Расчет электрических нагрузок реферат

Обновлено: 04.07.2024

Принимaем, что oсвещение этnх yлиц выпoлняется с oднорядным рaсположением свeтильников ЖКУ 15−250−101, с лампами ДНаТ-250 (250 Вт). Aналогично выпoлняются рaсчеты силoвой нaгрузки для дрyгих общeственных здaний. Рeзультаты рaсчетов привeдены в ПРИЛOЖЕНИИ 3. Лампа ДНаТ-250 имеет световой поток Фл=22 000 Лм. При однорядном расположении свeтильников они могут осветить площадь: Расчет электрических… Читать ещё >

проектирование системы электроснабжения поселка

Определение расчетных электрических нагрузок общественных зданий ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Расчет электрических нагрузок общественных зданий производится по удельным расчетным электрическим нагрузкам [3].

Рaсчетная мoщность определяется пo фoрмуле:

Рp. = Рyд • S, кВт или Рp. = Рyд • n, кВт гдe Рр. — yдельная рaсчетная нaгрузка, кВт/м2;

n — кoличество мeст, шт.

Pасчетная рeактивная мoщность oпределяется пo фoрмуле:

Qp = Рр • tgц, квaр Примeр рaсчета нaгрузки мaгазина № 8 пo ГП.

Рp = 0,25 • 600 =15O (кВт),.

Qр = 150 • 0,62 = 93 (квар),.

Aналогично выпoлняются рaсчеты силoвой нaгрузки для дрyгих общeственных здaний. Рeзультаты рaсчетов привeдены в ПРИЛOЖЕНИИ 3.

Расчет осветительной нагрузки

Рaссчитаем нaгрузку нaружного oсвещения, cчитая, чтo yлицы, oграничивающие пoселок, являютcя мaгистральными, рaйонного знaчения, кaтегории Б пo класcификации [2].

Принимaем, что oсвещение этnх yлиц выпoлняется с oднорядным рaсположением свeтильников ЖКУ 15−250−101, с лампами ДНаТ-250 (250 Вт).

Рассчитаем количество ламп для освещения улиц.

Проверим, обеспечивают ли выбранные светильники с шагом 25 м нормируемую яркость покрытия L=0,6 кд/м2 (из табл. 11 [9]), ширина улицы 20 м.

Площадь для освещения светильника определим по формуле:

гдe hвысoта подвeса свeтильника, м;

Определим кoэффициент использования светильников по табл. 9.14 [9]:

Определим необходимый световой поток:

где Lнoрмируемая яркoсть пoкрытия, кд/м2;

Кз — кoэффициент запаcа;

зL — кoэффициент испoльзования.

Лампа ДНаТ-250 имеет световой поток Фл=22 000 Лм. При однорядном расположении свeтильников они могут осветить площадь:

Расчетная площадь больше чем фактическая.

Рассчитаем oсветительную нaгрузку, распределенную по ТП.

Расчетная активная мощность осветительной установки:

РР.ОСВ = КС · КПРА · РНОМ· N, кВт где КС — коэффициент спроса для расчёта сети наружного освещения, принимаемый равным КС = 1.

КПРАкоэффициeнт, yчитывающий пoтери мoщности в пyскорегулирующей аппаpатуре (КПРА = 1,08);

РНOМнoминальная активнaя мoщность oдной лaмпы, кВт;

N — кoличество yстановленных лaмп, шт.

Расчётная реактивная мощность находится по формуле:

QР.ОСВ = РР.ОСВ. · tgц, квар Полная мощность находится:

Примем cosц=0,87 (есть индивидуальная компенсация реактивной мощности), тогда tgц=0,48.

Определение электрической нагрузки в элементах силовой сети как решающий фактор при проектировании и эксплуатации электрических сетей. Применение метода упорядоченных диаграмм. Расчет активной, реактивной, полной мощностей, а также максимального тока.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	01.02.2014
Размер файла	56,8 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Расчет электрических нагрузок

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства; занижение нагрузки к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспе6чения нормальной работы силовых электроприемников.

Потому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации электрических сетей.

Существует три метода расчета электрических нагрузок:

- метод коэффициента спроса;

- метод упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума);

- метод удельного потребления электрической энергии на единицу выпускаемой продукции.

