Электроснабжение электромеханического цеха

 

Введение


Электрификация, то есть производство, распределение и применение электроэнергии во всех отраслях народного хозяйство и быта населения,- один из важнейших факторов технического прогресса.

Начало формирования Белоруской энергосистемы было положено в 1930 году, когда было сдана в эксплуатацию Белорусская ГРЭС. К концу 50-х годов были сданы в эксплуатацию Василевичская и Березовская ГРЭС, которые были связаны по линии электропередачи 220 кВ с Гомелем, Бобруйском, Минском, Могилевом, Брестом и образовали достаточно мощную энергосистему Белоруссии.

Напряжение и мощности электропередач непрерывно растут. Электропередачи высоких напряжений играют важную роль в современной энергетике, обеспечивая выдачу мощности от крупных электростанций и являясь связующими звеньями в единой энергосистеме страны. Создание мощных электрических систем обусловлено их большими технико-экономическими преимуществами. С увеличением их мощности появляется возможность сооружения крупных электрических станций с более экономичными агрегатами, повышается надежность электроснабжения потребителей, более полно и рационально используется оборудование.

В настоящее время напряжение 330 кВ является основным в Белоруской энергосистеме.

Обеспечение требуемых качеств в электроэнергии, надежности и экономичности электроснабжения - основные задачи электроснабжения.

Задачей данного курсового проекта является проектирование сетей электроснабжения электромеханического цеха . Курсовой проект выполняется с целью закрепления, обобщения и систематизации знаний по отдельным разделам специализации и освоения технологии проектирования на основе данных отражающих действительные условия производства. В ходе курсового проектирования разрабатывается система электроснабжения отдельных цехов, корпусов или предприятия в целом.

При этом для одного из структурных подразделений проектируемого объекта выполняются расчёты по выбору силового и осветительного электрооборудования электрической сети.


1. Исходные данные к курсовому проекту


Механический цех является вспомогательным и выполняет основные заказы предприятия. Он предназначен для выполнения различных операций по обслуживанию, ремонту электротермического и станочного оборудования. Для этой цели в цехе предусмотрены: станочное отделение, сварочный участок, компрессорная, производственные, служебные и бытовые помещения.

Основное оборудование установлено в станочном отделении: станки различного назначения и подъемно-транспортные механизмы.

МЦ получает ЭСН от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП). ТП находится на расстоянии 1,5 км от ГПП предприятия, напряжение 6 или 10 кВ. От энергосистемы до ГПП 12 км.

Количество рабочих смен-2. Потребители ЭЭ относятся по надёжности и бесперебойности ЭСН ко второй и третьей категории. Грунт в районе цеха супесь с температурой 0ОС, окружающая среда не агрессивная.

Каркас здания сооружён из блоков-секций длиной 8 и 6 м каждый. Размеры цеха АхВхН =48х30х7 м. Все помещения кроме станочного отделения двухэтажные высотой 3,2м.

Перечень оборудования приведён в таблице 1


Таблица 1 Перечень электрооборудования электромеханического цеха

Номер на планеНаименование электрооборудованияРЭО,кВтПримечание1..4Сварочные автоматы50 кВАПВ =60%5..8Вентиляторы4,89,10Компрессоры3011,12,39,40Алмазно-расточные станки2,513…16Горизонтально-расточные станки2517,19Продольно-строгальные станки4018Кран-балка15ПВ=60%20Мостовой кран55ПВ=40%21…26Расточные станки1427..29Поперечно-строгальные станки1030…33Радиально-сверлильные станки3однофазыне34..36Вертикально-сверлильные станки4однофазные37,38Электропечи сопротивления3241,42Заточные станки1,5однофазные43..50Токарно-револьверные станки4,5

. Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения


Все электроприемники согласно ПУЭ по надежности электроснабжения подразделяются на три категории.

К электроприемникам первой категории относятся потребители, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, вывести из строя дорогостоящее оборудование, привести к массовому браку продукции. Данные потребители должны быть обеспечены электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Перерыв в электроснабжении потребителей первой категории допускается только на время автоматического ввода резервного питания.

К электроприемникам второй категории относятся потребители, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих и механизмов. Электроприемники и потребители второй категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых взаимно резервирующих источников питания так же, как и потребителей первой категории. Перерыв в электроснабжении допускается лишь на время, необходимое для включения резервного питания действиями оперативного персонала.

К электроприемникам третьей категории относятся все остальные потребители, которые не вошли в первую и вторую категории. Электроприемники и потребители третьей категории могут обеспечиваться от одного источника питания при условии, что перерыв в электроснабжении, вызванный ремонтом или заменой поврежденных элементов системы, электроснабжения, не превышает одних суток

Данный потребитель относится ко второй категории и третьей категориям по надёжности электроснабжения, поэтому электроснабжение осуществляем от двух источников питания при условии, что перерыв в электроснабжении на включение резервного источника питания не превысит двух часов.

При расчёте и выборе электрооборудования, внутренних силовых и осветительных сетей необходимо учитывать условия работы оборудования. Характеристика помещений цеха приведена в таблице 2


Таблица 2 Характеристика помещений цеха

Наименование помещенияКатегорииПримечаниеВзрывоопасностипожароопасностиэлектробезопасностиСтаночное отделениеВ-IIaП-IIaПОПовышенной опасноститрансформаторнаяВ-IIaП-IIaПОПовышенной опасностивентиляторнаяБПОБез повышенной опасностиКомпрессорнаяБПОБез повышенной опасностиТамбурБПОБез повышенной опасностиСварочный участокВ-IбП-IaПОПовышенной опасностиБытовкаБПОБез повышенной опасности

Анализ электрических нагрузок.

В электромеханическом цехе находятся как трёхфазные, так и однофазные электроприёмники, причём некоторые из трёхфазных электроприёмников работают в кратковременном режиме. Приведём мощности трёхфазных электроприёмников к длительному режиму, а также мощности однофазных приёмников к трёхфазному режиму.

Произведём расчёт мощности электродвигателя сварочного автомата. Автомат работает в повторно-кратковременном режиме ПВ=60%

. Определим мощность электроприёмника при длительном режиме

РН=SЭО cosj (1)


где SЭО-полная паспортная мощность,кВА

cosj -коэффициент мощности (т 1.5.1/1/)

РН= 50х0,6=30х0,77=23,1 кВт

Аналогичным образом определяем мощность электродвигателей кран-балки и мостового крана при длительном режиме.

Кран-балка РН=РЭО =15=15х0,77=11,6кВт

Мостовой кран РН=РЭО =55=55х0,63=34,7 кВт

. Распределяем однофазные электроприёмники по фазам:

на фазные напряжение UА, UВ подключаем по одному радиально-сверлильному, вертикально-сверлильному и заточному станку, на фазное напряжение UС подключаем два радиально-сверлильных и один вертикально-сверлильный станок.

.Определяем величину неравномерности


Н=(2)


где РФ.НБ -мощность наиболее загруженной фазы, кВт

РФ,НМ -мощность наименее загруженной фазы, кВт

Н==17,6> 15%

. Так как Н>15%, то при включении электроприёмников на фазное напряжение приведённая трёхфазная мощность составит

РУ(3)=3РЭ.О(1)

РУ(3)=3х10=30 кВт

Составим схему электроснабжения электромеханического цеха

Рисунок 1 Схема электроснабжения электромеханического цеха


Обоснование выбора рода тока и напряжения.

Электрические сети могут быть постоянного и переменного тока. Электрические сети выполняются в основном по системе трёхфазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом может производиться трансформация электроэнергии. В Белорусской энергосистеме в основном применяется система трёхфазного переменного тока частотой 50 Гц.

В качестве электроприёмников в электромеханическом цехе установлены однофазные и трёхфазные электроприёмники электрической энергии. Поэтому в качестве тока выбираем переменный трёхфазный ток.

