным затратам на ввод средств регулирования напряжения.
3. Загрузка реактивной мощностью линий электропередачи трансформаторов требует увеличения площади сечений проводов воздушных и кабельных линий, номинальной мощности и числа трансформаторов подстанций и оборудования ячеек распределительных устройств.
Из сказанного следует, что технически и экономически целесообразно предусматривать дополнительные мероприятия по уменьшению потребляемой реактивной мощности, которые можно разделить на две группы:
– снижение потребления реактивной мощности приемниками электроэнергии без применения компенсирующих устройств;
– применение компенсирующих устройств.
Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности:
1. упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования;
2. замена малозагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности;
3. понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;
4. ограничение продолжительности холостого хода двигателей;
5. применение синхронных двигателей вместо асинхронных той же мощности в случаях, когда это возможно по условиям технологического процесса;
6. повышение качества ремонта двигателей;
7. замена и перестановка малозагруженных трансформаторов;
8. отключение в резерв части трансформаторов в периоды снижения их нагрузки (например, в ночное время).
Мероприятия второй группы по уменьшению передачи реактивной мощности предприятиями от энергосистемы предусматривают установку специальных компенсирующих устройств (КУ) на предприятиях для выработки реактивной мощности в местах ее потребления. Примером КУ может быть конденсаторная батарея (С), подключаемая параллельно активно-индуктивной нагрузке (RL), например асинхронному двигателю. Принцип компенсации при помощи емкости поясняет векторная диаграмма (рисунок 14.2). Из диаграммы видно, что подключение конденсатора С уменьшило угол сдвига фаз между током и напряжением нагрузки и соответственно повысило коэффициент мощности нагрузки. Уменьшился потребляемый из сети ток от I1 до I2, т.е. на ΔI.
Реактивная мощность, передаваемая из сети энергосистемы Qз в час наибольшей активной нагрузки системы, указывается в договорах на отпуск электроэнергии. Контроль за реактивной мощностью потребителей осуществляет энергоснабжающая организация и Госэнергонадзор. Контролируется наибольшее потребление реактивной мощности.
Для контроля за наибольшей реактивной мощностью служат счетчики с указателями 30-минутного максимума. При отсутствии специальных счетчиков для контроля за наибольшей потребляемой реактивной энергией используют записи обычных счетчиков. Записи подлежат 30-минутные показания счетчиков в часы максимума системы и их показания к началу и концу суточного провала активной нагрузки данной энергосистемы.
Задачи компенсации реактивной мощности должны решаться в соответствии с Указаниями по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях комплексно с энергосистемами с учетом регулирования напряжения района, в котором расположено промышленное предприятие. Выбор параметров компенсирующих устройств, их размещение в системе электроснабжения представляют собой технико-экономическую задачу и определяются условиями наибольшей экономичности по минимуму приведенных затрат.
Для стимулирования проведения мероприятий по компенсации реактивной мощности на действующих предприятиях Госэнергонадзором установлена шкала скидок (–) и надбавок (+) к тарифу на электроэнергию.
а) б)
Рисунок 14.2 Схема замещения (а) и векторная диаграмма цепи линия – приемник электроэнергии (б) при параллельном включении конденсаторов.
Компенсирующие устройства
Для компенсации реактивной мощности используются батареи конденсаторов, синхронные машины и специальные статические источники реактивной мощности.
Батарея конденсаторов (БК) – специальные емкостные КУ, предназначенные для выработки реактивной мощности. В настоящее время выпускаются комплектные конденсаторные установки (ККУ) серии УК – 0,38 на напряжение 380 В мощностью 110…900 кВар (таблица 14.1) и серии УК-6/10 мощностью 450…1800 кВар (таблица 14.2).
Таблица 14.1 Технические данные статических КУ напряжением до 1 кВ
| Тип установки | Номинальная мощность, кВар | Число х мощность регулируемых ступеней, кВар |
| УК – 0,38–110Н | 110 | 1 х 110 |
| УК – 0,38–220Н | 220 | 2 х 110 |
| УК – 0,38–320Н | 320 | 3 х 110 |
| УК – 0,38–430Н | 430 | 4 х 110 |
| УК – 0,38–540Н | 540 | 5 х 110 |
| УК – 0,38–150Н | 150 | 1 х 150 |
| УК – 0,38–300НЛ, НП | 300 | 2 х 150 |
| УК – 0,38–450НЛ, НП | 450 | 3 х 150 |
| УК – 0,38–600НЛ, НП | 600 | 4 х 150 |
| УК – 0,38–900НЛ, НП | 900 | 6 х 150 |
При отключении конденсаторы сохраняют напряжение остаточного заряда, представляющее опасность для персонала и затрудняющее работу выключателей. По условиям безопасности требуется применение разрядных устройств. В качестве разрядных устройств применяются два однофазных трансформатора на напряжения (НОТ). В новых конденсаторах применяют встроенные разрядные сопротивления. При индивидуальной компенсации электроприемника разрядные сопротивления не требуются.