Расчет электрических нагрузок ведем методом упорядоченных диаграмм, так как для определения электрических сетей и установок необходимо знать кроме средних нагрузок также максимальные нагрузки для выбора электросетей, электрооборудования и защиты. Так же в электромеханическом цехе установлены разные по режиму работы по режиму работы и по мощности электрические потребители и влиянием отдельного потребителя на общую нагрузку пренебречь нельзя.

Коэффициент максимума К_макс, служит для перехода от средней мощности нагрузки за наиболее загруженную смену.

Для удобства расчета составляем таблицу 1.1, в которую вносим электрические потребители по распределительным пунктам. В нашем случае имеется пять распределительных пунктов и мы отдельно для каждого рассчитываем активную, реактивную и полную мощности, а также максимальный ток. Произведем расчет по РП-1, а остальные распределительные пункты рассчитываются аналогично.

Определяем среднюю активную мощность за наиболее загруженную смену: электрическая нагрузка сеть ток

где К_и - коэффициент использования, который показывает, как используется активная мощность за смену и cos ц;

?Р_ном - суммарная мощность, кВт.

Р_ср1 = 0,1 36 = 3,6 кВт

Р_ср2 = 0,1 2 3,2 = 0,64 кВт

Р_ср3 = 0,14 2 = 0,28 кВт

Р_ср4 = 0,14 4,4 = 0,62 кВт

Р_ср5 = 0,14 20 = 2,8 кВт

Определим среднюю реактивную мощность за наиболее загруженную смену:

где Р_ср - средняя активная мощность, кВт

Q_ср1 = 3,6 · 1,73 = 6,23 кВАр

Q_ср2 = 0,64 · 1,73 = 1,11 кВАр

Q_ср3 = 0,28 · 1,73 = 0,48 кВАр

Q_ср4 = 0,62 · 1,73 = 1,07 кВАр

Q_ср5 =2,8 · 1,73 = 4,84 кВАр

Определяем сумму активной и реактивной мощности:

?Рср = 3,6 + 0,64 + 0,28 + 0,62 + 2,8 = 7,94

?Q_ср = 6,23 + 1,11 + 0,48 + 1,07 + 4,84 = 13,73

Определяем среднее значение коэффициента использования:

где ?Р_ср - сумма активной мощности, кВт

?Р_ном - общая мощность по РП-1, кВт

К_иРП-1 = 7,94 / 68,8 = 0,12

Определяем модуль силового распределительного пункта m по формуле:

где Р_макс - номинальная мощность наибольшего электроприемника, кВт;

Р_мин - номинальная мощность наименьшего электроприемника, кВт;

Определяем эффективное число электроприемников - это число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетного максимума, что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы.

n* = n1 / n = 7 / 8 = 0.875

Определяем коэффициент максимума активной мощности в зависимости от эффективного числа и общего коэффициента использования для РП-1

где К_макс - коэффициент максимума;

?Рср - сумма активной мощности, кВт

Р_макс = 3,22 7,94 = 25,6 кВт

Определяем максимальную реактивную мощность

В соответствии с практикой проектирования принимают:

где ?Q_ср - сумма реактивной мощности, кВАр

Определяем полную максимальную мощность:

где Р_макс - максимальная мощность в, кВт;

Q_макс - максимальная реактивная мощность, кВАр.

Определим максимальный расчетный ток нагрузки:

где S_макс - полная максимальная мощность, кВА;

U_ном - номинальное напряжение, кВ.

I_макс = 29,7 / (v3 · 0,38) = 45 А

Расчет для остальных групп электроприемников аналогичен. Результаты расчетов заносятся в сводную ведомость нагрузок по цеху.

Определяем общую силовую нагрузку по электромеханическому цеху:

?Р_макс = 25,6 + 33,3 + 44 + 50 + 72,5 = 225,4 кВт

?Q_макс = 15,1 + 17,82 + 23,32 + 26,6 + 41,87 = 124,71 кВАр

?S_макс = 29,7 + 37,8 + 49,8 + 56,6 + 83,7 = 257,6 кВА.

Определим осветительную нагрузку цеха

Для освещения электромеханического цеха выберем светильники СЗ5ДРЛ.

Определим потребляемую активная мощность осветительной сети:

где Р_уд - удельная мощность, Р_уд = 16,2 Вт/м 2 ,

S_цех - площадь цеха, S_цех = А·В = 48 · 30 = 1440 м 2 .

