Файл: Дипломного проекта Электроснабжение и электропривод насосной станции.doc

При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов ее работы потребители электроэнергии (отдельный приемник электроэнергии, группа приемников, цех или завод в целом) рассматривают в качестве нагрузок. Различают следующие виды нагрузок: активную мощность Р, реактивную мощность Q, полную мощность S и ток I.

В практике проектирования систем электроснабжения применяют различные методы определения электрических нагрузок, которые подразделяют на основные и вспомогательные. В первую группу входят методы расчета по:

- установленной мощности и коэффициенту спроса;

- средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней (статистический метод);

- средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок;

- средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных

диаграмм).

Вторая группа включает в себя методы расчета по:

- удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период времени;

- удельной нагрузке на единицу производственной площади.

Применение того или иного метода определяется допустимой погрешностью расчетов.

Определим расчетные нагрузки насосной станции по методу коэффициента спроса. Для определения расчетных нагрузок по этому методу необходимо знать установленную мощность Р_н группы приемников и коэффициенты мощности cos и спроса К_с данной группы, определяемые по справочным материалам [9, 10]. Данный метод расчета является приближенным, поэтому его применение рекомендуют для предварительных расчетов и определения общезаводских нагрузок.

Расчетную нагрузку группы однородных по режиму работы приемников определяют по формулам [5]:

; (2.65)

; (2.66)

; (2.67)
где tg соответствует cos данной группы приемников.

Определим расчетную нагрузку для группы электроприемников (ЭП) — пожарные насосы.

Расчетные нагрузки группы ЭП по (2.65), (2.66) и (2.67) соответственно:

Р_р = 0,8 15 = 12 кВт;

Q_p = 12  0,54 = 6,48 кВар;

Определим расчетную нагрузку для группы ЭП, работающих в повторно-кратковременном режиме (ПКР) — сварочные трансформаторы.

Р_н = S_н  cos_н = 162  0,62 = 100,44 кВт;
Определим расчетную нагрузку для группы ЭП, работающих в повторно-кратковременном режиме (ПКР) — сварочные трансформаторы.
Р_н = S_н  cos_н = 162  0,62 = 100.44 кВт;

Расчетные нагрузки группы ЭП по (2.16), (2.17) и (2.18) соответственно:

Р_р = 0,4 •155,6 = 62,24 кВт;

Q_p = 62,24  1,265= 78,733 кВар;

Для остальных групп ЭП расчеты сведены в табл. 2.1.

Суммарные активные и реактивные нагрузки, по насосной станции в целом, рассчитываются по следующим формулам [11]:
P__M= ( P__M0,4+ P__M10)  K_p_м + P_m(2.68)

Q__M= ( Q__M0,4+ Q__M10)  K_p_м + Q_m (2.69)

где P__M_0,4и Q__M_0,4- суммарная активная и реактивная расчетная нагрузка ЭП напряжением 0_.4 кВ;

P__M₁₀и Q__M₁₀ - суммарная активная и реактивная расчетная нагрузка ЭП напряжением 10 кВ;

Р_т, Q_т - потери мощности в цеховых трансформаторах;

К_рм - коэффициент разновременности максимумов нагрузок отдельных групп приемников.

Потери в трансформаторах цеховых подстанций Р_т и Q_т можно определить приближенно, по суммарным значениям нагрузок напряжением до 1000 В [5,11]:

Р_т= 0,02 • S__M0,4= 0,02  250,396 = 4,547 кВт;

Q_m = 0,1  S__M0,4=0,1  250,396 = 22,736 кВар.

По (2.68): Р__M = (190,871 + 16000) • 1 + 4,547 = 16169,243 кВт.

При реальном проектировании энергосистема задает экономическую (близкую к оптимальной) величину реактивной мощности О_э  0,3  P__M в часы максимальных (активных) нагрузок системы, передаваемой в сеть потребителя.

Q_э = 0,3  P__M = 0,3  16169,243 = 4850,773 кВар.