Измерение силы тока в цепи БК осуществляется тремя амперметрами (для контроля за целостью предохранителей и нормальной работой каждой фазы) и
счетчиком реактивной энергии. Для автоматического отключения батареи при повышении напряжения в данном узле сети свыше заданного значения и для включения при понижении напряжения предусматривается специальная автоматика.
Для расчетов и анализа влияния поперечной емкостной компенсации на работу сети рассмотрим векторную диаграмму цепи (рисунок 14.2) (при параллельном включении приемника электроэнергии Rп, ХLп и батареи конденсаторов Хс к линии Rл, Хл). Вследствие параллельного нагрузке включения емкости С угол φ уменьшился от φ1 до φ2, сила тока нагрузки от приемника – от I1 до I2, т.е. произошла разгрузка линии по току на ΔI = I1 – I2. разгрузились на то же значение и генераторы энергосистемы благодаря генерации конденсаторной батареи мощности Qс в месте установки приемников. Кроме того, сеть и генераторы разгрузились вследствие уменьшения потерь на ΔРк и ΔQк, так как поток реактивной мощности снизился на Qс:
; 
(14.8)
где R, Х – эквивалентные сопротивления цепи энергосистема – потребитель;
Uн – номинальное напряжение сети.
Для проектируемой сети снижение силы тока на ΔI позволяет уменьшить площадь сечения проводов линии на ΔF = ΔI / Jэк, где Jэк – экономическая плотность тока в линии. Соответственно снижаются установленная мощность трансформаторов и потеря напряжения в сети за счет уменьшения потока реактивной мощности на Qс:
(14.9)
Из векторной диаграммы (рисунок 14.2) можно определить емкость С и реактивную мощность Qс, конденсаторов, необходимую для повышения коэффициента мощности от cos φ2:
(14.10)
(14.11)
Основной недостаток конденсаторов – при понижении напряжения в сети они снижают выдачу реактивной мощности пропорционально квадрату напряжения, в то время как требуется ее повышение. Регулирование мощности КБ осуществляется только ступенями, а не плавно и требует установки дорогостоящей коммутационной аппаратуры.
Таблица 14.2 Технические данные статических КУ напряжением выше 1 кВ
| Тип установки | Номинальная мощность, кВар | Число х мощность регулируемых ступеней, кВар |
| УК-6/10–450 ЛУЗ, ПУЗ | 450 | - |
| УК-6/10–675 ЛУЗ, ПУЗ | 675 | - |
| УК-6/10–900 ЛУЗ, ПУЗ | 900 | - |
| УК-6/10–1125 ЛУЗ, ПУЗ | 1125 | - |
| УК-6/10Н-900 Л, П | 900 | 1 х 900 |
| УК-6/10Н-1350 Л, П | 1350 | 1 х 1350 |
| УК-6/10Н-1800 Л, П | 1800 | 2 х 1800 |
Синхронные машины могут генерировать и потреблять реактивную мощность, т.е. оказывать на электрическую сеть воздействие, тождественное емкости и индуктивности. Из курса «электрические машины» известно, что при перевозбуждении синхронной машины генерируется реактивная составляющая тока статора и ее значение растет при увеличении силы тока возбуждения. Векторная диаграмма подведенного от сети напряжения и тока в статора синхронной машины имеет тот же вид, что и диаграмма подведенного напряжения и тока в конденсаторной батарее (рисунок 14.2). Перевозбужденная синхронная машина генерирует передающий ток, подобно емкости.
В системах электроснабжения предприятий используют синхронные машины всех видов. Наиболее широкое применение находят синхронные двигатели (СД) в приводах производственных машин и механизмов, не требующих частоты вращения.
Синхронные генераторы (СГ) обладают, как и СД, плавным и автоматическим регулированием генерации реактивной мощности в функции напряжения сети. В отличие от СД передача реактивной мощности от генераторов осуществляется на значительное расстояние (даже от собственных электростанций предприятий). Поэтому использование генераторов в качестве источников реактивной мощности ограничивается технико-экономическими условиями режима энергосистемы.
Синхронные компенсаторы (СК) предназначены специально для выработки и потребления реактивной мощности. При большом дефиците реактивной мощности в точке подключения потребителей, когда требуется в некоторых случаях плавное и быстродействующее средство регулирования напряжения, оказывается выгодным ввод СК. При наличие резкопеременной реактивной нагрузки зона применения СК расширяется.
Недостатки СК:
– повышенные потери реактивной мощности;
– повышенные удельные капитальные вложения;
– большая масса и вибрация, из-за чего необходима установка СК на массивных фундаментах;
– необходимость применения водородного и воздушного охлаждения с водяными охладителями;
– необходимость постоянного дежурства эксплуатационного персонала на подстанциях с синхронными компенсаторами.
Кроме того, заданную мощность конденсаторов можно дробить для максимального приближения их к потребителям или при необходимости наращивать мощность БК в процессе роста нагрузок, что невозможно для СК.
Технико-экономическое обоснование выбора средств компенсации реактивной мощности
Выбор средств, способов компенсации и мощности компенсирующих устройств, распределение их по сетям напряжением до 1000 В и более проводятся на основании технико-экономических расчетов по минимуму приведенных затрат.
