РПЗ 5 Вар 1

 1.5. РПЗ-5. Расчет электрических нагрузок цеха.
Выбор числа и мощности
питающих трансформаторов
Методика расчета
Метод коэффициента максимума (упорядоченных диаграмм)
Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Рм,Qм,Sм) расчетных нагрузок группы электроприемников.
Рм = Км Рсм; ; ,
где - максимальная активная нагрузка, кВт;
- максимальная реактивная нагрузка, квар;
- максимальная полная нагрузка, ;
- коэффициент максимума активной нагрузки;
- коэффициент максимума реактивной нагрузки;
- средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;
- средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, квар.
Рсм = Ки Рн; ,
где - коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации по таблице 1.5.1;
- номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, кВт;
- коэффициент реактивной мощности;
определяется по таблице (графикам) (см. табл. 1.5.3), а при отсутствии их может быть вычислен по формуле
,
где - эффективное число электроприемников;
- средний коэффициент использования группы электроприемников,
,
где - суммы активных мощностей за смену и номинальных в группе электроприемников, кВт;
может быть определено по упрощенным вариантам (таблица 1.5.2), где
n- фактическое число электроприемников в группе;
m- показатель силовой сборки в группе,
,
где Рн.нб, РН.НМ - номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности
электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, кВт.
В соответствии с практикой проектирования принимается К'м =1,1 при nэ < 10; К'м =1 при nэ> 10.
Приведение мощностей 3-фазных электроприемников к длительному режиму
Рн = Рп - для электроприемников ДР;
Рн = Рп - для электроприемников ПКР;
Рн = SП соsφ - для сварочных трансформаторов ПКР;
Рн = SП соsφ - для трансформаторов ДР,
где Рн, Рп - приведенная и паспортная активная мощность, кВт;
SП - полная паспортная мощность, кВ·А; ПВ - продолжительность включения, отн. ед.
Приведение 1-фазных нагрузок к условной 3-фазной мощности
Нагрузки распределяются по фазам с наибольшей равномерностью и определяется величина неравномерности (Н)
,
где РФ.НБ, РФ.НМ - мощность наиболее и наименее загруженной фазы, кВт. При Н > 15 % и включении на фазное напряжение
,
где Ру(3) - условная 3-фазная мощность (приведенная), кВт;
Рм.ф(1)- мощность наиболее загруженной фазы, кВт. При Н > 15 % и включении на линейное напряжение
Ру(3) =- для одного электроприемника;
Ру(3) = ЗРм.ф(1)- для нескольких электроприемников.
При Н ≥ 15 % расчет ведется как для 3-фазных нагрузок (сумма всех 1-фазных нагрузок).
Примечание. Расчет электроприемников ПКР производится после приведения к длительному режиму.
Определение потерь мощности в трансформаторе
Приближенно потери мощности в трансформаторе учитываются в соответствии с соотношениями
Определение мощности наиболее загруженной фазы
• При включении на линейное напряжение нагрузки отдельных фаз однофазных электроприемников определяются как полусуммы двух плеч, прилегающих к данной фазе (рис. 1.5.1).
;
;
.
Из полученных результатов выбирается наибольшее значение.
Рис. 1.5.1. Схема включения 1-фазных нагрузок на линейное напряжение
При включении 1-фазных нагрузок на фазное напряжение нагрузка каждой фазы определяется суммой всех подключенных нагрузок на эту фазу (рис. 1.5.2).
Рис. 1.5.2. Схема включения 1-фазных нагрузок на фазное напряжение
Таблица 1.5.1. Рекомендуемые значения коэффициентов
Наименование механизмов и аппаратовКИКСcosφtgφ12345Металлорежущие станки мелкосерийного производства с нормальным режимом работы(токарные, фрезерные, сверлильные, точильные, карусельные и т.д. )0,140,160,51,7 Продолжение табл.1.5.1
12345Металлорежущие станки крупносерийного производства с нормальным режимом работы0,160,20,61,33Металлорежущие станки с тяжелым режимом работы (штамповочные прессы, автоматы, револьверные, обдирочные, зубофрезерные, а также крупные токарные, строгальные, фрезерные, карусельные, расточные)0,170,250,651,17Переносной электроинструмент0,060,10,651,17Вентиляторы, сантехническая вентиляция0,60,70,80,75Насосы, компрессоры, дизельгенераторы0,70,80,80,75Краны, тельферы0,10,20,51,73Сварочные трансформаторы0,250,350,352,67Сварочные машины (стыковые и точечные)0,20,60,61,33Печи сопротивления, сушильные шкафы, нагревательные приборы0,750,80,950,33 Таблица 1.5.2. Упрощенные варианты определения nэ
nКи.срmРнФормула для nэ12345<5≥0,2≥3Переменнаяn_э=(∑_1^n▒Р_н )^2/(∑_1^n▒Р_н^2 )≥5≥0,2≥3Постояннаяnэ=n≥5≥0,2<3Переменнаяnэ=n≥5<0,2<3nэ не определяется, а Рм=КзРн.сум, где Кз-коэффициент загрузки Кз(пкр)=0,75 (повторно-кратковременный режим)
Кз(др)=0,9 (длительные режим)
Кз(ар)=1(автоматический режим)≥5≥0,2≥3nэ =(∙2∑_1^n▒Р_н )/Р_(н.нб) ≥5<0,2≥3Применяются относительные единицы
nэ= nэ*n;
nэ*=F(n*, P*);
n^*=n_1/n;P^*=P_n1/P_(н.n) >300≥0,2≥3-nэ=n Примечание. В таблице 1.5.2.:
К3 - коэффициент загрузки - это отношение фактической потребляемой активной мощности (Рф) к номинальной активной мощности (Рн) электроприемника;
nэ* - относительное число эффективных электроприемников определяется по таблице 1.5.4;
n1 - число электроприемников с единичной мощностью больше или равной 0,5Рн.нб; п* - относительное число наибольших по мощности электроприемников; Р* - относительная мощность наибольших по мощности электроприемников.
Таблица 1.5.3. Зависимость Км=F(nэ,Ки)
nэ Коэффициент использования, Ки 0,10,150,20,30,40,50,60,70,80,9123456789101143,433,222,642,141,871,651,461,291,141,0553,232,872,4221,761,571,411,261,121,0463,042,642,241,881,661,511,371,231,11,0472,882,482,11,81,581,451,331,211,091,0482,722,311,991,721,521,41,31,21,081,0492,562,21,91,651,471,371,281,181,081,03102,422,11,841,61,431,341,261,161,071,03122,241,961,751,521,361,281,231,151,071,03142,11,851,671,451,321,251,21,131,071,03161,991,771,611,411,281,231,181,121,071,03181,911,71,551,371,261,211,161,111,061,03201,841,651,51,341,241,21,151,111,061,03251,711,551,41,281,211,171,141,11,061,03301,621,461,341,241,191,161,131,11,051,09351,251,411,31,211,171,151,121,091,051,02401,51,371,271,191,151,131,121,091,051,02451,451,331,251,171,141,121,111,081,041,02501,41,31,231,161,141,111,11,081,041,02601,321,251,191,141,121,11,091,071,031,02701,271,221,171,121,11,11,091,061,031,02801,251,21,151,111,11,11,081,061,031,02901,231,181,131,11,091,091,081,061,021,021001,211,171,121,11,081,081,071,051,021,02
Таблица 1.5.4. Значения пэ* = Р(п* , Р*)
n*P* 10,950,90,850,80,750,70,650,60,550,50,450,40,350,30,250,20,150,11234567/891011121314151617181920210,0050,0050,0050,0060,0070,0070,0090,010,0110,0130,0160,0190,0240,030,030,0510,0730,110,180,340,010,0090,0110,0120,0130,0150,0170,0190,0230,0260,0310,0370,0470,0590,0590,10,140,20,320,520,020,020,020,020,030,030,030,040,040,050,060,070,090,0110,0110,0190,0260,360,510,710,030,030,030,040,040,040,050,060,070,080,090,110,130,160,160,270,360,480,640,810,040,040,040,050,050,060,070,080,090,10,120,150,180,220,220,340,440,570,720,860,050,050,050,060,070,070,080,10,110,130,150,180,220,260,210,410,510,640,790,90,060,060,060,070,080,090,100,120,130,150,180,210,260,310,270,470,580,70,830,920,080,080,080,090,110,120,130,150,170,20,240,280,330,40,330,570,680,790,890,940,100,090,10,120,130,150,170,190,220,250,290,340,40,470,380,660,700,850,920,950,150,140,160,170,20,230,250,280,320,370,420,480,560,670,480,80,880,930,950,200,190,210,230,260,290,330,370,420,470,540,640,690,760,560,890,930,95 Продолжение табл. 1.5.4
1234567/891011121314151617181920210,25
0,30
0,3500,4
0,45
0,5
0,550,24
0,29
0,33
0,38
0,43
0,48
0,520,26
0,32
0,37
0,42
0,47
0,53
0,570,29
0,35
0,41
0,47
0,52
0,58
0,630,32
0,39
0,45
0,52
0,58
0,64
0,690,36
0,43
0,5
0,57
0,64
0,7
0,750,41
0,48
0,56
0,63
0,7
0,76
0,820,45
0,53
0,62
0,69
0,76
0,82
0,870,51
0,6
0,68
0,75
0,81
0,89
0,910,57
0,66
0,74
0,81
0,87
0,91
0,940,64
0,73
0,81
0,86
0,91
0,94
0,950,71
0,8
0,86
0,91
0,93
0,950,78
0,86
0,91
0,93
0,950,85
0,9
0,940,950,72
0,84
0,950,83
0,950,95 0,60,570,630,690,750,810,870,910,940,95 0,650,620,680,740,810,860,910,940,95 0,70,660,730,80,860,90,940,95 0,750,710,780,850,90,930,95 0,80,760,830,890,940,95 0,850,80,880,940,95 0,90,850,920,95 1,00,95 Таблица 1.5.5. Технические данные электроприемников
№ п/пНаименование электроприемникаРн, кВтnКиcos φtg φ1234567
13-фазный ДР
Компрессорная установка2850,650,80,752Вентиляторная установка1540,73Насосная установка5584Станок фрезерный11,5140,140,51,735Станок токарный14126Станок строгальный11107Станок карусельный4028Станок наждачный2,859Станок винторезный15610Станок расточный42211Станок шлифовальный31512Станок слиткообдирочный45413Станок галтовочный4814Молот ковочный1570,240,651,1715Пресс штамповочный4,51216Автомат фрезерный7,5200,1717Печь индукционная840,750,352,6718Печь дуговая3040,870,5619Печь сопротивления3560,80,950,3320Конвейер ленточный3520,550,750,8821Транспортер роликовый103223-фазный ПКР
Кран мостовой, ПВ = 25 %3020,0523Тележка подвесная, ПВ = 40 %480,10,51,7324Тельфер транспортный, ПВ = 60 %103251-фазный ПКР
Трансформатор сварочный, ПВ = 40 %28 кВ·А50,20,42,2926Аппарат дуговой сварки, ПВ = 60 %16 кВ·А50,30,352,6727Аппарат стыковой сварки, ПВ = 25 %14 кВ·А50,350,551,5128Осветительная установка9...11 Вт/м21-Лампы накаливания29Газоразрядные лампы0,850,950,33 Пример: Дано: Вариант - 30
Категория ЭСН-1
Электроприемники:
№ 1 - 7 - 19 - 21 - 24 - 25 - 29
Цех машиностроения - 350 м2
Требуется:
составить схему ЭСН;
рассчитать нагрузки и заполнить сводную ведомость нагрузок;
выбрать ТП - 10/0,4.
Решение: По таблице 1.5.5 по номерам находятся нужные Электроприемники и разбиваются на группы: 3-фазный ДР, 3-фазный ПКР, 1-фазный ПКР, ОУ.
Выбирают виды РУ: ШМА, РП, ЩО.
Исходя из понятия категории ЭСН-1, составляется схема ЭСН с учетом распределения нагрузки.
Так как потребитель 1 категории ЭСН, то ТП - двухтрансформаторная, а между секциями НН устанавливается устройство АВР (автоматическое включение резерва).
Так как трансформаторы должны быть одинаковые, нагрузка распределяется по секциям примерно одинаково, а поэтому принимаются следующие РУ: РП1 (для 3-фазного ПКР), РП2 (для 1-фазного ПКР), ЩО, ШМА1 и ШМА2 (для 3-фазного ДР).
Такой выбор позволит уравнять нагрузки на секциях и сформировать схему ЭСН (рис.1.5.2)
Нагрузки 3-фазного ПКР приводятся к длительному режиму
кВт.
Нагрузка 1-фазного ПКР, включенная на линейное
напряжение, приводится к длительному режиму и к
условной 3-фазной мощности: кВт;
кВт;
кВт;
% > 15 %,
Рис. 1.5.2. Схема ЭСН цеха
тогда
кВт.
Определяется методом удельной мощности нагрузка ОУ:
кВт.
Распределяется нагрузка по секциям.
Секция 1Нагрузка
приведенная, кВтСекция 21234РП1РП2Тельфер 3,9 × 831,242,642,6 Трансформатор сварочный ЩО3,53,5ШМА1 ШМА2Компрессорная установка 28 × 3845628 × 2 Компрессорная установкаСтанок карусельный 40 × 1404040 × 1 Станок карусельныйПечь сопротивления 35 × 310510535 × 3 Печь сопротивленияТранспортер 10 × 1102010 × 2 ТранспортерИТОГО270,2267,1ИТОГО Примечание. Резервные электроприемники в расчете электрических нагрузок не учитываются.
Согласно распределению нагрузки по РГ заполняется "Сводная ведомость..." (таблица 1.5.6).
Колонки 1, 2, 3, 5, 6, 7.
Колонка 4: , кроме РП2 с 1-фазными электроприемниками и ЩО.
Так как РП1, РП2, ЩО электроприемники одного наименования, итоговых расчетов не требуется.
Расчеты производятся для ШМА1 и ШМА2.
Определяется , результат заносится в колонку 8.
Определяются результаты заносятся в колонки 9, 10, 11 соответственно.
Определяются для ШМА1 и ШМА2, результаты заносятся в колонки 5, 6, 7 соответственно.
Определяется nэ = F(n, m, Kи.ср, Pн) = F(8,>3,>0,2, переменная) = 8, результат заносится в колонку 12.
Определяется Км = F(Kи.ср, nэ), результат заносится в колонку 13.
Определяются результат заносится в колонки 15, 16, 17.
Определяется ток на РУ, результат заносится в колонку 18.
А;
А;
А;
А;
А;
Определяются потери в трансформаторе, результаты заносятся в колонки 15, 16 17.
кВт;
кВт;
кВ·А.
Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности.
кВ·А.
По [5, с. 116] выбирается КТП 2 × 400 - 10/0,4;
с двумя трансформаторами ТМ 400 - 10/0,4;
RT = 5,6 мОм;ΔРХХ = 0,950 кВт;
ХТ = 14,9 мОм;ΔРКЗ = 5,5 кВт;
ZТ = 15,9 мОм;uКЗ = 4,5 %;
ZТ(1) = 195 мОм;iXX = 2,1 %.
Ответ: Выбрана цеховка КТП 2 × 400 - 10/0,4; КЗ = 0,59.
Таблица 1.5.6. Свободная ведомость нагрузок по исходу
Наименование РУ и электро приемн-вНагрузка установленнаяНагрузка средняя за сменуНагрузка максимальнаяPn
,kBтnPn∑,
kBтKncosφtgφmPcм,
kBmQсм,
кварSсм,
kB*AnэKmK'mPm,
kBтQm,
кварSm
,kB*AIm,
A123456789101112131415161718РП1
Тельфер транспортный
ПВ=60%5/3,9831,20,30,51,73_9,416,318,8___9,416,318,828,6РП2
Трансформатор сварочный, 1-ф,
ПВ=40%7,1542,60,20,42,29_8,519,521,3___8,519,521,332,4ШМА1
Компрессорная установк.
Станок карусельный
Печь сопротивления
Транспортер роликовый28
40
35
103
1
3
184
40
105
100,65
0,14
0,8
0,550,8
0,5
0,95
0,750,75
0,73
0,33
0,8854,6
5,6
84
5,541
9,7
22,7
4,8Всего по ШМА1_82390,630,870,56>3149,783,2171,381,31,1194,691,5215326,8ШМА2
Компрессорная установка
Станок карусельный
Печь сопротивления
Транспортер роликовый28
40
35
102
1
3
256
40
105
200,65
0,14
0,8
0,550,8
0,5
0,95
0,750,75
1,73
0,33
0,8836,4
6,6
84
1127,3
9,7
27,7
9,7Всего по ШМА2_82210,620,880,63>313774,4155,981,31,1178,181,8196297,9ЩО ОУ с ГРЛ__3,50,850,950,33_313,2___313,24,9Всего на ШНН307,6194,4363,9___393,6210,1473,1_Потери9,547,348,3_Всего на ВН403,1257,4521,4_
Таблица 1.5.7. Варианты индивидуальных заданий для РПЗ-5
ВариантКатегория ЭСНS, м*мНомера электроприемников по таблице 1.1.5Вариант123456114501-(4)-14-17-23-25-282-(5)-15-18-23-25-291622500(2)-5-15-18-24-26-291-4-14-17-(24)-26-261733550(3)-6-16-21-22-26-281-(7)-14-17-23-26-2918426001-7-14-17-(23)-27-293-(6)-16-20-22-26-2819534002-(8)-15-18-24-25-283-9-16-(19)-24-27-2920614503-(9)-16-22-25-29(2)-8-15-18-22-25-2821735001-(10)-14-17-24-27-282-(11)-15-18-24-25-2922
Продолжение табл. 1.5.7
123456815502-(11)-15-18-22-25-291-(10)-14-17-2-25-2823926003-(12)-16-19-23-25-281-13-18-(22)-23-26-29241016001-(13)-18-2022-26-293-(12)-16-22-25-28251125502-(14)-19-21-24-27-283-15-17-(20)-24-27-29261235003-(15)-17-20-23-26-292-14-19-(21)-23-26-28271324503-(16)-19-20-24-27-282-7-(17)-21-24-27-29281434002-7-(17)-21-22-26-293-(16)-19-20-24-26-28291513501-10-(18)-22-23-27-28(1)-7-19-21-24-25-2930