Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Компенсация Реактивной Мощности

МИНИСТЕРСТТВО ОБРАЗОВАНИЯ,

МОЛОДЁЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

АРТЁМОВСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ ДонНТУ

РЕФЕРАТ

По теме: «Компенсация реактивной мощьности»

Выполнил студент III курса

Группы Т-11

Любич Б. А.

Проверил Беседина Е. В.

Артёмовск

2013

Содержание

_1. _К_о_м_п_е_н_с_а_ц_и_я _р_е_а_к_т_и_в_н_о_й _м_о_щ_н_о_с_т_и

Наибольшими потребителями реактивной мощности являются:

асинхронные двигатели;

сварочные и силовые трансформаторы;

индукционные печи;

газоразрядные лампы.

Снижение потребления реактивной мощности осуществляется двумя способами:

естественный способ;

искусственный способ.

Естественный путь включает в себя:

замену электродвигателей, работающих с недогрузкой или перегрузкой на электродвигатели меньшей или большей мощности;

понижение напряжения у малозагруженных электродвигателей;

ограничение холостого хода работающих электродвигателей;

правильный выбор электродвигателей по типу и мощности;

повышение качества ремонта двигателей;

отключение малозагруженных силовых трансформаторов с переводом нагрузки на другой трансформатор.

Так как коэффициент реактивной мощности в нашей работе превышает нормативный, делаем вывод о необходимости компенсации реактивной мощности.

Снижение потребления реактивной мощности не всегда возможно естественным методом. Поэтому в дополнение к нему применяют и искусственный метод, в том числе устанавливают конденсаторные установки. Компенсация реактивной мощности - это приближение источника реактивной мощности к потребителю.

Определяем мощность компенсирующей установки по формуле:

Qку = Рс (tgjср - tgjэ), (1.1)

где Рс - средняя активная мощность, кВт;

tgjср - средний расчетный коэффициент реактивной мощности;

tgjэ - эффективный коэффициент реактивной мощности, = 0,33.

Qку = 268,4 (1,36 - 0,33) = 276,04 кВар

Выбираем тип батареи - 2´ККУ - 0,38 - 160.

Проверка tgj = :

tgj = = 0,19 < 0,33

Проверка сошлась, батареи подходят.

_В_ы_б_о_р _с_и_л_о_в_ы_х _т_р_а_н_с_ф_о_р_м_а_т_о_р_о_в

На действующих предприятиях при наличии суточного графика потребителей номинальную мощность трансформатора следует выбирать не по максимальной нагрузке потребителя, а по величине средней мощности в наиболее загруженной смене из характерных суток. Если мощность трансформатора выбирать по максимальной нагрузке в потребителях, то в периоды средних, а тем более минимальных нагрузок трансформатор будет не догружен, а следовательно его номинальная мощность будет завышена.

Следует учесть, что оптимальная нагрузка трансформатора должна составлять 65 - 70% от его номинальной мощности.

Определяем полную мощность цеха с учетом компенсации по формуле:

Smax = , (1.1)

где Рр - расчетная активная мощность по цеху, кВт;

Qр - расчетная реактивная мощность по цеху, кВар;

Qку - полная номинальная мощность компенсирующих устройств.

Smax = = = 306,24 кВа

Так как имеются потребители первой категории, намечаем число трансформаторов - 2.

Определяем мощность на трансформаторной подстанции по формуле:

Кзг = , (1.2)

где Рср - средняя активная мощность по цеху,%, Рср = 10;

Рmax - максимальная активная мощность по цеху,%;

tmax = 24 ч.

Коэффициент допустимой перегрузки трансформатора (Кдп) - 1,01 (1,1).

Номинальная мощность трансформатора:

Sном = = = 303,2 кВа

Sном = = 278,4 кВа

Выбираем трансформаторы по справочнику - 2 ´ ТМ - 160/ 10.

_2. _В_ы_б_о_р _с_е_ч_е_н_и_я _п_р_о_в_о_д_о_в_, _к_а_б_е_л_е_й _и _ш_и_н

_В_ы_б_о_р _к_а_б_е_л_е_й

Сечение проводов и жил кабелей должно выбираться в зависимости от ряда факторов. Эти факторы разделяются на технические и экономические.