При выборе напряжения принимаются во внимание существующие напряжения возможных источников питания энергосистем, расстояния от этих источников питания. В питающих и распределительных сетях небольших и средних предприятий применяются номинальное напряжение 10кВ с последующей трансформацией на напряжение 660 или 380 В. Напряжение 660 В как внутрицеховое целесообразно на тех предприятиях, на которых по условиям расположения цехового технологического оборудования или окружающей среды нельзя или затруднительно приблизить цеховые трансформаторные подстанции к питаемым ими электроприёмникам. Напряжение 660 В целесообразно также на предприятиях с большой удельной плотностью электрических нагрузок, концентрацией мощностей и большим числом двигателей мощностью 200…600 кВт.

Так как вышеуказанные условия в электромеханическом цехе отсутствуют выбираем напряжение 380/220 В.


. Расчёт электрических нагрузок


При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Неверный расчет нагрузки в сторону увеличения может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства, занижение нагрузки - к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприемников. Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации электрических сетей.

Существует 3 метода расчета электрических нагрузок.

- метод коэффициента спроса;

метод упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума);

метод удельного потребления электрической энергии на единицу выпускаемой продукции.

Расчетные нагрузки на вводе мастерских, ремонтных цехов, котельных, предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции и подобных им объектов могут определяться по методу упорядоченных диаграмм (эффективного числа электроприемников)

Данный метод используется для определения максимальных мощностей групп электроприёмников


РМ=КМ РСМ(3)

QМ=КМ QСМ(4)

SM=(5)


где РМ- максимальная активная нагрузка, кВт

QМ- максимальная реактивная нагрузка, кВар

SM- максимальная полная нагрузка, кВА

КМ- коэффициент максимума активной нагрузки

КМ- коэффициент максимума реактивной нагрузки

РСМ- средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт

QСМ- средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, кВар


РСМ= КИ РИ(6)

QСМ= РСМ tg ?(7)


где КИ-коэффициент использования электроприёмников (определяется по таблице)

РИ- номинальная активная групповая мощность, кВт

tg ?- коэффициент реактивной мощности

Значение КМ= F(КИ, nЭ) -определяется по таблицам

где nЭ- эффективное число электроприёмников

nЭ=F(n,m,КИ.СР,РИ) -определяется по таблице

где КИ.СР- средний коэффициент использования группы электроприёмников

n- фактическое количество электроприёмников в группе

m- показатель силовой сборки в группе


КИ.СР=(8)


где РСМ? иРН? -суммы активных мощностей за смену и номинальных в группе электроприёмников


m=(9)


где РНБ и РМИН- номинальные активные мощности электроприёмников, наибольшие и наименьшие в группе КМ- принимается равным 1,1 при nЭ?10 и 1 при nЭ > 10

Производим распределение электроприёмников по распределительным пунктам. Данные коэффициента использования и коэффициентов мощности определяем по таблице 1.5.1/1/


Таблица 3 Распределение электроприёмников по группам

Номер по плануНаименование электроприёмникаРЭО, кВтn, штПриведенная нагрузка РН? ,кВтCos ?tg?КИРП 11..4Сварочный автомат23,1492,40,61,330,2Итого РП 1492,4РП25..8Вентилятор4,8419,20,80,750,69,10Компрессор302600,80,750,7Итого РП 2679,2РП311,12Алмазно-расточные станки2,5250,51,730,1413..16Горизонтально-расточные станки2541000,61,330,16Итого РП36105РП417,19Продольно-строгальные станки402800,651,170,1718Кран-балка11,6111,60,51,730,127…29Поперечно-строгальные станки103300,61,330,16Итого по РП46121,6РП521..26Расточные станки146840,651,170,1720Мостовой кран34,7134,70,51,730,130..33Радиально-сверлильные станки34100,51,730,1434..36Вертикально-сверлильные станки430,51,730,14Итого РП 514128,7РП 637..38Электропечи сопротивления322640,950,330,75Итого РП 1264РП739,40Алмазно-расточные станки2,5250,51,730,1441..42Заточные станки1,521,50,51,730,1443..50Токарно-револьверные станки4,58360,51,730,14Итого РП81242,5

Произведём расчёт электрических нагрузок для РП 2

1.Определяем активную и реактивную мощности электроприёмника за смену.

Данные заносим в графы 9,10 таблицы 4.

1.1 Вентилятор

РСМ1=19,2×0,6=11,5 кВт

QСМ1= 11,5×0,8=9,2 кВар

.2 Компрессор

РСМ2=60×0,7=42 кВт

QСМ2= 42×0,75=31,5 кВар

Определяем суммарную активную и реактивную мощности по РП2 за смену

РСМРП2= РСМ1+ РСМ2=11,5+42=53,5 кВт

QСМРП2 = QСМ1+ QСМ2=9,2+31,5=40,7 кВар

. Определим полную мощность электроприёмников (графа 11 таблица 4)


SСМРП2===67,2 кВА


. Определяем значение максимального расчётного тока


IM=SСM / (UН)=67,2/(1,73×0,38)=101,9 А


. Определяем средний коэффициент использования группы электроприёмников( графа 5)


КИ.СР===0,67


.Определим коэффициент мощности для РП2


cos ?= РСМРП1/ SСМРП1=53,5/67,2=0,8;


. Найдём показатель силовой сборки


m==


. По таблице 1.5.2 /1/ определяем значение nЭ

nЭ = F(n,m,КИ.СР,РИ)= (6,>3; >0,2; постоянная)

В данном случае nЭ=n=6

Значение Км = 1,32 (таблица 1.5.3/1/) Определяем значения максимальной активной, реактивной и полной нагрузки


РМ=1,32×53,5=70,6 кВт

QМ=КМ QСМ=1,1×40,7=44,8 кВар

SM===83,6 кВА


. Определяем значение максимального расчётного тока


IM=SМ / (UН)=83,6/(1,73×0,38)=126,7 А


Для РП1

Сварочный автомат


РСМ=92,4×0,2=18,5 кВт; QСМ= 18,5×1,33=24,6 кВар

SСМРП1==30,8 кВА

IM=SСM / (UН)=30,8/(1,73×0,38)=46,6 А

cos ?=0,6;

КИ.СР=1; m= 1

nЭ = F(n,m,КИ.СР,РИ)= (4,<3; >0,2;переменная)


В данном случае nЭ=n=4

Значение Км = 1 (таблица 1.5.3/1/)/ Определяем значения максимальной активной, реактивной и полной нагрузки


РМ=1×18,5=18,5 кВт

QМ=КМ QСМ=1,1×24,6=27,06 кВар

SM===32,8 кВА


. Определяем значение максимального расчётного тока

IM=SМ / (UН)=32,8/(1,73×0,38)=49,7 А

РП 3


Алмазно-расточные станки


РСМ=5×0,14=0,7 кВт; QСМ=0,7×1,73=1,2 кВар


Горизонтально-расточные станки


РСМ=100×0,16=16 кВт ; QСМ= 16×1,33=21,3 кВар

РСМРП3= 0,7+16=16,7 кВт

QСМРП3= 1,2+21,3=22,5 кВар

SСМРП3==28 кВА

IM=SСM / (UН)=28/(1,73×0,38)=42,4 А

cos ?= РСМРП3/ SСМРП3=16,7/28=0,6;

КИ.СР==0,16; m=

nЭ = F(n,m,КИ.СР,РИ)= (6,>3; <0,2;переменная)


