Вибір схеми і конструктивного виконання цехової мережі

Схеми електричних мереж можуть [4, с. 196] проектуватись радіаль-ними, магістральними та змішаними. Для внутрішнього електропостачання найбільш поширеними є радіальні та магістральні схеми.

На вибір виду схем суттєво впливають такі [5, с. 196] фактори:

- конкретні особливості процесу виробництва;

- наявність окремих електроприймачів або електроспоживачів з різко змінним навантаженням;

- необхідністю відокремлення силових електромереж від мереж освітлення.

Радіальна схема передбачає передачу електроенергії від головного розподільного пункту (ГРП) до кожної цехової трансформаторної підстанції (ТП) (рисунок 2.1, а).

Рисунок 2.1 – Схема радіального живлення

або силового електроприймача (рисунок 2.1, б) окремими лініями електропередачі (ЛЕП) без відгалужень для живлення інших електроприймачів. Таку схему використовують, як правило, для електропостачання найважливіших і найбільш потужних електроприймачів та електроспоживачів.

Недоліками цієї схеми є необхідність використання значно більшої, ніж при магістральній, кількості електричних апаратів і збільшення загальної довжини лінії електропередач (ЛЕП) підприємства. Ця схема використовується для електроприймачів третьої категорії.

З метою підвищення надійності для електропостачання еле­ктроприймачів другої категорії в радіальних схемах використовують такі види резервування [ 5, с. 198]:

- резервну магістраль з боку високої напруги (рисунок 2.1, в);

- резервні перемички (рисунок 2.1, г) з боку високої напруги між сусідніми трансформаторними підстанціями (ТП);

- резервні перемички з боку низької напруги між сусідніми ТП або шинними магістралями цехового електропостачання (рисунок 2.1, д);

- резервні лінії високої напруги (рисунок 2.1, е).

Характерною особливістю усіх видів резервування при радіальних схемах електропостачання є те, що резервні магістралі, лінії та перемички в нормальних режимах роботи знаходяться під напругою, але без навантаження і вмикаються до навантаження лише в разі виникнення аварійного режиму роботи.

Магістральна схема забезпечує почергове підключення ТП та РП і є більш поширеною при їх компактному улаштованому розміщенні на території підприємства.

Найбільш поширеними видами магістральних схем є [5, с. 199]:

- одиночна магістральна схема без резервування (рисунок 2.2), де має місце найбільш просте схемне рішення, яке потребує найменшу кіль­кість електричних апаратів та забезпечує найменші витрати кабелю. До магістралі підключаються два-три трансформатори одиничною потужністю 1000…2500 кВАабо чотири-п’ять потужністю 100…630 кВА. Така схема порівнянно з іншими магістральними має найнижчу надійність електропостачання і використовується лише для живлення електроприймачів третьої категорії;

 

Рисунок 2.2 – Поодиночна магістральна схема живлення без резервування

 

- поодиночна магістральна схема з резервуванням (рисунок 2.3), яка має резервну перемичку і яка в нормальному режимі знаходиться під напругою, але без навантаження. У разі виникнення аварійного режиму виконуються відповідні переключення вимикачів Q₂, Q₃ роз'єднувача QS і електропостачання здійснюється по резервній перемичці. Така схема може бути використана для електропостачання електроприймачів другої і третьої категорії. Якщо ж резервна перемичка буде підключена до іншого, ніж основна магістраль, незалежного джерела живлення, то ця схема може бути використана для електропостачання електроприймачів і першої категорії;

- подвійна наскрізна магістральна схема (рисунок 2.4), яка може бути використана для електропостачання електроприймачів третьої, другої, та першої категорій, оскільки в разі виходу із ладу однієї магістралі в ній перед-

 

Рисунок 2.3 – Поодиночна магістральна схема живлення з резервуванням

 

бачено ручне або автоматичне перемикання живлення від другої магістралі. Ця схема передбачає значно більшу, ніж в попередніх, кількість електричних апаратів і збільшення довжини ЛЕП;

 

Рисунок 2.4 – Подвійна наскрізна магістральна схема живлення

 

- магістральна схема з двостороннім живленням (рисунок 2.5). У нормальному режимі вона може бути розділена на дві одиночні магістральні схеми з допомогою вимикача Q₂. Використання такої схеми найбільш доцільне за умови, що цехові ТП розташовані між двома незалежними джерелами живлення. У разі виникнення аварійного режиму живлення електроприймачів здійснюється від одного джерела.

