Система электроснабжения предприятия по ремонту и обслуживанию грузовых автомобилей "ТОО ТРЭК-Стандарт"

 

Введение

Системой электроснабжения называют совокупность взаимосвязанных электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. Потребители по ГОСТу 19431-84, где изложены термины и определения энергетики и электрификации, - предприятия, организации, территориально обособленные цеха, строительные площадки, квартиры. у которых приемники электроэнергии присоединены и используют электроэнергию. По правилам устройства электроустановок потребителем электроэнергии называется электроприемник или их группа, объединенные технологическим процессом и размещающиеся на определенной территории. [1]

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии.

Приемником электроэнергии называют устройство (аппарат, агрегат, механизм), в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования. По технологическому назначению приемники электроэнергии классифицируются по виду энергии, в который данный электроприемник преобразует электроэнергию, а именно: электродвигатели приводов машин и механизмов, электротермические, электрохимические и электросиловые установки, установки электроосвещения, установки электростатического и электромагнитного поля и др.

Электроустановками называют совокупность машин, аппаратов, линии и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, преобразования, передачи, накопления, распределения электроэнергии и преобразования ее в другие виды энергии. Электроустановка - комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений. Примеры электроустановок: электрическая подстанция, линия электропередачи, распределительная подстанция, конденсаторная батарея и др.[2]

По степени надежности питания электроприемники можно разделить на следующие категории.

Первая категория: по правилам устройств электроустановок к первой категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни и здоровья людей, а также нанести весомый ущерб народному хозяйству. Как правило, при электроснабжении промышленных предприятий ущерб выражается в повреждении оборудования, массовом браке продукции и т. п. Такие электроприемники обязательно обеспечиваются питанием от двух независимых источников питания, а перерыв в их электроснабжении может быть допущен на период автоматического включения резерва. Надо упомянуть, что независимым источником называется тот источник, на котором напряжение сохраняется в случае исчезновения его на других источниках.

Вторая категория. К этой категории можно отнести электроприемники, чей перерыв в электроснабжении промышленных предприятий связан с массовым снижением выпуска продукции, простоем механизмов или людей. Для них, как и для первой категории, тоже требуется резервирование по питанию, но при этом предусмотрены перерывы в электроснабжении на время, требуемое для ручного переключения на резервный источник.

Третья категория. К ней относятся все прочие электроприемники, эксплуатируемые на неответственных складах, во вспомогательных цехах, цехах несерийного производства. Для них допустим перерыв питания продолжительностью не более 24 ч, требуемое для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения промышленных предприятий. [3]

Кроме этого, на некоторых предприятиях в составе электроприемников первой категории есть особые группы, нарушение в электроснабжении которых влечет за собой тяжелые последствия, такие как пожары, взрывы, гибель людей. Для них предусмотрено резервирование питания от третьего независимого источника.

электрический заземление автоматический трансформатор

1. Описание предприятия

ТОО «ТРЭК - Стандарт» является предприятием по техобслуживанию и ремонту грузовых автомобилей, находится в городе Петропавловск по адресу ул. Промышленная №7. Организация имеет сертификат соответствия от 5 мая 2010г. на свою деятельность. Предприятие занимается:

монтажными, демонтажными и крепёжными работами связанными с заменой агрегатов, узлов и деталей;

ремонтом двигателей;

ремонтом топливной аппаратуры дизельных двигателей;

ремонтом КПК ГМП;

ремонтом передних (средних) и задних мостов;

ремонтом рулевого управления;

ремонтом тормозной системы;

ремонтом электрооборудования.[4]

Рисунок 1. План здания

В связи с расширением деятельности, руководством поставлена задача по увеличению производственных мощностей. Данная задача требует перерасчет и реконструкцию электроснабжения предприятия. Электроснабжение осуществляется от одно-трансформаторной КТП №755 мощностью 250 КВА. В свою очередь КТП питается от фидера №42 ПС110/10 №11 г. Петропавловска. На стороне 0,4 кВ в качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания установлены автоматические выключатели.

Таблица 1 Перечень электрооборудования

№ на планеНаименование ЭОРэп, кВт1Сушильный шкаф122Закалочная установка123Закалочная установка154Вертикально-сверлильный станок45Вертикально-сверлильный станок5,56Шлифовальный станок37,8Шлифовальные станки49,16Токарные станки7,510,11Балансировочные станки1,512,13 Фрезерные станки1114Фрезерный станок7,515Клёпальная машина1,517,18Токарные станки5,519,20Алмазно-расточные станки4

2. Расчет электрических нагрузок и проверка трансформатора

.1 Расчет электроприемников

Внутрицеховые сети выполняются по радиальной, магистральной или смешанной схемам. Каждый вид схемы имеет свою наиболее целесообразную область применения.

Магистральные схемы широко применяются в помещениях с нормальной средой и равномерным распределением технологического оборудования. При этом нередко трансформатор цеховой подстанции не имеет распределительного щита на низкой стороне и магистральная сеть выполняется по схеме блока трансформатор-магистраль. Магистральную сеть наиболее просто выполнить с использованием шинопроводов. Сети, выполненные из шинопроводов, по гибкости и универсальности являются наиболее совершенными.

В качестве магистральных шинопроводов используется комплектный шинопровод типа ШМА, в качестве распределительного - ШРА.

В цехах, где имеется несколько подстанций, для повышения надежности электроснабжения магистральные сети питают, как правило, от нескольких подстанций и секционируют нормально отключенными автоматическими выключателями.

Для питания крановых двигателей и другого внутрицехового электротранспорта применяют троллейные линии, выполненные троллейными шинопроводами или троллеями - голыми проводами, чем обеспечивается контакт с токосъемником в любом месте линии.

Распределительные шкафы обычно запитываются от цеховой ТП (КТП) кабелями, марка и способ прокладки которых определяются характером среды в помещении.

Достоинством радиальной схемы питания по сравнению с магистральной заключается в более высокой надежности электроснабжения и удобстве эксплуатации. При коротких замыканиях прекращают работу один или несколько ЭП, подключенных к поврежденной линии, остальные продолжают работать.[5]

Все потребители могут потерять питание только при повреждении на сборных шинах КТП, что мало вероятно вследствие достаточно надежной конструкции шкафов КТП.

Расчет электрических нагрузок проводится для определения величин затрат в системах электроснабжения промышленных предприятий. Расчетная величина электрических нагрузок Рр определяет технические решения и указывает затраты на изготовление электротехнических изделий, на создание и развитие субъектов электроэнергетики, на построение и функционирование объектов электрики.

Расчет нагрузки будет произведен по методу упорядоченных диаграмм. При наличии данных о числе электроприемников, их мощности, режимах работы его рекомендуют применять для расчетов элементов системы электроснабжения, питающих силовую нагрузку до 1 кВ.

Порядок расчета:

а) Составляется перечень силовых электроприемников с указанием их номинальной (установленной) мощности.

б) Определяется рабочая смена с наибольшим потреблением электроэнергии и выделяются характерные сутки.

в) Описываются особенности технологического процесса, влияющие на электропотребление, выделяются электроприемники с высокой неравномерностью нагрузки (которые рассчитывают по максимуму эффективной нагрузки).

г) Исключаются из расчета электроприемники малой мощности, резервные по условиям расчета электрических нагрузок, Включаемые эпизодически.

д) Определяются группы электроприемников, имеющих одинаковый тип (режим) работы, и выделяются из них подгруппы, имеющие одинаковую величину индивидуального коэффициента использования.

е) Выделяются электроприемники одинакового режима работы, и определяется их средняя мощность:

,(1)

где - номинальная мощность отдельного электроприемника.

ж) Вычисляется средняя реактивная нагрузка:

,(2)

где tgцi - коэффициент реактивной мощности, соответствующий средневзвешенному коэффициенту мощности cosц, характерному для i-го электроприемника.

з) Находится групповой коэффициент использования Ки активной мощности:

,(3)

где - установленная мощность подгруппы.

и) Рассчитывается эффективное число электроприемников в группе из n электроприемников:

,(4)

где nэ - число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности.

Число однородных электроприемников которое дает то же значение расчетного максимума Pmax , что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы. При числе электроприемников в группе четыре и более допускается принимать nэ равным n (действительному числу электроприемников) при условии, что отношение номинальной мощности наибольшего электроприемника к номинальной мощности меньшего меньше трех. При этом при определении значения n допускается исключать мелкие электроприемники, суммарная мощность которых не превышает 5% номинальной мощности всей группы.[7]

Рисунок 2. Схема электроснабжения до реконструкции

Рисунок 3. Схема электроснабжения после реконструкции

Таблица 2 Электрооборудование ремонтного цеха.