В данном случае применяются относительные единицы


nЭ= nЭ* n

nЭ*=F(n*P*)

n*=n1/n ; P*=PП1/РН


где nЭ* -относительное эффективное число электроприёмников (т 1.5.4/1/)

n1 -число электроприёмников с единичной мощностью больше или равной 0,5РН.НБ

n*-относительное число наибольших по мощности электроприёмников

P* -относительная мощность наибольших по мощности электроприёмников

n*=4/6=0,67; P*=100/105=0,95; nЭ*=0,7; nЭ= nЭ* n=0,7х6=4,2

Значение Км =3,1

РМ=3,1×16,7=51,8 кВт ; QМ=КМ QСМ=1,1×22,5=24,8 кВар

SM==57,4 кВА

IM=SМ / (UН)=57,4/(1,73×0,38)=87 А

РП 4

Продольно-строгальные станки

РСМ=80×0,17=13,6 кВт; QСМ= 13,6×1,17=15,9 кВар

Кран-балка РСМ=11,6×0,1=0,12 кВт ; QСМ= 0,12×1,73=0,2 кВар

Поперечно-строгальные станки

РСМ=30×0,16=4,8 кВт; QСМ= 4,8×1,33=6,4 кВар

РСМРП4= 13,6+0,12+4,8=18,52 кВт

QСМРП4= 15,9+0,2+6,4=22,5 кВар

SСМРП4==29,1 кВА

IM=SСM / (UН)=29,1/(1,73×0,38)=44 А

cos ?= РСМРП4/ SСМРП4=18,52/29,1=0,64;

КИ.СР==0,152; m=

nЭ = F(n,m,КИ.СР,РИ)= (6,>3; <0,2;переменная)

n*=2/6=0,33; P*=80/121,6=0,69; nЭ*=0,58; nЭ= nЭ* n=0,58х6=3,48

Значение Км = 3,22

РМ=3,22×18,52=59,6 кВт ; QМ=КМ QСМ=1,1×22,5=24,8 кВар

SM==64,6 кВА

IM=SМ / (UН)=64,6/(1,73×0,38)=97,8 А

РП 5 Расточные станки

РСМ=84×0,17=14,3 кВт; QСМ= 14,3×1,17=16,7 кВар

Мостовый кран

РСМ=34,7×0,1=3,47 кВт; QСМ= 3,47×1,73=6 кВар

Сверлильные станки

РСМ=10×0,14=1,4 кВт; QСМ= 1,4×1,73=2,4 кВар

РСМРП5= 14,3+3,47+1,4=19,17 кВт

QСМРП5= 16,7+6+2,4=25,1 кВар

SСМРП5==31,6 кВА

IM=SСM / (UН)=31,6/(1,73×0,38)=47,8А

cos ?= РСМРП5/ SСМРП5=19,17/31,6=0,6;

КИ.СР==0,15; m=

nЭ = F(n,m,КИ.СР,РИ)= (14,>3; <0,2;переменная)

n*=1/14=0,07; P*=34,7/128,7=0,27; nЭ*=0,57 nЭ= nЭ* n=0,57х14=8

Значение Км = 2,31

РМ=2,31×19,17=44,3 кВт ; QМ=КМ QСМ=1×25,1=25,1 кВар

SM==50,9 кВА

IM=SМ / (UН)=50,9/(1,73×0,38)= 77,1 А

РП6 Электропечи сопротивления

РСМ=64×0,75=48 кВт; QСМ= 48×0,33=15,8 кВар

SСМРП1==50,5 кВА

IM=SСM / (UН)=50,5/(1,73×0,38)=76,6 А

cos ?=0,95;

КИ.СР=1; m= 1

nЭ = F(n,m,КИ.СР,РИ)= (4,<3; >0,2;переменная)

В данном случае nЭ=n=2

Значение Км = 1 (таблица 1.5.3/1/)/ Определяем значения максимальной активной, реактивной и полной нагрузки

РМ=1×48=48 кВт

QМ=КМ QСМ=1×15,8=15,8 кВар

SM===50,5 кВА

.Определяем значение максимального расчётного тока

IM=SМ / (UН)=50,5/(1,73×0,38)=76,6 А

РП7 Алмазно -расточные станки

РСМ=5×0,14=0,7 кВт; QСМ=0,7×1,73=1,2 кВар

Заточные станки

РСМ=1,5×0,14=0,21 кВт; QСМ= 0,21×1,73=0,36 кВар

Токарно-револьверные станки

РСМ=36×0,14=5,1 кВт; QСМ= 5,1×1,73=8,8 кВар

РСМРП7= 0,7+0,21+5,1=6,01 кВт

QСМРП7= 1,2+0,36+8,8=10,36 кВар

SСМРП7==12 кВА

IM=SСM / (UН)=12/(1,73×0,38) = 18,2А

cos ?= РСМРП7/ SСМРП7=6/12=0,5;

КИ.СР==0,14; m=

nЭ = F(n,m,КИ.СР,РИ)= (12,<3; <0,2;переменная)

В данном случае nЭ не определяется а РМ = кЗ РНS

где кЗ=0,75 -коэффициент загрузки

РМ=0,75×42,5=31,8 кВт ; QМ=КМ QСМ=1×10,36=10,36 кВар

SM==33,4 кВА

IM=SМ / (UН)=33,4/(1,73×0,38)= 50,7 А


Таблица 4 Расчёт электрических нагрузок по цеху

Наименование РУ и электроприёмниковНагрузка установленнаяНагрузка средняя за сменуНагрузка максимальнаяРН, кВтnРН,? кВтKИCos ?tg ?mPСМ, кВтQСМ кВарSСМ, кВАnЭKMKMPМ, кВтQМ кВарSМ кВАIМ, А123456789101112131415161718РП1Сварочный автомат23,1492,40,20,61,3318,524,6Всего по РП1492,40,20,61,33118,524,630,8411,118,527,132,849,7РП2Вентилятор4,8419,20,60,80,7511,59,2Компрессор302600,70,80,754231,5Всего РП 2679,20,670,80,756,2553,540.767,261,321,170,644,883,6126,7РП3Алмазно-расточные станки2,5250,140,51,730,71,2Горизонтально-расточные станки2541000,160,61,331621,3Всего РП361050.160,61,331016,722,5284,23,11,151,824,857,487РП4Продольно-строгальные станки402800,170,651,1713,615,9Кран-балка11,6111,60,10,51,730,121,2Поперечно-строгальные станки103300,160,61,334,86,4Всего РП 46121,60,150,641,2418,522,529,13,53,221,159,624,864,697,8РП5Расточные станки146840,651,170,1714,316,7Мостовой кран34,7134,70,51,730,13,476Радиально-сверлильные станки34100,51,730,141,42,4Вертикально-сверлильные станки430,51,730,141,42,4Всего РП514128,70,150,60,753,4719,225,131,682,31144,325,150,977,1РП 6Электропечи сопротивления322640,750,950,334815,850,5Всего РП62640,750,950,3314815,850,52114815,850,576,6РП7Алмазно-расточные станки2,5250,51,730,140,71,2Заточные станки1,521,50,51,730,140,210,36Токарно-револьверные станки4,58360,51,730,145,18.8Итого РП71242,50,51,730,141,86,0110,412--131,810,433,450,7Всего по цеху50633,4180,4161,6242,2324,6172,8367,7557,14. Электрический расчёт осветительных сетей


На промышленных предприятиях около 10% всей электрической энергии используется на освещение помещений. Электрический расчёт осветительных сетей включает в себя выбор схемы питания осветительной установки, рационального напряжения, сечения и марки проводов, способов прокладки сети. Определяем значения освещённости для каждого помещения, (т 3.3 /2/) выбираем вид источника света.

В качестве источника света принимаем светильники СЗ5ДРЛ-400 с лампами ДРЛ-400, Фл=19000 лм. Принимаем коэффициенты отражения: потолка pп=0,5; стен рс=0,3, рабочей поверхности рП=0,1.