 

Рисунок 2.5 – Магістральна схема з двостороннім живленням

Переріз провідників має бути розрахованим на цей режим роботи. Така схема є найбільш економічною, оскільки не передбачає «холодного» резерву магістралі, може бути використаною для електроприймачів третьої, другої, та першої категорій, а завдяки наявності вимикача Q₂ дозволяє зменшити струми короткого замикання, спростити релейнийзахист, полегшити обслуговування.

На основі аналізу розміщення технологічного обладнання (рисунок 2.6), зважаючи на забезпечення надійності електропостачання, зручність експлуатації, капітальні затрати і втрати напруги, обираємо змішану схему цехової електричної мережі. Крім того:

- передбачається використання комплектних розподільчих шинопровідників;

- кабелі від ТП до шинопровідників РП необхідно прокладати під підлогою у шахтах;

- приєднання електроприймачів до шинопровідника РП будемо здійснювати кабелями, прокладеними у лотках основних горизонтальних і вертикальних площин будівлі.

 

Рисунок 2.6 – Розміщення технологічного обладнання

Розрахунок цехової мережі

На основі генерального плану цеху для подальшого розрахунку електричного навантаження складаємо відомість споживачів електричної енергії у вигляді таблиці 2.1, в якій вказуємо назву електричних приймачів, їх кількість n, номінальну потужність Р_н, коефіцієнт використання К_в, коефіцієнт потужностіcos φ.

За даними цієї таблиці визначаємо номінальні потужності електроприймачів, групуючи їх за коефіцієнтом використання К_в в різних силових пунктах, тобто електроприймачів, які мають однаковий технологічний процес, але різну потужність.

Виконуємо розрахунки для розподільчих пунктів в такій [6, с. 2] послідовності:

- для РП-1:

1) визначаємо середню активну Р_см та реактивну Q_cм потужності:

 

Таблиця 2.1 – Відомість електричних приймачів цеху

 

Номер на плані	Найменування електроприймачів	Кількість	Рн, кВт	со sφ/ tg φ	Кв
	Верстат багатопильний			0,65/1,17	0,17
2,8	Лінія форматної обробки		5,5	0,5/1,7	0,14
	Лінія для вирізання сучків		6,6	0,6/1,3	0,16
	Шліфувальний верстат			0,6/1,3	0,16
5,9	Лінія для з’єднання деталей по довжині		7,5	0,6/1,3	0,16

Закінчення таблиці 2.1

	Прес для склеювання рейок			0.65/1,17	0,17
	Верстат розпилювання лошки на ламель		5,5	0,5/1,7	0,14

Р_{см в} · _н , (2.1)

 

Q_cм = Р_см ·tg φ. (2.2)

 

Після підставлення вихідних даних за формулами (2.1) та (2.2) маємо:

 

Р_см1 = 0,17·37= 6,29 кВт;

 

Р_см2 = 0,16·12= 1,92 кВт;

 

Р_см3 = 0,16·15= 2,4 кВт;

 

∑ Р_см = 10,61 кВт;

 

∑ Р_вст = 64 кВт.

 

Q_cм1 = 6,3∙1,17= 7,3 кВар;

 

Q_cм2 = 2∙1,3= 2,6 кВар;

 

Q_cм3 = 2,4∙1,3= 3,1 кВар;

 

∑ Q_cм = 5,7 кВар;

 

2) визначаємо коефіцієнт використання К_в для групи електроприймачів:

 

, (2.3)

 

де P_вст – встановлена потужність електроприймачів

 

К_{вгр 1} =

 

3) визначаємо коефіцієнт максимуму К_м активної потужності (таблиця А.1):

 

К_м = f(К_в, n_еф),

де К_м = 2,8;

 

, (2.4)

 

де n_еф – ефективне число електроприймачів,

 

4) визначаємо розрахункове активне навантаження, тобто максимальне середнє навантаження за інтервал усереднення:

 

Р_р = К_м ·Σ Р_см, (2.5)

 

де ΣР_см – сумарне значення активної середньої потужності електроприймачів;

 

Р_р = 2,8·10,61= 29,7 кВт;

5) знаходимо реактивне розрахункове навантаження:

 

Q_р = Q_см, якщо n_еф ³10; (2.6)

 

Q_р = 1,1∙ Q_см, якщо n_еф <10;

 

