35
Таблица 2.3
Расчет электрических нагрузок цехов завода с учетом потерь
№ и наименование цеха
Р
р.ц
кВт
Q
р.ц
кВар
ΔР
т
кВт
ΔQ
т
кВар
Р
р.ц.в
кВт
Q
р.ц.в
кВар
S
р.ц.в
кВА
I
р.ц.в
,
А
1. Склад слябов
54,1
45,0
1,4
7,0
55,5
52,0
76,1
4,4
2. Материальный склад
45,3
37,2
1,2
5,9
46,5
43,1
63,4
3,7
3. Цех холодной про-
катки
7833,5
5807,8
195,0
975,2
8028,5
6783,0
10510,3
606,8
4. Цех горячей прокатки
9026,9
6711,1
225,0
1124,8
9251,9
7835,9
12124,3
700,0
5. Компрессорная
970,1
811,2
25,3
126,5
995,4
937,7
1367,5
79,0
6. Насосная
1123,5
929,7
29,2
145,8
1152,7
1075,5
1576,5
91,0
7. Кислородно-
конвертерный цех
630,6
446,1
15,4
77,2
646,0
523,3
831,4
48,0
8. Доменный цех
1048,8
3042,8
64,4
321,9
1113,2
3364,7
3544,1
204,6
9. Насосная оборотного
водоснабжения
1008,7
866,6
26,6
133,0
1035,3
999,6
1439,1
83,1
10. Очистные сооруже-
ния
621,7
517,6
16,2
80,9
637,9
598,5
874,7
50,5
11. Бытовые помещения
230,9
110,8
5,1
25,6
236,0
136,4
272,6
15,7
12. Ремонтно-
механический цех
461,3
395,4
12,2
60,8
473,5
456,2
657,5
38,0
13. Гараж электрокар
125,1
104,0
3,3
16,3
128,4
120,3
176,0
10,2
14. ЦЗЛ
115,2
94,3
3,0
14,9
118,2
109,2
160,9
9,3
15. Столовая
172,4
82,7
3,8
19,1
176,2
101,8
203,5
11,7
16. Электроцех
391,7
388,3
11,0
55,2
402,7
443,5
599,0
34,6
17. Административный
корпус
216,3
103,8
4,8
24,0
221,1
127,8
255,4
14,7
18. Медпункт
48,8
23,4
1,1
5,4
49,9
28,8
57,6
3,3
19. Отдел технического
контроля
197,3
94,7
4,4
21,9
201,7
116,6
233,0
13,5
20. Склад готовой про-
дукции
146,4
108,7
3,6
18,2
150,0
126,9
196,5
11,3
Итого по ВН ТП
652,0
3259,6
25120,6
23980,8
34729,3
36
Таблица 2.4
Расчет высоковольтных нагрузок (10 кВ) по цехам завода
№ и наименование цеха
Рн,
кВт
cosφ,
о.е.
tgφ,
о.е.
Kс,
о.е.
Р
р.с.в
,
кВт
Q
р.с.в
,
кВар
S
р.с.в
,
кВА
I
р.с.в
,
А
3. Цех холодной
прокатки
13520
0,60
1,33
0,9
12168,0
16183,4
20247,6
1169,0
4. Цех горячей прокатки
15600
0,60
1,33
0,9
14040,0
18673,2
23362,6
1348,8
5. Компрессорная
2340
0,75
0,88
0,9
2106,0
1853,3
2805,3
162,0
6. Насосная (АД)
2970
0,85
0,62
0,9
2673,0
1657,3
3145,1
181,6
7. Кислородно-
конвертерный цех
2525
0,60
1,33
0,9
2272,5
3022,4
3781,4
218,3
8. Доменный цех
2480
0,60
1,33
0,9
2232,0
2968,6
3714,1
214,4
10. Очистные
сооружения
1270
0,75
0,88
0,9
1143,0
1005,8
1522,6
87,9
Итого:
36634,5
45364,0
58309,3
Определим суммарные нагрузки предприятия на шинах 10 кВ по
(2.20)–(2.23):
- расчетные мощности:
р.
P (25120,6 36634,5) 0,9 55579,6 кВт
;
р.
