Определение расчетной мощности по цеху в целом

№ ЭП	Наименование ЭП	n, шт.	Р1, кВт	Р∑, кВт	Ки	tgφ	Рсм, кВт	Qсм,кВАр	n	nэ	Кр	Рр, кВт	Qр, кВАр	Sр, кВА	Iр, А
	Однофазные электроприемники		26,88	107,52	0,68		73,59	122,40	2890,1
	Кран мостовой, 5т		15,4	30,8	0,1	1,73	3,08	5,33	474,32
	Пресс гидравлический				0,17	1,17	1,53	1,79	27,00
	Радиально- сверлильный		1,5		0,16	1,73	0,48	0,83	4,50
	Токарно-карусельный		1,5	4,5	0,16	1,73	0,72	1,25	6,75
	Отрезной		2,2	4,4	0,16	1,73	0,70	1,22	9,68
	Плоскошлифовальный				0,16	1,73	1,28	2,22	32,00
	Внутришлифовальный		5,5		0,16	1,73	1,76	3,05	60,50
	Круглошлифовальный				0,16	1,73	4,80	8,31	300,00
	Поперечно-строгальный		5,5	16,5	0,16	1,73	2,64	4,57	90,75
	Универсально-фрезерный				0,16	1,73	17,60	30,48
	Вертикально-фрезерный				0,16	1,73	8,80	15,24
	Зубофрезерный		6,5		0,17	1,17	2,21	2,58	84,50
	Зубодолбежный		4,5		0,17	1,17	1,53	1,79	40,50
	Продольно-строгальный				0,16	1,73	40,00	69,28
	Вертикально-сверлильный				0,16	1,73	1,92	3,33
	Токарно-винторезный				0,16	1,73	17,60	30,48
	Координатно-расточной				0,16	1,73	0,64	1,11
	Установка теплозащиты ворот				0,8	0,75	89,60	67,20
	Печь шахтная				0,6	0,57	150,00	85,01
	Приспособление закалочное				0,7	0,75	56,00	42,00
	Закалочная станция				0,7	0,75	70,00	52,50
	Выпрямитель сварочный				0,3	1,73	18,00	31,18
	Сварочный полуавтомат с выпрямителем				0,35	1,73	31,50	54,56
	Итого силовые электроприемники		448,48	1479,8	0,40			637,72			0,75		478,3	654,6	944,9
	Осветительная нагрузка		2613,6	52,27	0,95	0,33	49,66	16,39				49,66	16,39	52,29	75,48
	Итого по цеху в целом						645,6	654,1				496,7	494,68

Мощность трансформаторов определяется по формуле

,

где N_т – количество трансформаторов, К_з – коэффициент загрузки трансформаторов, для двухтрансформаторных подстанций с преобладающей нагрузкой первой категории – 0,65÷0,7, для однотрансформаторных с преобладающей нагрузкой второй категории и резервированием по перемычкам на вторичном напряжении – 0,7÷0,8, для однотрансформаторых с преобладающей нагрузкой третьей категорией 0,9; S_н.тр – номинальная стандартная мощность трансформатора ( каталог).

Выбор числа и мощности трансформаторов должен осуществляться на основании технико-экономического расчета нескольких вариантов.

На показатели ТЭР при выборе оптимального варианта влияет также установка компенсирующих устройств. Для компенсации реактивной мощности в цехе обычно применяются конденсаторные установки (КУ). Компенсация реактивной мощности может быть индивидуальной, групповой и централизованной.

Часть реактивной мощности поставляется энергосистемой и задается с помощь нормируемогоtgφ_н. Реактивная мощность, потребляемая из системы

.

Мощность КУ равна

.

Компенсация реактивной мощности возможна на высоком напряжении (ВН), низком напряжении (НН) или одновременно на ВН и НН, выбор варианта осуществляется на основании ТЭР.

При компенсации только на НН применяется только низковольтные батареи, устанавливаемые в цехе (Q_нку≈Q_ку).

Применение высоковольтных КУ ограничивается пропускной способностью трансформаторов

.