Технические факторы:

нагрев от длительного выделения тепла рабочим током;

нагрев от кратковременного выделения тепла током КЗ;

потери напряжения в жилах кабеля или проводах, воздушные линии от проходящего по ним тока в нормальном или аварийном режимах.

Кабель - это готовое заводское изделие, состоящее из изолированных токоведущих жил, заключенных в защитную герметичную оболочку, которая может быть защищена от механических повреждений.

Изоляция жил выполняется из кабельной бумаги, пропитанной маслоканифольным составом резины поливинилхлорида и полиэтилена.

Определяем расчетный ток для каждого электропривода по формуле:

Iрасч = , (2.1.1)

где Рном - номинальная мощность электроприемника, кВт;

Uн - номинальное напряжение приемника, кВ;

cosj - коэффициент мощности.

Станки строгальные Рном = 120 кВт.

Iрасч = = 433,5 А

Кран консольный Рном = 56 кВт.

Iрасч = = 161,8 А

Обдирочные станки Рном = 125 кВт.

Iрасч = = 277,9 А

Вентиляторы Рном = 22 кВт.

Iрасч = = 39,7 А

Колорифер Рном = 80 кВт.

Iрасч = = 136 А

По расчетному току определяем допустимый ток по формуле:

Iдоп = , (2.1.2)

где К1 - коэффициент, зависящий от числа рядом работающих кабелей;

К2 - коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающей среды (22°).

По справочнику [3] К1 = 1, К2 = 1,04.

Станки строгальные: Iдоп = = 416,8 А

Кран консольный: Iдоп = = 155,5 А

Обдирочные станки: Iдоп = = 267,2 А

Вентиляторы: Iдоп = = 38,17 А

Калорифер: Iдоп = = 130,7 А

Результаты заносим в таблицу.

Выбор кабелей

Таблица 2.1.1

Наименование электроприемника	Iрасч	К1/К2	Iдоп	Марка	L, м
Станок строгальный	433,5	1/1,04	416,8	2АВВГ (4´95)	-
Кран консольный	161,8	1/1,04	155,5	АВВГ (4´50)	270
¾	¾	¾	¾		210
¾	¾	¾	¾		120
Обдирочные станки	277,9	1/1,04	267,2	АВВГ (4´120)	180
Вентиляторы	39,7	1/1,04	38,17	АВВГ (4´10)	30
Калорифер	136,0	1/1,04	130,7	АВВГ (4´35)	30

_В_ы_б_о_р _ш_и_н

Для надежного и бесперебойного питания потребителей электроэнергией выбирают магистральную схему, выложенную алюминиевыми шинами, проложенными по изоляторам, прикрепленным к колоннам цеха.

Таблица 2.2.1

ШМА

Iрасч

Iдоп

h ´ b, мм

L, м

1831,3

2180

60´8

1531,8

1720

60´6

ШМА 1: Iрасч = = = 1831,3 А

Iдоп = = = 1760,8 А

ШМА 2: Iрасч = = 1531,8 А

Iдоп = = 1472,8 А

_3. _В_ы_б_о_р _з_а_щ_и_т_н_ы_х _а_п_п_а_р_а_т_о_в

При эксплуатации электрических сетей длительные перегрузки проводов и кабелей, а также коротких замыканиях вызывает повышение температуры токоведущих жил. Это приводит к преждевременному износу их изоляции, вследствие чего может произойти пожар, а также поражение людей электрическим током.

Для предохранения от чрезмерного нагрева проводов и кабелей применяют плавкие предохранители, автоматические выключатели и тепловое реле, встроенное в пускатели.

_В_ы_б_о_р _п_р_е_д_о_х_р_а_н_и_т_е_л_е_й

Определяем номинальный ток для каждого потребителя по формуле:

Iном = , (3.1.1)

Кран консольный Рном = 56 кВт.

Iном = = 161,8 А

Вентиляторы Рном = 22 кВт.

Iном = = 39,7 А

Колорифер Рном = 80 кВт.

Iном = = 136 А

Определяем пусковой ток по формуле:

Iпуск = Кп × Iном, (3.1.2)

где Кп - кратность пускового тока = (5).