Q (23980,8 45364) 0,9 62410,3 кВар
;
22
р.
S 55579,6 62410,3 83571,2 кВА
;
- расчетный ток:
р.
83571,2
I 4825 А
3 10
.
Определив расчётную нагрузку на шинах 10 кВ необходимо решить
вопрос компенсации потребления реактивной мощности с точки зрения
взаимоотношений с энергоснабжающей организацией.
Оптимальная величина коэффициента мощности на предприятии
получается путем компенсации реактивной мощности как естественными
мерами (за счет улучшения режима работы приемников, применения
37
двигателей более совершенной конструкции, устранение недогрузки
двигателя, трансформаторов и т. п.), так и за счет установки специальных
компенсирующих устройств (генераторов реактивной мощности) в
соответствующих точках системы электроснабжения.
Определим необходимую мощность компенсирующих устройств.
Экономически выгодную реактивную мощность, передаваемую из системы
в сеть предприятия в режиме максимальных нагрузок Q
Э
, кВар, рассчитаем
по формуле:
э р э
Q Р tg
, (2.24)
где Р
р
– расчётная активная мощность предприятия на шинах 10 кВ, кВт;
tg
э
– экономически выгодный tg нагрузки, о.е.
Экономическое значение коэффициента реактивной мощности tg
Э
можно определить по выражению:
б
э
max
tg
tg 0,7
K 0,4 d 0,6
, (2.25)
где
б
tg
- базовый коэффициент реактивной мощности, принимаемый 0,4;
0,5; 0,6 для сетей 6, 10 кВ, присоединенных к шинам подстанций с
внешним напряжением, равным соответственно 35, 110, 220 кВ;
dmax - отношение потребления активной энергии потребителем в квартале
максимальной нагрузки энергосистемы к потреблению в квартале его
максимальной нагрузки;
K - коэффициент, учитывающий отличие стоимостей электроэнергии в
различных энергосистемах (принимаем K = 0,8).
Если расчетное значение
э
tg
больше 0,7, то его принимают равным
0,7.
Определяем экономическое значение tg
Э
по (2.25):
э
0,5
tg 0,68
0,8 0,4 0,8 0,6
.
38
Определяем экономически выгодную реактивную мощность по
(2.24):
э
Q 55579,6 0,68 37794,1 кВар
.
Необходимую мощность компенсирующих устройств Q
КУ
, кВар,
рассчитаем по формуле:
ку р э
Q Q Q
, (2.26)
ку
Q 62410,3 37794,1 24616,2 кВар
.
В данном случае Q
КУ
> 0, следовательно, требуется установка БСК.
Теперь необходимо распределить полученную мощность
компенсирующих устройств по цехам.
Примем к установке батареи статических конденсаторов.
Распределение конденсаторных батарей по цехам завода следует
проводить, руководствуясь экономической выгодой. В первую очередь
необходимо подключить БСК к шинам 0,4 кВ цеховых ТП. Произведем
расчет и распределение источников реактивной мощности.
Определить величину мощности БСК для цеха предприятия можно
по формуле:
р.цi ку
бск
р.цi
QQ
Q
Q
, (2.27)
где Q
бск
– мощность батарей i-го цеха, кВар;
Qр
.цi
– реактивная мощность i-го цеха, кВар;
Qр
.цi
– суммарная реактивная мощность цехов, где будут установлены
БСК, кВар.
Определяем величину мощности БСК для цеха холодной прокатки
(№3 по генплану) по (2.27):
бск
5807,8 24616,2
Q 2163,4 кВар
66085,5
.
Выбираем для этого цеха автоматизированные конденсаторные
установки типа АКУ0,4-400-25У3 мощностью Qб
.ст
= 400 кВар в
39
количестве 4 штуки и типа АКУ0,4-300-25У3 мощностью Qб
.ст
= 300 кВар
в количестве 2 штуки для симметричного подключения к секциям шин ТП.
Тогда устанавливаемая зарядная мощность Q
cт
, кВар, определяем по
формуле:
ст б.ст
Q Q n,
(2.28)
где n – количество батарей, устанавливаемых в цехе.
ст
Q
= 400∙4 + 200∙3 = 2200 кВар.