№ на планеНаименование ЭОРэп, кВтnKнcos цtg ц1Сушильный шкаф1210.30,950,332Закалочная установка1210.60,71,023Закалочная установка1510.50,71,024Вертикально-сверлильный станок410.20,651,175Вертикально-сверлильный станок5,510.20,71,026Шлифовальный станок310.250,71,027,8Шлифовальные станки410.250,71,029,16Токарные станки7,520.30,651,1710,11Балансировочные станки1,520.150,61,3312,13 Фрезерные станки1120.230,80,7514Фрезерный станок7,510.20,71,0215Клёпальная машина1,510.180,651,1717,18Токарные станки5,520.3.0,651,1719,20Алмазно-расточные станки420.150,651,17

Расчет для РП 3:

Колонки 1-7 заполняются из таблицы 2;

.(5)

Определяются ; результат заносится в колонку 9;

результат заносится в колонку 10;

результат заносится в колонку 11.

Определяется результат заносится в колонку 12.

.(6)

Определяется ; результат заносится в колонку 13 [6].

При nЭ>10, =1:

результат заносится в колонку 15;

результат заносится в колонку 16;

результат заносится в колонку 17.

.(7)

2.2 Расчет осветительной сети

Рассчитаем общее электрическое освещение ремонтного цеха методом использования светового потока. Размеры помещения a1 - длина помещения; b1 - ширина помещения; h1 - высота помещения, высота расположения светильников над уровнем рабочей поверхности hсв1. Минимальная освещенность Ен1 определяется на основании заданного разряда зрительной работы. Для механического цеха это разряд Коэффициенты отражения потолка, стен и пола соответственно спт; сст; сп

Таблица 3 Исходные данные для расчета освещения

a1, мb1, мh1, мhсв1, мРспт; сст; сп421465IVб0,7;0,5;0,3

Для заданного типа помещения выберем тип светильника РСП-02В КСС М, КПД 80%, г=1,5

Назначение:

Для общего освещения промышленных производственных и вспомогательных помещений взрывоопасной зоны класса 22 и пожароопасных зон классов П-I, П-II. Температура окружающей среды при эксплуатации от -40°С до +40°С.

Конструкция:

Корпус электроблока из экструдированного анодированного алюминиевого профиля. Корпусные детали из стального проката. Светопропускающий колпак из силикатного стекла. Аппаратура управления встроенная. Есть исполнения с одним или двумя сальниковыми вводами для электрокабеля. Класс защиты от поражения электрическим током I по ГОСТ 12.2.007.0.[8]

Расстояние между светильниками [9]:

св =г·hсв=1,5*5м=7,5м.(8)

Примем Lсв=4м

При отсутствии рабочих мест у стены:

L1= (0,4…0,5)Lсв = 0,5Lсв= 0,5·7 = 3,5 м. (9)

Так как помещение имеет размеры 14*42, а расстояние между светильниками 7 м а от стены до светильника 3,5 то светильники будут располагаться как показано на рисунке 4.

Рисунок 4. План помещения с размещением светильников

Показатель формы помещения[9]:

.(10)

Световой поток одного светильника

,(11)

где Кз- коэффициент запаса Кз=1,5;

зи - коэффициент использования светового потока зи = 0,65 при %

Еmin - минимальная освещенность определим по СНиП РК Еmin=200 Лк;коэффициент неравномерности освещенности, примем Z = 1,1;

Sп- площадь помещения Sп=588 м2;

nсв- количество светильников nсв=12.

Лм.

Выберем в качестве источника света ДРЛ 400 W Е40. Ртутная газоразрядная лампа ДРЛ 400 W Е40 представляет собой электрический источник света, в котором для генерации оптического излучения используется газовый разряд в парах ртути. Лампы ДРЛ выделяются высокой светоотдачей при сравнительно небольших габаритах и имеют длительный срок службы. 40% излучения лампы ДРЛ 400 W Е40 приходится на ультрафиолетовую область спектра. Для увеличения светоотдачи ультрафиолетовое излучение преобразуют в видимый свет с помощью люминофора, которым покрыта колба лампы ДРЛ 400 W Е40.

Для обеспечения стабильности разряда очень важно точно соблюдать параметры применения лампы ДРЛ 400 W Е40, заданные ее изготовителем. Установка лампы ДРЛ в неправильном положении или несоблюдение электрических параметров может привести к выходу лампы ДРЛ из строя или к сокращению ее срока службы. Для ламп ДРЛ 400 W Е40 время поджига и повторного зажигания составляет примерно от 4 до 5 минут. Ввиду наличия встроенных электродов поджига не требуются дополнительные устройства поджига.

Лампы ДРЛ 400 W Е40 применяют для внутреннего и наружного освещения коммерческих и производственных объектов, для декоративного и охранного освещения.

Достоинства лампы ДРЛ 400 W Е40

- широкий диапазон мощностей газоразрядных ламп ДРЛ;

- достаточный уровень световой отдачи лампы ДРЛ 400 W (30-60лм/Вт);

- большой срок службы лампы ДРЛ 400 W;

- компактные размеры ртутной лампы ДРЛ 400 W.

Технические характеристики лампы ДРЛ 400 W Е40

Мощность лампы ДРЛ, Вт400

Напряжение, В220

Цоколь лампы ДРЛЕ40

Диаметр лампы ДРЛ, мм122

Длина лампы ДРЛ, мм292

Световой поток лампы ДРЛ, лм23500

Средняя продолжительность горения лампы ДРЛ, ч18000[10]

Мощность осветительной установки 400·12=4800 Вт, тогда [6]:

. (12)

2.3 Проверка трансформатора

В КТП №775 питающей «ТОО ТРЭК - Стандарт» установлен трансформатор ТМ 250-10/0,4.

Трехфазные масляные трансформаторы серии ТМ предназначены для преобразования электроэнергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии в условиях наружной или внутренней установки умеренного (от плюс 40оС до минус 45оС) или холодного (от плюс 40оС до минус 60оС) климата. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли в концентрациях, снижающих параметры изделий в недопустимых пределах. Трансформаторы не предназначены для работы в условиях тряски, вибрации, ударов, в химически активной среде. Высота установки над уровнем моря не более 1000 м.

Трансформаторы ТМ изготавливаются в герметичном исполнении, их внутренняя емкость не сообщается с окружающей средой. Они полностью заполнены трансформаторным маслом. Расширитель и воздушная или газовая "подушка" присутствуют. Температурные изменения объема масла компенсируются упругой деформацией гофров бака трансформатора и расширительного бака.[11]

Определяем потери в трансформаторе[6]:

, (13)

, (14)

. (15)

Проверим расчетную мощность трансформатора ТМ 250-10/0,4 с учетом потерь и компенсации реактивной мощности: .

По справочнику характеристики ТМ 250-10/0,4[13]:

; ; ; ;; ; .

Рассчитаем коэффициент загрузки

.(16)

Таблица 4 Сводная ведомость нагрузок по предприятию

Наименование РУ и ЭПНагрузка установленнаяНагрузка средняя за сменуНагрузка максимальнаяРН, кВтnРНУ, кВтКНcosцtgцmРсм, кВтQсм, кВарSсм, кВАnэК, мК1, мРм, кВтQм, кВарSм, кВАIм, А123456789101112131415161718Всего по РП130405076Всего по РП 24340,760,910,45333150365,241,211,13022,537,557РП3Сушильный шкаф121120.30,950,333,61,23,8Закалочная установка121120.60,71,027,27,310,3Закалочная установка151150.50,71,027,57,710,7Вертикально-сверлильный станок4140.20,651,170,80,91,2Вертикально-сверлильный станок5,515,50.20,71,021,11,11,6Шлифовальный станок3130.250,71,020,80,81,1Шлифовальные станки4240.250,71,022,02,02,9Токарные станки7,52150.30,651,174,55,36,9Балансировочные станки1,5230.150,61,330,50,60,7Фрезерные станки112220.230,80,755,13,86,3Фрезерный станок7,517,50.20,71,021,51,52,1Клёпальная машина1,511,50.180,651,170,30,30,4Токарные станки5,52110.3.0,651,173,33,95,1Алмазно-расточные станки4280.150,651,171,21,41,8Всего по РП 31280,310,710,96>339,237,855,0171,39154,537,866,4101ЩО11041149ЩО24,80,80,950,333,81,2543,81,2546,1Всего на ШНН128106166Всего на ШНН с КУ12851138210СК «Нефтепродукт»5037,562,5ИТОГО17888,5199302ПОТЕРИ42021Всего на ВН

. Компенсация реактивной мощности

3.1 Расчет мощности компенсирующего устройства

В сетях напряжением до 1 кВ различают индивидуальную, групповую и централизованную компенсацию. Индивидуальная компенсация предусматривает подключение конденсаторной батареи наглухо к электроприемнику под один коммутирующий аппарат. Такой вид компенсации обычно применяется для мощных электроприемников с большим числом часов использования в году, так как применение конденсаторов при малом числе часов использования нецелесообразно. Основной принцип выбора мощности - не допустить перекомпенсации в любом режиме работы. При индивидуальной компенсации мощность выбирают либо на мощность холостого хода, либо на минимальную реактивную нагрузку приемника.

