Qсм = 5,6 × 1,33 = 7,5 кВар.(3)
Группа В: Рсм = 2,8 × 0,25 = 0,7 кВт.(2)
Qсм = 0,7 × 0,75 = 0,5 кВар.(3)
Всего по линии 2: ∑Рсм = РсмА + РсмБ + РсмВ = 11,6+5,6+0,7=17,9 кВт.
∑Qсм = Qсм А + Qсм Б + Qсм В = 20+7,5+0,5 = 28 кВар.
Питающая линия 3:
Группа А: Рсм = 10,2 × 0,14 = 1,4 кВт. (2)
Qсм = 1,4 × 1,73 = 2,4 кВар.(3)
Группа Б: Рсм = 67,06 × 0,25 = 16,8 кВт.(2)
Qсм =16,8 × 0,75 = 12,6 кВар.(3)
Всего по линии 3: ∑Рсм = РсмА + РсмБ = 1,4+16,8 = 18,2 кВт.
∑Qсм = Qсм А + Qсм Б =2,4+12,6 = 15 кВар.
Питающая линия 4:
Группа А: Рсм = 10 × 0,14 = 1,4 кВт.(2)
Qсм = 1,4 × 1,73 = 2,4 кВар.(3)
Группа Б: Рсм = 23,4 × 0,3 = 7 кВт.(2)
Qсм = 7 × 2,29 = 16 кВар. (3)
Группа В: Рсм = 9 × 0,8 = 7,2 кВт. (2)
Qсм = 7,2 × 0,62 =4,5 кВар. (3)
Всего по линии 4: ∑Рсм = РсмА + РсмБ + Рсм В = 1,4+7+7,2=15,6 кВт.
∑Qсм = Qсм А + Qсм Б + Qсм В = 2,4+16+4,5 = 22,9 кВар.
Питающая линия 5:
Группа А: Рсм = 0,9 × 0,1 = 0,09 кВт.(2)
Qсм = 0,09 × 1,73 = 0,15 кВар.(3)
Группа Б: Рсм = 10 × 0,25 = 2,5 кВт.(2)
Qсм = 2,5 × 1,17 =2,9 кВар.(3)
Группа В: Рсм = 7 × 0,5 = 3,5 кВт.(2)
Qсм = 3,5 × 1,02 = 3,6 кВар.(3)
Группа Г: Рсм = 43,5 × 0,8 = 34,8 кВт.(2)
Qсм = 34,8 × 0,62 = 21,6 кВар.(3)
Всего по линии 5 ∑Рсм = 0,09+2,5+3,5+34,8 = 40,8 кВт.
∑Qсм = 0,15+2,9+3,6+21,6=28,3 кВар.
Итого по цеху: ∑Рсм =33,1+17,9+18,2+15,6+40,8 = 125,6 кВт.
∑Qсм = 48,1+28+15+22,9+28,3 = 142,3 кВар.
8) Средневзвешенные значения коэффициента использования Ки по каждой линии и цеху, определяем по формуле:
∑Рсм
Ки = ---------[2, стр. 11,(1.1)](4)
∑Рн
Где ∑Рсм – суммарная активная мощность смены кВт.
∑Рн – суммарная общая мощность кВт.
33,1
Питающая линия 1: Ки = --------- = 0,15(4)
215,7
17,9
Питающая линия 2: Ки = --------- = 0,15(4)
120,85
18,2
Питающая линия 3: Ки = --------- = 0,23 (4)
77,26
15,6
Питающая линия 4: Ки = --------- = 0,37(4)
42,4
40,8
Питающая линия 5: Ки = --------- = 0,67(4)
61,4
125,6
Итого по цеху: Ки = --------- = 0,24(4)
517,6
9) Среднее значение tg ф по линиям и цеху определяем по формуле:
∑Qсм
tg ф = ----------[2,стр. 26](5)
∑Рсм
Где ∑Qсм – суммарная реактивная мощность смены, кВар.
∑Рсм – суммарная активная мощность смены кВт.