Аналогично производим расчеты и выбор конденсаторных установок
для остальных цехов предприятия. Так как устанавливать
компенсирующие устройства мощностью менее 150 кВар обычно
экономически нецелесообразно, то установку конденсаторных установок
производит только в цехах, где Q
бск
> 150 кВар.
После определения мощности и места установки компенсирующих
устройств необходимо скорректировать расчетные мощности цехов и
предприятия в целом с учётом компенсации потребления реактивной
мощности.
Пересчитаем расчётные мощности цехов и предприятия, учитывая
установку компенсирующих устройств.
Определение расчётных мощностей цехов с учётом установки БСК
рассмотрим на примере цеха холодной прокатки (№3 по генплану).
Суммарную реактивную мощность цеха с учётом установки БСК Q'р
.ц
,
кВар, рассчитаем по формуле:
р.ц р.ц ст
Q Q Q ,
(2.29)
р.ц
Q
= 5807,8 – 2200 = 3607,8 кВар.
Значение полной расчетной мощности цеха с учетом компенсации
реактивной мощности:
22
р.ц.
S 7833,5 3607,8 8709,9 кВА
. Аналогично производим расчеты
для остальных цехов и нагрузок 10 кВ. Полученные результаты расчетов и
стандартные значения БСК сведем в таблицу 2.5.
40
Таблица 2.5
Результаты расчётов мощностей БСК
Наименование цеха
Q
р.ц
кВар
Qку
.ц
кВар
Q
б.ст
кВар
Q'р
.ц
кВар
S'
р.ц
кВА
Комплектная
конденсаторная
установка
Нагрузка 0,4 кВ
1. Склад слябов
45
16,8
0
45
70,4
2. Материальный склад
37,2
13,9
0
37,2
58,6
3. Цех холодной
прокатки
5807,8
2163,4
4х400
2х300
3607,8
8709,9
4хАКУ0,4-400-25У3
2хАКУ0,4-300-25У3
4. Цех горячей
прокатки
6711,1
2499,8
6х400
4311,1
10003,5
6хАКУ0,4-400-25У3
5. Компрессорная
811,2
302,2
300
511,2
1096,5
АКУ0,4-300-25У3
6. Насосная
929,7
346,3
350
579,7
1264,2
АКУ0,4-350-25У3
7. Кислородно-
конвертерный цех
446,1
166,2
150
296,1
696,7
АКУ0,4-150-25У3
8. Доменный цех
3042,8
1133,4
4х400
1842,8
2120,4
4хАКУ0,4-400-25У3
9. Насосная оборотного
водоснабжения
866,6
322,8
300
566,6
1156,9
АКУ0,4-300-25У3
10. Очистные
сооружения
517,6
192,8
200
317,6
698,1
АКУ0,4-200-25У3
11. Бытовые
помещения
110,8
41,3
0
110,8
256,1
12. Ремонтно-
механический цех
395,4
147,3
150
245,4
522,5
АКУ0,4-150-25У3
13. Гараж электрокар
104
38,7
0
104
162,7
14. ЦЗЛ
94,3
35,1
0
94,3
148,9
15. Столовая
82,7
30,8
0
82,7
191,2
16. Электроцех
388,3
144,6
150
238,3
458,5
АКУ0,4-150-25У3
17. Административный
корпус
103,8
38,7
0
103,8
239,9
-
18. Медпункт
23,4
8,7
0
23,4
54,1
-
19. Отдел технического
контроля
94,7
35,3
0
94,7
218,9
-
20. Склад готовой
продукции
108,7
40,5
0
108,7
182,3
-
Итого по нагрузке
0,4 кВ:
20721,2
7718,6
7200
13521,2
27956,0
41
Окончание таблицы 2.5
Наименование цеха
Q
р.с.в.