При групповой компенсации конденсаторные батареи подключаются к групповому щитку питания (РП) или шинопроводу. Мощность компенсирующих устройств в этом случае выбирается по минимальной реактивной нагрузке РП.

Централизованная компенсация предусматривает подключение конденсаторных батарей к РУ 0,4 кВ. Такой вид компенсации применяется, если:

индивидуальная или групповая невозможны по условиям пожаро- или взрывобезопасности;

цеховые сети имеют малую протяженность с малыми потерями мощности.

Как правило, групповая и централизованная компенсация требуют оборудования конденсаторных батарей средствами регулирования, что позволяет более полно компенсировать реактивную мощность, но при этом увеличиваются затраты на коммутирующую аппаратуру и устройства управления.

Существуют различные методики по выбору мощности компенсирующих устройств в системах электроснабжения. Для компенсации реактивной мощности используют батареи конденсаторов и синхронные машины, в том числе специальные синхронные компенсаторы. [14]

Батареи конденсаторов (БК) - это специальные емкостные КУ, предназначенные для выработки реактивной мощности. В настоящее время выпускаются комплектные конденсаторные установки (ККУ) серии УК-0,38 напряжением 380 В мощностью 110 - 900 квар (табл. технические характеристики комплектных конденсаторных установок напряжением 380 В) и серии УК-6/10 мощностью 450 - 1800 квар (табл. технические характеристики комплектных конденсаторных установок напряжением 6 (10) кВ). Оборудование ККУ размещают в шкафах вместе с аппаратурой защиты, измерения и управления.

При отключении конденсаторы сохраняют напряжение остаточного заряда, представляющее опасность для персонала и затрудняющее работу выключателей. По условиям безопасности требуется применение разрядных устройств. В качестве разрядных устройств в ККУ на 6 (10) кВ применяют два однофазных заполненных маслом трансформатора напряжения НОМ. В ККУ на 380В,. 660В вместо НОМ для той же цели используют резисторы или лампы накаливания. При индивидуальной компенсации электроприемника разрядные сопротивления не требуются.

Измерение тока в цепи БК осуществляется тремя амперметрами (для контроля за целостью предохранителей и работой каждой фазы) и счетчиком реактивной энергии. Для автоматического отключения БК при повышении напряжения в данном узле сети сверх заданного значения и для включения при понижении напряжения предусматриваются специальные автоматические устройства.

Основной недостаток емкостных КУ заключается в том, что при понижении напряжения в сети они снижают выдачу реактивной мощности пропорционально квадрату снижения напряжения, в то время как требуется ее повышение. Регулирование мощности БК осуществляется только ступенями, а не плавно и требует установки дорогостоящей коммутационной аппаратуры.

Синхронные машины могут генерировать и потреблять реактивную мощность, т.е. оказывать на электрическую сеть воздействие, тождественное воздействию емкостной и индуктивной нагрузок. При перевозбуждении синхронной машины генерируется реактивная составляющая тока статора, значение которой растет при увеличении тока возбуждения. Векторная диаграмма подведенного от сети напряжения и тока в статоре синхронной машины имеет тот же вид, что и диаграмма подведенного напряжения и тока в батарее конденсаторов. Перевозбужденная синхронная машина генерирует опережающий ток, подобно конденсатору.

В системах электроснабжения предприятий используются синхронные машины всех видов. Наиболее широкое применение находят синхронные двигатели (СД), которые используются в приводах производственных машин и механизмов, не требующих регулирования частоты вращения.

Синхронные генераторы (СГ) обладают, как и СД, плавным и автоматическим регулированием генерируемой реактивной мощности в функции напряжения сети. В отличие от СД передача реактивной мощности от СГ может осуществляться на значительное расстояние (даже от СГ собственных электростанций предприятий). Поэтому использование генераторов в качестве источников реактивной мощности ограничивается технико-экономическими условиями режима энергосистемы.

Синхронные компенсаторы (СК) представляют собой синхронные электрические машины, работающие в режиме двигателя без нагрузки на валу. Они предназначены специально для выработки реактивной мощности. Удельная стоимость вырабатываемой мощности, тг./квар, и удельные потери, кВт/Мвар, для СК значительно больше, чем для СД, так как удельные стоимость и потери целиком приходятся на реактивную мощность; кроме того, добавляются расходы на эксплуатацию СК. При большом дефиците реактивной мощности в точке подключения потребителей, когда требуется плавное и быстродействующее средство регулирования напряжения, оказывается выгодным ввод СК. При наличии резкопеременной реактивной нагрузки зона применения СК расширяется[15]

Расчетную реактивную мощность компенсирующего устройства можно определить из соотношения

(17)

где: - расчетная мощность компенсирующего устройства, квар;

- коэффициент, учитывающий повышение;

- коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Примем , тогда:

.

3.2 Выбор компенсирующего устройства

Выберем автоматическую конденсаторную установку компенсации реактивной мощности КРМ-0,4-50-4 УЗ.

Габариты, ШхВхГ, мм:350Х500Х600

Масса, кг:70

Номинальная мощность, кВАр:50

Мин.шаг, кВАр:12,5

Ступени регулирования:4

Диапазон системы регулирования, %:0-100

Температура окружающей среды:-15С°...+40С°

Номинальное входное напряжение (линейное), В:400

Частота входного напряжения, Гц:50±2

Число фаз:3

cos Ф, вход/выход:0,6-0,9/0,88-0,98

Предельный диапазон входных напряжений, В:304-437

Предельный диапазон выходного напряжения, В:323-437

Рабочий диапазон входных напряжений (линейное), В:323-418

Рабочий диапазон выходного напряжения, В:323-418

Быстродействие системы регулирования, сек:60

Данная установка:

cнижает общие расходы на электроэнергию и тепловые потери тока;

делает распределительные сети более надежными и экономичными;

подавляет сетевые помехи, снижает несимметрию фаз;

разгружает питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;

снижает уровень высших гармоник;

исключает генерацию реактивной энергии в сеть в часы минимальной нагрузки;

увеличивает пропускную способность системы электроснабжения потребителя, что позволит подключить дополнительные нагрузки без увеличения стоимости сетей;

обеспечивает получение информации о параметрах и состоянии сети, а во вновь создаваемых сетях - уменьшить мощность подстанций и сечения кабельных линий, что снизит их стоимость;

снижает расходы на ремонт и обновление парка электрооборудования. [16]

Определяем фактические значения и после компенсации реактивной мощности

; ,(18)

что удовлетворяет требованиям.

4. Расчет распределительной электрической сети

Сечение проводника в основном зависит от величины расчетного тока, от того, требуется ли защищать сеть от перегрузки или нет, от температурных условий окружающей среды, характера помещения и типа изоляции проводника. Прежде необходимо выбрать марку проводника, определиться с условиями его прокладки и затем выполнять расчет.

Сечение проводников цеховой сети выбирается по расчетному току нагрузки таким образом, чтобы проводники при токах нагрузки, соответствующих работе в длительном режиме и условиям нормированной для них температуры среды, не перегревались бы сверх допустимых пределов.

Минимально допустимое сечение проводника - такое сечение, при котором проводник, имея начальную температуру, равную максимальной длительно допустимой нагревается током КЗ до предельно допустимой температуры по условиям термической стойкости.

Согласно ПУЭ РК проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т.п. При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети [6].

Длительно допустимый ток в послеаварийном режиме определяется по формуле[6]:

(19)

где P - расчетная мощность приемника, кВт;

номинальное напряжение, В;

коэффициент мощности приемника.