З = З0 + З1 · Q + З2 · Q² (14.5)
где З – приведенные затраты, руб.;
Q – генерируемая реактивная мощность, МВар;
З0 – постоянная составляющая затрат, не зависящая от генерируемой мощности;
З1 – удельные затраты на 1 МВар генерируемой мощности, руб./МВар;
З2 – удельные затраты на 1 МВар² генерируемой мощности, руб./МВар².
Для определения оптимальной реактивной мощности сравниваются затраты на выработку реактивной мощности синхронными источниками с затратами на выдачу той же мощности конденсаторами:
Q1 = (З1к – З1сд)/2З2сд (14.6)
На промышленных предприятиях основные потребители реактивной мощности присоединятся к сетям до 1000 В. Источниками реактивной мощности здесь являются БК, а недостающая часть перекрывается перетоком из сети высшего напряжения – с шин напряжением 6…10 кВ от СД, БК, генераторов местной электростанции или из сети электросистемы.
Задача оптимизации реактивной мощности сводится к определению таких значений реактивной мощности каждого источника, при которых суммарные затраты достигают минимума при соблюдении баланса реактивной мощности.
Если по заданию энергоснабжающей организации из системы можно получить Qз, то должно быть скомпенсировано Qк = 1.15 (Qв – Qэ) синхронными двигателями и конденсаторами. Коэффициент 1,15 учитывает необходимый 15%-ный резерв реактивной мощности на предприятии, для чего требуется увеличить мощность конденсаторов Qк.
Размещение компенсирующих устройств
Рациональное размещение компенсирующих устройств зависит от многих факторов, в частности от соотношения мощностей синхронных и асинхронных двигателей, установленных в сетях высшего и низшего напряжения.
Дополнительным источником реактивной мощности в распределительных сетях служат БК, место которых определяется в результате приведенных расчетов, так как БК можно устанавливать в сетях напряжением 6…10 кВ или 0,4 кВ. при этом следует учитывать, что разукрупнение мощности БК приводит к увеличению удельных затрат на аппаратуру, измерительные приборы, конструкции и пр. поэтому не рекомендуется применение БК на напряжение 6…10 кВ единичной мощностью менее 400 кВар, если присоединение выполняется через общий выключатель с силовым трансформатором или другим приемником электроэнергии, то единичная мощность БК снижается до 100 кВар.
В связи с внедрением в промышленности СД средней мощности 500…1600 кВт вопрос о размещении дополнительных компенсирующих устройств приобретает важное значение и усложняется.
Максимальная реактивная мощность, которую может генерировать СД
(14.7)
где 
– коэффициент дополнительной перегрузки.
Приняв cos φ = 0,9; 
= 0,92; = 1,2, получим
(14.8)
При наличии СД в узле нагрузки они должны быть оптимально использованы для повышения коэффициента мощности узла сосредоточенной нагрузки напряжением 6…10 кВ, расположенной вблизи установки СД.
Использовать всю реактивную мощность СД для повышения cos φ в цехах предприятия нецелесообразно, так как переток ее по ЛЭП напряжением 6…10 кВ вызывает дополнительную нагрузку на них и может привести к завышению мощности трансформатора, т.е. экономически он не всегда оправдан. Поэтому компенсация реактивной мощности потребителей проводится с широким применением установок БК.
В отдельных случаях необходимо проверять экономичность установки БК сопоставлением приведенных затрат на установку БК и на потери в СД на генерацию реактивной мощности. Необходимость в установке БК обычно возникает, если реактивная мощность СД недостаточна для компенсации.
Похожие работы
... Так как установка ППЭ в точном геометрическом ЦЭН невозможна из-за нехватки место под строительство, то смещаем ППЭ в сторону питания. 7. Выбор системы питания Система электроснабжения любого промышленного предприятия может быть разделена условно на две подсистемы – питания и распределения электроэнергии внутри предприятия. В систему питания входят питающие линии электропередач (ЛЭП) и ППЭ. ...
... развития: вводятся новые производственные площади, повышается использование существующего оборудования или старое оборудование заменяется новым, более производственным и мощным, изменяется технология и т. д. Система электроснабжения промышленного предприятия (от ввода до конечных приемников электроэнергии) должна быть гибкой, допускать постоянное развитие технологии, рост мощности предприятий и ...
... - 8 25 22,666 12912 40350 Рис. 6. Картограмма электрических нагрузок точкой А на картограмме обозначим координаты центра электрических нагрузок завода. Выбор рационального напряжения При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий важным вопросом является выбор рациональных напряжений для схемы, поскольку их значения определяют параметры линий электропередачи и ...
... повреждения или отключения другой. 1. Определяют ток в линии в нормальном и послеаварийном режимах: (6.1.5) (6.1.6) 2. Сечение провода рассчитывают по экономической плотности тока: Для текстильного комбината: Тма = 6200-8000 ч., Тмр = 6220ч. [10]. Следовательно jэк = 1 А/мм2 [9]. (6.1.7) По полученному сечению выбирают алюминиевый провод со стальным сердечником марки АС-120/19. ...
0 комментариев