Определяем нагрузку освещения в помещении станочного отделения табличная удельная мощность РУД равна 3,3 Вт/м2 при 100 лк и ?п=0,5, ?с=0,3 ( табл.6-13/2/). В нашем случае, при Еmin =300 лк, РУД =3,3х3=10 Вт/м2.


Р=РУДS(10)


где Руд- удельная мощность освещения Вт/м2 (т 6.13 /2/)

S-площадь помещения,м2

Р=1194х10,5=12537 Вт.

Принимаем 32 лампы ДРЛ 400 общей мощностью 32х400=12800 Вт

Аналогичным образом производим расчёт для остальных помещений

Данные расчёта заносим в сводную ведомость нагрузки освещения.


Таблица 5 Сводная ведомость нагрузки освещения

ПомещениеПлощадь,м2Освещённость, лкРУД, Вт/м2Тип лампыСтепень защитыРУСТ, кВтСтаночное отделение119430010,5ДРЛIP4412,8трансформаторная361509ЛЛIP230,324вентиляторная307510ЛНIP200,3Компрессорная36756ЛЛIP230,216Тамбур36757ЛЛIP230,252Сварочный участок721507ЛЛIP540,504Бытовка36507ЛНIP230,24Всего144014,636

Определяем активную, реактивную и полную мощности освещения

. Люминисцентные лампы

РСМ=КИ РН1 =0,9х1,296=1,166 кВт

QCМ = РСМ tg ? =1,166х0,33=0,385 кВар

Для люминесцентных ламп cos ?=0,95; tg ?=0,33

. Лампы ДРЛ РСМ=КИ РН1 =0,85х 12,8=10,88 кВт

QCМ = РСМ tg ? =10,88х0,619=6,73 кВар

Для ламп ДРЛ cos ?=0,85; tg ?=0,619

.Лампы накаливания РСМ=КИ РН1 =1х0,24=0,24 кВт

Суммарная мощность по освещению

РСМS=1,166+10,88+0,24=12,286 кВт

QCМS=0,385+6,73=7,115 кВар


S===14,2 кВА


Определяем расчётное значение тока

I=S / (UН)=14,2/(1,73×0,38)=21,5 А

Производим разбивку мощностей освещения на группы.


Рисунок 2 Схема подключения сети освещения


В качестве щита освещения выбираем ЩО ОП9УХЛ4 на 9 отходящих групп с автоматическими выключателями АЕ1031


Таблица 6 Результаты расчёта по участку

Параметрcos ?tg?РМ, кВтQМ, кВарSМ ,кВАВсего по участку (силовое оборудование)324,6172,8367,7Освещение12,37,114,2Всего ШНН0,880,54336,9179,9381,2

Всего ШНН cos ?=336,9/381,2=0,88 Тогда tg?=0,54


. Компенсация реактивной мощности


В процессе передачи потребителям активной и реактивной мощностей в линии системы электроснабжения создаются потери активной мощности.

Увеличение потребления реактивной мощности электроустановкой вызывает рост тока в линии любого звена системы электроснабжения и снижение величины коэффициента Р электроустановок.

Повышение коэффициента мощности электроустановки зависит от снижения потребления реактивной мощности. Для уменьшения реактивной мощности применяют синхронные двигатели в качестве компенсаторов, которые работают в холостом режиме либо конденсаторные батареи.

Конденсаторные установки собирают из определенного числа секций соединенных между собой параллельно, последовательно или смешанно.

Исходными данными к расчёту является максимальная мощность и коэффициент мощности на шинах низшего напряжения.


Таблица 6 Данные к выбору установки для компенсации реактивной мощности

Параметрcos ?tg?Р, кВтQ, кВарS, кВА0,880,54336,9179,9381,2

Для выбора компенсирующего устройства определим его расчётную мощность


QКУ=? РМ(tg?-tg?K)(11)


где ?=0,9 -коэффициент, учитывающий повышение коэффициента мощности естественным способом

РМ - максимальная активная мощность. кВт

tg? -коэффициент мощности существующий

tg?К -коэффициент мощности планируемый

Принимаем cos ?К=0,95 тогда tg?К =0,33

Расчётная мощность конденсаторной установки

QКУ=0,9х336,9 (0,54 -0,33)=63,6 кВар

Выбираем одну конденсаторную установку КМ-0,38-50У3 мощностью 50 кВар Определяем фактическое значение коэффициента мощности

При включении установоки

tg?K= tg? -=0,376

cos ?К=0,93


. Обоснование выбора числа и мощности трансформаторов


На подстанциях всех напряжений, как правило, применяются не более двух трансформаторов по соображениям технической и экономической целесообразности. В большинстве случаев это обеспечивает надёжное питание потребителей и в то же время даёт возможность применять простейшие блочные схемы подстанций без сборных шин на первичном напряжении, что резко упрощает их конструктивные решения и уменьшает стоимость. Однотрансформаторные цеховые подстанции можно применять при наличии складского резерва для потребителей всех групп по надёжности электроснабжения, если их величина не превышает 15….20% общей нагрузки и их быстрое резервирование обеспечено при помощи автоматически включаемых резервных перемычек на вторичном напряжении.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяются в тех случаях , когда большинство электроприёмников относится к первой или второй категориям, которые не допускают перерыва в питании во время доставки и установки резервного трансформатора. Двухтрансформаторные подстанции целесообразно применять также при неравномерном графике нагрузки, когда выгодно уменьшать число включённых трансформаторов при длительных снижениях нагрузки в течении суток.

С учётом вышесказанного принимаем к установке однотрансформаторную подстанцию.

Мощность трансформатора определяется активной нагрузкой объекта и реактивной мощностью, передаваемой от системы в период максимума нагрузок. Мощность трансформатора на понижающих подстанциях рекомендуется выбирать из условия допустимой перегрузки в послеаварийных режимах до 60…70 % на время максимума SНОМ.т?(0,6…0,7) SРАСЧ

1.Определяем потери в силовом трансформаторе


?РТ=0,02 SMAX=0,02×381,2=7,6 кВт(12)

?OТ=0,1 SMAX=0,1×381,2=3,81 кВар(13)

?S===8,5 кВА


. Определяем расчётную мощность трансформатора с учётом потерь, но без установки устройства компенсации реактивной мощности.


Таблица 7 Сводная ведомость нагрузок

Параметрcos ?tg?РМ, кВтQМ, кВарSМ, кВАВсего на НН0,880,54336,9179,9381,2КУ50Всего на НН с КУ0,930,376336,9129,9361Потери7,63,8115,1Всего ВН с КУ0,9320,388344,5133,7369,5

SН.Т =0,7х SРАСЧ =0,7х369,5=258,6 кВА

Принимаем к установке один силовой трансформатор типа ТМГСУ-250/10/0,4 . SНОМ.т=250 кВА

Определяем коэффициент загрузки трансформатора


КЗ=


Выписываем номинальные параметры трансформатора согласно 7.26/3/

Таблица 8 Номинальные параметры трансформатора

ПараметрЗначение параметраНоминальная мощность,Sн.т, кВА250Потери короткого замыкания, ?Рк.з, Вт10800Потери холостого хода ?Рх.х Вт0,74Напряжение короткого замыкания Uк,%4.7Сопротивление тр-ра при однофазном к.з,Zт/3,Ом0,09

. Расчёт и обоснование выбора питающих и распределительных сетей напряжением до 1 кВ, защита их от токов перегрузки и токов короткого замыкания


Схема электроснабжения должна обеспечивать надёжность питания потребителей, быть удобной в эксплуатации. При этом затраты на сооружение линии, расходы проводникового материала и потери электроэнергии должны быть минимальными.

Цеховые сети делят на питающие, которые отходят от источника питания, и распределительные, к которым присоединяются электроприемники. Схемы электросетей могут быть радиальными и магистральными.

Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания отходят линии, питающие крупные электроприемники, или групповые распределительные пункты от которых, в свою очередь, отходят самостоятельные линии, питающие прочие мелкие электроприемники.

Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания отдельных потребителей, так как аварии локализуются отключением автоматического выключателя поврежденной линии и не затрагивают другие линии.

Магистральные схемы в основном применяются при равномерном распределении нагрузки по площади - в этом случае все электроприемники получают питание от одной магистрали (шина или кабель), идущей вдоль всего участка.

Так как в здании участка находится большое количество относительно маломощных электроприёмников то применяем радиальную схему электроснабжения. В качестве источника питания применяем внутрицеховую трансформаторную подстанцию. В качестве РУ 0,4 кВ используем шкафы типа ЩО-70. В качестве распределительных устройств принимаем шкафы серии ПР85 с автоматическими выключателями серии ВА51. Для питания распределительных шкафов используем кабель АВВГ.

При выборе места размещения РУ учитывают следующие условия:.

. РУ требуется размещать с максимальным приближением к электроприемникам;

2. Протяженность линии должна быть минимальной, а трасса сети удобной в эксплуатации и доступной для ремонта;

. Необходимо, как правило, исключать случаи обратного питания электроприемников по отношению к основному потоку электроэнергии;

. Места размещения РУ должны не мешать производству, удобству обслуживания, не загромождать проходы;

РУ выбираются с учетом величины нагрузки, условий окружающей среды, числа электроприемников или их групп; расчетный ток группы электроприемников (нагрузка) должна быть не больше номинального тока устройства, шкафа, пункта.

Внутренние электропроводки должны быть надежными, удобными и доступными в эксплуатации, иметь минимальную протяженность, соответствовать условиям окружающей среды, архитектурным особенностям помещений и в полной мере обеспечивать электробезопасность людей и сельскохозяйственных животных, пожара и взрывобезопасность. Силовые проводки производственных помещений рекомендуют выполнять кабелями типов АВРГ; АНРГ; АВВГ, прокладываемых на скобах, на тросах, трубах и т.д.

Задачей расчета электропроводок является выбор сечения проводников, при этом сечение должно быть минимальным и удовлетворять следующим требованиям:

а) допустимому току;

б) электрической защите;

в) допустимым потерям напряжения;

г) механической прочности.

В отношении механической прочности выбор сечения сводится:

  • для стационарных электроустановок кабели и изолированные провода для силовых и осветительных сетей должны быть: медные 1,5 мм2, аллюминиевые - 2,5 мм2;

Для проведения выбора пусковой и защитной аппаратуры, а также последующего выбора питающих проводников нам необходимо рассчитать токи каждого приемника. Поскольку порядок расчета одинаков для всех РП, приводим его подробное объяснение только для РП 2, результаты расчетов других РП заносим непосредственно в таблицу, не приводя здесь их вычислений.


Рисунок 3 Расчётная схема


.Определяем расчётные токи отходящих линий

IH=(14)


Вентилятор

IH1,-4=11,4 А

Компрессор

IH5,6=65,3А

2.Определяем пусковые токи приняв КI =7


IП= IH КI(15)


.1 Для электродвигателей вентилятора IП1..4= 11,4 х 7=79,8 А

.2 Для электродвигателей компрессора IП3,4= 65,3 х 7=457,1 А

.Определим максимальный ток для РП1


IМАХ = IПНБ+ IРП1- IННБ


где IПНБ -наибольший пусковой ток электродвигателя, А

IННБ -номинальный ток наибольшего электродвигателя, А

IМАХ== 457,1+ 2х65,3+4х11,4- 65,3=568 А

Произведём выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели выбирают:.

1.По номинальному напряжению


UН,А? UН(16)


где UН,А- номинальное напряжение автоматического выключателя, В

UН -номинальное напряжение сети, В

. По номинальному току автоматического выключателя

I Н,А?IН(17)


где I Н,А- номинальный ток автоматического выключателя, А

IН- номинальный ток линии, А

3. По номинальному току теплового расцепителя

Н.Т ? кН.Т IН(18)


где кн=1.1…1.3 - коэффициент надежности теплового расцепителя

Принимается КН=1,25 для линии с одним электродвигателем

КН=1,1 для линии с несколькими электродвигателем

.По току срабатывания электромагнитного расцепителя выключателя

С.э.р ? 1,2Iмакс


где Iмакс -максимальный рабочий ток с учётом пуска электродвигателей, А

При защите одного электродвигателя Iмакс = IП

Выбираем автоматические выключатели SF1… SF4 для защиты электродвигателей вентиляторов

Uна?380 В

I нa? 11,4А

Iс.э.расц?1,25×79,8=99,8 А

I нр?1,2×11,4=13,7 А

Выбираем автомат. ВА 51-31 Uна=500В; Iна=100А; Iнр=16А; Iс э расц=7 Iнр

Iс э расц=7х16=112А (приложение А6/1/).

Выбираем автоматические выключатели SF5…SF6 для защиты электродвигателей компрессоров

Uна?380 В

I нa?65,3 А

Iнр?1,2×65,3=78,4 А

Iс э расц?1,2457,1=571 А

Выбираем автомат ВА 51-31 Uна=500В; Iна=100А; Iнр=80А; Iс э расц=10Iнр

Iс э расц=10×80=800А

Выбираем автоматический выключатель 4SF в РУ 0,4 кВ

Uна?380 В

I нa?11,4х4+65,3х2=176,2 А

Iнр?1,1×176,2=193,8 А

Iс э расц?1,2×568=682 А

Выбираем автомат ВА 51-35 Uна=500В; Iна=250А; Iнр=200А; Iс э расц=7Iнр

Iс э расц=7×200=1400 А

При выборе автоматов которые защищают линию с КУ необходимо чтобы выполнялось условие Iс э расц ?1,3=1,3=98,5 А.

Условие выполняется

Произведём расчёт и выбор сечения проводов

расчёт и выбор сечения проводов выбирают по следующим условиям

1. По допустимому нагреву


Iдоп?Iн(19)


. По согласованию с аппаратом защиты


Iдоп? Кз.а Iн.р(20)


где Кз.а- коэффициент защитного аппарата

3. По условию механической прочности

Производим расчет сечений кабелей, которые питают электродвигатели вентиляторов на участке от распред. устройства до станции управления.

. По допустимому нагреву Iдоп?11,4 А

2. По согласованию с аппаратом защиты Iдоп? 1х16 =16А

Выбираем кабель марки АВВГ 5×2,5 Iдоп=19А

Производим расчет сечений кабелей, которые питают электродвигатели вентиляторов от распред. устройства до станции управления

. По допустимому нагреву Iдоп?11,4 А

2. По согласованию с аппаратом защиты Iдоп ? 1х16 =16А

Выбираем кабель марки АВВГ 4×2,5 Iдоп=19А

Произведём выбор площади сечения кабеля питающего распределительный пункт 1.

1. По допустимому нагреву Iдоп?176,2 А

2. По согласованию с аппаратом защиты Iдоп? 1х200 =200А

Выбираем шинопровод ШРА 15х3 IН =160 А. Аналогичным образом производим расчёт и выбор защитных аппаратов и сечения проводов и кабелей для остальных распределительных пунктов. Данные расчёта заносим в таблицу.



Таблица 9 Сводная ведомость электроснабжения электроприёмников

РУЭлектроприёмникАппараты защитыЛиния ЭСНТипIH А№ п/пНаименованиеnPH, кВтIH, АТипIH,АIH.Р, АКУ(п)КУ(к.з)МаркаIД,АL,мЩО70ВА51-396306301,3510АТ 50х5630РП1 ПР85-3033 6 групп400ТП-РП14291,6ВА51-374003201,2510ШРА 30х44001Сварочный автомат123,172,9ВА51-31100801,257АВВГ 5х35822Сварочный автомат123,172,9ВА51-31100801,257АВВГ 5х35823Сварочный автомат123,172,9ВА51-31100801,257АВВГ5х35824Сварочный автомат123,172,9ВА51-31100801,257АВВГ5х3582РП2 ПР85-3018 6 групп250ТП-РП26176,2ВА51-352502001,357ШРА 15х32501Вентилятор14,811,4ВА51-31100161,257АВВГ5х2,5192Вентилятор14,811,4ВА51-31100161,257АВВГ5х2,5193Вентилятор14,811,4ВА51-31100161,257АВВГ5х2,5194Вентилятор14,811,4ВА51-31100161,257АВВГ5х2,5195Компрессор13065,3ВА51-31100801,257АВВГ5х25696Компрессор13065,3ВА51-31100801,257АВВГ5х2569РП3 ПР85-3033 6 групп400ТП-РП36268,8ВА51-374003201,3510ШРА30х44001Алмазно-расточные станок12,57,2ВА51-31100101,257АВВГ5х2,5192Алмазно-расточные станок12,57,2ВА51-31100101,257АВВГ5х2,5193Горизонтально-расточный станок12563,6ВА51-31100801,257АВВГ5х25694Горизонтально-расточный станок12563,6ВА51-31100801,257АВВГ5х25695Горизонтально-расточный станок12563,6ВА51-31100801,257АВВГ5х25696Горизонтально-расточный станок12563,6ВА51-31100801,257АВВГ5х2569РП4 ПР85-3033 6 групп400ТП-РП46303,9ВА51-374003201,3510ШРА 30х44001Продольно-строгальный станок14098,4ВА51-311001001,2510АВВГ5х501012Продольно-строгальный станок14098,4ВА51-311001001,2510АВВГ5х501013Кран-балка111,636,6ВА51-31100401,257АВВГ5х10394Поперечно-строгальный станок11023,5ВА51-31100251,257АВВГ5х4195Поперечно-строгальный станок11023,5ВА51-3110031,51,257АВВГ5х4256Поперечно-строгальный станок11023,5ВА51-3110031,51,257АВВГ5х425РП 5 ПР85-3044 10 групп400ТП-РП514330ВА51-374004001,3510ШРА 30х44001Расточный станок11433,2ВА51-31100401,2510АВВГ5х10392Расточный станок11433,2ВА51-31100401,2510АВВГ5х10393Расточный станок11433,2ВА51-31100401,2510АВВГ5х10394Расточный станок11433,2ВА51-31100401,2510АВВГ5х10395Расточный станок11433,2ВА51-31100401,2510АВВГ5х10396Расточный станок11433,2ВА51-31100401,2510АВВГ5х10397Мостовой кран134,781,1ВА51-311001001,2510АВВГ5х35828Радиально-сверлильный станок3428,4ВА51-3110031,51,2510АВВГ5х6309Вертикально-сверлильный станок4321,3ВА51-3110031,51,2510АВВГ5х630РП 6 ПР85-3007 4 группы160ТП-РП62107,4ВА51-331601251,3510ШРА 15х31601Электропечь сопротивления13253,7ВА51-31100631,2510АВВГ5х16552Электропечь сопротивления13253,7ВА51-31100631,2510АВВГ5х1655РП7 ПР85-3029 10 групп250ТП-РП712125,1ВА51-331601251,3510ШРА 15х31601Алмазно-расточный станок22,514,4ВА51-31100201,257АВВГ5х2,5192Заточный станок21,513,9ВА51-31100161,253АВВГ3х2,5193Токарно-револьверный станок14,512,1ВА51-31100161,253АВВГ5х2,5194Токарно-револьверный станок14,512,1ВА51-31100161,253АВВГ5х2,5195Токарно-револьверный станок14,512,1ВА51-31100161,253АВВГ5х2,5196Токарно-револьверный станок14,512,1ВА51-31100161,253АВВГ5х2,5197Токарно-револьверный станок14,512,1ВА51-31100161,253АВВГ5х2,5198Токарно-револьверный станок14,512,1ВА51-31100161,253АВВГ5х2,5199Токарно-револьверный станок14,512,1ВА51-31100161,253АВВГ5х2,51910Токарно-револьверный станок14,512,1ВА51-31100161,253АВВГ5х2,519ЩОЩиток освещения12,321,5ВА51-31100251,253АВВГ 5х425


. Расчёт и обоснование питающих и распределительных сетей высокого напряжения


. Определим расчётный ток трансформатора на стороне 10 кВ


IH==14,5 А


. Определим расчётное сечение провода


SЭК==13,2 мм2


Принимаем к прокладке кабель АСГУ 3х25. Iдоп=75 А.

Проверяем сечение проводника по условию Iдоп=75А > IН=14,5А

. Определяем сопротивление кабельной линии


R=rO L(21)

X= xOL(22)


где rO-удельное активное сопротивление проводника Ом/км

xO -удельное индуктивное сопротивление проводника Ом/км


rO=1000/(gS)(23)


где g -удельная проводимость(м/(Ом х мм2))

S -сечение проводника, мм2

rO=1000/(32х25)=1,28 Ом/км

Значение xO принимают равным 0,08 Ом/км для кабельных линий высокого напряжения

R=1,28х1,5=1,92 Ом

Х=0,08х1,5=0,12 Ом

. Определяем потери мощности в ЛЭП


?Р==404 кВт

?Q==75 кВар

?S===411кВА


. Потери напряжения в ЛЭП


?U===775,7 В или 7,75%


. Расчёт токов короткого замыкания


Расчёт токов короткого замыкания необходим для выбора аппаратуры защиты и проверки элементов электроустановок на электродинамическую и термическую устойчивость, проектирования и наладки релейной защиты, выбора средств и схем грозозащиты, выбора и расчёта токоограничивающих и заземляющих устройств. Составляем расчётную схему сети

Рисунок 4 Расчётная схема сети и схема замещения


.Определим сопротивления элементов схемы замещения

Определяем сопротивление кабельной линии

RС =rO LС =1,28х1,5=1,92 Ом

XС= xOLС=0,08х1,5=0,12 Ом

Сопротивление кабельной линии 10 кВ приводим к напряжению 0,4 кВ

RC= RC* =1,92х(2=0,003 Ом =3 мОм

ХC= ХC* =0,12х(2=0,0002 Ом =0,2 мОм


Из таблицы 1.9.1/1/ выписываем значения сопротивлений трансформатора мощностью 250 кВА

RТ = 9,4 мОм; ХТ =27,2 мОм; ZT(1) /3=90 мОм

Выписываем значения сопротивлений автоматических выключателей (т 1.9.3 /1/)

Для 1SF R1SF= 11,12 мОм ;X1SF = 0,13 мОм ;RП1SF=0,25 мОм

Для 4SF R4SF= 0,4 мОм ;X4SF = 0,5 мОм ;RП4SF=0,6 мОм

Для QF4 RQF4= 1,3 мОм ;XQF4 = 1,2 мОм ;RПQF4=0,75 мОм

Выписываем значения сопротивлений для ступеней распределения (т 1.9.4 /1/)

Для ШО-70(ШНН) RС1= 15 мОм

Для РП1 RС2= 20 мОм

Определяем сопротивления ШРА


RШРА =rO LШРА

XШРА= xOLШРА


где значение rO принимаем по таблице 1.9.5/1/.

RШРА = 0,21х0,04=8,4 мОм

XШРА= 0,21х 0,04=8,4 мОм

RКЛ2 = 12,5х0,016=200 мОм

XКЛ2= 0,116х0,016=1,85 мОм

.6 Упрощаем схему замещения заменяя сопротивления элементов цепи эквивалентными


RЭ1 = RС+ RТ+ R1SF+ RП1SF+ RС1 =3+9,4+11,12+0,25+15=38,77 мОм

ХЭ1 = ХС+ ХТ+ Х1SF =0,2+27,2+0,13= 27,53 мОм

RЭ2 = R4SF+ RП4SF +RШРА + RС2 =0,4+0,6+8,4+20=29,4 мОм

ХЭ2 = Х4SF +ХШРА =0,5+8,4=8,9 мОм

RЭ3 = RQF4+ RПQF4 +RКЛ2 =1,3+0,75+200=202,05 мОм

ХЭ3 = ХQF4 +ХКЛ2 =1,2+1,85=3,05 мОм



Рисунок 5 Упрощенная схема замещения


. Определяем результирующие сопротивления до точек к.з


RК1 = RЭ1 =38,77 мОм

ХК1= ХЭ1 =27,53 мОм

ZK1 ===47,55 мОм

RК2 = RК1+ RЭ2=38,77+29,4=68,17 мОм

ХК2= ХK1+ ХЭ2=27,53+8,9=36,43 мОм

ZK2 ===77,3 мОм

RК3 = RК2+ RЭ3=68,17+202,05=270,2 мОм

ХК3= ХK2+ ХЭ3=36,43+3,05=39,48 мОм

ZK3 ===273,5 мОм

=1,87

=6,85


. Определяем значение ударного коэффициента КУ (рис 1.9.2/1/)

КУ1 =1

КУ2 =1

КУ3 =1


q1===1


. Находим значения трёхфазных и двухфазных токов короткого замыкания


IK1(3)==4,8 кА(24)

IK2(3)= =3 кА

IK3(3)= =0,84 кА


Действующее значение ударного тока

IУК1= q1 IK1(3)=1х4,8= 4,8 кА

IУК2= q2 IK2(3)=1х3=3 кА

IУК3= q3 IK3(3)=1х0,84=0,84 кА

Мгновенное значение ударного тока


iУ1= КУ1 IK1(3) =х1х4,8=6,7 кА(25)

iУ2= КУ2 IK2(3) =х1х3=4,2 кА

iУ3= КУ3 IK3(3) =х1х0,84=1,2 кА

IK1(2)=0,87 IK1(3)=0,87х4,8=4,2 кА

IK2(2)=0,87 IK2(3)=0,87х3=2,6 кА

IK3(2)=0,87 IK3(3)=0,87х0,84=0,73 кА


Составляем схему замещения для определения однофазных токов короткого замыкания



Рисунок 6 Схема замещения для определения однофазных токов короткого замыкания


1.Определяем сопротивления элементов схемы

RС1=15 мОм

RПКШРА=2rO LКЛ1=2х0,21х0,04=0,0168 Ом

ХПШРА=2хO LКЛ1=2х0,21х0,04=0,0168 Ом

RС2=20 мОм

RПКЛ2=2rO LКЛ2=2х12,5х0,016=0,4 Ом

ХПКЛ2=2хO LКЛ2=2х0,116х0,016=0,004 Ом

.Определяем результирующие сопротивления до точек к.з

ZK1(1) =RРЕЗ1= RС1=0,015 Ом

RРЕЗ2= RРЕЗ1+ RПШРА+ RС2=0,015+0,0168+0,02=0,0518 Ом

ХРЕЗ2= ХПШРА=0,0168 Ом

ZK2(1) == =0,054 Ом

RРЕЗ3= RРЕЗ2+ RПКЛ2=0,0518+0,4=0,452 Ом

ХРЕЗ3= ХРЕЗ2 +ХПКЛ2=0,0168+0,004=0,0172 Ом

ZK3(1) == = 0,453 Ом

3.Определяем токи однофазного короткого замыкания


==2,19 кА(26)

==1,6 кА

== 424А


Таблица 10 Сводная ведомость токов к.з

Точка к.зRК, мОмХК мОмZK мОмRК/ ХККУqIK(3),кАiУ1, кАIУ, кАIK(2), кАZП мОмIK(1), АК138,7727,5347,551,4114,86,74,84,20,0152190К268,1736,4377,31,871134,232,60,0541600К3270,239,48273,56,85110,841,20,840,730,453424

10 Обоснование выбора электрооборудования и проверка его на действие токов короткого замыкания


Произведём выбор высоковольтного выключателя на стороне 10 кВ

Высоковольтные выключатели выбирают исходя из следующих условий:

. По конструкции и роду установки

. По напряжению


Uн?Uуст.н


где U.н- номинальное напряжение аппарата, кВ;

Uуст.н- номинальное напряжение электроустановки, кВ.

. По номинальному току

Iн?Iраб.макс


где I.н- номинальный ток аппарата, кА;

Iраб.макс- максимальный рабочий ток, кА.

. По отключающей способности аппарата


IН.откл ? Iк(3)


где IН.откл- номинальный ток отключения аппарата, кА;

Iк.макс- максимальный ток короткого замыкания, кА.

Выбранный выключатель проверяют на электродинамическую и термическую стойкость

. Проверка на электродинамическую стойкость


iмах ? iу(27)


где iмах- максимально допустимый ток аппарата в амплитудных единицах, кА;

iу-ударный ток при коротком замыкании, А.

. Проверка на термическую стойкость


IТС?I(3)К (28)

IТС?IР.ТС


где IТС- ток термической стойкости аппарата, указанный в каталоге для времени tТС , кА;

tПР- приведенное время короткого замыкания, с.

Определяем значения тока короткого замыкания на шинах 10 кВ

ZK ===1,93 мОм


Определяем токи короткого замыкания


КУ =1 q=1

IK(3)==3 кА

IУК= q IK(3)=1х3= 3 кА

iУ= КУ IK(3) =х1х3=4,23 кА

IK(2)=0,87 IK(3)=0,87х4,23=3,68 кА


Выбираем выключатель ВВЭ-10/20-630 УЗ (т 1.11.1 /1/).


Таблица 11 Выбор высоковольтного выключателя

ПараметрыУсл. обознЕд. измУсловия выбораДанные выключателяДопол. сведениярасчкатНоминальное напряжениеUнкВUн?Uуст.н1010ВВЭ-10/20-630У3Номинальный токIнАIн?Iраб.м14,45630Ток отключенияIН.отккАIН.откл ? Iк(3)320Откл. способностьАмплитудное значение ударного токаiмахкАiмах ? iу4,2352Динамическая стойкостьПредельный ток термической стойкостиIТСкАIТС?IР.ТС1,720Термическая стойкость

Проверка шин

Проверяем выбранное сечение шин со стороны 0,4 кВ на действие токов короткого замыкания. Шины АТ Iдоп=630 А сечение шины 50×5 мм

Определяем значение силы действующей на шины при протекании по ним ударного тока короткого замыкания.


F(3)=0.176×i2у×L/ a(29)

где L- расстояние между точками крепления шины, длина пролета, см;

i (3)у-ударный ток при коротком замыкании, кА;

а- расстояние по горизонтали между центрами соседних шин, см

F(3)=0,176×6,7300/ 10 = 45,6 Н

Определяем момент сопротивления:


W=bh2/6(30)


где b-ширина шины, см ; h- толщина шины, см

W=bh2/6=0,5×52/6=2,5 см3

Изгибающий момент ММАКС= 0,125 F(3)×L =0,125х 45,6 х300 = 1710 Н см

Расчётное напряжение на изгиб


?расч= ММАКС / w =1710/2,5=684 Н/см2(31)


Расчётное значение меньше допустимого,( ?ДОП =700 Н/см2) значит шины механически устойчивы.

. Проверяем шины на термическую устойчивость

При проверке на термическую стойкость минимальное сечение по термической стойкости,мм2;


Fт.с? a I?(32)


где I?- действующее значение установившегося тока, А;

a- термический коэффициент, который зависит от материала провода, его начальной и конечной температуры. Для алюминия a=11

tПР= 3,5 с -приведенное время короткого замыкания, сек.(таблица 1.10.3/1/)

Определяем минимальное сечение по термической стойкости,мм2;

Fт.с=50×5= 250 мм2? 11 х4,8 =98,8 мм2

Выбранное сечение по длительно допустимому нагреву значительно больше минимальное сечение по термической стойкости. Таким образом шины удовлетворяют всем условиям и могут быть приняты к установке.

Проверка автоматических выключателей

Проверяем выбранные автоматические выключатели по следующим условиям:

1. Предельно допустимому току отключения автомата


Iпр.а ? I,


где Iпр.а - предельно допустимый ток отключения автомата.

I- максимальный ток трёхфазного к.з

Iу.э.р - ток уставки электромагнитного расцепителя. Принимается Iу.э.р ?Iс.э.р

. По надёжности срабатывания I ? 3 Iн.т.р,

Выключатель 1 SF Iпр.а > х4,8=6,7 кA , 2190> 3х630=1890 кА ,

Выключатель 3 SF Iпр.а > х3= 4,2 кА 1600 >7х200=1400 А,

Выключатель QF4 Iпр.а > х0,84 =1,2 кА, 424> 3х16=48 А,

Проверка силовых кабелей

. По допустимой потере напряжения ?UДОП =10 %UН ³ ?UРАСЧ


?UРАСЧ =(33)


где I -ток протекающий по линии. А

.На термическую стойкость SКЛ ³ SКЛ.ТС

где SКЛ -сечение кабельной линии,мм2

SКЛ.ТС -термически стойкое сечение кабеля, мм2

SКЛ.ТС=a I?

Проведём проверку кабелей на участках от ШНН до РП2 и от РП2 до электродвигателя

. Определим расчётные потери напряжения

Участок ШНН-РП2 ?UРАСЧ =х79,2х0,04(0,21х0,77+0,21х0,64)=1,62 В

Участок РП2-ЭД ?UРАСЧ =х4,8х0,016(12,5х0,8+0,116х0,6)=1,33 В

. Определяем суммарные потери напряжения

?UРАСЧ = ?UРАСЧ ШНН-РП1+ ?UРАСЧ РП1-ЭД

?UРАСЧ = 1,62+1,33=2,95 В <0,1х380=38 В

Условие выполняется

Проведём проверку сечений кабелей на термическую стойкость

Участок ШНН-РП2 SКЛ.ТС=11х3 =27,2 мм2;

> 27,2

Выбранные кабели термически устойчивы.


. Расчёт заземляющего устройства


В условиях промышленного предприятия напряжение прикосновения может возникнуть не только между корпусом поврежденного электроприемника и землей, но и между корпусами электроприемников, между корпусами электроприемников и металлическими конструкциями здания, между станиной станка и металлическими трубопроводами и т.п.

Сеть заземления в цехе промышленного предприятия должна электрически связать между собой металлические части электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением при пробое изоляции, и присоединить их к металлическим частям технологического электрооборудования и здания с целью уравнять потенциалы тех и других между собой, если при порче изоляции какого-либо электроприемника такие разности потенциалов появятся.

Производим расчёт заземления при следующих условиях

Грунт - супесь с температурой + 0оС.

Размеры цеха АхВ - 48х30 м.

LКЛ=1,5 км

UКЛ=10 кВ

UНОМ=0,4 кВ

r=300 Ом м (супесь) (таблица 1.13.3/1/)

t=0,7 м

Климатический район- IV

В качестве вертикального электрода принимаем уголок (75х75 мм) длиной LВ= 3м

Горизонтальный электрод - стальная полоса 40х4мм

Вид ЗУ- контурное

1.Определяем расчётное сопротивление одного вертикального заземлителя

rВ=0,3rКСЕЗ

где КСЕЗ=1,5 коэффициент сезонности ( т 1.13.2/1/).

rВ=0,3х300 х1,5=135 Ом

.Определяем предельное сопротивление совмещённого ЗУ


RЗУ1 £83 Ом

IЗ==1,5 А


Требуемое по НН RЗУ2 £ 4 Ом

Принимаем RЗУ =4 Ом (наименьшее из двух)

.Определяем количество электродов

.1 Без учёта экранирования (расчётное)

NПР=33,8


Принимаем NПР= 34

3.2С учётом экранирования


NПРЭК =


где hВ-коэффициент экранирования (т 1.13.5/1/)

Принимаем NПРЭК= 56

Так как контурное ЗУ закладывается на расстояние менее 1 м, то длина по периметру закладки равна


LП= 2(А+2)+2(В+2)=2(48+2)+2(30+2)=164 м


Для равномерного распределения электродов принимаем NПРЭК=56 шт. По углам устанавливаем по одному вертикальному электроду, остальные между ними. Определим расстояние по ширине и длине объекта.

По ширине объекта


аВ=


По длине объекта


аА=


Для уточнения принимается среднее значение соотношения

(=0,5(0,25


Уточняем коэффициенты использования hВ=0,53 hГ=0,24

Находим уточнённые значения сопротивления вертикальных и горизонтальных электродов


RГ=(34)


где b -ширина полосы, м

t- глубина заложения, м

КСЕЗ.Г =2,3 коэффициент сезонности ( т1.13.2/1/).

RГ=14,7 Ом


RB=4,54 Ом


Определяем фактическое сопротивление ЗУ


RЗУ,Ф =Ом


RЗУ,Ф =3,46 Ом < RЗУ=4 Ом

Условие выполняется. Заземляющее устройство выполняем при помощи 56 вертикальных стержней длиной 3 м, соединённых между собой защитной полосой.


Заключение


В курсовом проекте разработан вопрос электроснабжения электромеханического цеха.

По надёжности и бесперебойности электроснабжения оборудование относится ко второй и третьей категории

В проекте дана характеристика объекта электроснабжения, произведён расчёт электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм (эффективного числа электроприемников). Расчётная мощность на вводе объекта составила 381,2 кВА. В качестве щитка освещения принят щиток ОП 9 УХЛ 4 на 9 отходящих линий. В проекте произведен расчёт и выбор установки для компенсации реактивной мощности и определена расчётная мощность силового трансформатора. Для компенсации реактивной мощности приняты установка мощностью 50 кВар. На цеховой понижающей подстанции установлен один трансформатор типа ТМГСУ мощностью 250 кВА. В проекте произведён расчёт и дано обоснование выбора питающих и распределительных сетей напряжением до 1 кВ, выбраны аппараты защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания. Электроприёмники цеха получают питание от РУ 0,4 кВ от пяти распределительных устройств с автоматическими выключателями ВА51. Силовые сети выполнены кабелями АВВГ различных сечений.

Произведён выбор высоковольтного оборудования и рассчитано сечение кабеля 10 кВ. Кабельная линия 10 кВ выполнена кабелем АСГУ сечением 25 мм2. Произведён расчёт токов короткого замыкания.

трансформатор осветительный напряжение электрический

Литература


1. Шеховцов В.П Расчёт и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектироваиия.-М.:Форум.ИНФРА-М,2005-114с.

. Кноринг Г.М. Фадин И.М. Сидоров В.Н «Справочная книга для проектирования электрического освещения»,СПб.:Энергоатомиздат,1992 -448 с.

.Электротехнический справочник в 2т Т.1 Под ред канд.техн. нвук Б.Г. Дегиля. Мн.: Дизайн Про,2009.-1120 с

. Технический кодекс установившейся практики ТКП 181-2009 (02230). Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей Дизайн Про,2010.-656 с

.Сибикин Ю.Д Электроснабжение промышленных и гражданских зданий. М.: Гражданский центр «Академия»-368с.


Введение Электрификация, то есть производство, распределение и применение электроэнергии во всех отраслях народного хозяйство и быта населения,- один из

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2018 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