При прокладке нескольких кабелей и более четырех проводов в одной трубе, траншее, лотке, коробе и т.п. в расчетную формулу вводится поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей.

Кабель АВВГ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 0,66 - 6 кВ и частотой 50 Гц. АВВГ не распространяет горение, а также устойчив к воздействию плесневых грибов и температуры окружающей среды -50°С - +50°С.

В качестве ТПЖ используется алюминиевая проволока секторного или круглого профиля, I или II класса по ГОСТ 22483-77. Изоляция кабеля АВВГ изготовлена из ПФХ пластиката или полиэтилена. В качестве оболочки АВВГ применяется шланговый светотермостойкий ПВХ пластикат, устойчивый к солнечному излучению и не распространяющий горение. [17]

В конструкцию АВВГ напряжением до 1Кв входит лента из ПФХ пластиката либо полиэтилентерефталатной пленки, которая накладывается на скрученные изолированные жилы. Однако, допускается отсутствие данной ленты при условии, что сохраняется подвижность изолированных жил и возможно отделить не повредив оболочку от изоляции.

При прокладке кабеля радиус изгиба равен 10 Dн для одножильного и 7,5 Dн для многожильного (Dн -наружный диаметр кабеля). Длительно допустимая температура нагрева жил не должна превышать + 70° С. В случае короткого замыкания (до 4 сек) предел максимально допустимой температуры нагрева жил АВВГ равен +160° С. Кабель АВВГ должен выдержать испытание переменным напряжением 50 Гц в течение десяти минут. Срок службы АВВГ при условии эксплуатации в нормальных условиях равен не менее 30 лет. Срок хранения кабеля варьируется в зависимости от условий: на открытой площадке он не превышает 2 лет, под навесом - 5 лет, в закрытом помещении - 10 лет.

Технические данные кабеля АВВГ:

рабочее напряжение 0,66 или 1,0 кВ;

рабочая температура -50°С до +50 °С;

минимальный радиус изгиба 7,5 Dн.

В сухих отапливаемых помещениях (жилых комнатах, отапливаемых складах, подсобных помещениях, где относительная влажность не превышает 60%) разрешаются все виды проводок. В сухих неотапливаемых и влажных помещениях (к последним относятся помещения, где пары или конденсирующаяся влага выделяются лишь временно в небольших количествах и где относительная влажность больше 60%, но не превышает 75%: кухни в жилых помещениях, лестничные клетки, неотапливаемые склады и т. п.) запрещены, скрытые проводки в изоляционных трубках. В пыльных помещениях (выделяемая по технологическим условиям пыль может оседать на проводах, проникать внутрь машин и аппаратов) разрешена открытая проводка изолированными проводами в изоляционных трубках с тонкой металлической оболочкой, открытая и скрытая проводки изолированными проводами в стальных трубах, кабелем.

К сырым относятся помещения, где относительная влажность длительно превышает 75%: овощехранилища, туалеты. К особо сырым относятся помещения с относительной влажностью воздуха до 100%, когда потолок, стены, полы и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой. Особо сырыми являются теплицы, парники, наружные установки под навесом, в сараях, в неотапливаемых временных помещениях. Здесь возможна открытая или скрытая проводка изолированными защищенными или незащищенными проводами в трубах, кабелем.

Есть много помещений особо сырых с химически активной средой: помещения, где содержатся животные. В таких помещениях выполняют открытые или скрытые проводки изолированными защищенными или незащищенными проводами в трубах или кабелем.

В пожароопасных помещениях выполняют открытые проводки изолированными проводами на изоляторах или в трубах, скрытые - изолированными проводками в стальных трубах, кабелем.

К взрывоопасным относятся хранилища нефтепродуктов. Здесь все проводки (открытые и скрытые) монтируют изолированными проводами в стальных трубах; разрешена открытая прокладка небронированных кабелей с резиновой изоляцией в свинцовой или поливинилхлоридной оболочке для осветительных сетей при напряжении не более 250 В по отношению к земле при отсутствии механических и химических воздействий.

Таблица 5 Результаты выбора проводников распределительной сети

Наименование участка, номер электроприемникаТип, марка проводникаРасчетный ток нагрузки, АДлина проводников, мСечение проводников, мм2 на фазуДлительно допустимый ток, АКТП-точка присоединенияAC-95/16 (АС-35)30210895/16330точка присоединения - АЕ 400АВВГ 4*240 (АВВГ 4*95)21080240343АЕ 400-РП3АВВГ 4*501013050126АЕ 400-ЩО2АВВГ 4*2,56302,5191АВВГ 4*619176342АВВГ 4*10262010463АВВГ 4*16332416624АВВГ 4*2,59322,5195АВВГ 4*412382,5276АВВГ 4*2,56,5442,5197,8АВВГ 4*2,58,7562,5199,16АВВГ 4*6181563410,11АВВГ 4*2,53,8202,51912,13АВВГ 4*162836166214АВВГ 4*4164242715АВВГ 4*2,53,5502,51917,18АВВГ 4*4131042719,20АВВГ 4*2,59422,519

5. Расчет и выбор аппаратов защиты и линий электроснабжения

В цеховых сетях могут возникать следующие ненормальные по току режимы работы:

увеличение тока вследствие перегрузки;

увеличение тока в момент пуска или самозапуска двигателей;

увеличение тока вследствие КЗ.

Короткие замыкания могут привести к пожару или даже взрыву, если не принять мер к быстрому отключению поврежденного участка линии, ЭП.

Менее опасны для линии перегрузки. Небольшие по величине и кратковременные перегрузки проводников не представляют для них непосредственно опасности, однако длительные перегрузки ведут к старению изоляции и снижению ее изоляционных свойств. В результате возможны травмы в случае прикосновения человека к проводу с поврежденной изоляцией или КЗ с указанными выше последствиями.

Защита от токов КЗ является обязательной для всех элементов сети, время ее действия должно быть минимальным для уменьшения термического и динамического эффектов от тока КЗ и необходимо, чтобы обеспечивалась селективность (избирательность) ее действия. [18]

Перегрузка является менее опасной и в ряде случаев допускается отказ от применения защиты проводников от перегрузки.

Согласно ПУЭ защита от перегрузки обязательна:

для сетей внутри помещений, выполненных открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией;

осветительных сетей в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных ЭП, а также в пожароопасных зонах;

силовых сетей на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях - только в случаях, когда по условиям технологического процесса или по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников;

проводников силовых, осветительных и вторичных цепей в сетях напряжением до 1 кВ во взрывоопасных зонах классов В-1, В-1а, В-П и В-Па.

Автоматами защиты электродвигателей, проводников и шинопроводов от воздействия больших токов в сетях напряжением до 1 кВ обычно служат плавкие предохранители (с набором плавких вставок) и автоматические выключатели с электромагнитными, полупроводниковыми или комбинированными расцепителями - устройствами, обеспечивающими отключение автомата при ненормальных по току режимах в сети.[2]

В качестве аппаратов защиты выбираем автоматы ВА47-29. Автоматические выключатели ВА 47-29 и ВА 47-100 - электрические коммутационные аппараты снабженные двумя системами защиты от сверхтока: электротепловой и электромагнитной, с взаимосогласованными характеристиками. Предусмотрено одно-, двух-, трех-, и четырехполюсное исполнение; монтаж автоматических выключателей производят на 35 мм монтажную DIN-рейку. Автоматические выключатели ВА 47-29 и ВА 47-100 - современное поколение аппаратов, предназначенных для защиты электрических цепей от перегрузок и токов короткого замыкания (сверхтоков), а также для осуществления оперативного управления участками электрических цепей. Выключатели выпускаются с защитными характеристиками В, С, D (А 47-100 только C, D) [19].

Рисунок 5. Времятоковые характеристики ВА47-29

Защитные аппараты устанавливают в начале каждой ветви сети, т.е. на каждой линии, отходящей от шин подстанции и силовых пунктов, на каждом ответвлении от линии, на трансформаторных вводах.

Линия точка присоединения - АЕ 400, 1SF, линия с группой электродвигателей[6] :

(из сводной ведомости нагрузок по ШНН с КУ);

; . (20)

Так как на РП количество электродвигателей несколько, а наибольшим по мощности является фрезерный станок, то[6]:

, (21)

, (22)

, (23)

, (24)

, (25)

.

Принимаем .

До реконструкции на входе в здание стоял автоматический выключатель А3143-250 А

; ; ; .

Данный выключатель не требует замены

Линия АЕ 400- ЩО2 , линия без электродвигателей:

; .