В зависимости от отношения мощностей к максимальной пропускной способностью трансформатора возможны следующие варианты:

1) если Q_тр.max≥Q_р, то КУ может быть установлено как на низком напряжении, так и на высоком, тогда реальная пропускная способность трансформатора при установке на НН Q_тр.max=Q_э, при ВН Q_т=Q_р;

2) если Q_э<Q_тр.max≤Q_р, то КУ может полностью устанавливаться на НН: Q_нку=Q_ку, Q_т=Q_э, или на НН и ВН: Q_вку=Q_тр.max-Q_э, Q_нку=Q_ку-Q_вку, Q_т=Q_тр.max;

3) если Q_тр.max≤Q_э, то, Q_вку=0, Q_нку=Q_р-Q_тр.max; Q_т=Q_тр.max;

Проектируемый механический цех относиться ко второй категории надежности. Минимальное количество трансформаторов – 1. Технико-экономический расчет ТЭР проводятся для двух вариантов: с одним и двумя трансформаторами.

Реактивная мощность, потребляемая из энергосистемы

.

Мощность КУ равна

.

В проектируемом цехе применяется централизованная компенсация с возможной установкой КУ на высоком напряжении (ВН), низком напряжении (НН) или одновременно на ВН и НН.

1 вариант. N_т=1

согласно приложению 3, ближайшая большая стандартная мощность трансформатора 630 кВА.

Принимается 1 трансформатор с номинальной мощностью 630 кВА.

Максимальная пропускная способность трансформатора

.

Q_тр.max≤Q_э, 85,5<99,34

3 вариант соотношений, следовательно Q_вку=0, Q_нку=494,68-85,5=409,18кВАр; Q_т=85,5кВАр (рис. 4, а).

2 вариант. N_т=2

Принимается 2 трансформатора с номинальной мощностью 400 кВА.

Максимальная пропускная способность трансформатора

.

Q_э<Q_тр.max≤Q_р, 99,34<258,6<494,68

2 вариант соотношений, следовательно

а) Q_нку=395,34кВАр, Q_т=99,34кВАр (рис. 4,б);

б) Q_вку=258,6-99,34=159,26кВАр; Q_нку=395,34-159,26=236,08 кВАр, Q_т=258,6; (рис. 4, в).

Qэ=85,5

Qр=494,68

Qнку=409,188

Qт=85,5

а

Qэ=99,34

Qр=494,68

Qнку=395,34

Qт=99,34

б

Qэ=99,34

Qр=494,68

Qнку=236,08

Qт=258,6

Qвку=159,26

в

Рис. 4. Распределение реактивных мощностей и компенсирующих устройств по вариантам

3.2. Технико-экономический расчет вариантов

Технико-экономический расчет вариантов осуществляется по минимуму приведенных затрат по вариантам

,

где З_ктп, З_ку – приведенные затраты на комплектную трансформаторную подстанцию (КТП) и компенсирующие устройства (КУ); Е_н – нормативный коэффициент эффективности (для объектов электроэнергетики 0,223); К_∑ – суммарные капитальные затраты на КТП и КУ; С_∑ – суммарные эксплуатационные издержки.

Суммарные капитальные затраты

,

где К_тр – стоимость (единовременные капиталовложения) трансформаторов, руб. (табл. П3.1-П3.5), К_КТП – стоимость КТП, руб. (табл. П.4), К_КУ – стоимость конденсаторной установки, руб (табл. П5, для высоковольтных КУ – стоимость КУ и высоковольтной ячейки для ее подключения, может быть принята 100 тыс.руб.).

Суммарные эксплуатационные издержки

где С₀ – удельная стоимость потерь электроэнергии в год, руб/(кВт∙год); Δр_тр – потери активной мощност и в трансформаторе; Δр_ВКБ, Δр_НКБ – удельные потери активной мощности в конденсаторных батареях, на стадии проектирования могут быть приняты 2,5 кВт/МВАр и 4,5 кВт/МВАр соответственно.

Удельная стоимость потерь электроэнергии в год по двухставочному тарифу

,

где а и b – основная (150 руб./кВт в месяц) и дополнительная (1,02 руб./кВт×ч) ставки тарифа на активную мощность и активную электроэнергию; Т_м – время использования максимума нагрузки.

Потери активной мощности в трансформаторе

,

где ΔР_хх и ΔР_кз – потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора (технические характеристики, прил. 3); β – реальный коэффициент загрузки трансформатора

.

Если приведенные затраты отличаются не более чем на 10%, то варианты считаются равно экономическими и выбирается вариант с наилучшими техническими показателями, например, двухтрансформаторная подстанция с компенсацией на низком напряжении.