Расчет электрических нагрузок потребителей

Электрические нагрузки являются исходными данными для решения сложного комплекса технических и экономических задач. Определение электрических нагрузок составляет первый этап проектирования любой системы электроснабжения и производится с целью выбора и проверки токоведущих элементов (шин, кабелей, проводов), силовых трансформаторов и преобразователей по пропускной способности (нагреву) и экономическим параметрам, расчета потерь, отклонений и колебаний напряжения, выбора компенсирующих установок, защитных устройств и т.д. От правильной оценки ожидаемых электрических нагрузок зависит рациональность выбора схемы и всех элементов системы электроснабжения и ее технико-экономические показатели.

Произведем расчет электрических нагрузок основных насосных агрегатов по методике, разработанной институтом Гипротюменьнефтегаз и расчет электрических нагрузок вспомогательного оборудования по методу упорядоченных диаграмм.

Методика института ГипроТюменьНефтеГаз основана на использовании модели распределения в виде 2-х ступенчатой кратчайшей функции. Для определения расчетных нагрузок по методике института необходимо знать: коэффициент включения k _в, коэффициент загрузки k _з, установленную мощность электроприемника Р _н.

Расчетная нагрузка для группы электроприемников определяется по формулам:

при , (2.1)

при C > 0,75 М, (2.2)

, (2.3)

. (2.4)

где k _вi – коэффициент включения i-го двигателя;

k _зi – коэффициент загрузки i-го двигателя.

Коэффициент загрузки для высоковольтных двигателей насосных установок может быть найден по формуле:

, (2.5)

где Q – производительность насосного агрегата (по паспорту), м³/с;

ΔH – разность напора на выходе и входе, м;

η _н – КПД насоса по паспорту;

P _н - номинальная мощность насоса, кВт.

На нефтеперекачивающей станции, для привода магистральных насосов НМ-10000-210, применяются синхронные электродвигатели типа СТД-8000. Исходные данные для расчета электрических нагрузок:

Производительность: м³/ч;

Напор входной: м;

Напор выходной: м;

Коэффициент включения: ;

КПД насоса: ;

Мощность электродвигателя: РЭ.Д= 8000 кВт;

Число агрегатов (рабочих): N = 2;

Коэффициент мощности: cosφ = 0,9 (опережающий).

кВт,

,

кВт,

,

Реактивную (при опережающей работе двигателей) и полную мощности цепи можно определить по формулам:

(2.6)

, (2.7)

,

Расчет электрических нагрузок вспомогательного электрооборудования произведем по методу упорядоченных диаграмм (метод коэффициента использования и коэффициента максимума). Этот метод является в настоящее время основным при разработке технических и рабочих проектов электроснабжения. Расчетная максимальная мощность по этому методу определяется по формуле:

, (2.8)

где k _м – коэффициент максимума;

k _и – коэффициент использования активной мощности;

P _ном – сумма номинальных мощностей электроприемников, за исключением резервных.

Значения коэффициента использования k _и приводятся в справочниках. Коэффициент максимума k _м определяется в зависимости от эффективного числа электроприёмников n _э и величины коэффициента использования k _и по таблицам приводимым в справочниках.

Эффективным (приведенным) числом электроприёмников n _э называют такое число однородных по режиму работы электроприёмников одинаковой мощности, которые дают ту же величину расчетного максимума P _м, что и группа электроприёмников, различных по мощности и режиму работы:

, (2.9)

где p _номi – номинальная активная мощность единичного электроприёмника.

В соответствии с практикой проектирования систем электроснабжения принят ряд допущений:

1) При числе электроприёмников в группе четыре или больше считать при условии, что:

, (2.10)

где p _{ном.макс}, p _{ном.мин} – номинальная мощность одного соответственно наибольшего и наименьшего электроприёмника группы.

При определении m допускается исключать мелкие электроприёмники, суммарная мощность которых не превышает 5% номинальной мощности всей группы.

2) При m > 3 и эффективное число электроприёмников можно определить по более простой формуле:

, (2.11)

Когда найденное по этой формуле число n_э окажется больше n, следует принимать .

3) При числе электроприёмников в группе большем трёх, но при эффективном их числе меньшем четырех (т.е. n >3 и n _э <4), максимальная нагрузка может быть принята как для группы электроприёмников с n _э = 4, но не менее суммы номинальных мощностей трёх наибольших электроприёмников.

Для электроприёмников длительного режима работы практически с постоянным графиком нагрузки коэффициент максимума k _м принимается равным единице [6]. Расчетная максимальная мощность для этих потребителей:

. (2.12)

К таким потребителям можно отнести электродвигатели насосов водоснабжения, вентиляторов и т.п.

Расчетную реактивную мощность по этому методу принимают:

при , (2.13)

при . (2.14)

Если в группе электроприёмников предприятия имеются потребители, работающие с опережающим коэффициентом мощности, например синхронные двигатели, то их реактивные мощности принимаются со знаком минус и вычитаются из общей реактивной мощности.

По полученным значениям P _расч и Q _расч можно подсчитать полную мощность:

. (2.15)

Произведем расчет нагрузок низковольтных электроприёмников по приведенной методике. Приведем пример определения расчетных нагрузок для камеры пропуска скребка. Исходными данными являются значения P _н для различных электроприёмников. В камере пропуска скребка можно выделить группы электроприёмников:

Электроприёмники работающие в кратковременном режиме P _н = 64,5кВт, освещение P _н=1,8 кВт.

Определим расчетную нагрузку для электроприёмников работающих в кратковременном режиме.

Для этой группы k _и = 0,2; k _м = 1,84.

P_расч =64,5 · 0,2 · 1,84 = 23,73 кВт.

Результаты расчетных нагрузок для групп электроприёмников сведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Расчет электрических нагрузок

Группы электроприёмников	Р н, кВт	k и	Р расч, кВт	cosφ	Q pасч, кВ·Ар	S pасч, кВ·А
Камера пропуска скребка
Задвижки	64,5	0,2	23,73	0,81	18,79	30,26
Освещение	1,8	0,85	1,53			1,53
Итого	66,3	-	25,26	-	18,79	31,48
Система грязеулавливания
Задвижки		0,2	35,02	0,86	22,72	41,74
Итого		-	35,02	-	22,72	41,74
Система гашения ударной волны
Задвижки		0,2	8,44	0,82	6,41	10,59
Вентиляция	0,25	0,6	0,15	0,78	0,11	0,18
Освещение	0,6	0,85	0,51			0,51
Итого	16,85	-	9,1	-	6,52	11,19
Основная нефтеперекачивающая насосная
Агрегатные задвижки		0,2	17,51	0,81	13,86	22,33
Освещение задвижек	1,2	0,85	1,02			1,02
Тиристорные возбудители	393,3	0,66	259,57	0,95	83,06	272,5
Маслонасос				0,86	8,6	13,18

Продолжение таблицы 2.1

Дата добавления: 2015-07-19