По справочнику выбирается автоматический выключатель ВА47-29 3Р 8А:

; ; ; .

Линия АЕ 400 -РП3 , 1SF, линия с группой электродвигателей:

(из сводной ведомости нагрузок по ШНН с КУ);

; . (26)

Так как на РП количество электродвигателей несколько, а наибольшим по мощности является фрезерный станок, то

,

,

,

,

.

По справочнику выбирается автоматический выключатель ВА53-37 3Р

; ; ; .

Сушильный шкаф (1)

; .

,

.

Для линии без электродвигателей

.

Выбираем ВА47-29 3Р 20А

; ; ; .

Закалочная установка (2)

; .

,

.

Для линии без электродвигателей

.

Выбираем ВА47-29 3Р 32А

; ; ; .

Закалочная установка (3)

; .

,

.

Для линии без электродвигателей

.

Выбираем ВА47-29 3Р 40А

; ; ; .

Вертикально сверлильный станок (4)

; .

,

,

.

Выбираем ВА47-29 3Р 32А

; ; ; .

,

,

Выбираем автомат с характеристикой С

Вертикально сверлильный станок (5)

; .

,

,

.

Выбираем ВА47-29 3Р 16А

; ; ; .

,

.

Выбираем автомат с характеристикой D

Шлифовальный станок (6)

; .

,

,

.

Выбираем ВА47-29 3Р 8А

; ; ; .

,

.

Выбираем автомат с характеристикой D

Шлифовальный станок (7,8)

; .

,

,

.

Выбираем ВА47-29 3Р 13А

; ; ; .

,

.

Выбираем автомат с характеристикой C

Токарный станок (9,16)

; .

,

,

.

Выбираем ВА47-29 3Р 25А

; ; ;

,

.

Выбираем автомат с характеристикой C

Балансировочный станок (10, 11)

; .

,

,

.

Выбираем ВА47-29 3Р 5А

; ; ; .

,

.

Выбираем автомат с характеристикой D

Фрезерный станок (12,13)

; .

,

,

.

Выбираем ВА47-29 3Р 40А

; ; ; .

,

.

Выбираем автомат с характеристикой С

Фрезерный станок (14)

; .

,

,

.

Выбираем ВА47-29 3Р 20А

; ; ; .

,

.

Выбираем автомат с характеристикой D

Клепальная машина (15)

; .

,

,

.

Выбираем ВА47-29 3Р 5А

; ; ; .

,

.

Выбираем автомат с характеристикой С

Токарный станок (17,18)

; .

,

,

.

Выбираем ВА47-29 3Р 16А

; ; ; .

,

.

Выбираем автомат с характеристикой D

Алмазно-расточный станок (19,20)

; .

,

,

.

Выбираем ВА47-29 3Р 12А

; ; ; .

,

.

Выбираем автомат с характеристикой С

Выбираются линии электроснабжения с учетом соответствия аппаратам защиты согласно условию:

,(27)

для нормальных (неопасных) помещений.

Линия точка присоединения - АЕ 400, 1SF, линия с группой электродвигателей:

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*2,5 рассчитан на 343 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия АЕ 400- ЩО2 , линия без электродвигателей:

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*2,5 рассчитан на 19 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия АЕ 400 -РП3 , 1SF, линия с группой электродвигателей:

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*95 рассчитан на 190 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - сушильный шкаф (1)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*6 рассчитан на 34 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - закалочная установка (2)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*10 рассчитан на 46 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - закалочная установка (3)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*10 рассчитан на 62 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - вертикально сверлильный станок (4)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*2,5 рассчитан на 19 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - вертикально сверлильный станок (5)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*4 рассчитан на 27 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - шлифовальный станок (6)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*2,5 рассчитан на 19 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - шлифовальный станок (7,8)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*2,5 рассчитан на 19 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - токарный станок (9,16)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*6 рассчитан на 34 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - балансировочный станок (10, 11)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*2,5 рассчитан на 19 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - фрезерный станок (12,13)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*16 рассчитан на 62 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - фрезерный станок (14)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*4 рассчитан на 27 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - клепальная машина (15)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*2,5 рассчитан на 19 А, значит сечение выбрано правильно.

Линия РП3 - токарный станок (17,18)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*4 рассчитан на 27 А, значит сечение выбрано правильно.

Алмазно-расточный станок (19,20)

.

Проверим по таблице 3 правильность выбора кабеля. Кабель силовой АВВГ 4*2,5 рассчитан на 19 А, значит сечение выбрано правильно.

Таблица 6 Результаты выбора защитных аппаратов

РУЭлектроприемникиАппараты защитыЛиния ЭСНтипНаименование№ п/пnтипмаркаL, м123456789101112Сушильный шкаф111219ВА47-292020АВВГ 4*63417Закалочная установка211226ВА47-293232АВВГ 4*104620Закалочная установка311533ВА47-294040АВВГ 4*166224Вертикально-сверлильный станок4149ВА47-293232АВВГ4*2,51932Вертикально-сверлильный станок515,512ВА47-291616АВВГ 4*42738Шлифовальный станок6136,5ВА47-2988АВВГ4*2,51944Шлифовальные станки7,8248,7ВА47-291313АВВГ4*2,51956Токарные станки9,1627,518ВА47-292525АВВГ 4*63415Балансировочные станки10,1121,53,8ВА47-2955АВВГ4*2,51920Фрезерные станки12,13 21128ВА47-294040АВВГ 4*166236Фрезерный станок1417,516ВА47-292020АВВГ 4*42742Клёпальная машина1511,53,5ВА47-2955АВВГ4*2,51950Токарные станки17,1825,513ВА47-291616АВВГ 4*42710Алмазно-расточные станки19,20249ВА47-291212АВВГ4*2,51942Отопление, вентиляция и освещение ОПУ171919ВА47-291663АВВГ 3*42116

6. Расчет токов короткого замыкания

6.1 Расчет двухфазных и трехфазных токов короткого замыкания

Токи короткого замыкания рассчитывают для тех точек сети, при коротком замыкании в которых аппараты и токоведущие части будут находиться в наиболее тяжелых условиях.

Особенность расчета токов короткого замыкания в установках напряжением до 1 кВ заключается в том, что кроме индуктивных учитываются и активные сопротивления цепи короткого замыкания (воздушных и кабельных линий, обмоток силовых трансформаторов, шин, коммутационной аппаратуры и т.д.). При расчетах, согласно ПУЭ и СН 174-75, следует исходить из следующих условий:

напряжение трансформатора неизменно и мощность системы не ограничена, т.е. хс=0 (это условие выполняется, если мощность системы примерно в 50 раз больше мощности трансформатора);

по режиму короткого замыкания в сетях до 1 кВ должны проверяться лишь элементы, указанные в ПУЭ, т.е. распределительные щиты, силовые шкафы и токопроводы;

по термической стойкости к токам короткого замыкания не проверяются элементы, защищаемые плавкими предохранителями, если время их перегорания менее 0,01с. При такой быстроте отключения цепи ток короткого замыкания не успевает достигнуть амплитудного значения и, следовательно, действие будет оказывать лишь то значение тока, при котором предохранитель сработал.

Для вычисления токов короткого замыкания составляют расчетную схему, на которую наносят все данные, необходимые для расчета, и точки, в которых следует определить токи короткого замыкания. По расчетной схеме составляют схему замещения, в которой все элементы представляют в виде индуктивных и активных сопротивлений, выраженных в относительных единицах или омах. [5]

Для расчета токов КЗ необходимо выбрать характерную линию. Обычно это линия с наиболее мощным или наиболее удаленным электроприемником. Исходя из таблицы 5, таким приемником может быть № 7 - шлифовальный станок. Таким образом, исходными данными для расчета токов КЗ являются:

Шлифовальный станок н = 4кВт; cos ц = 0,7; tg ц = 0,33.ВН = 270м; LВЛ = 108 м; LКЛ1 = 80 м; LКЛ2 = 30 м; LКЛ3 = 56 м.

Требуется:

составить схему замещения, пронумеровать точки КЗ;

рассчитать сопротивления и нанести их на схему замещения;

определить токи КЗ в каждой точке и составить «Сводную ведомость токов КЗ».

а) составляется схема замещения и нумеруются точки КЗ в соответствии с расчетной схемой;

б) вычисляются сопротивления элементов и наносятся на схему замещения.

Для системы:

.(28)

Наружная ВЛ АС - 3х35/6,2; Iдоп = 120 А.

