Графики электрических нагрузок 4 страница

Рисунок 12 – Схемы присоединения БК к шинам 380 В

Защитная и коммутационная аппаратура:

а) автоматический выключатель А (применяется как при автоматическом регулировании, так и при его отсутствии);

б) рубильник Р с предохранителем П (применяется при отсутствии автоматического регулирования);

в) предохранитель П с контактором КТ или магнитным пускателем (применяется при автоматическом регулировании).

Схема а) применяется при индивидуальной компенсации;

Схемы б), в) применяются при групповой и централизованной компенсации.

а) б) в)

Рисунок 13 – Схемы присоединения БК к шинам 6-10 кВ

а) присоединение БК через отдельный выключатель, применяется для БК мощностью > 400 квар;

б) присоединение БК через ВН-17, применяется при мощности БК £ 400 квар

в) схема индивидуальной компенсации реактивной мощности трансформатора или двигателя. Неудобство – общий выключатель.

Регулирование мощности конденсаторных установок можно вести тремя способами: вручную, автоматически и с диспетчерского пункта.

Регулирование ступенчатое (1-2-3 ступени).

Автоматическое регулирование мощности БК производится по разным принципам: а) по времени суток; б) по величине напряжения; в) по току нагрузки; г) по направлению реактивной мощности; д) по времени суток с коррекцией по напряжению.

В странах СНГ на U=6-10 кВ применяется схема разряда БК с двумя трансформаторами напряжения типа НОМ, соединенными в открытый треугольник во избежание образования колебательного контура, увеличивающего перенапряжение при включении БК. Для контроля целости цепи разряда применяются неоновые лампы.

Лекция № 8. Компенсация реактивной мощности (продолжение темы)

Содержание лекции:

- изучение методики проектирования компенсации реактивной мощности.

Цели лекции:

- получение навыков проектирования компенсации в сетях до и выше 1кВ.

Воздушные и кабельные линии

Генерируемая воздушными и кабельными линиями реактивная мощность пропорциональна квадрату U сети и длине линии

где l – длина в км;

U – напряжение сети, кВ;

Q₀ – среднее значение генерируемой линиями реактивной мощности, ;

- относительное напряжение сети.

Необходимо учитывать реактивную мощность, генерируемую воздушными линиями, токопроводами и кабельными линиями с U_ном > 20 кВ, а для кабельных сетей значительной протяженности – также и 6-20 кВ.

При S=150 мм² 1 км кабеля генерирует при U:

U, кВ
Q0,	10,4	18,3

Статические ИРМ

Принцип работы ИРМ состоит в том, что выпрямленным током преобразователя индуктивность (реактор или дроссель) заряжается магнитной энергией, которая инвертируется в сеть переменного тока с опережающим cos j. Регулирование выдаваемой реактивной мощности производится в пределах 30:1. Регулирование весьма быстродействующее (1 период переходного процесса). К недостаткам ИРМ относится искажение кривой тока.

Указания по проектированию компенсации реактивной мощности в электросетях промышленных предприятий

Требования настоящих Указаний распространяются на всех промышленных и приравненным к ним потребителей электроэнергии, которые получают питание от энергоснабжающей организации (энергосистемы).

Указания охватывают вопросы выбора типа, мощности, места присоединения и режима работы компенсирующих устройств (КУ) в электросетях промышленных предприятий напряжением до и выше 1000 В.

На начальной стадии проектирования определяются максимальные суммарные расчетные активные и реактивные электронагрузки предприятия Р_мах и Q_мах при естественном cosj в соответствии с «Указаниями по определению электронагрузок в промышленных установках».

Максимальная суммарная реактивная нагрузка предприятия, принимаемая для определения мощности КУ

Q_мах1= КQ_мах,

где К – коэффициент, учитывающий несовпадение по времени максимальных активной нагрузки энергосистемы и реактивной мощности промышленного предприятия.

Значения К принимаются в зависимости от отрасли промышленности:

– нефтеперерабатывающая, текстильная – 0,85;

– черная и цветная металлургия, химическая, нефтедобывающая, пищевая, стройматериалов, бумажная – 0,9;

– угольная, газовая, машиностроительная, металлообрабатывающая – 0,85;

– прочие – 0,75.

Предприятие сообщает в энергосистему значения Р_мах и Q_мах для определения экономически оптимальной реактивной мощности, которая может быть передана предприятию в режимах максимальной и минимальной годовых активных нагрузок энергосистемы Q_э1 и Q_э2.

По Q_э1 определяется суммарная мощность КУ предприятия, а по Q_э2 – регулируемая часть КУ.

Суммарная мощность КУ Q_к1 определяется необходимым балансом реактивной мощности на границе раздела сетей предприятия и энергосистемы в период ее максимальной активной нагрузки: Q_к1= Q_мах1- Q_э1.

Электросети предприятий условно подразделены на: а) сети общего назначения и б) сети со специфическими (нелинейными, несимметричными и резкопеременными) нагрузками.

В качестве средств компенсации реактивной мощности (КРМ) следует принимать: в сетях общего назначения – батареи конденсаторов (БК) и синхронные двигатели (СД).

Компенсация реактивной мощности в электросетях напряжением до 1000 В.

Суммарная расчетная мощность БК напряжением до 1000 В (НБК) определяется двумя последовательными расчетными этапами по минимуму приведенных затрат:

а) выбор экономически оптимального числа трансформаторов цеховых ТП;

б) определение дополнительной мощности НБК в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и сети U=6-10 кВ предприятия, питающей эти трансформаторы.

Суммарная расчетная мощность НБК

Q_нбк=Q_нбк1+Q_нбк2,

где Q_нбк1 и Q_нбк2 – суммарные мощности батарей, определенные на двух этапах расчета.

Суммарная мощность Q_нбк распределяется между отдельными трансформаторами пропорционально их реактивным нагрузкам.

1 этап. Определение мощности НБК по условию выбора оптимального числа цеховых трансформаторов.

Для каждой технологически концентрированной группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности минимальное их число, необходимое для питания максимальной активной нагрузки

,

где Р_махт – максимальная суммарная расчетная нагрузка для данной группы трансформаторов;

b_т – коэффициент загрузки (К₃) трансформаторов;

S_т – принятая номинальная мощность одного трансформатора;

DN – добавка до ближайшего большего целого числа.

Экономически оптимальное число трансформаторов

N_т.э.=N_minт+m,

где m дополнительное число трансформаторов.

Число N_т.э определяется удельными затратами на передачу реактивной мощности с учетом постоянных составляющих капитальных затрат. Для расчетов по удельным затратам необходимо знать достоверные стоимостные показатели НБК, ВБК и ТП.

При отсутствии достоверных стоимостных показателей для практических расчетов допускается принимать затраты на п/ст – З^*_п/ст=0,5 и N_т.э определять упрощенным методом по кривым в зависимости от m

m=f(N_minт; DN).

По выбранному числу трансформаторов N_т.э определяют максимальную реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В

.

Рисунок 14 – Схема, поясняющая баланс реактивной мощности

Суммарная мощность НБК для данной группы трансформаторов: (из условия баланса реактивной мощности на шинах 0,4 кВ)

Q_нбк1=Q_р0,4-Q₁,

где Q_р0,4 – суммарная максимальная расчетная нагрузка.

Если окажется, что Q_нбк1 < 0, то Q_нбк1=0.

2 этап. Определение мощности НБК в целях оптимального снижения потерь.

Дополнительная суммарная мощность НБК для данной группы трансформаторов

Q_нбк2=Q_р0,4– Q_нбк1–gN_т.э.×S_т,

где g – расчетный коэффициент, принимаемый по кривым в зависимости от схемы питания ТП (радиальная, магистральная), и от коэффициентов К₁ и К₂, которые расчитываются по формулам

К₁=(З_НБК – З_ВБК)×С₀×10³; К₂= lS_т/F,

где С₀ – расчетная стоимость потерь (по таблице);

F – общее сечение линии;

l – длина линии.

При отсутствии достоверных данных для расчета К₁ и К₂ по формулам их значения рекомендуется принимать по таблицам в зависимости от энергосистемы, количества рабочих смен, мощности трансформатора, и длины питающей линии (км) – длина участка до первого трансформатора магистрали.

Если окажется, что Q_нбк2 < 0, то для данной группы трансформаторов Q_нбк2=0.

После выбора мощности Q_нбк необходимо распределить эту мощность пропорциально реактивной нагрузке подстанций.

Если распределительная сеть п/ст выполнена только кабельными линиями, НБК рекомендуется присоединять непосредственоо к шинам ТП.

При питании нагрузки от шинопроводов НБК присоединяется к шинопроводам в цехе.

Рисунок 15 – схема присоединения Q_НБК к шинопроводу

Компенсация реактивной мощности в сетях напряжением 6-10 кВ

Определяется реактивная нагрузка на шинах U=6-10 кВ. В качестве потребителей электроэнергии Q_р6-10 могут быть АД большой мощности, ДСП, СД в режиме недовозбуждения (если их К_з≤1). Затем определяется суммарная реактивная мощность Q_вбк для всего предприятия из условия баланса реактивной мощности на шинах 6-10 кВ

.

Мощность ВБК распределяется между отдельными РП пропорционально их реактивной нагрузке на шинах 6-10 кВ и округляется до ближайшей стандартной мощности комплектных конденсаторных установок (ККУ). К каждой секции РП рекомендуется подключать ККУ одинаковой мощности, но не менее 1000 квар. При меньшей мощности БК ее следует устанавливать на шинах питающей п/ст (ГПП или ЦРП).

Лекция № 9. Распределение электроэнергии при напряжении до 1 кВ

Содержание лекции:

- изучение способов прокладки проводов и кабелей.

Цели лекции:

- изучение схем выполнения цеховых сетей.

Способы прокладки проводов и кабелей

Передачу и распределение электроэнергии потребителям промышленных предприятий осуществляют электрическими сетями. ЭП присоединяют к внутрицеховым п/ст и распределительным устройствам при помощи защитных и пусковых аппаратов.

Электросети промышленных предприятий выполняют внутренними (цеховыми) и наружными. Внутренние сети могут быть открытые, проложенные по поверхностям стен, потолков и другим элементам зданий и сооружений: на изоляторах, в трубах, коробах, лотках, на тросах и т.д. и скрытые, проложенные в конструктивных элементах зданий и сооружений: в стенах, полах, фундаментах, перекрытиях и др. Наружные сети прокладывают по наружным стенам зданий и сооружений, между зданиями, а также на опорах.

Прокладка электросетей производится изолированными и неизолированными проводниками. Изолированные проводники выполняют защищенными и незащищенными. Защищенные проводники поверх электроизоляции имеют металлическую или другую оболочку, предохраняющую от механических повреждений. Незащищенные проводники таких оболочек не имеют.

Выбор типа проводки, способа ее выполнения, а также марок провода и кабеля определяется характером окружающей среды, размещением технологического оборудования и ИП в цехе и другими показателями.

В электросетях промышленных предприятий широко применяют шинопроводы. По конструкции они могут быть открытыми и закрытыми, по назначению – магистральными и распределительными (ШМА и ШРА).

ШМА переменного тока и ШМАД постоянного тока выполняют из алюминиевых шин, ШРА – из алюминиевых и медных шин.

В электросетях до 1000 В и выше применяют силовые кабели.

Для защиты от механических повреждений кабели внутри зданий прокладывают в каналах, закрытых несгораемыми плитами.

Кабельные линии больших сечений предназначаются для питания крупных ЭП, установленных в среде с особыми условиями, где ограничена прокладка проводов в трубах.

Прокладка проводов в защитных трубах

Это защита от механических повреждений, но связана она с дополнительным расходом труб (тонкостенных стальных, пластмассовых и др.). Недостатки: эта прокладка, особенно в стальных трубах, связана с возможностью повреждения изоляции и с неудобствами в эксплуатации при необходимости замены поврежденных проводов. Такая прокладка, согласно ПУЭ, обязательна для взрывоопасных помещений, для чего предназначены специальные типы кабелей ВБВ и АВБВ.

Открытая прокладка проводов

Эта прокладка с креплением на роликах, изоляторах, тросах и других конструкциях является наиболее простой и дешевой, но не обеспечивает достаточной надежности и защиты проводов от механических повреждений.

Более совершенной является прокладка проводов в лотках и коробах, особенно удобен этот вид прокладки при большом количестве проводов и кабелей для сложных многодвигательных агрегатов и автоматических линий.

Для осветительных сетей наиболее современной проводкой являются осветительные шинопроводы типа ШОС, выполняемые четырьмя медными или алюминиевыми проводами. Светильники подключают через штепсельные окна, в которые вставляют штепсельные вилки с фазным, нулевым рабочим и нулевым защитным проводами.

Прокладка троллейных сетей (токопроводов)

Такую прокладку применяют для питания перемещающихся приемников (мостовых кранов, тельферов, тележек и др.). Троллейные сети выполняют специальными троллейными шинопроводами ШТМ (I_н=100; 200; 400 А) из профильной стали (обычно уголковой) и имеют различные способы крепления в зависимости от расположения и конструкции токосъемника.

В соответствии с ПУЭ производственные помещения в зависимости от характера окружающей среды делят на сухие, влажные, сырые, особо сырые, жаркие, пыльные, с химически активной средой, пожароопасные и взрывоопасные. Поэтому род прокладки сети и марки проводов и кабелей выбирают в зависимости от характеристики окружающей среды производственных помещений.

Для электросетей следует применять проводники с алюминиевыми жилами. Проводники с медными жилами из-за дефицита меди допускается использовать только в особых случаях, установленных ПУЭ, например, для ответвлений к зданиям от действующих воздушных линий с медными проводами, для питания электроприводов в механизмах передвижных крановых установок и др. Во взрывоопасных помещениях классов В-I и В-Iа применение алюминиевых проводников не допускается.

Схемы и конструктивное выполнение силовых и осветительных сетей

Схемы должны обеспечивать надежность питания потребителей электроэнергии, быть удобными в эксплуатации. При этом затраты на сооружение линий, расходы проводникового материала и потери электроэнергии должны быть минимальными.

Цеховые сети делят на питающие, которые отходят от ИП (подстанции), и на распределительные, к которым присоединяются ЭП. Схемы электросетей могут выполняться радиальными и магистральными.

Радиальные схемы

Эти схемы характеризуются тем, что от ИП, например, от распределительного щита п/ст ТП, отходят линии, питающие крупные ЭП (двигатели Д) или групповые распределительные пункты, от которых, в свою очередь, отходят самостоятельные линии, питающие прочие мелкие ЭП.

Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания; в них легко могут быть применены элементы автоматики.

Однако радиальные схемы требуют больших затрат на установку распределительных щитов, прокладки кабелей и проводов.

Рисунок 17 – Магистральные схемы

Схемы (а) и (б), в основном, применяются при равномерном распределении нагрузки по площади цеха. Схема (б) не требует установки распределительного щита на п/ст, и энергия распределяется по совершенной схеме блока «трансформатор – магистраль», что упрощает и удешевляет сооружение цеховой п/ст. При магистральном питании, выполненном шинопроводами ШМА и ШРА, перемещение технологического оборудования не вызывает переделок сети. Наличие перемычек между магистралями отдельных п/ст обеспечивает надежность электроснабжения при минимальных затратах на устройство резервирования (для 2 и 3 категорий ЭП).

К недостаткам магистральных сетей следует отнести недостаточную надежность электроснабжения, так как повреждение магистрали ведет к отключению всех потребителей, питаемых от данной магистрали.

Учитывая особенности радиальных и магистральных сетей, обычно, применяют смешанные схемы электросетей в зависимости от характера производства, условий окружающей среды и т.д.

Шинопроводы серии ШМА закрытого типа служат для передачи электроэнергии 3-х фазного тока промышленной частоты при U до 660 В в цехах и установках, не содержащих токопроводящей пыли, химически активных газов и испарений. Их комплектуют из прямых, угловых и концевых секций и крепят или на нижнем поясе металлических ферм перекрытия, либо на кронштейнах, или на специальных стойках.