кВар
Q
ку.в
кВар
Qб
.ст
кВар
Q'
р.с.в
кВар
S'
р.с.в
кВА
Комплектная
конденсаторная
установка
Нагрузка 10 кВ
3. Цех холодной
прокатки
16183,4
6028,2
2х3150
9883,4
15676,2
2хКРМ10-3150-У3
4. Цех горячей
прокатки
18673,2
6955,6
2х3150
12373,2
18714,1
2хКРМ10-3150-У3
5. Компрессорная
1853,3
690,3
900
953,3
2311,7
КРМ10-900-У3
6. Насосная (АД)
1657,3
617,3
900
757,3
2778,2
КРМ10-900-У3
7. Кислородно-
конвертерный цех
3022,4
1125,8
1350
1672,4
2821,6
КРМ10-1350-У3
8. Доменный цех
2968,6
1105,8
1350
1618,6
2757,1
КРМ10-1350-У3
10. Очистные
сооружения
1005,8
374,7
450
555,8
1271,0
КРМ10-450-У3
Итого по нагрузке
10 кВ:
45364
16897,7
17550
27814,0
45996,8
После определения мощности компенсирующих устройств
дальнейший расчет ведем с учетом компенсации потребления реактивной
мощности по скорректированным расчетным мощностям цехов (таблица
2.6).
Таблица 2.6
Расчет нагрузок на стороне ВН ТП после компенсации
№ и наименование цеха
Рр
.ц
кВт
Q'
р.ц
кВар
ΔР
т
кВт
ΔQ
т
кВар
Рр
.ц.в
кВт
Qр
.ц.в
кВар
Sр
.ц.в
кВА
Iр
.ц.в
,
А
1. Склад слябов
54,1
45
1,4
7,0
55,5
52
76,1
4,4
2. Материальный склад
45,3
37,2
1,2
5,9
46,5
43,1
63,4
3,7
3. Цех холодной
прокатки
7833,5
3807,8
174,2
871
8007,7
4678,8
9274,4
535,5
4. Цех горячей прокатки
9026,9
4311,1
200,1
1000,4
9227
5311,5
10646,6
614,7
5. Компрессорная
970,1
511,2
21,9
109,7
992
620,9
1170,3
67,6
6. Насосная
1123,5
579,7
25,3
126,4
1148,8
706,1
1348,5
77,9
7. Кислородно-
конвертерный цех
630,6
296,1
13,9
69,7
644,5
365,8
741,1
42,8
8. Доменный цех
1048,8
1842,8
42,4
212
1091,2
2054,8
2326,6
134,3
9. Насосная оборотного
водоснабжения
1008,7
566,6
23,1
115,7
1031,8
682,3
1237
71,4
10. Очистные
сооружения
621,7
317,6
14
69,8
635,7
387,4
744,4
43
11. Бытовые помещения
230,9
110,8
5,1
25,6
236
136,4
272,6
15,7
42
Окончание таблицы 2.6
№ и наименование цеха
Р
р.ц
кВт
Q'р
.ц
кВар
ΔР
т
кВт
ΔQ
т
кВар
Р
р.ц.в
кВт
Q
р.ц.в
кВар
S
р.ц.в
кВА
I
р.ц.в
,
А
12. Ремонтно-
механический цех
461,3
245,4
10,5
52,3
471,8
297,7
557,9
32,2
13. Гараж электрокар
125,1
104
3,3
16,3
128,4
120,3
176
10,2
14. ЦЗЛ
115,2
94,3
3
14,9
118,2
109,2
160,9
9,3
15. Столовая
172,4
82,7
3,8
19,1
176,2
101,8
203,5
11,7
16. Электроцех
391,7
238,3
9,2
45,9
400,9
284,2
491,4
28,4
17. Административный
корпус
216,3
103,8
4,8
24,0
221,1
127,8
255,4
14,7
18. Медпункт
48,8
23,4
1,1
5,4
49,9
28,8
57,6
3,3
19. Отдел технического
контроля
197,3
94,7
4,4
21,9
201,7
116,6
233,0
13,5
20. Склад готовой
продукции
146,4
108,7
3,6
18,2
150,0
126,9
196,5
11,3
Итого по ВН ТП
24468,6
13521,2
566,3
2831,2
25034,9
16352,4
29902,3
Расчётные значения нагрузок на шинах НН ППЭ (точка 4 рисунок
2.1) определяются по расчётным значениям активной и реактивной
мощности всех отходящих линий с учётом коэффициента
одновремённости максимумов силовой нагрузки и расчётной мощности
осветительной нагрузки территории предприятия.
Расчетная активная мощность:
р.нн.ппэ р.ц.в р.с.в о пот р.о.т
P Р Р K K Р ,
(2.30)
где Kо - коэффициент одновременности максимумов силовой нагрузки в
рассматриваемом узле потребления, о.е., принимаем равным 0,9;
Kпот – коэффициент потерь мощности в распределительных сетях, о.е.,
принимаем равным 1,05 (т.е. 5%);
Р
р.о.т
– расчётное значение активной мощности осветительной нагрузки
территории предприятия, кВт.
Расчётная реактивная мощность:
р.нн.ппэ р.ц.в р.с.в о пот р.о.т
Q Q Q K K Q ,
(2.31)
где Q
р.о.т
– расчётное значение реактивной мощности осветительной
нагрузки территории предприятия, кВар.
43
Расчётное значение полной мощности, потребляемой от шин НН
ППЭ:
22
р.нн.ппэ р.нн.ппэ р.нн.ппэ
S P Q
. (2.32)
Расчетный ток линий, питающих распределительное устройство
низшего напряжения ППЭ, в нормальном режиме:
р.нн.ппэ
р.нн.ппэ
ном
S
I
3U
. (2.33)
Мощность, необходимая для освещения территории завода,
рассчитывается следующим образом.
Площадь территории предприятия для освещения:
тер. з ц
F F F ,
(2.34)
где F
3
- площадь завода;
F
ц
- суммарная площадь всех цехов.
2
тер
F 554 404 93332 130484 м
.
Определяем мощность, расходуемую на освещение территории завода:
р.о.т. тер с.о.тер тер
P F K ,
(2.35)
где Кс
.о.т.
– коэффициент спроса осветительной нагрузки территории, о.е.,
принимается равным 1;
pуд - удельная плотность осветительной нагрузки территории, Вт/м
2
,
принимаем равной 0,9 Вт/м
2
.
3
р.о.т.
P 130484 1 0,9 10 117,4 кВт
.
Реактивная мощность осветительной нагрузки территории
р.о.т. р.о.т. тер
Q P tg ;
(2.36)
р.о.т.
Q 117,4 0,48 56,4 кВар
.
Определим активную, реактивную и полную мощности на шинах НН
распределительного устройства ППЭ по (2.30)–(2.32):
р.нн.ппэ
P (25034,96 36634,5) 0,9 1,05 117,4 58388,6 кВт;
44
р.нн.ппэ
Q (16352,4 27814) 0,9 1,05 56,4 41790,5 кВар;
22
р.нн.ппэ
S 58388,6 41790,5 71803 кВА.
Расчётные нагрузки на стороне ВН ППЭ (точка 5 рисунок 2.1)
определяют по расчётным нагрузкам на шинах РУ низшего напряжения
ППЭ с учётом потерь в силовых трансформаторах ППЭ.
Расчётная активная и реактивная мощность:
р.вн.ппэ р.нн.ппэ т
P P P ;
(2.37)
р.вн.ппэ р.вн.ппэ т
Q Q Q ,
(2.38)
где
т
P
и
т
Q
– потери активной и реактивной мощностей в силовом
трансформаторе, кВт и кВар.
Расчётные значения полной мощность и тока на стороне ВН ППЭ:
22
р.вн.ппэ р.вн.ппэ р.вн.ппэ
S P Q
. (2.39)
р.в.ппэ
р.вн.ппэ
ном
S
I
3U
. (2.40)
Расчетные активные и реактивные потери в силовых
трансформаторах ППЭ определим по выражениям (2.10) и (2.11):
т
P 0,02 71803 1436,1 кВт;
т
Q 0,1 71803 7180,3 кВар
.
Определим расчетные нагрузки на стороне высшего напряжения
ППЭ с учетом потерь в силовых трансформаторах:
р.вн.ппэ
Р 58388,6 1436,1 59824,7 кВт;
р.вн.ппэ
Q 41790,5 7180,3 48970,8 кВар;
,
22
р.вн.ппэ
S 59824,7 48970,8 77311,9 кВА;
р.вн.ппэ
77311,9
I 405,8 А
3 110
.