48,1
Питающая линия 1: tg ф = ---------- = 1,45(5)
33,1
28
Питающая линия 2: tg ф = ---------- = 1,6(5)
17,9
15
Питающая линия 3: tg ф = ---------- = 0,82(5)
18,2
22,9
Питающая линия 4: tg ф = ---------- = 1,47(5)
15,6
28,3(5)
Питающая линия 5: tg ф = ---------- = 0,7
40,8
142,3
Итого по цеху: tg ф = ---------- = 1,13(5)
125,6
10) По среднему значению tg ф определяем среднее значение cos ф по линиям и цеху
Питающая линия 1: tg ф = 1,45 cos ф = 0,57
Питающая линия 2: tg ф = 1,6cos ф = 0,53
Питающая линия 3:tg ф = 0,82cos ф = 0,77
Питающая линия 4:tg ф = 1,47cos ф =0,56
Питающая линия 5:tg ф = 0,7cos ф = 0,82
Итого по цеху: tg ф = 1,13cos ф = 0,66
11) Эффективное число электроприёмников nэ (графа 10) определяем следующим способом:
Питающая линия 1:
nэ определяем по 2 – му способу так как n больше 5 и
Ки меньше 0,2
Обозначим n1 – число эл.приёмников имеющих мощность больше половины наибольшего по мощности эл.приёмника данной линии.
Тогда находим величину n* :
.n1
. n* = -------- [2, стр.18,(1.6)](6)
n
т. е. отношение этого количества к общему их числу. Далее определяем суммарную номинальную мощность этих приёмников -Рн1
Определяем отношение Рн1 к общей номинальной мощности всех эл.приёмников
Рн1
Р* =---------- [2стр. 18,(1.6)](7)
∑Рн
По Р* и n* определяем nэ* по таблице ( Цигельман стр. 464)
Тогда nэ определяем по формуле :
nэ = nэ* ×n[2 стр 18, (1,7)](8)
n = 29
Рmax = 16,2 кВт. 16,2 / 2 = 8,1
n1 = 5+2+6 = 13
Рн1 = 5×10+6×10+2×16,2 = 142,4 кВт.
n* = 13 / 29 = 0,45 (6)
Р* = 142,4 / 215,7 = 0,66 (7)
nэ* = 0,81( Цигельман стр. 464)
nэ = 0,81 × 29 = 23,5 (8)
Питающая линия 2:
nэ определяем по 2 – му способу так как n больше 5 и
Ки меньше 0,2. аналогично линии 1:
n = 28
Рmax = 12,6512,65 / 2 = 6,33
n1 = 1+1+2+2 = 6
Рн1 = 10+7+2×12,65+2×7,5 = 50,3 кВт.
n* = 6 / 28 = 0,21 (6)
Р* = 50,3 / 120,85 = 0,42 (7)
nэ* = 0,76( Цигельман стр. 464)
nэ = 0,76 × 28 = 21,3 (8)
Питающая линия 3:
nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и
Ки больше 0,2. по формуле:
2 ∑Рн
. nэ = --------- [6, стр.194,(8,27)](9)
Рmax
Рн = 77,26 кВт.Pmax =20 кВт.
nэ = 2×77,26 / 20 = 7,7 (9)
Питающая линия 4:
nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и
Ки больше 0,2.
Рн = 42,4 кВт.Рmax = 7,8 кВт
nэ = 2×42,4 / 7,8 = 10,9 (9)
Питающая линия 5:
nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и
Ки больше 0,2.
Рн = 61,4 кВтРmax = 30 кВт
nэ = 2×61,4 / 30 = 4 (9)
Итого по цеху:
nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и Ки больше 0,2.
Рн = 517,6 кВт.Рmax = 30 кВт
nэ = 2×517,6 / 30 = 34,5 (9)
12) по Ки и nэ определяется коэффициент максимума Км по таблице [4,стр.71,(3.7)] (графа 11):
Питающая линия 1: Км = 1,65
Питающая линия 2: Км = 1,65
Питающая линия 3: Км = 2,1
Питающая линия 4: Км = 1,6
Питающая линия 5: Км = 1,46
Итого по цеху: Км = 1,34
13) Определяем максимальную активную Рм и реактивную Qм мощности по линиям и цеху по формулам:
Рм = Км × ∑Рсм [4,стр.103,(4,17)](графа 12) (10)
Qм = Км × ∑Qсм[4,стр.105,(4.26)](графа 13) (11)
Питающая линия 1: Рм = 1,65 × 33,1 = 54,6 кВт. (10)
Qм = 1,65 × 48,1 = 79,4 кВар. (11)
Питающая линия 2: Рм = 1,65 × 17,9 = 29,5 кВт. (10)
Qм = 1,65 × 28 = 46,2 кВар. (11)
Питающая линия 3: Рм = 2,1 × 18,2 = 38,2 кВт. (10)
Qм = 2,1 × 15 = 31,5 кВар. (11)
Питающая линия 4: Рм = 1,6 × 15,6 = 25 кВт. (10)
Qм = 1,6 × 22,9 = 36,6 кВар. (11)
Питающая линия 5: Рм = 1,46 × 40,8 = 59,5 кВт. (10)
Qм = 1,46 × 28,3 = 41,3 кВар. (11)
Итого по цеху:Рм = 1,34 × 125,6 = 168,3 кВт. (10)
Qм = 1,34 × 142,3 = 190,6 кВар. (11)
14) Определяем максимальную полную мощность Sм и максимальный ток Iм по линиям и цеху по формулам:
Sм = √Рм² + Qм²[4.стр.105,(4.27)](графа 14) (12)
Sм
Iм = --------[6,стр.185,(8.16)](графа 15)(13)
√3×Uн
Где Uн напряжение равное 380 В.
Питающая линия 1:
Sм = √54,6² + 79.4² = 96.4 кВа.(12)
Iм = 96,4*10³ / 1,73*380 = 146,5 А.(13)
Питающая линия 2:
Sм = √29,5² + 46,2² = 54,8 кВа.(12)
Iм = 54,8* 10³/ 1,73*380 = 83,3 А. (13)
Питающая линия 3:
Sм = √38,2² + 31,5²= 49,5 кВа.(12)
Iм = 49,5* 10³/ 1,73*380 = 75,2 А.(13)
Питающая линия 4:
Sм = √25²+36,6²= 44,3 кВа.(12)
Iм = 44,3*10³/ 1,73*380 = 67,3 А.(13)
Питающая линия 5:
Sм = √59,5²+ 41,3²= 72,4 кВа.(12)
Iм = 72,4 *10³/ 1,73*380 = 109 А.(13)
Итого по цеху:
Sм = √168,3²+190,6²= 254,3 кВа.(12)
Iм = 254,3*10³/ 1,73*380 = 386,4 А.(13)
2.2 Расчёт числа и мощности трансформаторов
Число трансформаторов определяем в зависимости от категории потребителей. Обычно:
Для 1-ой категории – два трансформатора (можно один но обязательно АВР на стороне НН.
Для 2-ой категории - один трансформатор при условии наличия складского резерва.
Для 3-ей категории - один трансформатор.
Мощность трансформаторов цеховой подстанции Sтр выбираем по расчётной максимальной мощности цеха Sм (графа 14 таб.2) с учётом коэффициента возможного расширения производства Кр, который берётся в пределах: 1,1 – 1,4
Sтр = Кр × Sм (14)
Где Кр = 1,2
Sтр = 1,2 × 254,3 = 305 кВа.(14)
Далее по каталогу (СЭС том 2 стр.245) выбираем трансформаторы для двух расчётных вариантов.
1) Определяем приведённые потери в трансформаторах для каждого варианта:
ΔР’= ΔРхх+Кп×ΔQхх+Кз ²×( ΔРкз+Кп×ΔQкз) (15)
Где: Кп – коэффициент потерь. Для цеховых подстанций принимается Кп=0,12
Sм
Кз=-------- - коэффициент загрузки по мощности. (15.1)
Sтр[5,стр.188]
ΔРхх и ΔРкз – величины потерь холостого хода и короткого замыкания. (берутся из каталога)
Реактивные мощности потерь вычисляются по формулам:
Iхх%
ΔQхх= Sтр× -------[5,стр.182](16)
100
Где Iхх% - ток холостого хода (берётся из каталога)
Uкз%
ΔQкз= Sтр× -------- [5,стр.182](17)
100
Где Uкз% - напряжение короткого замыкания (берётся из каталога)
2) Определяем годовые потери электроэнергии:
Wг = ΔР’×Тв(18)
Где Тв=2500ч. – время использования максимальной нагрузки (из задания)
3) Определяем стоимость потерь:
С= с×Wг[4,стр.153,(5.43)](19)
Где с – стоимость одного кВт ×ч. с=2руб.
4) Находим капитальные затраты:
К =1,23×Стр(20)
Где 1,23 – коэффициент учитывающий затраты на транспортировку и монтаж.
Стр – стоимость трансформатора в рублях. (при 2-ух трансформаторах берётся 2×Стр)
По результатам расчётов выбирается вариант с меньшими капитальными и эксплуатационными затратами. Для этого по второму варианту берутся расчёты для двух трансформаторов, а именно:
ΔР’=2×ΔРхх+Кп×2×ΔQхх+Кз ²×(2×ΔРкз+Кп×2×ΔQкз)(21)
Где: Кп=0,12
Sм
Кз=---------[5,стр.188](22)
2Sтр
Вариант 1:
Кз= 254,3 / 400 =0,63 (15.1)
ΔQхх=400×(3/100)=12 кВар. (16)
ΔQкз=400×(4,5/100)=18 кВар.(17)
ΔР’=1,08+0,12×12+0,63²×(5,9+0,12×18)=5,7 кВт.(15)
Wг=5,7×2500=14158,5 кВт×ч.(18)
С1=2×14158,5=28317 руб. (19)
К1=1,23×1100000=1353000 руб. (20)
Варинат 2:
Кз=254,3 / (2×160)=0,79(22)
ΔQхх=160×(2,4/100)=3,8 кВар.(16)
ΔQкз=160×(4,7/100)=7,52 кВар.(17)
ΔР’=2×0,54+0,12×2×3,8+0,79²×(2×3,1+0,12×2×7,52)=6,3 (21) кВт.
Wг=6,3×2500=15750 руб.(18)
С2=2×15750=31500 руб. (19)
К2=1,23×2×550000=1353000 руб.(20)
Так как К1=К2 то выбираем вариант с меньшей стоимостью потерь т. е. вариант 1 - ТМ 400/10
2.3 Расчёт силовой сети
Выбор кабельной линии от заводской подстанции до цеховой с проверкой его на нагрев и потери напряжения
1) Определяем номинальный рабочий ток цехового трансформатора Iр по формуле:
Sн
Iр=-----------[6,стр.157,(7,8)](23)
√3×Uвн
Где Sн – номинальная мощность цехового трансформатора.
Uвн – напряжение трансформатора с высокой стороны кВ.
Iр=400 / (1,73×10)=23,12 А. (23)
2) Определяем экономическое сечение кабеля по формуле:
Iр
Sэк=-------- [5,стр.204,(9,1)](24)
jэк
где jэк – экономическая плотность тока А/мм² из таблицы (4,стр.151) jэк=1,6 А/мм² (для кабелей с Al жилами при Тв=2500ч)
Sэк=23,12/1,6=14,45 мм² (24)
По Sэк выбираем сечение кабеля [4,стр139]
Выбираем АСБ 3 ×16 мм² ; Iдоп=75 А. ; r0=2.08 Ом×км. ; Х0=0,07 Ом×км. ; Uн=10кВ. (r0 и Х0 из конспекта)
3) Проверка на нагрев:
Должно соблюдаться условие: Iр≤ Iдоп
23,12<75 условие выполняется.
4) Потери напряжения в кабеле находим по формуле:
√3×100×L×Ip
ΔU%=--------------------×(r0×cos ф+Х0×sin ф)[4,стр.152](25)
Uн (в)
Где L – длина линии в км.
cos ф = 0,66 (таб.№2 графа 7 по цеху)
sin ф =0,75 из cos ф
ΔU%=(1,73×100×0,3×23,12)/10000×(2,08×0,66+0,07×0,75)= =0,17 % (25)