По этой величине, исходя из баланса реактивных нагрузок на шинах (6-10 кВ) пункта приема электроэнергии (ППЭ), определяется величина компенсирующих устройств:
Q_ку= Q__M - Q_э.
В тех случаях, когда величина Q_ку получается менее 300 кВар, равна нулю или принимает отрицательное значение, то компенсирующих устройств не требуется.

Полная расчетная мощность в общем случае определяется по выражению:

На насосной станции основными ЭП являются синхронные двигатели (СД). Отличительной особенностью СД от других типов электродвигателей является то, что они могут работать с опережающим cos, то есть выдавать в сеть реактивную мощность, минимальную величину которой по условию устойчивой работы СД можно определить по следующей формуле [5, 10]:

; (2.70)
где Р_н - номинальная активная мощность СД, кВт;

К_з — коэффициент загрузки СД по активной мощности;

tg_н — номинальный коэффициент реактивной мощности.

По (2.70): Q_сд._min = (8 • 2000) • 0,925 • (-0,484) = -7163,2 кВар.

Как видно из табл.2.1 насосная станция потребляет реактивную мощность Q__M_0,4= 162,07 кВар, но учитывая, что насосная станция работает на нефтеперерабатывающем заводе (НПЗ), на котором большое количество потребителей реактивной мощности предполагается, что СД будут выдавать реактивную мощность потребителям НПЗ.

Тогда по (2.69): Q__M= (162,07 –7163,2) • 1 + 22,736 = -6991,736 кВар.

Полная расчетная мощность в данном случае:

Средневзвешенный коэффициент мощности:

(2.71)

На рис.2.5 - 2.12 приведены графики нагрузок для отдельных групп ЭП и насосной станции в целом.

Насосная станция подает воду на НПЗ, технологический процесс непрерывный, станция работает в 3 смены без выходных дней.

Число часов использования максимума нагрузки насосной станции по рис.2.13:

где Р_max - максимальная активная мощность, потребляемая электроприемниками насосной станции.

Для сравнения, определения расчетную нагрузку насосной станции методом математической статистики. По этому методу расчетную нагрузку группы электроприемников определяют двумя показателями: средней нагрузкой Рср и среднеквадратическим отклонением _ср.кв из уравнения [5]:

Для сравнения, определения расчетную нагрузку насосной станции методом математической статистики. По этому методу расчетную нагрузку группы электроприемников определяют двумя показателями: средней нагрузкой Рср и среднеквадратическим отклонением 

_ср.кв из уравнения [5]:

(2.72)
где  - принятая кратность меры рассеяния.

При выборе параметров токоведущих частей без учета теплового износа изоляции принимается расчетное значение _р = +2.5, то есть расчетная нагрузка в этом случае равна:
Р_р = Р_ср + 2,5  _ср.кв.. (2.73)

Средняя нагрузка определяется по формуле:

(2.74)
Среднеквадратичная нагрузка определяется по выражению:

(2.75)
Среднеквадратичное отклонение для группового графика нагрузок определяется по формуле:

(2.76)
Суточный график нагрузок насосной станции представлен на рис. 2.12 (табл. 2.9). По суточному графику нагрузок определяем значения Р_ср и Р_ср.кв.

При расчете нагрузок методом математической статистики в качестве максимальной (100% - ной) нагрузке принимаем сумму номинальных мощностей всех электроприемников насосной станции (см. табл. 2.11).

Таблица 2.11

Часы	Р,%	Р,кВт	Часы	Р,%	Р,кВт
0	98,91887	16218,961	12	99,00769	16233,525
1	98,91887	16218,961	13	99,81548	16365,972
2	98,91887	16218,961	14	99,75114	16355,422
3	98,91887	16218,961	15	99,32982	16286,342
4	98,91887	16218,961	16	100,0000	16396,226
5	98,91887	16218,961	17	100,0000	16396,226
6	98,91887	16218,961	18	99,44982	16306,017
7	98,91887	16218,961	19	99,38539	16295,453
8	100,0000	16396,226	20	99,06326	16242,636
9	100,0000	16396,226	21	99,80674	16364,539
10	99,39423	16296,903	22	99,74231	16353,975
11	99,32982	16286,342	23	99,09548	16247,919