Q_р =1,1∙13= 14,3 кВар;

 

6) визначаємо повне розрахункове навантаження:

 

кВА;

- для РП-2:

1) визначаємо середню активну та реактивну потужності за формулами (2.1) та (2.2):

 

Р_см4 = 0,17·20= 3,4 кВт;

 

Р_см5 = 0,14·5.5= 0,77 кВт;

 

∑ Р_см = 4,17 кВт;

 

∑ Р_вст = 25,5 кВт;

 

Q_cм4 = 3,4∙1,17= 3,9 кВар;

 

Q_cм5 = 0,8∙1,7= 1,4 кВар;

 

∑ Q_cм = 5,3 кВар.

 

2) визначаємо коефіцієнт використання К_в для групи електроприймачів за формулою (2.3):

 

К_{вгр 2} = ;

 

3) визначаємо коефіцієнт максимуму К_м активної потужності (таблиця А.1):

 

К_м = f(К_в , n_еф),

 

де К_м = 3,3;

 

4) визначаємо ефективне число електроприймачів:

 

n_еф2= ;

 

5) визначаємо розрахункове активне навантаження за формулою (2.5):

 

Р_р = 3,3·4,17= 13,7 кВт;

 

6) знаходимо реактивне розрахункове навантаження за формулою (2.6):

 

Q_р =1,1∙5,3= 5,8 кВар;

 

7) визначаємо повне розрахункове навантаження:

 

кВА;

 

- для РП-3:

1) визначаємо середню активну та реактивну потужності за формулами (2.1), (2.2):

 

Р_см6 = 0,14∙11= 1,5 кВт;

 

Р_см7 = 0,16∙6,6= 1,1 кВт;

 

∑ Р_см = 2,6 кВт;

 

∑ Р_вст = 17,6 кВт;

 

Q_cм4 = 1,5∙1,7= 2,5 кВар;

 

Q_cм5 = 1,1∙1,3= 1,4 кВар;

 

∑ Q_cм = 3,9 кВар;

 

2) визначаємо коефіцієнт використання К_в для групи електроприймачів за формулою (2.3):

 

К_{вгр 3} = ;

 

3) визначаємо коефіцієнт максимуму К_м активної потужності (таблиця А.1):

К_м = f(К_в , n_еф),

де К_м = 3,2;

 

4) визначаємо ефективне число електроприймачів:

 

n_еф3= ;

 

5) визначаємо розрахункове активне навантаження за формулою (2.5):

 

Р_р = 3,2·2,6= 8,3 кВт;

 

6) визначаємо реактивне розрахункове навантаження за формулою (2.6):

Q_р =1,1∙3,9= 4,3 кВар;

 

7) визначаємо повне розрахункове навантаження:

 

кВА;

 

8) визначаємо сумарне повне розрахункове навантаження по цеху:

кВА;

 

Вихідні дані та розрахунки заносимо до таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 – Результати розрахунку

№ РП та груп ЕП	Кількість	Встановлена потужність Рвст	Кв	cosφ / tgφ	Середня потужність	nеф	Км	Розрахункове навантаження
Одн. кВт	Σ, кВт	Рсм, кВт	Qcм, кВар	Рр, кВт	Qр, кВар	Sр, кВА
РП-1
				0,17	0,6/ 1,17	6,3	7,3	2,5	2,8	29,7	14,3	32,9
				0,16	0,6/ 1,3		2,6
5,9		7,5		0,16	0,6/ 1,3	2,4	3,1
Разом		0,16		10,7
№ РП та груп ЕП	Кількість	Встановлена потужність Рвст	Кв	cosφ / tgφ	Середня потужність	nеф	Км	Розрахункове навантаження
Одн. кВт	Σ, кВт	Рсм, кВт	Qcм, кВар	Рр, кВт	Qр, кВар	Sр, кВА
РП-2
				0,17	0,65/ 1,17	3,4	3,9	1,5	3,3		5,8	15,2
		5,5	5,5	0,14	0,5/ 1,7	0,8	1,4
Разом	25,5	0,16		4,2	5,3

 

Закінчення таблиці 2.2

РП-3
2,8		5,5		0,14	0,5/ 1,7	1,5	2,5		3,2	8,3	4,3	9,3
		6,6	6,6	0,16	0,6/ 1,3	1,1	1,4
Разом	17,6	0,15		2,6	3,9
Всього за цех	52,3	24,4	57,3