Кран консольный: Iпуск = 5 × 161,8 = 809,0 А

Вентиляторы: Iпуск = 5 × 39,7 = 198,5 А

Калорифер: Iпуск = 5 × 136,0 = 680,0 А

Производим расчет тока плавкой вставки предохранителя по формуле:

Iпл. вст. = , (3.1.3)

где К - коэффициент снижения пускового тока, который при

легком пуске равен 2,5, при тяжелом - 1,6 или 2.

Кран консольный: Iпл. вст. = = 404,5 А

Вентиляторы: Iпл. вст. = = 79,4 А

Калорифер: Iпл. вст. = = 272,0 А

По результатам расчетов выбираем предохранители и результаты сводим в таблицу.

Таблица 3.1.1

Наименование ЭП	Iном	Iпуск	Iпл. вст.	К	Тип предохранителя
Краны консольно-поворотные FU3 FU4 FU5	161,8	809,0	404,5	2	ПР - 2 - 600 - 450
Вентиляторы FU2 FU7 FU12 FU15	39,7	198,5	79,4	2,5	ПР - 2 - 100 - 80
Калориферы FU10 FU17	136,0	680,0	272,0	2,5	ПН - 2 - 400 - 300

_В_ы_б_о_р _а_в_т_о_м_а_т_о_в

Автоматические выключатели обеспечивают быструю и надежную защиту проводов и кабелей от КЗ и перегрузок. Разделяются на регулируемые и нерегулируемые.

У нерегулируемых выключателей отсутствуют приспособления для регулирования установки расцепителя в процессе монтажа и эксплуатации.

У регулируемых выключателей установки расцепителей регулируют воздействие на механическую систему автомата или на специальное устройство, изменяющее время срабатывания автомата.

_В_ы_б_о_р _а_в_т_о_м_а_т_и_ч_е_с_к_и_х _в_ы_к_л_ю_ч_а_т_е_л_е_й

Таблица 3.2.1

Наименование	Iпуск	Iпик	Iэр	Тип автоматических выключателей
QF1	¾	3877,2	4846,5	А 3730Ф - 630 - 5000
QF10	¾	3663,8	4579,75	А 3730Ф - 630 - 5000
QF2,3,4,6,7,9	2167,5	¾	2709,37	А 3730Ф - 630 - 3200
QF5,8	1389,5	¾	1736,87	А 3730Ф - 630 - 2500
QF12	¾	¾	5331,15	А 3730Ф - 630 - 6300
QF13	¾	¾	5037,72	А 3730Ф - 630 - 6300

Наибольший ток потребителя на шине у строгальных станков = 433,5 А.

Пиковый ток рассчитывается по формуле:

Iпик = + S (3.2.1)

Для QF1:

Iпик = 433,5 × 5 + 161,8 × 3 + 433,5 × 2 + 39,7 × 2 + 277,9 = 3877,2 А

Iэр = 1,25 × 3877,2 = 4846,5 А

Для QF10:

Iпик = 433,5 × 5 + 136 × 2 + 39,7 × 2 + 433,5 × 2 + 277,9 = 3663,8 А

Iэр = 1,25 × 3663,8 = 4579,75 А

Для QF2,3,4,6,7,9:

Iпуск = 433,5 × 5 = 2167,5 А

Iэр = 1,25 × 2167,5 = 2709,37 А

Для QF5,8:

Iпуск = 277,9 × 5 = 1389,5 А

Iэр = 1,25 × 1389,5 = 1736,87 А

Для QF12:

Iэр = QF1 + 10% = 4846,5 + 10% = 5331,15 А

Для QF13:

Iэр = QF10 + 10% = 4579,75 + 10% = 5037,72 А

_4. _Р_а_с_ч_е_т _т_о_к_о_в _К_З

При расчете токов КЗ в сетях напряжением ниже 1кВ необходимо учитывать индуктивные и активные сопротивления. В таких сетях особенно выполненных в кабельных линиях или проводами в трубах активные сопротивления значительно превышают индуктивные.

Составляем расчетную схему:

ТМ 160/10

QF12 I = 630А

QF1 I = 630А

ШМА 60´8 L =

АВВГ - 4´95

QF4 I = 630А

Станок строгальный (433,5А)

Составляем схему замещения:

Хтр = 41,7

rтр = 16,6

Хав12 = 0,13

rав12 =11,12

Хав1 = 0,13

rав1 =11,12

Хош = 0,014

rош = 0,03

Хок = 0,329

rок =0,081

Хав4 = 0,13

rав4 = 11,12

_Р_а_с_ч_е_т _т_о_к_о_в _т_р_е_х_ф_а_з_н_о_г_о _К_З

При равенстве сопротивлений во всех трех фазах значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ определяется по формуле:

= I ² = I¥ = , (4.1.1)

где Sr и Sх - активное и индуктивное сопротивление цепи.