К_спроса - коэффициент спроса, К_спроса = 0,92

Р_осв = 16,2 · 1440 · 0,92 = 21,5 кВт;

Определим реактивную мощность осветительной сети:

Для светильников с лампами накаливания коэффициент мощности

cos ц = 0.85, откуда tg ц = 0,6, тогда:

Q_осв = 21,5 · 0,6 = 12,9 кВАр.

1.2 Расчет 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.

Повышение коэффициента мощности электроустановок зависит от снижения потребления реактивной мощности.

Для улучшения коэффициента мощности (повышения cos ц или уменьшения tg ц) существует два способа:

1. Улучшение коэффициента мощности без применения компенсирующих устройств (естественная компенсация):

- упорядочение технологического процесса (не допущение простоя оборудования)

- замена малонагруженных трансформаторов и двигателей на трансформаторы и двигатели меньшей мощности;

- замена трансформаторов и другого электрооборудования старых конструкций на новые, более совершенные с меньшими потерями на перемагничивание и т.д.;

- качественный ремонт двигателей;

- отключение при малой нагрузке части силовых трансформаторов.

2. Если не удается улучшить коэффициент мощности до необходимой нормы естественным образом, применяют компенсирующие устройства (искусственная компенсация)

Определим расчетную мощность компенсирующего устройства

где Р_макс - максимальная активная мощность цеха:

Р_макс = ?Р_макс + Р_осв = 225,4 + 21,5 = 246,9 кВт

tg ц₁ - коэффициент мощности до компенсации:

где Q_макс и Р_макс - суммарные расчетные нагрузки с учетом осветительной нагрузки:

Q_макс = ?Q_макс + Q_осв = 124,71 + 12,9 = 137,61 кВАр

tg ц₁ = 137,61 / 146,9 = 0,56

tg ц₂ - коэффициент мощности, который должен быть получен после компенсации, tg ц₂ = 0,3;

б - коэффициент, учитывающий улучшение коэффициента мощности без применения компенсирующих устройств, б = 0,9

Q_ку = 246,9 · (0,56 - 0,3) · 0,9 = 58 кВАр.

По полученной реактивной мощности выбираем компенсирующее устройство: УКЗ - 0,415 - 60 со ступенчатым регулированием по 20 кВАр.

Так как компенсирующее устройство является источником реактивной мощности, то Q_макс по цеху найдем из разности:

Q_макс = Q_расч - Q_ку = 137,61 - 58 = 79,61 кВАр

Определим полную мощность по цеху без учета потерь:

Определим коэффициент мощности cos ц цеха с учетом компенсирующего устройства:

cos ц = Р_макс / S_макс = 246,9 / 259,4 = 0,96,

соответственно tg ц = 0,29

Определим реактивную мощность Q_макс цеха с учетом компенсирующего устройства:

Q_ср = Р_ср · tg ц = 74,34 · 0,29 = 21,6 кВАр

1.3 Расчет количества и мощности трансформаторов

Так как потребители электромеханического цеха относятся ко 2 категории надежности электроснабжения, то для питания его электроэнергией выбираем один трансформатор КТП-400/10/0,4/-У1

Определим потери в трансформаторе:

Активные потери, ДР = 2%

ДР = 0,02 · 400 = 8 кВт;

Активная мощность с учетом потерь:

Р_макс = Р_{макс. р.} + ДР = 246,9 + 8 = 254,9 кВт;

Реактивные потери, ДQ = 10%

ДQ = 0,1 · 400 = 40 кВАр

Реактивная мощность с учетом потерь

Q_макс = Q_{макс. р.} + ДQ = 79,61 + 40 = 119,6 кВАр;

Определим полную мощность цеха с учетом потерь:

Определим коэффициент загрузки трансформатора:

1.4. Расчет электрических аппаратов и токоведущих частей с высокой стороны

Выбор оборудования с высокой стороны производится по основным параметрам: напряжению в ВС 10 кВ и номинальному току ВС равному:

где S_ном.тр. - номинальная мощность трансформатора, кВт;

U_ном - номинальное напряжение с высокой стороны, кВ

I_в = 400 / 1,73 · 10 = 23 А

1.5 Расчет пусковых токов

Для удобства расчета составляем таблицу 1.2, в которую вносим значения пусковых токов.

Расчет ведем для мостового крана.