,

, (29)

, (30)

. (31)

Сопротивления приводятся к НН:

, (31)

. (32)

Для трансформатора по справочной таблице:

; ; .

Для автоматов по справочным таблицам:

SF1 .

SF2 .

SF3 .

Для воздушной линий по справочным таблицам:

ВЛ : ; .

, (33)

. (34)

Рисунок 6. Схема электроснабжения расчетная

КЛ1:; .

,

.

КЛ2:; .

,

.

КЛ3:; .

,

.

Для ступеней распределения по справочнику:

; .

Упрощенная схема замещения; вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему (рисунок 6).

,

,

,

,

Рисунок 7. Схема замещения

,

,

.

Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в «Сводную ведомость» (таблица 7).

; ,

,

Рисунок 8. Схема замещения упрощенная

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Определяются коэффициенты Ку и q

,

,

,

, (35)

.

Определяемые трехфазные и двухфазные токи КЗ и заносятся в таблицу 6.

, (36)

,

,

,(37)

,

,

, (38)

,

,

, (39)

,

.

6.2 Расчет однофазных токов короткого замыкания

Составляется схема замещения для расчета однофазных токов КЗ (рисунок 9) и определяются сопротивления.

Рисунок 9. Схема замещения для расчета однофазных токов КЗ

Для кабельных линий[6]:

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

, (40)

,

.

Таблица 7 Сводная ведомость токов КЗ

Точка КЗК12,428,68,90,281,381,142548,82521,6155,5К223,021125,52,11,01912,797,8393,5К365118,8652351,010,370,520,370,3212900,175

7. Проверка элементов цеховой сети

7.1 Проверка автоматических выключателей

Согласно ПУЭ для силовых сетей отклонение напряжения от номинального должно составлять не более ± 5% UH. Для осветительных сетей промышленных предприятий и общественных зданий допускается отклонение напряжения от +5 до -2,5% UH , для сетей жилых зданий и наружного освещения ±5% UH. Эти требования обусловлены тем, что величина вращающего момента асинхронных электродвигателей пропорциональна квадрату подведенного напряжения и его уменьшение может не обеспечить пуск механизмов, в сетях освещения снижение напряжения приводит к резкому уменьшению светового потока.

Расчет цеховой сети по условиям допустимой потери напряжения и построение эпюры отклонения напряжения выполняется для цепочки линий от шин ГПП или ЦРП до зажимов одного наиболее удаленного от цеховой ТП или наиболее мощного ЭП для режимов максимальных и минимальных нагрузок (определяется из суточного графика нагрузок), а в случае двухтрансформаторной подстанции - и послеаварийного.

Электрические аппараты, провода, кабели и шины должны выдерживать кратковременные импульсы электродинамических сил и тепловые импульсы, возникающие в момент короткого замыкания. Поэтому при выборе аппаратов и проводников необходимо рассчитывать их не только по условиям длительной работы в нормальном нагрузочном режиме, но и проверять динамическую устойчивость при коротком замыкании.

Шины выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, условиям окружающей среды и проверяют на термическую и динамическую устойчивости.

Кабели выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, способу прокладки, условиям окружающей среды и проверяют на термическую устойчивость при коротком замыкании.

Предохранители выбирают по конструктивному исполнению, роду установки, номинальным току и напряжению и проверяют на отключающую способность.

Включатели нагрузки выбирают по номинальным току и напряжению и проверяют на термическую и динамическую устойчивости, а также отключающую способность в нормальном рабочем режиме.

Проверку элементов цеховой сети произведем для той же линии, что и токи КЗ, для остальных линий проверка производится аналогично.

Таким образом, исходными данными для проверки является характерная линия электроснабжения. Необходимо проверить аппараты защиты и проводники по токам КЗ, а также линию электроснабжения по потере напряжения.

Согласно условиям по токам КЗ аппараты защиты проверяются:

на надежность срабатывания:

SF1: ; 5,5кА0,75кА.

SF2: ; 3,5кА0,375кА.

SF3: ; 0,175кА0,024кА.

Надежность срабатывания автоматов обеспечена.

на отключающую способность:

SF1: ,(41)

,

> 35.

SF2: ,

,

> 13.

SF: ,

,

,5 > 0,52.

Автоматы при КЗ отключаются не разрушаясь.

На отстройку от пусковых токов - учтено при выборе Ко для IУ(КЗ) каждого автомата: .

7.2 Проверка проводников на термическую стойкость

Согласно условиям проводники проверяют:

на термическую стойкость[6]:

КЛ (точка присоединения -АЕ 400):

,(42)

=240 мм2,

. (43)

КЛ (АЕ 400-РП3):

,

.

КЛ (РП3-шлифовальный станок):

,

.

По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют. На соответствие выбранному аппарату защиты - учтено при выборе сечения проводника.

7.3 Проверка электрической сети по потери напряжения

По потере напряжения линия электроснабжения должна удовлетворять условию . Составляется расчетная схема для потерь напряжения (рисунок 10) и наносятся необходимые данные.

Рисунок 10. Расчетная схема для определения

Так как токи участков известны, то наиболее целесообразно выбрать вариант расчета по токам участков[6].

, (44)

,

,

,

,

,

. (45)

- что удовлетворяет условию для силовой нагрузки.

Выполненные проверки элементов ЭСН показали их пригодность на всех режимах работы.

8. Надежность электроснабжения

Надежность электроснабжения характеризуется бесперебойностью обеспечения платежеспособного потребителя энергией заданного качества в заданном объеме на определенном интервале времени.

Надежность определяется такими свойствами энергетических систем, как безотказность оборудования, восстанавливаемость электроснабжения после отказов и ресурсообеспеченность функционирования. Развитие теории и инженерных методов расчета надежности в электроэнергетических системах началось позже, чем в указанных областях. Механический перенос положений общей теории надежности на различные звенья электрических систем невозможен. Их необходимо уточнять и адаптировать в силу особенностей систем электроснабжения. К таким особенностям относятся:

а) характер электроснабжения, учитывающий непрерывность и неразрывность процесса производства, передачи и потребления энергии;

б) многоцелевое использование электроэнергии при наличии категорий потребителей с различными требованиями к надежности и качеству электроэнергии;

в) пренебрежимо малая вероятность полного отказа систем, а также полного планового или непланового ремонта их вследствие большого количества источников и потребителей, потенциальной режимной избыточности элементов;

г) сами элементы систем электроснабжения (под ними понимаются виды оборудования, аппараты и части сетей) представляют из себя достаточно сложные системы, состоящие из элементов, характеристики которых но надежности выявлены недостаточно и зависят от конструктивных особенностей, вида и качества материалов, сборки, условий работы и т. п.;

д) трудность получения статистических материалов испытаний, которые практически невозможно воспроизвести в лабораторных и заводских условиях из-за трудностей в создании реальных условий работы и длительности среднего времени безотказной работы исчисляемого годами, в течение которых элементы подвергаются профилактическим ремонтам и испытаниям, учесть влияние которых на характеристики надежности достаточно трудно.

Необходимо также иметь в виду, что взаимодействие между системой электроснабжения и внешней средой носит стохастический (вероятностный) характер и можно говорить лишь о некоторой вероятности достижения цели - передачи энергии потребителю в требуемом количестве в пределах допустимых показателей ее качества (напряжения, частоты и др.)[20].

Надежность системы электроснабжения сама является одним из показателей качества системы. Но этот показатель существенным образом отличается, например, от показателей качества системы по энергии, так как если система не обладает необходимой степенью надежности, то все остальные показатели качества теряют свое практическое значение, поскольку они не могут быть полноценно использованы в эксплуатации.

В качестве количественною показателя эффективности функционирования системы электроснабжения принимают отношение реальною выходною эффекта к идеальному, т. е. отношение математического ожидания отпущенной потребителю электроэнергии в реальной системе к математическому ожиданию энергии в идеальной по показателям функционирования системе. Количественная оценка эффективности функционирования является одним из конечных результатов всех расчетов надежности систем электроснабжения. Очевидно, что количественная оценка эффективности системы должна базироваться на количественных показателях ее надежности[21].

Потеря надежности выражается в утрате работоспособности и отключении отдельных элементов энергосистемы и возникновении перерывов в электроснабжении потребителей. Такие перерывы могут носить плановый характер (с предварительным предупреждением потребителей) и аварийный (внезапное отключение).

