 |
Расчёт электрических нагрузок локомотивного депо
|
|
|
|
Расчет электрических нагрузок депо необходимо выполнить для выбора питающих силовых понижающих трансформаторов, выбора и проверки токоведущих элементов по пропускной способности (нагреву), определения потерь и показателей качества электроэнергии, выбора защитной аппаратуры и устройств компенсации реактивной мощности [3].
В проектируемой части локомотивного депо установлено 110 единицы оборудования, в том числе 75 единиц стационарного технологического оборудования и 35 единиц офисной и бытовой техники.
Рисунок 1.1 Структура установленной мощности осветительных приборов
Расчёт нагрузок проводится с применением метода упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума) [3]. Расчет силовых электрических нагрузок производится по всему предприятию (депо) по характеристикам режима работы электроприемников.
Различаются три основных режима работы электрических установок: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный [3].
В длительном режиме машины рассчитаны работать без повышения температуры отдельных частей выше допустимых пределов (вентиляторы, насосы). В длительном режиме, но с переменной нагрузкой работают различные обрабатывающие станки, прессы, молоты.
При кратковременном режиме за период включения температура отдельных частей не успевает достичь недопустимых значений, а период остановки достаточен для остывания. В этом режиме работают вспомогательные механизмы станков, различные заслонки и затворы.
При повторно-кратковременном режиме длительность циклов работы и останова не превышает 10 мин. В этом режиме работают краны и сварочные трансформаторы, создающие также значительные пиковые токи.
|
|
|
Для выполнения проекта электроснабжения депо необходимо определить следующие значения электрических нагрузок: средние нагрузки за максимально загруженную смену, максимальные кратковременные (пиковые) нагрузки, максимальные нагрузки различной продолжительности. В настоящее время принят получасовой расчётный максимум нагрузки (Р MAX = Р30) [3].
В начальной стадии расчёта паспортные номинальные мощности ЭП приводятся к установленной мощности с учётом продолжительности включения (ПВ, %) равной единице и коэффициента мощности по формуле (1.3)
, (1.3)
где рН – установленная номинальная мощность электроприёмника, кВт;
Sпасп – паспортная номинальная мощность электроприёмника, кВ·А;
ПВ - продолжительность включения характеризует время работы электроустановки под нагрузкой в течение часа, относительных единиц;
с os φ – коэффициент мощности, определяющий соотношение активной и реактивной составляющих потреблённой электроэнергии (в некоторых случаях удобнее пользоваться tg j).
Установленная мощность электроприёмников принимается равной:
- для электродвигателей длительного режима работы, силовых и электропечных трансформаторов, электроосветительных и электроотопительных приборов – паспортной мощности;
- для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы, сварочных трансформаторов - паспортной мощности, приведённой к относительной продолжительности включения.
Далее определяется суммарная средняя нагрузка электроприёмников, которая даёт возможность оценить нижний предел возможных значений расчётной нагрузки за максимально загруженную смену характерных суток.
При определении электрических нагрузок величины и коэффициенты, относящиеся к одному электроприёмнику, обозначаются строчными, а к группе электроприёмников – прописными буквами.
|
|
|
Средние активные и реактивные нагрузки рСМ, кВт и qСМ, квар, за максимально загруженную смену необходимые для определения расчётного максимума нагрузки определяются
рСМ = kи · РН; (1.4)
qСМ = РСМ · tg j, (1.5)
где kи – коэффициент использования (определяется по справочникам);
tg j - коэффициент мощности, определяется по с os φ по таблицам.
В начале расчета электроприёмники (ЭП) разбиваются на группы, по месту установки и технологическому процессу, производится систематизация электрических нагрузок и составляется таблица, в которой перечислены все электроприемники предприятия с указанием выбранного режима их работы (коэффициента использования и коэффициента мощности, продолжительности включения, отличающегося от 100%) [3].
Коэффициентом использования называется отношение средней активной мощности электроприёмника (или группы) за максимально загруженную смену, к её номинальному значению.
Данные о режимах работы оборудования принимаются по справочникам [2]. Все электроприемники повторно – кратковременного режима необходимо привести к ПВ = 100 %, или 1,00 Для кранов ПВ = 25 %. Для сварочного оборудования ПВ = 65 % [3].
Для сварочных трансформаторов и сварочных машин, задается номинальная полная мощность в кВ·А, и для расчета ее необходимо привести к активной по формуле (1.3).
Приведённая мощность мостового крана (ЭП 51) составит:
рН = 
= 10,0 кВт.
Приведённая мощность сварочного преобразователя (ЭП11) составит:
рН = 
= 22,4 кВт.
Результаты определения показателей режима работы электроприемников депо сведены в таблицу 1.2.
Перед расчётом нагрузок, проведём предварительное исследование конфигурации электрической сети и определим группы электроприёмников. При определении группы необходимо учесть, чтобы количество ЭП было не больше чем число отходящих фидеров в серийно выпускаемых распределительных шкафах [3].
Всего по цехам и производственным участкам депо определилось 14 групп ЭП получающих электроэнергию от силовых пунктов (СП). Из них в данной части дипломного проекта расчёт ведётся для восьми групп подключённых от СП – 1 до СП – 8. Мощные ЭП создающие большие пиковые нагрузки, например колёсно-токарные станки (ЭП 45 и ЭП 62), стенд для обкатки колёсных пар (ЭП 20) и мостовые краны (ЭП 51, ЭП 53) не подключаются к СП и получают питание по отдельным кабельным линиям от шин низкого напряжения подстанции.
|
|
|
По территории депо нагрузки распределены в каждом цехе отдельными группами, поэтому будет предпочтительна радиально – магистральная схема их подключения от распределительных шкафов. В связи с этим будем выполнять расчет отдельно по каждому цеху, объединяя данные расчетов в таблице для выбора трансформатора комплектной трансформаторной подстанции (КТП) и оборудования сети внешнего электроснабжения.
Произведем расчет электрических нагрузок цеха по методу упорядоченных диаграмм. По режиму работы делим электроприемники на две группы:
- электроприемники с переменным графиком нагрузки (kИ < 0.6);
- электроприемники с постоянным графиком нагрузки (kИ ≥ 0,6).
Определим средние нагрузки за максимально загруженную смену по группам электроприемников одного режима работы и занесём в таблицу 1.2.
Проведём расчет для группы состоящей из 14 ЭП расположенных в помещении механической мастерской, состоящей из металлообрабатывающих станков с переменным графиком нагрузки, и вентиляторов, питаемой от силового пункта СП – 1.
В графу 2 записываем количество электроприемников одного режима работы (с одинаковым kИ и с os φ). Для СП – 1, электроприёмников с переменным графиком нагрузки n = 12 шт. с постоянным графиком n = 2 шт.
В графу 3 записывается суммарная установленная мощность электроприемников всей группы, РН = 57,4 кВт.
В графу 4 и 5 записываются коэффициенты использования и с os φ групп одного режима работы выбранных по справочнику [3].
Определим средние нагрузки по группам электроприемников, например для токарного станка (ЭП 27) с рН = 12,7 кВт, при:
kИ = 0,12 и с os φ = 0,78(tg φ = 0,79):
рСМ = 0.12 ·×12,7 = 1,50 кВт;
QСМ = 0,79 · 0,50 = 1,2 квар.
Рассчитанные средние нагрузки заносятся в графы 6 и 7 таблицы 1.2.
|
|
|