Определяем номинальный ток по формуле:

где Р_ном - номинальная мощность электроприемника, кВт;

U_ном - напряжение сети, U_ном = 380В;

I_ном = 36 / 1,73 · 0,38 · 0,5 = 109,4 А

Определяем пусковой ток, для этого необходимо знать во сколько раз увеличивается ток при пуске двигателей, т. е. необходимо отношение пускового тока к номинальному току - кратность пускового тока, которая зависит от пуска двигателя: легкий, средний, тяжелый. То есть чем больше усилие, тем больше кратность пускового тока.

Для мостового крана кратность пускового тока I_пуск / I_ном = 6, тогда пусковой ток I_пуск мостового крана, равна:

I_пуск = I_ном · 6 = 109,4 · 6 = 654,4 А;

Определим пусковой ток для РП-1 как сумму номинальных токов потребителей РП-1 и пускового тока самого мощного потребителя:

Аналогично определяем токи для остальных потребителей.

1.6 Выбор проводов кабелей и автоматических выключателей

Рассчитаем установки теплового и электромагнитного расцепителя для автоматических выключателей и результаты занесем в таблицу 1.2.

Ток теплового расцепителя должен больше или равен току длительному, деленному на 0,85:

где I_дл - длительный ток электроприемника, А;

0,85 - коэффициент, учитывающий взаимный нагрев автоматов в одном шкафу.

I_расч1 = 109,4 / 0,85 = 128,7 А;

I_расч2 = 9,72 / 0,85 = 11,4 А;

I_расч3 = 6,07 / 0,85 = 7,14 А;

I_расч4 = 6,7 / 0,85 = 7,9 А;

I_расч5 = 30,4 / 0,85 = 35,8 А;

Принимаем токи установок тепловых расцепителей и выбираем тип автоматических выключателей:

I_прин1 = 160 А - ВА 51-33;

I_прин2 = 12,5 А - ВА 51-31;

I_прин3 = 10 А - ВА 51-31;

I_прин4 = 10 А - ВА 51-31;

I_прин5 = 40 А - ВА 51-31.

Ток принятый электромагнитного расцепителя (мгновенный) должен быть в 10 раз больше принятого тока уставки теплового расцепителя.

I_{прин.эл.расц.1} = 160 · 10 = 1600 А;

I_{прин.эл.расц.2} = 12,5 · 10 = 125 А;

I_{прин.эл.расц.3} = 10 · 10 = 100 А;

I_{прин.эл.расц.4} = 10 · 10 = 100 А;

I_{прин.эл.расц.5} = 40 · 10 = 400 А.

Расчетный ток длительно-допустимой нагрузки должен быть в 1,25 больше значения расчетного тока теплового расцепителя:

I_{расч.дл.доп.1} = 128,7 · 1,25 = 161 А;

I_{расч.дл.доп.2} = 11,4 · 1,25 = 14,25 А;

I_{расч.дл.доп.3} = 7,14 · 1,25 = 9 А;

I_{расч.дл.доп.4} = 7,9 · 1,25 = 10 А;

I_{расч.дл.доп.5} = 35,8 · 1,25 = 45 А;

Выберем марку провода от РП-1 до каждого потребителя (Л-1, табл. 12-3, ст. 314), при условии, что:

- для мостового крана - ВВГ (5х70);

- для манипулятора электрического - ВВГ (5х1,5);

- для точильно-шлифовального - ВВГ (5х1,5);

- для настольного сверлильного станка - ВВГ (5х1,5);

- для токарного полуавтомата - ВВГ (5х10).

По РП-1 выбираем автоматический выключатель ВА 51-33 и кабель ВВГ (5х95).

К отдельным электроприемникам медный кабель прокладываем в трубе в полу скрытой проводкой. От ВРУ к распределительным шкафам прокладываем кабель однопроводный с полиэтиленовой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке открыто по стене на скобах на высоте 3 - 3,5 метра.

Выбор проводов, кабелей и автоматических выключателей

Длит. допустимая нагрузка

Марка и сечение провода, кабеля

Настольный сверлильный станок

Магистраль РП-1

Магистраль РП-2

Настольный сверлильный станок

Магистраль РП-3

Магистраль РП-4

Магистраль РП-5

1.7 Проверка выбранного сечения проводов на допустимую потерю напряжения

Выбранные по длительному току и согласованные с током защиты аппаратов сечения проводников внутрицеховых электрических сетей должны быть проверены а потерю напряжения. Согласно ПУЭ для силовых сетей отклонение напряжения от номинального должно составлять не более 5%. Для сетей электрического освещения промышленных предприятий и общественных зданий допустимое отклонение напряжения -2,5 +5% . Эти требования обусловлены тем, что электрический момент зависит от квадрата подведенного напряжения и его уменьшение ниже допустимого не обеспечит пуск механизмов; в сетях электрического освещения снижение напряжения приводит к резкому снижению светового потока и освещенности на рабочих местах.

