Визначення розрахункового силового навантаження на другому рівні електропостачання

3.2 Визначення розрахункового силового навантаження на другому рівні електропостачання

На другому рівні електропостачання навантаження на живильну лінію створюється групою ЕП, які приєднані до ПРЕ. Оскільки одночасно з максимальним навантаженням усі ЕП не працюють, то результатне навантаження завжди менше від суми їхніх номінальних потужностей і буде більшим від середнього навантаження за максимально завантажену зміну (за малої| кількості ЕП) чи дорівнювати йому (за значної кількості ЕП), що характеризується коефіцієнтами розрахункових активних навантажень К_ра і розрахункових реактивних навантажеаь К_рр.

Коефіцієнт розрахункових активних навантажень К_ра залежить від ефективної кількості ЕП п_е, середньозваженого коефіцієнта використання активної потужності К_в та сталої часу нагрівання мережі Т_о, яка на другому рівні електропостачання приймається Т_о = 10 хв, тоді розрахунковий інтервал часу осереднення 3Т_о = 30 хв.

Ефективна кількість ЕП п_е – це така умовна кількість однорідних за режимом ЕП однакової потужності, яка зумовлює те саме розрахункове навантаження, як і група ЕП різних за режимом і потужністю. Значення ефективної кількості ЕП п_е визначається так:

n_е= (2.13)

де п - кількість ЕП в групі;

р_ні - номінальна активна потужність і-го ЕП з ТВ = 1.

Знайдені за формулою (2.13) значення п_еокругляються до найближчого меншого цілого числа.

Можливе визначення кількості ефективних ЕП за спощеною формулою. Кількість ефективних ЕП п_еприймається рівним дійсній кількості ЕП п, якщо відношення потужностей найбільш потужного до найменш потужного ЕП у групі не перевищує 3, а саме: .

Для груп ЕП неоднакової потужності та різного режиму середньозважений коефіцієнт використання активної потужності визначається за такою формулою

К_в= (2.14)

де k - кількість характерних груп ЕП;

Р_смi - групова середня активна потужність за максимально завантажену зміну і-ї групи ЕП;

P_ні - групова номінальна (встановлена) активна потужність і-ї групи ЕП, яка визначається за формулою (2.5).

Групове середнє активне навантаження за максимально завантажену зміну і-ї групи ЕП визначається за формулою

Р_смi = (2.15)

де n - кількість ЕП в групі;

k_ві- коефіцієнт використання активної потужності і-го ЕП;

р_ні - номінальна активна потужність і-го ЕП з ТВ =1.

Коефіцієнти використання активної потужності k_в наводяться у відповідній довідковій літературі, а деякі з них є в табл. К1 додатку К [1]. Якщо в довідкових матеріалах наведені інтервальні значення k_в, то для розрахунку приймається його найбільше значення.

Кількісні значення коефіцієнтів розрахункових активних навантажень на другому рівні електропостачання наводяться у відповідній технічній та довідковій літературі й у табл. К2 додатку К [1].

На другому рівні електропостачання розрахункове силове активне навантаження Р_р2 і розрахункове силове реактивне навантаження Q_р2 для п ЕП в групі визначаються за формулами

Р_р2 = (2.16)

Q_р.2 = _рp (2.17)

де р_см.і, q_см.і – відповідно середні активна та реактивна потужності за максимально завантажену зміну і-го ЕП;

tgj_ні – коефіцієнт реактивної потужності ЕП.

У формулі (2.17) коефіцієнт розрахункових реактивних навантажень К_рр з кількістю ефективних ЕП п_е< 10 приймається К_рр = 1,1, а з n_е >10 приймається К_рр = 1.

Якщо розрахункове активне навантаження групи ЕП Р_р2 менше за номінальну потужність найпотужнішого ЕП групи, то слід приймати Р_р2 = р_нmax.

Розрахункове силове повне навантаження на другому рівні електропостачання становить

S_p2= (2.18)

Розрахунковий струм

I_p2= . (2.19)

Визначення розрахункового навантаження споживачів електроенергії доцільно виконувати за єдиною формою (табл. 2.2). Перед заповненням цієї таблиці потрібно:

- накреслити проектовану живильну схему з вузлами навантажень;

- записати в таблицю вхідні дані ЕП кожного вузла, які слід розставляти в послідовності їхнього приєднання згідно зі схемою.

Електричні навантаження ЕП напругою до 1 кВ визначаються для кожного ПРЕ (ШРА, СРШ тощо). Для магістральної схеми розрахунок починається від останнього ПРЕ й під час розрахунку наступного (наступних) ПРЕ враховуються навантаження попереднього (попередніх) ПРЕ.

До граф (1–4) табл. 2.2 заносяться вхідні дані (ці дані одержують від технологів й інших фахівців проектної організації, які видають таблиці-завдання на проектування електротехнічної частини), до граф 5, 6 - значення коефіцієнтів використання k_в активної потужності та коефіцієнти потужностей (cosj і tgj) для індивідуальних ЕП. Усі ЕП групуються за характерними категоріями з однаковими k_в і tgj. У кожному рядку зазначаються ЕП однакової потужності.

У графах 2 і 4 наводяться дані лише для працюючих ЕП. Резервні ЕП, ремонтні зварювальні трансформатори й інші ремонтні ЕП, й також ЕП, що працюють короткочасно (засувки, вентилі, пожежні помпи тощо), не враховуються під час визначення розрахункової потужності (за винятком випадків, коли пожежні помпи й інші протипожежні ЕП визначають вибір елементів ЕПС).

Номінальна потужність ЕД з повторно-короткотривалим режимом до тривалого режиму (ТВ =1) не зводиться.

Однофазний ЕП ураховується в графі 3 як еквівалентний трифазний ЕП з номінальною потужністю:

- у разі вмикання на фазну напругу

р_н=3р_но, (2.20)

q_н= 3q_но, (2.21)

- у разі вмикання на міжфазну (лінійну) напругу

р_н=р_но, (2.22)

q_н= q_но, (2.23)

де р_но , q_но – номінальні активна та реактивна потужності однофазного ЕП відповідно.

Усі ЕП групуються рядками за характерними категоріями незалежно від потужності ЕП, а в підсумковому рядку графи 3 зазначаються максимальна та мінімальна потужності ЕП даного вузла навантаженя.

У графах 7 і 8 відповідно записуються рядками величини групової середньої активної потужності за максимально завантажену зміну і-ї групи ЕП Р_смі і групової середньої реактивної потужності за максимально завантажену зміну і-ї групи ЕП Q_смі = k_ві р_ніtgj_і , а в підсумковому рядку визначається сума цих величин.

Для вузла навантаженя визначається середньозважений коефіцієнт використання активної потужності К_в за формулою (2.14). Його значення заноситься до графи 5 підсумкового рядка.

У графі 9 наводиться значення п_е.

Залежно від середньозваженого коефіцієнта використання активної потужності К_в, та ефективної кількості ЕП п_е визначається коефіцієнт розрахункового активного навантаження К_ра з відповідних таблиць технічної та довідкової літератури чи з табл. К.2 додатку К [1] і заноситься в чисельник дробу графи 10.

Залежно від ефективної кількості ЕП п_е визначається коефіцієнт розрахункового реактивного навантаження К_рр. Цей коефіцієнт заноситься в знаменник дробу графи 10 таблиці.

Розрахункове активне навантаження Р_р2 для приєднаних до вузла живлення ЕП напругою до 1 кВ визначається за формулою (2.16) та заноситься до графи 11, а розрахункове реактивне навантаження Q_p2 – за формулою (2.17) до графи 12 цієї таблиці.

Повне розрахункове навантаження силового устаткування S_р2 для кожного вузла живлення визначається за формулою (2.18) та заноситься до графи 13, а розрахунковий струм з боку 0,38 кВ І_р2 - за формулою (2.19) і заноситься до графи 14.

Крім того, окремими рядками в табл. 2.2 заносяться:

- вхідні дані та результати розрахунку силового навантаження на третьому рівні електропостачання;

- результати розрахунку загального освітлювального навантаження;

- результати розрахунку сумарного навантаження.

Приклад 2.2. Визначити модифікованим статистичним методом розрахункове силове навантаження на другому рівні електропостачання для EП ділянки механічного цеху заводу для схеми живлення, що наведена на рис. 2.2.

Таблиця 2.2.

Визначення розрахункового навантаження електроприймачів ділянки цеху

на другому та третьому рівнях електропостачання

Рисунок 2.2 - Схема живлення електроприймачів ділянки механічного цеху для розрахунку електричних навантажень:

1 - ЕД штампувальних пресів з важким режимом; 2 – ЕД фрезерних верстатів з важким режимом; 3 - ЕД кран-балки; 4 – ЕД металорізальних верстатів з нормальним режимом; 5 - ЕД револьверних верстатів з важким режимом;

6 - електропечі опору

У табл. 2.3 наведені кількість і встановлена потужність силових ЕП.

Таблиця 2.3

Кількість і встановлена потужність силових ЕП

Розв'язання. 1) Розрахунок навантажень починається для магістралі, до якої приєднані СРШ1 і СРШ2, до того ж слід починати з розрахункунавантажень для СРШ2, до якої приєднані фрезерні верстати з важким режимом.

За формулою (2.5) визначається сумарна активна номіналь­на потужність ЕП:

Р_н.СРШ2=3×30+3×37=201 кВт.

Коефіцієнт використання активної потужності (табл. К.1 додатку К) [1] к_в= 0,2, тому за формулою (2.15) сумарне середньозмінне активне навантаження для всіх ЕП СРШ2

Р_смСРШ2 = 0,2 ×201 = 40,2 кВт.

Сумарне середньозмінне реактивне навантаження для всіх ЕП СРШ2 з урахуванням tgj =1,17, який відповідає значенню коефіцієнта потужності

соsj = 0,65 (з табл. К.1 додатку К) [1], визначається як

Q_смСРШ2 = Р_смСРШ2× tgj,

Q_см.СРШ2 = 40,2 × 1,17 = 47 квар.

Приймається ефективна кількість ЕП п_е= п = 6, оскільки відношення

р_нмакс / р_нмін = 37/30 = 1,2 < 3.

Для наведених вище п_е= 6 шт. і К_в = 0,2 з табл. К.2 додатку К [1] коефіцієнт розрахункового активного навантаження К_ра = 1,62; коефіцієнт розрахункового реактивного навантаження К_рр = 1,1, бо п_е = 6 < 10 шт.

Розрахункове силове активне навантаження ЕП СРШ2 визначається за формулою (2.16)

P_р2 = 1,62 × 40,2 = 65,1 кВт.

Розрахункове силове реактивне навантаження ЕП СРШ2 визначається за формулою (2.17)

Q_р2= 1,1 × 47 = 51,7 квар.

Розрахункове силове повне навантаження ЕП СРІП2 визна­чається за формулою (2.18)

S_p2 = =83,1 кВА.

Розрахунковий струм ЕП СРШ2 визначається за формулою (2.19)

I_p2 = 126,4 А.

Для лінії, яка живить СРШ1 і СРШ2, розрахункові силові навантаження визначаються для всіх ЕП, які приєднані до цих шаф.

За формулою (2.5) сумарна активна номінальна потужність ЕП

Р_нСРШ1,2 = Р_нСРШ1 + Р_нСРШ2,

Р_нСРШ1,2 = (2 ×17 + 2 × 2) + 201 = 239 кВт.

Ефективна кількість ЕП визначається за формулою (2.13), оскільки відношення р_нмакс / р_нмін = 37/2 = 18,5 > 3,

n_е = шт.

Приймається найближче менше ціле число п_е = 7 шт.

Коефіцієнт використання активної потужності для ЕП СРШ1 (пресів з важким режимом) з табл. К.1 додат­ка К k_в = 0,2 [1]. Сумарне середньозмінне активне навантаження дяя всіх ЕП СРІП1 і СРШ2 визначається так:

Р_{смСРШ1,2} = Р_смСРШ1 + Р_смСРШ2,

Р_{смСРШ1,2}= 0,2(2 ×17 + 2 × 2) + 40,2 = 47,8 кВт.

Сумарне середньозмінне реактивне навантаження для всіх ЕП СРШ1 з урахуванням tgj =1,17, який відповідає значенню коефіцієнта потужності соsj = 0,65 (з табл. К.1 додатка К) [1], визначається як

Q_смСРШ1 =7,6 ×1,17 = 8,9 квар.

Сумарне середньозмінне реактивне навантаження для всіх ЕП СРШ1 і СРШ2

Q_{смСРШ1,2}= Q_смСРШ1+ Q_смСРШ2

Q_{смСРШ1,2}=8,9+47=55,9 квар.

Середньозважений коефіцієнт використання активної потужності для СРШ1 і СРШ2 визначається за формулою (2.14)

К_в=

і відповідає даним з табл. К.1 додатка К [1].

З табл. К.2 додатка К [1] для п_е= 7 шт. і К_в = 0,2 коефіцієнт розрахункового активного навантаження К_ра=1,54. Тому що п_е<10 коефіцієнт розрахункового реактивного навантаження приймається К_рр = 1,1.

Розрахункове силове активне навантаження СРШ1 і СРШ2 визначається за формулою (2.16)

Р_р2 = 1,54 × 47,8 = 73,6 кВт.

Розрахункове силове реактивне навантаження СРШ1 і СРШ2 визначається за формулою (2.17)

Q_р2 = 1,1 × 55,9 = 61,5 квар.

Розрахункове силове повне навантаження СРШ1 і СРШ2 визначається за формулою (2.18)

S_р2 = 95,9 кВА.