Sr = rтр + rа + rа + (rош × Lш) + (rок × Ln) + rа = 16,6 + 11,12 + 11,12 + (0,03 × 60) + (0,081 × 5) + 11,12 = 16,6 + 11,12 + 11,12 + 1,8 + 0,405 + 11,12 = 52,165 Ом

Sх = Хтр + Ха + Ха+ (Хош × Lш) + (Хок × Lк) + Ха = 41,7 + 0,13 + 0,13 + (0,014 × 60) + (0,329 × 5) + 0,13 = 41,7 + 0,13 + 0,13 + 0,84 + 1,645 + 0,13 = 44,575 Ом

= I ² = I¥ = = = = = 4,36 кА

Определяем ударный ток КЗ по формуле:

Iуд = Ку, (9.1.2)

где Ку - ударный коэффициент;

- ток трехфазного КЗ.

Ку = = = 1,17 (Ку = 1,2)

Iуд = 1,2 × 4,36 = 7,4 А

Определяем действующее значение полного тока КЗ по приближенной формуле:

Ig = (4.1.3)

Ig = = 1,08 × 4,36 = 4,7 кА

Определяем мощность КЗ по формуле:

Sк = Un × (4.1.4)

Sк = × 400 × 4,36 = 3017,12 кВА

_Р_а_с_ч_е_т _т_о_к_о_в _о_д_н_о_ф_а_з_н_о_г_о _К_З

В сетях с глухозаземленной нейтралью появление напряжения на корпусе может привести к несчастному случаю, если не сработает защита.

Для надежности срабатывания защиты производят проверку плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматов на ток однофазного КЗ. Для надежного срабатывания защитных аппаратов возможно короткое время ПУЭ требуют, чтобы I¢кз ³ 3Iпл. вст.

I¢кз ³ 1,4Iэр - для автоматов с номинальным током до 100 А.

I¢кз ³ 1,25 Iэр - для автоматов с номинальным током более 100 А.

Определяем ток однофазного КЗ по формуле:

I¢кз = , (4.2.1)

где Uф - фазное напряжение (220В);

Zn - полное сопротивление цепи без учета сопротивления

трансформатора;

Zтр - полное сопротивление трансформатора току КЗ.

Zn = (4.2.2)

Sr = rа + rа + (rшо × Lш) + (rко + Lк) + rа (4.2.3)

Zтр = (4.2.4)

Sr = 11,12 + 11,12 + (0,03 × 60) + (0,081 × 5) + 11,12 = 35,56 Ом

Sх = 0,13 + 0,13 + (0,014 × 60) + (0,329 × 5) + 0,13 = 2,775 Ом

Zn = = = = 35,67 Ом

Zтр = = = 44,88 Ом

I¢кз = = = = 4,345 кА

4,345 кА ³ 1,25 × 3,2

4,345 кА > 4кА

Таким образом, проверяя автомат на надежность срабатывания QF4, делаем вывод, что данные аппаратов защиты проверку проходят и могут защищать электроприемник при КЗ.

_5. _Р_а_с_ч_е_т _з_а_щ_и_т_н_о_г_о _з_а_з_е_м_л_е_н_и_я

Защитным заземлением называется преднамеренное соединение металлических частей электроустановок нормально не находящихся под напряжением, но которые могут оказаться под ним вследствие нарушения изоляции электроустановки с заземляющим устройством. Чтобы рассчитать - нужно определить число заземлителей и способ их размещения. Определяем сопротивление грунта по формуле:

Рр = Ризм y, (5.1)

где Ризм - измеренное сопротивление грунта = 100 Ом/м; y - коэффициент повышения сопротивления грунта = 1,5.

Рр = 100 × 1,5 = 150 Ом/м

Определяем сопротивление одиночного заземлителя:

Rо = 0,34 × Рр = 51 Ом/м

Выбираем электрод из угловой стали 50 ´ 50 ´ 5 и длиной 2,5 м.

Определяем количество заземлителей по формуле:

n = , (5.2)

где Rдоп - допустимое сопротивление контуров заземлений, зависящее от режима работы нейтрали (Rдоп £ 4 Ом); h - коэффициент экранирования = 0,44.

n = = 29 шт.

Размещаем заземлители по контуру на расстоянии друг от друга 9 метров.

6. Построение графиков нагрузки

Цех по обработке литых заготовок

Исходные данные:

Рmax = 300,8 кВт;

Справочный коэффициент при переменных потерях берем 0,05;

Справочный коэффициент при постоянных потерях берем 0,05;

Поправочный коэффициент при расчете летнего графика = 0,9;

Количество летних дней = 152;

Количество зимних дней = 213.

Таблица 6.1

t, ч	Р,%	Рt, кВт	, кВт	DРпер, кВт	DРзима, кВт	DРлето, кВт	Тзима, ч	Тлето, ч
0-6	30	90,24	15,04	1,35	106,63	95,9	1278	912
6-10	50	150,4	15,04	3,76	169,2	152,2	852	608
10-20	100	300,8	15,04	15,04	330,8	297,72	2130	1520
20-24	40	120,32	15,04	2,39	137,75	123,9	852	608

Перевод типового графика нагрузки в график нагрузки данного потребителя осуществляется по формуле:

Рt = × Рр (6.1)

Рt = × 300,8 = 90,18 кВт

D = 0,05 × 300,8 = 15,04 кВт

D = × D (6.2)

D= × 15,04 = 1,35 кВт

D = × 15,04 = 3,76 кВт

Зимний суточный график нагрузки

D = Рt + D + D (6.3)

D= 90,24 + 15,04 + 1,35 = 106,63 кВт

Летний график нагрузки

D= (0.9 ¼ 0.95) (6.4)

D= 0,9 × 106,63 = 95,9 кВт

Строим суточный график нагрузки с учетом всех потерь

На основании всех расчетов строим годовой график нагрузки

Площадь ограниченная кривой графика показывает количество электроэнергии, вырабатываемой или потребляемой электроустановкой за сутки или за год.

Wc = S (Рt × ) (6.5)

Wc = (106,63 × 6) + (169,2 × 4) + (330,8 × 10) + (137,75 × 4) = 5,17 мВт

Wч = S (Рt × Tt) (6.6)

Wч = (330,8 × 2130) + (297,72 × 1520) + (169,2 × 852) + (152,2 × 608) +

+ (137,75 × 852) + (123,9 × 608) + (106,63 × 1278) + (95,9 × 912) = 1810,28 мВт

Средняя нагрузка за рассматриваемый период

= (6.7)

= = 0,21 мВт

= (6.8)

= = 0,2 мВт

Коэффициент заполнения графика нагрузки рассчитывается по формуле:

= (6.9)

= = 0,67

= (6.10)

= = 0,7

Время максимума - это время, в течении которого установка работает с максимальной нагрузкой, потребляет то же количество энергии, что и работая по действительному графику нагрузки.

= (6.11)

= = 6034,2

Результаты заносим в таблицу.

Таблица 6.2

Wг	Wс
1810,28	5,17	0,2	0,21	0,67	0,7	6034,2

6034,2 < 8760, что и должно быть

Список используемой литературы.

1. «Основы электроснабжения промышленных предприятий». Фёдоров А.А.,

Каменева В.В.

2. «Электрическая часть станций и подстанций» Васильев А.А, Крючков

И.П., Наяшкова Е.Ф.

3. «Указания по проектированию компенсации реактивной мощности в

электрических сетях промышленных предприятий» Железко Ю.С.

4. «Автоматические устройства по компенсации реактивной мощности в

электросетях предприятий» Красник В.В.

Компенсация Реактивной Мощности 📙 Реферат → 🆔 122236

Компенсация Реактивной Мощности

1. Компенсация реактивной мощности

Выбор силовых трансформаторов

2. Выбор сечения проводов, кабелей и шин

Выбор кабелей

Выбор шин

3. Выбор защитных аппаратов

Выбор предохранителей

Выбор автоматов

Выбор автоматических выключателей

4. Расчет токов КЗ

Расчет токов трехфазного КЗ

Расчет токов однофазного КЗ

5. Расчет защитного заземления