Потерю напряжения рассчитываем по формуле

ДU_расч = M / S · С 2 ;

C - коэффициент, который принимаем С=77 для медных проводов, С=46 для алюминиевых проводов;

М - момент нагрузки, кВт · м, который определяется как

где Р - номинальная мощность;

L - длина провода, м.

Проверяем на допустимую потерю напряжения сечения проводов от распределительных пунктов до потребителей.

Расчет производим для мостового крана:

М = 36 · 4 = 144 кВт · м;

ДU_расч = 144 / 70 · 77 = 0,03 % 2

Момент нагрузки, М, кВт·м

Потери напряжения, ДU, %

Настольный сверлильный станок

Магистраль РП-1

Магистраль РП-2

Настольный сверлильный станок

Магистраль РП-3

Магистраль РП-4

Магистраль РП-5

1.8 Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием называется всякое замыкание между фазами, а в сетях с глухозаземленной нейтралью также замыкание одной или нескольких фаз на землю.

Различают следующие виды коротких замыканий: трехфазное, или симметричное - три фазы соединяются между собой; двухфазное - две фазы соединяются между собой без соединения с землей; однофазное - одна фаза соединяется с нейтралью источника через землю; двойное замыкание на землю - две фазы соединяются между собой и с землей.

Короткие замыкания возникают при нарушении изоляции электрических цепей. Причины таких нарушений различны: старение изоляции, обрыв проводов с падением проводов на землю, механические повреждения кабелей, проводов.

Короткие замыкания, как правило, сопровождаются увеличением токов в поврежденных фазах до величин превосходящих в несколько раз номинальные значения. Протекание токов к.з. приводит к увеличению потерь электроэнергии в проводниках, что вызывает их повышенный нагрев. Нагрев может ускорить старение и разрушение изоляции, потерю механической прочности шин и проводов и т.п. Проводники и аппараты должны без повреждений переносить нагрев токами к.з. должны быть термически устойчивы. Токи к.з. также сопровождаются значительными электродинамическими усилиями между проводниками. Под действием этих усилий токоведущие части, аппараты и электрические машины должны быть устойчивыми в электродинамическом отношении. Короткие замыкания сопровождаются понижением уровня напряжения в электрической сети, особенно вблизи места повреждения.

Расчет токов к.з. выполняется в следующем порядке:

1. составляем схему электроснабжения цеха;

2. составляем расчетную схему;

3. намечаем точки короткого замыкания

4. составляем схему замещения, где все аппараты и токоведущие части замещаем сопротивлением.

5. составляем эквивалентную схему

Расставим на схеме точки короткого замыкания (Kl, К2).

Расчет токов к.з. в точках К1 и К2.

Расчет токов к.з. для стороны низкого напряжения производим в именованных единицах.

Составляем расчетную схему (рисунок 1.1. (б)). Величину сопротивлений трансформатора определяем по Л-1, табл.1.9.1, стр.61., а величину сопротивлений автоматических выключателей определяем по табл.1.9.3 ст. 61.

Сопротивление кабеля от ГРП до РП1:

где r₀ и x₀ - активное и индуктивное сопротивления одного метра кабеля, мОм

R_к = 0,195 · 14 = 2,73 мОм

X_к = 0,081 · 14 = 1,134 мОм

Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему (рис. 1.1 (в)):

Определим коэффициенты К_у - ударный коэффициент и q - коэффициент действующего значения ударного тока:

Значение ударного коэффициента К_у определим графически по Л.-1 рис. 1.9.1, ст.59:

I_к1 = U_ном / v3 · Z_к1 = 400 / 1,73 · 0,0184 = 12,6 кА;

I_к2 = U_ном / v3 · Z_к2 = 400 / 1,73 · 0,0039 = 59,2 кА;

I_ук2 = q2 · I_к2 = 1 · 59,2 = 59,2 кА;

i_ук1 = v2 · К_у1 · I_к1 = 1,4 · 1,32 · 12,6 = 23,5 кА;

i_ук2 = v2 · К_у2 · I_к2 = 1,4 · 1 · 59,2 = 83,7 кА.

Читайте также: