Потери мощности и напряжения в шинопроводах
Потери мощности и напряжения в шинопроводах
ПОТЕРИ МОЩНОСТИ И НАПРЯЖЕНИЯ В ШИНОПРОВОДАХ
а) Потери мощности
Потери активной мощности, кВт, в трехфазном шинопроводе в общем случае без учета потерь в конструкциях где — токи в фазах; — активные сопротивления соответствующих фаз.
При равномерной загрузке фаз и одинаковых сопротивлениях имеем: Если для данного шинопровода известны потери в конструкции шинопровода, то полные потери, кВт: где — потери в конструкции шинопровода, кВт; — коэффициент увеличения потерь за счет конструкций шинопровода, поверхностного эффекта и эффекта близости.
Если известна величина согласно выражению ( 10-7), то потери в шинопроводе, кВт, определяются по выражению Для симметричных шинопроводов при приближенном определении потерь активной мощности можно пользоваться кривыми на рис. 10-8 и 10-9.
При построении графиков на рис. 10-8 и 10-9 коэффициент дополнительных потерь в шинопроводе был принят равным 1,5.
Одновременно при подсчетах был учтен нагрев шин расчетным током.
Кривыми на рис. 10-8 и 10-9 можно пользоваться и при несимметричных шинопроводах, умножая полученное значение потерь активной мощности на отношение , где — коэффициент дополнительных потерь несимметричного шинопровода.
Рис. 10-8. Кривые для определения потерь активной мощности в трех фазах симметричного токопровода с шинным пакетом из двух шин коробчатого сечения.
Рис. 10-9. Кривые для определения потерь активной мощности в трех фазах симметричного токопровода с одинарными шинами коробчатого сечения.
Потери реактивной мощности, квар, в общем случае находятся из выражения: где — индуктивные сопротивления соответствующих фаз.
При симметрии токов имеем: где X — среднее значение индуктивного сопротивления фаз.
Для приближенной оценки потерь реактивной мощности пользоваться кривыми на рис. 10-10.б) Потери напряжения
В общем случае фазные потери напряжения с достаточной степенью приближения определяются выражением где R и X — соответственно активное и индуктивное сопротивлення фазы шинопроводов; — угол сдвига между током и фазным напряжением.
Фазное напряжение в конце шинопровода: где — соответственно фазные напряжения шинопровода.
Рис. 10-10. Кривые для определения потерь реактивной мощности в трех фазах симметричного токопровода с шинными пакетами из двух шин коробчатого сечения при расстояниях между фазами 650 и 1000 мм.
Источник
Расчет распределительных шинопроводов
Выбор шинопроводов производим, исходя из условия:
Iном шра ≥ Iрасч ,
где Iрасч – расчетный ток нагрузки.
Расчет распределительного шинопровода представлен в таблице 7.2.
Расчетный ток нагрузки для ШРА 1 составляет Iрасч = 142,25 А.
По данному расчетному току выбираем распределительный шинопровод с номинальным током 250 А, пользуясь таблицей В8 Приложения В учебно-методического пособия к курсовому проекту.
Выберем автоматический выключатель для ШРА №1. Для этой линии выбираем автоматический выключатель типа АВМ 4С со следующими параметрами: Iн = 250 А, Iн.кат.макс.=250 А.
7.3 Расчет и выбор силовых распределительных шкафов.
Для распределения электрической энергии в цехе применим силовые пункты (шкафы) типа ШР11 .
Места установки и количество присоединенных электроприемников указаны на рисунке 2 .
Распределительные шкафы типа ШР-11 комплектуются плавкими предохранителями ПН2 и НПН2.
Токи плавктх вставок предохранителей указаны в таблице 7.1.
Выбор распределительных шкафов и шинопроводов приведен в таблице 7.2.
7.4Расчет питающей сети.
Сечения проводников, питающих группы электроприемников, выбираем по длительно – допустимому току
Iрасч≤Iдл.доп..
где Iдл.доп – длительно – допустимый ток по нагреву для проводника данного сечения, определяемый по таблицам в зависимости от конструкции и условий прокладки
Iрасч – расчетный ток, рассчитанный в таблице 7.2.
Для питающей сети будем выбирать кабели типа АВВГ- кабель с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией с поливинилхлоридной оболочкой без защитного покрова. Кабели будем прокладывать в трубах.
1) Путь питающей сети КТП – ШРА 1
=142,25 А .
Выбираем кабель АВВГ 4х150 мм 2 с Iдл.доп= 235 А.
D трубы = 50 мм.(Труба: ПВХ- гладкая).
2) Путь питающей сети КТП – СП 2
= 48,1 А .
Выбираем кабель АВВГ 4х25 мм 2 Iдл.доп= 70 А.
D трубы = 32 мм. (Труба: ПВХ- гладкая).
Результаты расчета питающей сети приведены в таблице 7.2.
Таблица 7.3- Расчет питающей сети и выбор проводов.
Путь питающей сети | Тип кабеля | Сечение жил кабеля, мм 2 | Iдл.топ. | D кабеля, мм (наружный) | D трубы , мм (внутренний) | |
КТП-ШРА№1 | 142,25 | АВВГ | 44,6 | 45,6 | ||
КТП-СП 1 | 65,11 | АВВГ | 23,0 | 28,4 | ||
КТП-СП 2 | 48,1 | АВВГ | 20,0 | 22,0 | ||
КТП-СП 3 | 73,39 | АВВГ | 21,5 | 22,0 | ||
КТП-СП 4 | 20,21 | АВВГ | 14,8 | 17,0 | ||
КТП-СП 5 | 66,39 | АВВГ | 23,0 | 28,4 | ||
КТП-СП 6 | 41,71 | АВВГ | 20,0 | 22,0 | ||
КТП-СП 7 | 34,77 | АВВГ | 16,8 | 17,0 | ||
КТП-СП 8 | 32,98 | АВВГ | 16,8 | 17,0 | ||
КТП-СП 9 | 91,074 | АВВГ | 21,5 | 22,0 |
7.5 Расчет крановых троллеев
Мостовые краны и кран – балки должны иметь 3 двигателя (подъема, передвижения моста, передвижения тележки ). Разбиваем, суммарную мощность крана кВт и получаем 4,95 +4,95+ 1,1 – (кран № 42).
Определим пиковый ток мостового крана по формуле :
Iпик= Iпик.max+(Ip— kиIном.мах)
Определим номинальный ток одного из наиболее мощных двигателей мостового крана:
Iном. мах= = = 9,4 А.
Пиковый ток одного из наиболее мощных двигателей равен
kи=3 для АД с фазным ротором
Расчётный ток двигателей равен:
Iр= =
Iпик= Iпик.max+(Ip— kиIном.мах)=28,2+(20,9 — 0,5∙9,4)= 44,4 А
По пиковому току выбираем в качестве крановой троллеи угловую сталь размером 40х40х4 мм. со следующими данными Iпик =65 А, коэффициент для определения потерь напряжения в крановой троллее k =0,06, (таблицей В10 Приложения В учебно методического пособие к курсовому проекту).
Для того, чтобы окончательно принять к установке данную крановую троллею необходимо проверить на падение напряжения всю цепочку от цеховой трансформаторной подстанции до двигателя крана.
Проверку троллеев производим по формуле:
U, %= U1+ U2+ U3 ≤ 15 %,
где U1 – падение напряжения в кабеле от КТП до ШРА №1 .
U2 – падение напряжения в ответвлениях к троллеям, ;
U3 – падение напряжения в троллейной линии.
Рассчитаем потерю напряжения на участке КТП — ШРА №1.
Потеря напряжения в процентах на любом участке сети определяется по формуле
U, %= 100% .
где r0 , x0 – активное и индуктивное сопротивления 1 км линии;
Iпик – пиковый ток на данном участке линии.
Расчетный ток на данном участке равен Iр= 216,98 А( см.таблица 7.2.),
Iпик для этого участка : Iпик = kIр = 3∙216,98=426,75 А,
Длинна участка l=0,004 км; погонное сопротивление кабеля АВВГ 4×150 ; r0= 0,206 Ом/км ; х0 =0,078 Ом/км ;
;
.
Потеря напряжения в кабеле:
U1 = = 0,238 %
Падение напряжения в ответвлениях к троллеям U2 0, так как проводник незначительной длины..
Падение напряжения в крановой троллее , где :
U3 =k 0,06 ∙0,064∙44,4= 0,17%
Итого потеря напряжения в линии до кранового двигателя (№ 42)составит:
U, %= 0,238 +0+0,17 = 0,408 , что соответствует норме.
В качестве троллеи берем угловую сталь 40х40х4 мм.
Аналогично производится расчет для остальных кранов.
7.6 Расчет сети заземления (петли «фазный -нулевой провод ») и проверка действия защиты от замыкания на землю.
Широкое применение напряжения 380 В с заземленной нейтралью трансформатора в сочетании с надежной защитой обеспечивает быстрое отключение поврежденного участка и повышает безопасность обслуживания электроустановок.
Гарантией безопасности обслуживания является надежная работа защиты при однофазных замыканиях на землю.
Согласно ПУЭ для обеспечения нормативного времени отключения повреждённой цепи защитно-коммутационным аппаратом проверяем как согласованы характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников .При определении однофазного тока короткого замыкания выбирается наиболее удалённая точка цеховой сети- станок с нормальным режимом работы № 1, Рн=3,5 кВт. Схема его присоединения к КТП представлена на рис 7.6.1.
Рисунок 7.6.1 Схема питания электроприемника № 29
Однофазный ток короткого замыкания :
Iкз. =
где =380 В – напряжение сети ВН трансформатора.
Для определения тока однофазного короткого замыкания необходимо найти сопротивления прямой и нулевой последовательностей ( сопротивление обратной последовательности равно сопротивлению прямой) всех элементов указанной цепи. Для этого изобразим её схему замещения рис. 7.6.2.
Рисунок 7.6.2-Схема замещения цепи электроснабжения приёмника №29.
Сопротивление масляного трансформатора мощностью 400 кВА (5,с 137)
= 5,9 мОм; = 17 мОм-сопротивление прямой последовательности;
= 5,9 мОм; = 17 мОм -сопротивление нулевой последовательности
Сопротивление кабеля АВВГ 4х2,0 мм²:
мОм/м ; — погонное сопротивление прямой последовательности;
= ∙l =1,25∙125=156,25 мОм;
=0,091∙125=11,357 мОм.
Сопротивление нулевой последовательности кабеля определяем по приближенной формуле:
=3∙ =34,125 мОм;
Сопротивление провода АПРТО 3×2 мм 2 ;
Сопротивление провода примем равным нулю так как его длина меньше 10м.
Суммарное активное сопротивление прямой последовательности:
= = 0,0059+0,1562 = 0,1621 Ом.
Суммарное реактивное сопротивление прямой последовательности
= = 0,017+0,01137 =0,0283 Ом.
Суммарное активное сопротивление нулевой последовательности
= = 0,0059+0,165= 0,4718Ом.
Суммарное реактивное сопротивление нулевой последовательности
= = 0,017+0,0341 = 0,0511 Ом.
Однофазный ток короткого замыкания :
Iкз =
Согласно с времятоковой характеристикой срабатывание предохранителя НПН2-60, с номинальным током плавкой вставки 16 А, время срабатывания предохранителя значительно меньше 0,2с. Следовательно требования ПУЭ к заземлению выполнено.
8. Выбор цеховой КТП.
В термомеханическом выбираем комплектную трансформаторную подстанцию внутренней установки с КТП – 400/6 – 10 с трансформатором ТМФ –400/6 – 10, заполненным маслом, с вводным шкафом на напряжение 6 – 10 кВ и рядом шкафов с аппаратурой напряжением 380/220 В. На КТП имеется конденсаторная установка УК3 – 0.4 – 180 УЗ. КТП ограждена металлической сеткой.
Размеры КТП – 3080×6430 мм , h=2275 мм.
9. Технико-экономические показатели проекта.
1) установленная мощность электроприемников на напряжении 0.4 кВ;
-электродвигатели станков, кранов, вентиляторов :
-сварочные трансформаторы — Рн= 189,93 кВт;
-электрическое освещение — Рн= 54,95 кВт.
2) активная расчетная мощность на напряжении 0.4 кВ. Рм=249,37 кВт;
3)мощность силового трансформатора Sн=400 кВА;
4) потери реактивной и активной мощности и энергии в трансформаторах цеха
-активные : Pт=4,21 кВт; Wт =16028,6 кВт∙ч;
-реактивные Qт=19,87 квар, Vт=76820,8 квар∙ч;
5) мощность конденсаторных батарей Qк=180 квар;
6) приведенные затраты на установку конденсаторных батарей до 1000 В.
З1=54668 руб .
7) приведенные затраты на установку конденсаторных батарей выше 1000 В.
З2 =71300,8руб.,
8) годовой расход электроэнергии по цеху Wг=0,666 ∙ кВт∙ч.
9) стоимость одного кВт∙ч активной электроэнергии по двуставочному тарифу
c=α = 206.2∙ + 3.08 = 4,006 руб.
10) стоимость годовых потерь при установке конденсаторных батарей до 1000 В.
11)стоимость годовых потерь при установке конденсаторных батарей выше 1000 В
Источник