Описание системы электроснабжения

Анализ и постановка задач дипломного проектирования

Описание системы электроснабжения

Таблица 1.1 – Электроснабжение предприятия

Потребители	Установленная мощностьРуст , кВт
ГТП-1
Насосная станция
Пропускная
Цех электроники и электротехники
Аккумуляторная
ПЛАЗ
Цех по ремонту береговых знаков
Гараж
Гараж
Кислородная станция
Склад автопарка
Электроцех по ремонту радиостанций
Компрессорная
Диспетчерская
Котельная
Подсобное помещение
Деревообрабатывающий цех
Склад пиломатериалов
Лакокрасочный цех
Инструментальная
Административный корпус
Склад судового инвенторя
Электроцех
Цех по ремонту буёв
Всего:
ТП-2
СЛИП
Кран портальный
Сборочный цех
Козловой кран
Всего:

В системе электроснабжения потери в сетях составляют 8-12 % от объема производства. Для уменьшения этих потерь необходимо: правильно определять электрические нагрузки; рационально передавать и распределять электрическую энергию; обеспечивать необходимую степень надежности; обеспечивать необходимое качество электроэнергии; обеспечивать электромагнитную совместимость приемника с сетью; экономить электроэнергию. Мероприятия, могущие обеспечить вышеперечисленные задачи это - создание быстродействующих средств компенсации реактивной мощности, улучшающей качество; сокращение потерь достигается компенсацией реактивной мощности, увеличением загрузки трансформаторов, уменьшением потерь в них, приближением трансформаторов к нагрузкам, использование экономичного оборудования и оптимизация его режимов работы, а также использование автоматических систем управления электроснабжением. Режим работы энергосистемы характеризуется тремя параметрами: напряжением, током и активной мощностью. Вспомогательный параметр - реактивная мощность. Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях. Реактивную мощность потребляют такие элементы питающей сети как трансформаторы электростанций; главные понизительные электростанции, линии электропередач - на это приходится 42 % реактивной мощности генератора, из них 22 % на повышающие трансформаторы; 6,5 % на линии электропередач районной системы; 12,5 % на понижающие трансформаторы. Основные же потребители реактивной мощности - асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %. Говоря иначе, существуют приемники электроэнергии, нуждающиеся в реактивной мощности. Одной реактивной мощности, выдаваемой генератором явно недостаточно. Увеличивать реактивную мощность, выдаваемую генератором нецелесообразно из-за вышеперечисленных причин, т.е. нужно выдавать реактивную мощность именно там, где она больше всего нужна.

Задача данного дипломного проекта - определить мощность подстанции для подключения слипа, точку подключения слипа к системе электроснабжения, определить числа и мощность компенсирующих устройств и точки их подключения.

1.2 Определение электрических нагрузок

Правильное определение ожидаемых нагрузок способствует решению общей задачи оптимизации построения систем внутризаводского электроснабжения.

Электрическая нагрузка - величина, характеризующая потребление мощности отдельными электроприемниками или потребителями электрической энергии. Определение значения электрических нагрузок является первым этапом проектирования систем электроснабжения и в совокупности с расчетами токов короткого замыкания позволяет выбрать токоведущие части электроустановок, трансформаторы и коммутационные аппараты по техническим и экономическим критериям.

Поскольку нагрузка как случайная величина имеет вероятностную природу, то вероятностные методы являются более точными.

Эмпирические методы (методы без использования элементов теории вероятности) проще в инженерной практике чаще применяются.

Существуют следующие методы определения электрических нагрузок:

а) определение расчетных нагрузок по методу коэффициента спроса:

Этот метод относится к приближенным. В его основу положена формула:

,	(1.1)
где	- расчетная мощность;
	- номинальная мощность.

Значение , принимается постоянным независимо от числа электроприемников в группе, что определяет приближенность метода. Однако этот метод хорошо зарекомендовал себя при подсчетах осветительной нагрузки по формулам:

; ,

(1.2)

где - индекс «о» указывает на принадлежность к осветительным сетям.

При использовании метода коэффициента спроса при наличии групп электроприемников (ЭП) суммарные расчетные мощности будут:

; ; ,	(1.4)
(1.5)
(1.6)
где	- коэффициент разновременности (0,85-0,95);
	- реактивная мощность электроприемников.

Расчетный ток в электрической сети:

	(1.7)
(1.8)

б) расчет электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм:

Этот и статистический методы относятся к способам расчета, в которых учитывается вероятностная природа электрических нагрузок.

Для каждой технологической группы ЭП определяются средние за наиболее загруженную смену активная и реактивная мощности:

; ,	(1.9)
(1.10)
где	- коэффициент использования.

Далее рассчитывается эффективное число электроприемников.

Полную расчетную мощность вычисляют, как и в предыдущем методе, по формулам (1.4), (1.5), (1.6),(1.9), (1.10);

в) определение расчетной нагрузки:

В основу расчета электрических нагрузок речных портов положен статистический метод.

Нагрузку портальных кранов рассчитывают по статистическим коэффициентам в зависимости от рода груза:

,	(1.11)
(1.12)
(1.13)
(1.14)
где	- среднее квадратичное отклонение реактивной нагрузки.

Для удобства полученные данные можно свести в таблицу;

г) определение пиковых нагрузок:

Нагрузки длительностью до 2 с относятся к пиковым. Такие нагрузки часто возникают при пуске электродвигателей, работе сварочных трансформаторов и машин контактной сварки. В практике часто появляются задачи расчета пика тока одного /пик или группы /пик электроприемников. Пиковый ток характеризуется частотой по­вторения, устанавливающей размах изменения напряжения.

Пиковый ток для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором можно приближенно принять равным пятикратному по отношению к номинальному, с фазным ротором - 2,5-кратному номинального. При одновременном включении нескольких двигателей пиковый ток равен сумме пиковых токов отдельных электродвигателей.

Пиковый ток сварочных трансформаторов при отсутствии заводских данных может быть принят не менее трехкратного номинального тока без приведения к ПВ = 100 %.

Основными электротехнологическими установками, создающими пиковые нагрузки, являются дуговые сталеплавильные печи и машины контактной сварки.

1.3 Определение центра электрических нагрузок

Для определения местоположений ГПП, ГРП и ТП при проектировании системы электроснабжения на генеральный план промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок, которая представляет собой размещение на генеральном плане окружности, причём площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчётным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром электрических нагрузок цеха.

Площадь круга в определённом масштабе равна расчётной нагрузке соответствующего цеха , кВт:

Каждый круг может быть разделён на секторы, соответствующие осветительной и силовой нагрузкам. В этом случае картограмма даёт представление не только о величине нагрузки, но и о её структуре.

Картограммы следует наносить на генеральный план промышленного предприятия отдельно для активной и реактивной нагрузок, так как питание активных и реактивных нагрузок производится от разных источников питания. Первый вариант необходим для выбора рационального места расположения питающей подстанции ГПП (ГРП), второй помогает определить рациональное размещение компенсирующих устройств в конкретной системе электроснабжения промышленного предприятия.

Осветительная нагрузка каждого цеха изображается в виде сектора круга:

Центр электрических нагрузок предприятия определяется по формуле, м:

	(1.15)
(1.16)

Полученные данные сводим в таблицу.

1.4 Компенсирующие устройства

Предприятие не всегда может обеспечить заданный со стороны энергосистемы режим реактивной мощности без дополнительной компенсации, который достигается при помощи источников реактивной мощности (ИРМ), в качестве которых применяют: синхронные двигатели (СД), конденсаторы и статические источники.

Основное назначение СД – выполнение механической работы, следовательно, он является потребителем активной мощности. При перевозбуждении СД его электродвижущая сила (ЭДС) больше напряжения сети, в результате вектор тока статора опережает вектор напряжения, то есть имеет ёмкостной характер, а СД выдаёт реактивную мощность (рис. 1.2).

Изменение тока возбуждения позволяет плавно регулировать генерируемую СД реактивную мощность. Затраты на генерацию СД реактивной мощности определяются в основном стоимостью связанных с этим потерь реактивной мощности в самом двигателе. Потери активной мощности в СД зависят от генерируемой им реактивной мощности причем, чем меньше номинальная мощность СД и его частота вращения, тем больше эти потери. Для быстроходных СД удельный расход активной мощности составляет около 10 Вт/квар. В качестве ИРМ обычно используют СД 6-10 кВ, недогруженные по активной мощности.

а) б)

Режим недовозбуждения Режим перевозбуждения

Рисунок 1.1 – Векторные диаграммы синхронного двигателя

В виде комплектных конденсаторных установок (ККУ) конденсаторы являются наиболее рациональными по технико-экономическим данным ИРМ. Они имеют малые потери активной мощности 2,5-5 Вт/квар, относительно просто монтируются, несложны в эксплуатации в следствии отсутствия вращающихся частей, могут быть установлены в любом месте по схеме электросетей. К недостаткам конденсаторов относят зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения и частоты:

;

(1.17)

— недостаточную стойкость токам короткого замыкания и перенапряжения;

— чувствительность к искажениям формы кривой подводимого напряжения.

Наибольшее распространение получили ККУ напряжением до 1 кВ. Обычно ККУ разделяют на секции и коммутацию осуществляют при помощи контакторов, включение и отключение которых сопровождается бросками тока и является причиной помех в электросети. Вместо контакторов также используют тиристорные выключатели, применение которых позволяет исключить броски токов, так как включение тиристорных выключателей происходит в момент прохождения напряжения через ноль, а отключение при прохождении тока через ноль.

1.5 Графики электрических нагрузок

Кривую изменения нагрузки во времени Р (),I(),Q()- называют графиком нагрузки. Наглядное представление о графиках дают самопишущие амперметры или ваттметры. В условиях эксплуатации изменение активной и реактивной мощности можно записать в виде ступенчатой кривой по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии. При этом значение, например, активной энергии в течение времени определяет среднюю активную мощность:

.

(1.18)

В процессе эксплуатации графики возможно использовать для решения вопросов компенсации реактивной мощности, регулирования напряжения, определения загрузки трансформаторов и др.

В зависимости от продолжительности выделяют основные графики — суточные и годовые.

По суточным графикам можно установить максимальную активную и реактивную мощности наибольшие нагрузки длительностью не менее 0,5 ч; средние и средние квадратичные нагрузки; коэффициент мощности в максимум нагрузки; суточный расход активной Э_ал и реактивной Э_р._с энергии, которые соответствуют площади суточного графика в определенном масштабе.

Годовые графики электропотребителей бывают максимальные суточные (когда в течение года за каждые сутки фиксируются и ),максимальные месячные (если в течение года за каждый месяц фиксируются и ) и графики но продолжительности или упорядоченные, которые дают представление о нагрузке по убывающему значению (рис. 1.4). Последние наиболее распространены при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения. Они позволяют определить годовые максимумы и годовой расход энергии, соответствующий в определенном масштабе площади графика [7, c.222].

Рисунок 1.2 – Графики электрических нагрузок

Дата добавления: 2015-09-04