Розрахунковий струм СРШ1 і СРШ2 визначається за формулою (2.19)

І_р2= =145,9 А.

Від ШРА живляться різні види ЕП: ЕД кран-балки, ЕД металорізальних верстатів з нормальним режимом, ЕД револьверних верстатів з важким режимом.

Для кран-балки з ЕД підіймання, візка та пересування крану наведена сумарна номінальна потужність Р_нкå =5,85 кВт, яка до тривалого режиму (ТВ=100%) не зводиться.

Сумарна активна номінальна потужність ЕД металорізальних верстатів з нормальним режимом для першого і кожного рядків визначається за формулою (2.5). Для першого рядка сумарна активна номінальна потужність ЕД металорізальних верстатів

Р_нå1 = 6×3 = 18 кВт.

Аналогічно визначаються сумарні активні номінальні потужності ЕД металорізальних верстатів і для інших рядків. Сумарна активна номінальна потужність всіх ЕД металорізальних верстатів

Р_нмвå = 6 × 3 + 6 × 8 +8 ×10 + 5 × 13 = 211 кВт

Для револьверних верстатів з важким режимом сумарна активна номінальна потужність визначається за формулою (2.5)

Р_нрвå= 6×20 = 120кВт.

Сумарна активна номінальна потужність для всіх ЕП ШРА

Р_ншраå = Р_нкå+ Р_нрвå+ Р_нмвå,

Р_ншраå = 5,85 + 211 + 120 = 336,85 кВт.

З табл. К.1 додатка К [1] для кран-балки з середнім режимом приймається середнє значення коефіцієнта використання активної потужності k_в = 0,25. Середньозмінне активне навантаження кран-балки за формулою (2.15) становить

Р_смк = 0,25 × 5,85 = 1,5 кВт.

З табл. К.1 додатка К [1] для металорізальних верстатів приймається коефіцієнт використання активної потужності k_в=0,14. Середньозмінне активне навантаження металорізальних верста­тів за формулою (2.15) становить

Р_сммвå = 0,14 × 211 = 29,5 кВт.

З табл. К.1 додатка К для револьверних верстатів з важким режимом приймається коефіцієнт використання активної потужності k_в=0,2. Середньозмінне активне навантаження для револьверних верстатів за формулою (2.15) дорівнює

Р_смрв = 0,2 ×120 = 24 кВт.

Сумарне середньозмінне активне навантаження для всіх ЕП ШРА визначається так:

Р_смшраå = Р _смк + Р_сммвå + Р_смрв,

Р_смшраå = 1,5 + 29,5 + 24 = 55 кВт.

Для кран-балки при прийнятому соsj = 0,5 (з табл. К.1 додатка К) [1], якому відповідає tgj = 1,73, середньозмінне реактивне навантаження

Q_смк = 1,5 × 1,73 = 2,6 квар.

Для ЕД металорізальних верстатів з нормальним режимом з прийнятим соsj = 0,5 з табл. К.1 додатка К [1], якому відповідає tgj = 1,73, середньозмінне реактивне навантаження визначається як

Q_сммвå = 29,5 ×1,73 = 51 квар.

Для револьверних верстатів з важким режимом з соsj = 0,65 (табл. К.1 додатка К) [1], якому відповідає tgj = 1,17, середньозмінне реактивне навантаження

Q_смрв =24 × 1,17 = 28,1 квар.

Сумарне середньозмінне реактивне навантаження для всіх ЕП ШРА визначається так:

Q_смшраå = Q _см.к + Q_сммвå + Q_смрв,

Q_смшраå = 2,6 + 51+28,1 = 81,7квар.

Ефективна кількість ЕП ШРА визначається за формулою (2.13)

n_e= шт.

Приймається найближче менше ціле число п_е = 25 шт. Середньозважений коефіцієнт використання активної потужності для ЕП ШРА визначається за формулою (2.14)

К_всв=

З табл. К.2 додатка К [1] для п_е = 25 шт. і К_в = 0,16 коефіцієнт розрахункового активного навантаження К_ра = 1,24. Тому що п_е > 10 коефіцієнт розрахункового реактивного навантаження приймається К_рр= 1,0.

Розрахункове силове активне навантаження ЕП ШРА визначається за формулою (2.16)

Р_р2 = 1,24×55 = 68,2 кВт.

Розрахункове силове реактивне навантаження ЕП ШРА визначається за формулою (2.17)

Q_р2 = 1,0 ×81,7 = 81,7 квар.

Розрахункове силове повне навантаження ЕП ШРА визначається за формулою (2.18)

S_p2 =