Показатель надежности - это количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта. При определении показателей надежности необходимо представить все элементы системы электроснабжения (линии электропередачи, коммутационные аппараты, трансформаторы, шины распределения и т.д.) параметрами потока отказов (аварий) (1/год), потока плановых отключений (1/год) и продолжительность одного планового (ч) и аварийного (ч) отключений.

Так как на предприятии достаточно большое количество электроприемников подключенных параллельно друг другу, то вероятность их одновременного отключения практически равна нулю. Поэтому в данном случае целесообразно провести расчет надежности электроснабжения предприятия только по общей питающей сети (рисунок 11).

Рисунок 11. Схема электроснабжения для расчета надежности

При n последовательно соединенных элементах системы суммарный параметр потока отказов всей цепи[22] :

.(46)

Среднее число аварийных отключений за расчетный период времени tp (обычно за год)[22]:

.(47)

Средняя суммарная продолжительность всех аварийных отключений [22]:

.(48)

Средняя продолжительность одного любого аварийного отключения:

.(49)

Аналогично определяется число и продолжительность плановых отключений цепи:

;(50)

;(51)

.(52)

Суммарный параметр потока отказов по формуле (46):

.

Среднее число аварийных отключений за год по формуле (47):

.

Таблица 8 Показатели безотказности и ремонтопригодности элементов системы электроснабжения

Элементы системы на напряжение, кВАварийные отключенияПреднамеренные отключенияПараметр потока отказов 1/годСреднее время восстановления , чПараметр потока отключений , 1/годСредняя продолжительность отключения , чТрансформатор 6-100,02160,018Воздушный выключатель до 10,0220,053Линии электропередачи 0,40,0112,50,0013,5Линии электропередачи 10 0,0114,20,0184,5

Средняя суммарная продолжительность всех аварийных отключений по формуле (48):

.

Средняя продолжительность одного любого аварийного отключения по формуле (49):

.

Число и продолжительность плановых отключений цепи по формулам (50), (51), (52):

;

;

.

9. Расчет экономических показателей

Показателем экономической эффективности являются суммарные приведенные затраты, которые в общем случае складываются из отчислений от капитальных вложений на сооружение линий и подстанций; стоимости потерянной энергии и ущерба от перерывов в электроснабжении:

З=ЕнК+Иг +У,(53)

где З - суммарные приведенные затраты;

Ен - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, в энергетике Ен=0,12;

К - капиталовложения;

Иг - годовые эксплуатационные расходы (издержки);

У - ущерб.

Капитальные вложения - это денежное выражение совокупности финансовых, материально-технических и трудовых ресурсов, направленных на создание новых, расширение и техническое перевооружение действующих научно-технических организаций и промышленных предприятий, а также новой техники. Капитальным вложениям присущи все признаки единовременных затрат. Расчет отдельных составляющих капитальных вложений производится на основе соответствующей проектно-сметной и технической документации, действующих прейскурантов, ценников, норм и нормативов. Состав капитальных вложений на стадии промышленного производства и эксплуатации зависит от особенностей объекта.

Годовые издержки состоят из нескольких слагаемых:

(54)

где - амортизационные отчисления на восстановление и капитальный ремонт оборудования ;

ФЗП- фонд заработной платы;

- стоимость потерянной энергии.

Амортизационные отчисления определяются как доля от капитальных вложений - Р%:

.(55)

Номы отчислений на амортизацию и обслуживание оборудования составляют 0,064 для силового электрооборудования и распределительных устройств напряжением до 20 кВ.

Таблица 9 Капитальные вложения системы электроснабжения

Элемент электроустановкиКол-во единицСтоимость, тгЕдиничн. ПолнаяКонденсаторная установка компенсации реактивной мощностиКРМ-0,4-50-4 УЗ1 шт170925170 925ОсвещениеЛампы ДРЛ 400 W Е4012 шт7509 000Светильник РСП 02В-125-2112 шт571568 580Провода и кабелиAC 95/16432м285123 120АВБбШВ 424080м277522 200АВВГ 45030м57517 250АВВГ 41660м23514 100АВВГ 41020м1553 100АВВГ 4632м1103 520АВВГ 4448823 936АВВГ 42,5427м6025 620ВыключателиВА53-37 3Р1 шт37003 700ВА 47-29 ЗР 5А7 шт7755 425ВА 47-29 ЗР 8А2 шт7751 550ВА 47-29 ЗР 12А4 шт7753 100ВА 47-29 ЗР 16А3 шт6251 875ВА 47-29 ЗР 20А2 шт6251 250ВА 47-29 ЗР 25А2 шт6251 250ВА 47-29 ЗР 32А2 шт6451 290ВА 47-29 ЗР 40А3 шт6451 935Распределительные устройстваЩРв12з-1 36 УХЛ3 MKM14-V-12-30-Z1 шт22652 265ЩРв72з-1 36 УХЛ3 MKM14-V-72-30-Z1 шт1192511 925Итого на оборудование:696 716

.

Данные для расчета заработной платы персонала задействованного при исполнении системы электроснабжения приводятся в таблице 10.

Таким образом, основная заработная плата в течении всего времени работ составит:

,(56)

где - суммарная заработная плата всего рабочего персонала, тг.;

М - срок работ, мес.

.

Таблица 10 Заработная плата персонала

Обслуживающий персоналРазрядКол-во человекСрок работ, мес.Заработная плата, тг.Электромонтер (бригадир)61138 126Электромонтер5127 235Электромонтер4225 178Инженер-проектировщик6138 213Сварщик4135 653Итого6164 405

Дополнительная заработная плата берется в размере 20% от основной заработной платы:

(57)

Здоп = .

Фонд заработной платы рабочих определяется по формуле:

ФЗП = ,(58)

.

Ежегодные издержки на покрытие потерь электроэнергии в элементах электрической сети:

(59)

где - потери энергии в линях и трансформаторах.

Ц - удельная стоимость 1кВт.ч потерянной энергии в данном элементе электроустановки в течение года.

Для линий потери энергии, кВт.ч/год:

(60)

где - максимальный ток в линии, А;

- потери напряжения в линии;

- время максимальных потерь, ч/год (определяется по заданному числу часов использования, для промышленных предприятий с одной сменой 2000);

напряжение сети.

кВт.ч/год

Для трансформаторов потери энергии, кВт.ч/год:

(61)

где - число трансформаторов в группе;

и - номинальные потери холостого хода и короткого замыкания соответственно;

- время работы трансформаторов, ч/год (при его работе круглый год T=8760 ч);

- напряжение обмоток трансформатора;

- номинальная мощность трансформатора.

.

По формуле (59) ежегодные издержки на покрытие потерь электроэнергии в элементах электрической сети

.

Годовые издержки по формуле (54):

.

Ущерб от перерыва электроснабжения определяют по формуле:

(62)

где - удельный ущерб от недоотпуска электроэнергии, тг/( кВт.ч);

- энергия, недоотпущенная в год из-за отключения потребителей,

(63)

где - энергия, полученная потребителем за год, кВт.ч;

- время простоя (средняя суммарная продолжительность перерывов электроснабжения в год, вызванная ремонтом и другими причинами).

- время работы предприятия, ч/год (определяется по заданному числу часов использования, для промышленных предприятий с одной сменой 2000);

- мощность, потребляемая предприятием (с таблицы 4)

,

.

С учетом всех выше приведенных элементов по формуле (53) рассчитываются приведенные затраты:

З=.

Результаты сводятся в таблицу 11.

Таблица 11 Экономические показатели

Статьи затратЗначение, тгКапитальные вложения696 716Амортизационные отчисления44 589Фонд заработной платы рабочих236 743Издержки на покрытие потерь электроэнергии176 018Годовые эксплуатационные расходы424 350Ущерб от перерыва электроснабжения8 160Приведенные затраты516 116

10. Охрана труда и техника безопасности

10.1 Техника безопасности при монтаже заземляющих устройств

Защитным соединением называется преднамеренное соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей установки с целью электробезопасности. Его назначение - предотвратить возможность поражения людей электрическим током при соприкосновении с корпусами оборудования и другими нетоковедущими металлическими частями электроустановки, оказавшимися под напряжением вследствие различных неисправностей.

Электробезопасность в соответствии с ГОСТ 12.1.009-76 называется система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

К поражению электрическим током может привести прикосновение человека к токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением. Поражение проявляется в парализующем и разрушительном воздействии тока на внешние и внутренние органы - кожный покров, мышцы, органы дыхания, сердце, нервную систему.

Степень поражения током зависит от ряда факторов, в том числе от величины сопротивления человеческого тела. Это сопротивление зависит от толщины и состояния кожного покрова, его влажности или сухости, состояния здоровья человека и т.д.[23]

Степень поражения зависит от длительности прохождения тока через организм или участок тела человека. Наибольшим сопротивлением обладает кожа человека.

К поражению электрическим током может привести прикосновение человека к токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением.

При прохождении электрического тока через организм человека в первую очередь поражается центральная нервная система, в результате чего нарушается работа сердечной мышцы и органов дыхания. Степень поражения зависит от силы и частоты тока, а также от пути прохождения тока через организм человека. При прочих равных условиях наибольшее физиологическое воздействие на организм человека оказывают токи частотой 50...60 Гц. Что касается силы тока, то неприятные ощущения возникают уже при силе тока несколько миллиампер. При силе тока 25 мА наступает судорожное сокращение мышц и человек оказывается не в состоянии самостоятельно разжать пальцы рук и освободиться от провода, находящегося под током. При силе тока 100 мА практически мгновенно наступает паралич дыхания и сердца. Правилами техники безопасности за безусловно опасный уровень принята сила тока 50 мА.

При организации новых и техническом перевооружении старых промышленных предприятий следует руководствоваться действующими нормами, инструкциями, государственными стандартами и правилами по охране труда, технике безопасности, пожаро- и взрывобезопасности.

К основным мероприятиям по охране труда и технике безопасности относятся:

-установка защитных ограждений у движущихся элементов станков и приспособлений;

-заземление всего оборудования и металлических перегородок испытательных станций и других участков;

-применения пониженного напряжения для местного освещения рабочих мест;

-укрытие, герметизация и теплоизоляция оборудования, выделяющего ароматические вещества и теплоту, а также устройство местных отсосов для их удаления;

-применение общеобменной вентиляции и местных отсосов от оборудования, выделяющего вредные вещества.

При обслуживании электрических установок возможны случаи, когда металлические конструктивные части, нормально не являющиеся токоведущими и не находящиеся пол напряжением, электрически соединяются с элементами цепи электрического тока и получают вследствие этого потенциал, отличный от потенциала земли. Замыкание, возникающее в машинах аппаратах, линиях, на нетоковедущие части конструкции, называется замыканием на корпус. В этих случаях человек, не имеющий специальных средств защиты (резиновых перчаток, галош и т.п.), может, прикоснувшись к этим частям, оказаться под напряжением: через его тело пройдет ток, опасный или смертельный для организма.

Для обеспечения безопасности обслуживания электроустановок применяют защитное заземление, зануление или защитное отключение. Выбор вида защиты зависит от режима работы нейтрали генераторов и трансформаторов.

В сетях с глухозаземлеииой нейтралью задача защитного заземления состоит в обеспечении через нулевой провод (зануление) быстрого автоматического отключения поврежденного участка. В связи с этим по отношению к установкам напряжением до 1 кВ используется термин «зануление». Под занулением в электроустановках (ЭУ) понимается преднамеренное соединение металлических частей ЭУ, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземлеииой нейтралью трансформатора (через нулевой провод).

Цеховой сетью заземления является совокупность проводников, соединяющих подлежащие заземлению элементы ЭУ с заземляющими устройствами или заземленной нейтралью трансформатора - нулевым проводом.

Заземляющими проводами являются нулевые (четвертые) жилы кабеля, нулевые провода электропроводок или голые проводники, а также трубы электропроводок, оболочки шииопроводов, короба и лотки, алюминиевые оболочки кабелей (за исключением свинцовых оболочек), металлоконструкции зданий и сооружений и т.п.

10.2 Расчет защитного заземления

Рассчитать заземляющее устройство в электроустановках с изолированной нейтралью - это значит определить расчетный ток замыкания на землю (I3) и сопротивление заземляющего устройства (R3); определить расчетное сопротивление грунта; выбрать электроды и рассчитать их сопротивление; уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.

В любое время года согласно ПУЭ в электроустановках с изолированной нейтралью до 1 кВ, а также, если заземляющее устройство выполняется общим для сетей до и выше 1 кВ[6]:

(не более 4 Ом),(64)

где R3 - сопротивление заземляющего устройства, Ом;

I3 - расчетный ток замыкания на землю, А.

Принимаем R3 = 4 Ом.

Так как контурное заземляющее устройство проложено по стене здания, то длина по периметру закладки равна: ,

Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется по формуле[6]:

,(65)

где - длина полосы, м;

- ширина полосы, м (стальная полоса 404 мм);

- глубина заложения, м (0,7);

- расчетное удельное сопротивление грунта, Ом×м.

,(66)

где - коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта;

- удельное сопротивление грунта, Ом×м (40 для глины, земли садовой).

.

Приближенно сопротивление вертикального заземления определяется по формуле:

,(67)

.

Необходимое число вертикальных заземлителей без учета экранирования (расчетное) определяется следующим образом:

,(68)

.

Принимается

Тогда уточненное количество вертикальных электродов:

,(69)

где - коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависит от .

.

Определяется уточненное значение сопротивления горизонтальных электродов, Ом:

,(70)

.

Рисунок 12 Заземление механического цеха

Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей с учетом соединительной полосы, Ом:

,(71)

.

Фактическое сопротивление заземляющего устройства определяется следующим образом:

,(72)

,

.

следовательно, заземляющее устройство эффективно.

Заключение

В ходе выполнения дипломной работы была разработана система электроснабжения предприятия по ремонту и обслуживанию грузовых автомобилей «ТОО ТРЭК-Стандарт».

В настоящей работе решены все поставленные вопросы, а именно:

. Определены расчетные нагрузки, общая нагрузка на трансформатор составила 199 кВА;

. Разработана радиальная схема электроснабжения, в качестве проводников были выбраны кабели АВВГ;

. Разработана система электроосвещения, с использованием ламп ДРЛ 400 и светильников РСП 02В-125-21 ;

. Разработана система защиты элементов системы электроснабжения, в качестве аппаратов защиты выбраны автоматические выключатели ВА-47-29;

. Произведен расчет токов короткого замыкания;

. Осуществлены выбор и проверка оборудования и аппаратуры принятой схемы электроснабжения;

. Разработано защитное заземление с сопротивлением 4 Ом;

. Рассчитана надежность электроснабжения, средняя продолжительность всех аварийных и плановых отключений составили 0,85ч и 0,46 ч соответственно;

. Произведен расчет экономических показателей , капитальные вложения составили сумму 696 716 тг.

С минимальными затратами, получилась достаточно надежная система электроснабжения промышленного предприятия. Требуемый уровень надежности и безопасности схемы электроснабжения обеспечен.

Список использованной литературы

1 «Обеспечение - потребитель Большая Энциклопедия Нефти Газа»

Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных и гражданских зданий: Учеб. для студ. сред. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2006.

«Категории систем электропитания и электроприемников (нагрузок) ? ПУЭ 1.2» (актуально на 16.01.2012).

Сертификат соответствия №KZ5910317.11.02.02945.

Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для студентов высших учебных заведений. - М.: Интермет Инжиниринг, 2005.

Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005.

Синенко Л.С.Электроснабжение . -учеб. пособие по курсовому проектированию Красноярск : ИПК СФУ, 2008.

«Cветильник РСП 02В-125-111 - Характеристики - МО Сокол»

Кнорринг Г. М. Осветительные установки. Л.: Энергоиздат. Лениигр. отд, 1981.

«Лампа ДРЛ 400 W Е40. Характеристики лампы ДРЛ и цена»

«Трехфазные масляные трансформаторы серии ТМ»

Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению. - М: ФОРУМ: ИНФРА - М, 2008.

Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов./ Под редакцией В.М. Блок.- М.: Высшая школа, 1990 г.

«Энергетика Оборудование Документация - Компенсирующие устройства реактивной мощности»

«Автоматическая конденсаторная установка компенсации реактивной мощности КРМ-0,4-50-4 УЗ»

«ЛенПромКабель® - Кабель силовой АВВГ» (актуально на 15.04.12).

Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991 г.

«Автоматические выключатели ВА 47-29, ВА47-100»

Конюхова Е.А., Киреева Э.А. Надежность электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергетик, 2001 г.

Волков Н.Г. Надёжность функционирования систем электроснабжения. - Издательство ТПУ 2005г.

Блок В.М. Пособие к курс. и дипл. Проектированию. - Москва «Высшая Школа» 1990г.

«Охрана труда - Защитное заземление»

Введение Системой электроснабжения называют совокупность взаимосвязанных электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической эне

Больше работ по теме: