Создание оптимальной схемы низковольтного электроснабжения цеха металлорежущих станков

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Не одно промышленное предприятие в мире в настоящее время не обходится без потребления электрической энергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий при этом могут быть самыми разнообразным, от простейших без трансформации напряжения, до сложнейших многоуровневых с суммарной длиной кабельных линий до нескольких сотен километров. Поэтому очень остро для систем электроснабжения промышленных предприятий стоят вопросы оптимизации потерь мощности и электроэнергии, надежности электроснабжения и качества электрической энергии. Данные вопросы целесообразно решать на стадии проектирования систем электроснабжения.

В настоящее время при разработке систем электроснабжения промышленных предприятий стараются максимально приблизить источники высокого напряжения 35-220 кВ и электроустановкам потребителей с ПГВ, размещаемые рядом с энергоемкими производственными корпусами; резервирование питания для отдельных категорий потребителей закладываются в схему СЭС и в самих элементах.

Целью данной работы является создание оптимальной схемы низковольтного электроснабжения цеха металлорежущих станков.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: рассчитать электрические нагрузки; разработать оптимальные схемы низковольтного электроснабжения цеха; выбрать электрооборудование в том числе: силовые трансформаторы, компенсирующие устройства, проводники, коммутационную аппаратуру.

Исходными данными на проект служат:

1. План расположения оборудования цеха.

2. Мощности электроприемников цеха.

электроснабжение силовой осветительный трансформатор

1. РАСЧЕТ СИЛОВОЙ НАГРУЗКИ

Расчет силовой нагрузки производится в два этапа. На первом этапе рассчитывается суммарная нагрузка цеха для выбора трансформаторов цеховой КТП. На втором этапе определяются нагрузки по группам подключения электроприемников, перечень которых дан в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Перечень электроприемников

Наименование электроприемника	№ на плане	Количество ЭП,шт.	Рном,кВт
Токарные станки	14,,,16	3	8,5
Электропривод раздвижных ворот	1,11,40	3	4
Универсальные заточные станки	2,,,4	3	3,5
Заточные станки для червячных фрез	5,10	2	8
Резьбошлифовальные станки	6,7	2	5,2
Заточные станки для фрезерных головок	8,9	2	3,2
Круглошлифовальные станки	12,13, 17,,,19	5	9,6
Вентиляторы	20,,,22	3	4,5
Плоскошлифовальные станки	23,24,29, 30,36,37	6	28
Внутришлифовальные станки	25,,,28, 34,35	6	10,4
Кран-балка	31	1	12
Заточные станки	32,33, 38,39	4	2,8

Мощности кранов с повторно- кратковременным режимом работы необходимо привести к длительному режиму по формуле:

, (1.1)

Здесь P_ном - Приведенная к длительному режиму мощность;

S_n - паспортная мощность;

ПВ - продолжительность включения, о.е.

кВт

кВт

Расчет суммарной цеховой нагрузки выполнен в таблице 1.2 в следующем порядке.

Для каждой группы одинаковых электроприемников (ЭП) определены значения коэффициента использования К_иi и коэффициента мощности tgц_i по [1,табл.1.5.1].

Средние активные P_cpi и реактивные мощности Q_cpi каждой группы одинаковых электроприемников рассчитаны по формулам:

, (1.2)

(1.3)

Где P_номi - номинальная мощность одного электроприемника в i-ой группе, кВт.

Средневзвешенные коэффициенты К_иср и tgц_cp по цеху в целом определялись по формулам:

(1.4)

(1.5)

Здесь P_{ном ?} - суммарная номинальная мощность электроприемников всех электроприемников цеха, кВт.

Эффективное число электроприемников находится по формуле:



, (1,6)

Где Р_{ном max} - наибольшая номинальная мощность одного электроприемника цеха.

Коэффициент расчетной нагрузки K_p определяется по [2, табл. 2] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников

Расчетная активная и реактивная нагрузка цеха в целом:

, (1.7)

(1.8)

Таблица 1.2

Расчет электрических нагрузок для трансформаторов КТП

Исходные данные	Средняя мощность группы ЭП	nэ	Кр	Расчетная мощность
По заданию	По справочным данным	Pср, кВт	Qср, кВАр			Рр,кВт	Qр, кВАр
Наименование электроприемника	Кол-во ЭП nф	Номинальная мощность, кВт	Ки	tg
		одного ЭП	общая
Токарные станки	3	8,5	25,5	0,14	1,73	3,57	6,18
Электропривод раздвижных ворот	3	2	6	0,15	1,73	0,9	1,56
Универсальные заточные станки	3	3,5	10,5	0,14	1,73	1,47	2,54
Заточные станки для червячных фрез	2	8	16	0,14	1,73	2,24	3,88
Резьбошлифовальные станки	2	5,2	10,4	0,14	1,73	1,456	2,52
Заточные станки для фрезерных головок	2	3,2	6,4	0,14	1,73	0,896	1,55
Круглошлифовальные станки	5	9,6	48	0,14	1,73	6,72	11,63
Вентиляторы	3	4,5	13,5	0,8	0,75	10,8	8,10
Плоскошлифовальные станки	6	28	168	0,14	1,73	23,52	40,69
Внутришлифовальные станки	6	10,4	62,4	0,14	1,73	8,736	15,11
Кран-балка	1	7,6	7,6	0,2	0,62	1,52	0,94
Заточные станки	4	2,8	11,2	0,14	1,73	1,568	2,71
Итого	40		385,5	0.16	1,54	63,396	97,40	5	2	126,79	194,81

2. РАСЧЕТ ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ

Кроме силовой нагрузки в цехе имеется осветительная нагрузка, расчетная величина которой определяется по формуле (2.1)

P_р.о.= Р_уст • К_с • К_ПРА, (2,1)

Где: Р_уст - Установочная мощность ламп;

К_с - коэффициент спроса;

К_ПРА - Коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре.

Для определения установочной мощности ламп необходимо найти их количество, которое зависит от размещения светильников в цехе.

Размещение светильников в плане и в разрезе цеха определяется следующими размерами:

Н=8м, Н_в=4м - заданными высотами цеха и вспомогательных помещений;

h_c= 2м - расстоянием светильника от перекрытия;

h_п= Н - h_c - высотой светильника над полом;

h_p = 1 м - высотой расчетной поверхности над полом;

h = h_п - h_p - расчетной высотой;

L - расстояние между соседними светильниками или рядами ламп;

I - расстояние от крайних светильников до стены.

Основное требование при выборе расположения светильников заключается в доступности их при обслуживании. Кроме того, размещение светильников определяется условием экономичности. Важное значение имеет отношение расстояния между светильниками или рядами светильников к расчетной высоте л=L / h, уменьшение его приводит к удорожанию осветительной установки и усложнению ее обслуживании, а чрезмерное увеличение приводит к резкой неравномерности освещения и к возрастанию расходов энергии.

При лучшем освещении легче обнаруживаются недостатки, допускаемые при обработке деталей и, следовательно, улучшается качество продукции. В свою очередь, недостаточное или нерациональное освещение могут стать причиной повышения травматизма, так как при недостаточной освещенности затрудняется различение опасных частей станков.

Существуют два вида освещения: естественное и искусственное.

Роль естественного освещения в обеспечении благоприятных условий труда на производстве очень велика. За счет дневного света в помещениях можно добиться высокого уровня освещенности на рабочих местах; естественный свет наиболее привычен для глаза человека.

Для искусственного освещения в настоящее время используют несколько видов источников света. Основными из них являются лампы накаливания, люминесцентные лампы, специальные лампы с повышенной световой отдачей - ртутные высокого и сверхвысокого давления.

Для освещения цеха металлорежущих станков предварительно выбираем светильники РСП 05-700-001с ртутно-кварцевыми лампами с исправленной цветностью типа ДРЛ. Для выбранного светильника РСП 05-700-001, имеющего глубокую кривую силы свечения по [3,с.260,таблица 10.4] принимаем л=1. Для освещения вспомогательных помещений выбраны светильники ЛПО 12-2х40-904 с люминесцентными лампами ЛБ, для которых л=0,9.

Находим значение расчетной высоты h для цеха и вспомогательных помещений по формуле:

, (2.2)

Следовательно, расстояние между рядами светильников в цехе и во вспомогательных помещениях:

(2.3)

В соответствии с полученными значениями L выполнено размещение светильников в цехе металлорежущих станков которое показано на рисунке 2.1.

Для определения мощности ламп методом коэффициента использования рассчитывается световой поток каждого светильника, необходимый для получения нормы освещённости:



(2.4)

Где Ф - световой поток одного светильника, лм;

Е_н - нормированная минимальная освещенность, лк;

К_зап = 1,5 - коэффициент запаса;

S - площадь помещения, m²;

z = 1,15- коэффициент неравномерности для ламп ДРЛ;

?- коэффициент использования светового потока, о.е.;

N- число светильников.

Для вспомогательных помещений по формуле (2.4) при подстановки в неё вместо числа светильников N числа рядов n люминесцентных ламп рассчитывается световой поток ламп одного ряда.

Норма освещенности для станочного отделения цеха - Е_Н.i =300лк [4,c.94-100.]

Коэффициент использования светового потока является функцией индекса помещения i:

(2.5)

Здесь А - длина помещения, m;

В - ширина помещения, m.

Индекс помещения для станочного отделения цеха согласно плану:



Кроме индекса помещения, для нахождения коэффициента использования светового потока необходимо знать коэффициенты отражения потолка, стен и рабочей поверхности. Для чистого бетонного потолка, бетонных стен с окнами и темной расчетной поверхностью: р_п= 70%, р_с=50%, р_р=30% [4,табл.5-1] .

По [4,табл.5-9] определили коэффициент использования светового потока для половины станочного отделения -?= 90%.

В соответствии с планом размещения светильников (рис. 1.1.) определяем требуемый световой поток для половины станочного отделения

По [4, табл.2,15] выбираем лампы ДРЛ 400, имеющие мощность ламп Р_ном = 400 Вт и световой поток Ф_ном =19000лм. Световой поток выбранных ламп отличается от расчетного значения на 7,5%,что допустимо [3,с.261].

Индекс помещений для бытовки:

Требуемый световой поток для одного ряда светильников в бытовке:

лм

Выбираем лампы ЛБ40-1, имеющие мощность P_ном =40 Вт и световой поток Ф_ном = 3000 лм.



Определяем число светильников N в одном ряду:

(2.6)

Здесь 2- число ламп в одном светильнике ЛПО12-2х40-904:

Суммарная длина N светильников ЛПО12-2х40-904

(2.7)

Здесь L₁ = 1,54m - длина одного светильника ЛПО12-2х40-904 [4,табл.3-9].

Аналогичным образом рассчитано число светильников и их суммарная длина для вспомогательных помещений, расчет показан в таблице 2.1. При этом для всех вспомогательных помещений выбраны светильники ЛПО12-2х40-904 с лампами ЛБ40-1

Общее число светильников ЛПО12-2х40-904 в цехе:

N_л =4



Таблица 2.1

Расчет числа светильников для помещений цеха

Помещение	Ен, лк	h, м	А, м	В, м	n	i	з, о.е.	Ф, лм	N
Станочное отделение		5	50	30		3,75	0,9	20536	42
Заточное отделение	300	2,34	18	8,2		2,4	0,9	3514	21
Резьбошлифовальное отделение			8	6		1,46	0,9	4000	6
Бытовка	75	2,34	6	6	1	1,28	0,48	4218	2
Инструментальная			6	6	1	1,28	0,48	4218	2
Склад			6	6	1	1,28	0,58	3491	2
Кладовая			6	5	1	1,16	0,58	2909	2
Вентиляционная			6	6	1	1,28	0,48	4218	2
Щитовая			4	6	1	1,02	0,48	5625	1
Доп. помещение			6	6	1	1,28	0,48	4218	2

Общее число ламп ЛБ-40 в цехе: N_л=80

Число ДРЛ400: N_д=42

Установленная мощность ламп:

(2.8)

Р_уст= 42·700+80·40=29400+3200=32600 Вт.

По [3,с 271] определили значение коэффициентов спроса и учета потерь мощности в пускорегулирующей аппаратуре для люминесцентных ламп и ламп ДРЛ: К_с=0,95; К_{ПРА Л} = 1,2; К_{ПРА Д} = 1,1. Следовательно, осветительная нагрузка цеха:

P_ро=29,4•0,95·1,1+3,2·0,95·1,2=34,37 кВт;

Q_ро= P_ро•tgц_o=34,37•0.33=11,34 кВАр

Таким образом, полная нагрузка цеха, с учетом осветительной нагрузки составляет:



Р_р?= P_{цех р}+ Р_ро (2.9)

Q_р?=Q_{цех р}+Q_ро (2.10)

Р_р?= 126,79+34,37=161,16 кВт.

Q_р?= 194,81+11,34=206,15 кВАр.

3. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ

Принимаем, что на рассматриваемом объекте имеется складской резерв трансформаторов, тогда с учетом того что потребители цеха имеют только 2 и 3 категории по надежности электроснабжения, принимаем что подстанция выполняется однотрансформаторной [3,с.106].

Расчетную мощность трансформатора определяем по формуле

[3, с.106]

(3.1)

здесь К_з = 0,9 -рекомендуемый коэффициент загрузки для однотрансформаторной ТП [3,с. 103].

кВА

Выбираем трансформатор ТМ-250/10

Определяем реактивную мощность, которую целесообразно передавать через силовой трансформатор из сети 10 кВ в сеть 0,4 кВ [3,с.106]:

(3.2)

кВАр

Находим мощность низковольтных компенсирующих установок (НКУ) [3.с.106]:

(3.3)

кВАр

Мощность НКУ, необходимых для сведения потерь электроэнергии в распределительной сети к минимуму:

(3.4)

Расчетный коэффициент г зависит от схемы питания цеховой подстанции и расчетных параметров К_р1 и К _р2, которые определяются по [3,с.108-109,таблицы 4.6и4.7]: К_р1=9 К_р2 =7(при длине питающей линии 1,3км). Принимаем, что цеховая ТП получает питание по радиальной схеме, тогда по[3,c.108-109,рисунок 4.86] найдено, что г =0,38, следовательно:

Q_НКУ2=206,15-49,15-0,38·250=62 кВАр

4. ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

4.1 Разработка системы электроснабжения

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

- обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;

- быть удобные и безопасные в эксплуатации;

- иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведенных затрат);

- иметь конструктивное исполнение, обеспечивающие применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Схемы цеховых сетей делят на магистральные и радиальные. Линию цеховой электрической сети, отходящую от распределительного устройства низшего напряжения цеховой ТП и предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приемников электроэнергии и распределительной сети цеха, называют главной магистральной линией (или главной магистралью). Главные магистрали рассчитывают на большие рабочие токи (до 6300 А); они имеют небольшое количество присоединений. Рекомендуется применять магистральные схемы с числом отходящих от ТП магистралей, не превышающим числа силовых трансформаторов.

Распределительные магистрали предназначены для питания приемников малой и средней мощности, равномерно распределенных вдоль линии магистрали. Такие схемы выполняют с помощью комплектных распределительных шинопроводов серии ШРА на токи до 630А. Питание их осуществляют от главных магистралей или РУ низшего напряжения цеховой подстанции.

Магистральные схемы обеспечивают высокую надежность электроснабжения, обладают универсальностью и гибкостью (позволяют заменять технологическое оборудование без особых изменений электрической сети). Поэтому их применение рекомендуется во всех случаях, если тому не препятствуют территориальные расположения нагрузок, условия среды и технико-экономические показатели.

Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от РУ низшего напряжения ТП и предназначенных для питания небольших групп приемников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха.

Распределение электроэнергии к отдельным потребителям при радиальных схемах осуществляют самостоятельными линиями от силовых пунктов, располагаемых в центре электрических нагрузок данной группы потребителей. Рекомендуется использовать как наиболее дешевые силовые пункты с предохранителями (типов СП, СПУ, ШРСУЗ). Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность электроснабжения. Однако они требуют больших затрат на электрооборудование и монтаж, чем магистральные схемы.

Рис. 4.1 Схема электроснабжения цеха

4.2 Расчет электрических нагрузок

Для данного проекта выбрана радиальная схема электроснабжения, расчет которой выполняется по алгоритму, показанному в главе 1 данного проекта. Разница заключается в том, что электроприемники распределяются по подключениям, для каждого из которых расчетная нагрузка определяется по отдельности. При этом коэффициенты расчетной нагрузки находятся по [2,табл. 1] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников для данного подключения К_р=f(К_и.ср, n_э). Расчет выполнен в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Расчет электрических нагрузок низковольтной сети по группам подключения

ЭП, подключаемые к одному шинопроводу или силовому пункту	nф	Номинальная мощность, кВт	Ки	tgф	Рср, кВт	Qср, кВАр	nэ	Кр	Рр, кВт	Qр, кВАр
		одного ЭП	общая
Электропривод раздвижных ворот (11)	1	2	2	0,15	1,73	0,3	0,52
Вентиляторы (20-22)	3	4,5	13,5	0,8	0,75	10,8	8,10
Итого по СП1	4	6,5	15,5	0,71		11,1	8,62	4	1,07	11,88	9,22
Токарные станки (14-16)	3	8,5	25,5	0,14	1,73	3,57	6,18
Плоскошлифовальные станки (23,24,29,30,36,37)	6	28	168	0,14	1,73	23,52	40,69
Итого по СП2	9	36,5	193,5	0,14		27,09	46,87	8	1,8	48,76	84,36
Круглошлифовальные станки (17,18)	2	9,6	19,2	0,14	1,73	2,688	4,65
Внутришлифовальные станки (25,26)	2	10,4	20,8	0,14	1,73	2,912	5,04
Заточные станки (32,33,38,39)	4	2,8	11,2	0,14	1,54	1,568	2,41
Электропривод раздвижных ворот (40)	1	2	2	0,15	1,73	0,3	0,52
Кран-балка (31)	1	7,6	7,6	0,2	0,62	1,52	0,94
Итого по СП3	10	32,4	60,8	0,15		8,988	13,56	7	1,96	17,62	26,59
Внутришлифовальные станки (27,28,34,35)	4	10,4	41,6	0,14	1,73	5,824	10,08
Итого по СП4	4	10,4	41,6	0,14		5,824	10,08	4	2,52	14,68	25,39
Электропривод раздвижных ворот (1)	1	2	2	0,15	1,73	0,3	0,52
Резьбошлифовальные станки (6,7)	2	5,2	10,4	0,14	1,73	1,456	2,52
Круглошлифовальные станки (12,13,19)	3	9,6	28,8	0,14	1,73	4,032	6,98
Итого по СП5	6	16,8	41,2	0,14		5,788	10,01	5	2,23	12,91	22,33
Универсальные заточные станки (2-4)	3	3,5	10,5	0,14	1,73	1,47	2,54
Заточные станки для червячных фрез (8,9)	2	8	16	0,14	1,73	2,24	3,88
Заточные станки для фрезерных головок (5,10)	2	3,2	6,4	0,14	1,73	0,896	1,55
Итого по СП6	7	14,7	32,9	0,14		4,606	7,97	6	2,16	9,95	17,21
Итого по ГРЩ1	40					63,396	97,11			115,79	185,10

Размещено на http://www.allbest.ru/

5 .ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

5.1 Выбор сечений кабелей к силовым пунктам и распределительным щитам

Выбор сечений кабелей к силовым пунктам и распределительным осуществляется по расчетному току, который определяется по формуле:

(5.1)

здесь Р_р, Q_р - расчетные значения активной и реактивной мощностей, текущих по проводнику.

Выбираем провод АВВГ-3х95, С длительно- допустимым током I_дл.доп.=170А.

Аналогичным образом выбираются остальные провода и кабели, результаты расчетов сведены в таблицу 5.1.



Таблица 5.1

Выбор питающих кабелей.

Участок	Питаемые ЭП	Рр,кВт	Qр,кВАр	Iр,А	Проводник	I дл.доп, А
ТП-ГРЩ1	Цех+осв.	161,16	206,15	377,69	АВВГнг-3х185	385
ГРЩ1-СП1	11,20-22	11,88	9,22	21,70	АВВГ-3х6	38
ГРЩ1-СП2	14-16,23,24,29,30,36,37	48,76	84,36	140,64	АВВГ-3х50	165
ГРЩ1-СП3	17,18,25,26,32,33,38,39,31,40	17,62	26,59	46,03	АВВГ-3х10	60
ГРЩ1-СП4	27,28,34,45	14,68	25,39	42,33	АВВГ-3х10	60
ГРЩ1-СП5	1,6,7,12,13,19	12,91	22,33	37,23	АВВГ-3х10	42
ГРЩ1-СП6	2-5,8-10	9,95	17,21	28,69	АВВГ-3х6	38
ГРЩ1-ЩО	Осветит. нагр.	34,37	11,34	52,24	АВВГ-3х10	60

Расчетный ток электроприемников, присоединяемых к РЩ или СП, определяется по фактически потребляемой мощности ЭП по формуле [3,с.292]:

(5.2)

где P_ном- номинальная активная мощность электроприемника, кВт;

U_ном- номинальное линейное напряжение сети, кВ;

Cosц- номинальный коэффициент мощности нагрузки;

з- номинальный КПД электроприемника.

Для токарных станков показанных на плане цеха под номером 14-16:

Для питания станка выбираем провод АВВГ - 3х10 с длительно допустимым током I_дл.доп=38А.

Аналогично выбираются сечения питающих проводов для остальных ЭП, результаты сведены в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

Выбор сечения проводников к ЭП

Номер ЭП на плане	Рном,кВт	cosц	Ip, A	Провод(кабель)	I дл.доп, А
1,11,40	2	0,5	6,8	АВВГ-3х2,5	16
2-4	3,5	0,5	11,9	АВВГ-3х2,5	16
5,10	8	0,5	21,17	АВВГ-3х10	38
6,7	5,2	0,5	17,6	АВВГ-3х4	21
8,9	3,2	0,5	10,87	АВВГ-3х2,5	16
12,13,17-19	9,6	0,5	32,6	АВВГ-3х10	38
20-22	4,5	0,9	8,5	АВВГ-3х2,5	16
14-16	8,5	0.5	28,87	АВВГ-3х10	38
23,24,29,30,36,37	28	0,5	95,1	АВВГ-3х50	105
25-28,34,35	10,4	0,5	35,32	АВВГ-3х10	38
31	7,6	0,85	15,18	АВВГ-3х4	21
32,33,38,39	2,8	0,5	9,51	АВВГ-3х2,5	16

5.2 Расчет сечения проводов для осветительных сетей

Выбор проводников для осветительных сетей произведен по условию минимума расхода проводникового материала. Осветительная сеть выполняется как трехфазной для ламп ДРЛ, так и однофазной - ЛБ, но распределение светильников по фазам выполнено таким образом, что в целом по цеху осветительная нагрузка является симметричной.

Выбор сечений проводников для каждого из участка проведем по формуле:

(5.1)

здесь F - сечение данного участка сети;

М - момент нагрузки данного участка;

С - коэффициент, зависящий от материала проводника. С =46 для меди;

ДU_доп =4,3 % - располагаемые потери напряжения осветительной сети, зависящие от мощности трансформатора (250 кВА), его коэффициента загрузки (0,9) и коэффициента мощности (0,85) [4,табл.12-6].

Определяем моменты нагрузки участков осветительной сети.

M_i=P_свi•N_свi•L_прив, (5.2)

здесь P_св - мощность светильника, равная мощности лампы.

N_св - Число светильников на участке;

L_прив= L_0i+0,5•L_i,

Где L_0i - длина от ЩО до первого светильника, м;

L_i - длина от первого светильника до i-го светильника, м;

Определяем момент и сечение проводника на участке 1 - 2:

М_1-2= 0,4•18·(12+0,5•85)=392,4 кВт•м

Аналогично находим моменты для остальных участков, расчеты сводим в таблицу 5.3.

Определяем момент на участке 0-1 (ГРЩ1 до ЩО);

(5.3.)

F=(392,4+763,2)+1,85•(1,56+4,16+17,04+144,48+50,4)/46•4,3=7,87мм².

Принимаем ближайшее большее по стандарту сечение - 6мм².Выбираем кабель АВВГ-3х10[5,с.291,340].

Определяем токовую нагрузку для участков трехфазной осветительной сети:

(5.4)

Определяем токовую нагрузку для участков однофазной осветительной сети:

(5.5)

Проверяем сечение проводника по длительной токовой нагрузке: I_p?I_дл.доп

Аналогично производим расчет для остальных участков осветительной сети. Расчетные данные заносим в таблицу 5.3.

Таблица 5.3

Выбор сечения проводников для освещения

Участок	М, кВт•м	Ip, A	Провод(кабель)	Iдл.доп. А
1-2	392,4	12,22	АППВ-3х2,5	19
1-3	763,2	16,30	АППВ-3х2,5	19
1-4	1,56	1,09	АППВ-3х2,5	19
1-5	4,16	1,45	АППВ-3х2,5	19
1-6	17,04	2,18	АППВ-3х2,5	19
1-7	144,48	7,64	АППВ-3х2,5	19
1-8	50,4	2,18	АППВ-3х2,5	19

Для защиты осветительных установок выбираем автоматические выключатели АЕ2046МП-100 (I_ном =63А, I_{рас•ном} = 156А) и ВА51-31-1 для однофазных приемников.

6. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

В сетях до 1 кВ защиту электрооборудования выполняют плавкими предохранителями и расцепителями автоматических выключателей.

6.1 Выбор предохранителей

Плавкий предохранитель предназначен для защиты электрических установок от коротких замыканий и перегрузок. Основными его характеристиками являются ток плавкой вставки I_{ном вст}, номинальный ток предохранителя I_{ном пр}, номинальное напряжение предохранителя U_{ном пр}, номинальный ток отключения предохранителя I_{ном откл}, защитная (времятоковая) характеристика предохранителя.

Номинальным током плавкой вставки называют ток, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы в нормальном режиме. Номинальный ток предохранителя - это ток, при длительном протекании которого не наблюдается перегрева предохранителя в целом. Необходимо иметь в виду, что в предохранителе может использоваться плавкая вставка с номинальным током, меньшим номинального тока предохранителя. Номинальное напряжение предохранителя определяет конструкцию предохранителя и длину плавкой вставки. Отключающая способность предохранителя характеризуется номинальным током отключения, являющимся наибольшим током КЗ, при котором предохранитель разрывает цепь без каких- либо повреждений, препятствующих его дальнейшей работе после смены плавкой вставки.

Наибольшее распространение в сетях до 1 кВ получили предохранители типа НПН (насыпной неразборный) и типа ПН2 (насыпной разборный).

Различают плавкие предохранители инерционные (типа ИП), способные выдерживать значительные кратковременные перегрузки, и безинерционные (типов НПН, ПН2) с ограниченной способностью к перегрузкам.

Выбор предохранителей производится по следующим условиям:

U_ном.пр ? U_c, (6.1)

I_ном.пр ? I_p.max, (6.2)

Где U_c -номинальное напряжение сети ;

I_p.max - максимальный рабочий ток.

Плавкая вставки для безинерционных предохранителе выбирается следующим образом:

I_{ном.вст} ? I_p.max, (6.3)

I_{ном.вст} ? i_n./К_пер, (6.4)

Где i_n - пусковой ток одного двигателя.

К_пер - 2,5 коэффициент перегрузки для легких условий пуска[3,с.284]

Выбор предохранителей для токарного станка №14:

U_c= 0.4 кВ;

I_p.max =28,87А

i_n./К_пер= 5·28,87/2,5=57,74А.

Выбираем предохранитель типа НПН2-60 с током плавкой вставки

I_{ном вст} = 63А.

Аналогично выбираются предохранители для остальных ЭП, результаты представлены в таблице 6.1.



Таблица 6.1

Выбор предохранителей

Номер ЭП на плане	Ip, A	Марка предохранителя	in/Kпер, А	Iвст, А
1,11,40	6,8	НПН2-60	13,6	16
2,3,4	11,9	НПН2-60	23,8	25
5,1	21,17	НПН2-60	42,34	63
6,7	17,6	НПН2-60	35,2	40
8,9	10,87	НПН2-60	21,74	25
12,13,17-19	32,6	ПН2-250	65,2	80
20-22	8,5	НПН2-60	17	20
14-16	28,87	НПН2-60	57,74	63
23,24,29,30,36,37	95,1	ПН2-250	190,2	200
25-28,34,35	35,32	ПН2-250	70,64	80
31	15,18	НПН2-60	30,36	31,5
32,33,38,39	9,51	НПН2-60	19,02	20

6.2 Выбор автоматических выключателей

Наряду с плавкими предохранителями в установках напряжением до 1 кВ широко применяют автоматические воздушные выключатели, выпускаемые в одно-, двух- и трехполюсном исполнении, постоянного и переменного тока.

Автоматические выключатели снабжают устройством релейной защиты, которое в зависимости от типа выключателя выполняют в реле токовой отсечки, максимальной токовой защиты или двухступенчатой токовой защиты. Для этого используют электромагнитные и тепловые реле.

Эти реле называют расцепителями.

Конструктивно автоматические выключатели намного сложнее предохранителей и представляют собой сочетание выключателя и расцепителя. Номинальным током автоматического выключателя I_ном.а называют наибольший ток, при протекании которого выключатель может длительно работать без повреждений. Номинальным напряжением автоматического выключателя U_ном.а называют указанное в паспорте напряжение, равное напряжению электрической сети, для работы в которой этот выключатель предназначен. Номинальным током расцепителя I_{ном.рас} называют указанный в паспорте ток, длительное протекание которого не вызывает срабатывание расцепителя. Током уставки расцепителя называют наименьший ток, при протекании которого расцепитель срабатывает.

При выборе уставок тока срабатывания автоматических выключателей необходимо учитывать различия в характеристиках и погрешности в работе расцепителей выключателей. Существуют следующие требования к выбору автоматических выключателей:

- Номинальное напряжение выключателя не должно быть ниже напряжения сети;

- Отключающая способность должна быть рассчитана на максимальные токи КЗ, проходящие по защищаемому элементу:

- Номинальный ток расцепителя должен быть не меньше наибольшего расчетного тока нагрузки, длительно протекающего по защищаемому элементу.

I_{ном.рас}? I_p.max; (6.5)

Автоматический выключатель не должен отключаться в нормальном режиме работы защищаемого элемента, поэтому ток уставки замедленного срабатывания регулируемых расцепителей следует выбирать по условию:

I_{ном.рас} ?(1,1: 1,3) I_p.max; (6.6)

При допустимых кратковременных перегрузках защищаемого элемента автоматический выключатель не должен срабатывать; это достигается выбором уставки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя по условию



I_{ном.рас} ?(1,25: 1,35)· i_пик; (6.7)

где I_пик - пиковый ток.

Пиковый ток рассчитывается по формуле:

i_пик= i_п.max+(I_p-k_и•i_ном.max), (6.8)

здесь i_п.max - наибольший из пусковых токов двигателей группы приемников;

I_р - расчетный ток группы приемников;

k_и - коэффициент использования, характерный для двигателя, имеющего наибольший пусковой ток;

i_ном.max - номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током.

Выбор автоматического выключателя, защищающего РЩ1:

I_p.max=21,7 A,

I_пик.= 7,5•8,5+(21,7-0,16•8,5)=84,1А,

1,2· I_p.max =1,2·21,7=26,04 А

1,25·i_пик=1,25•84,1=105,12А

Выбираем автоматический выключатель марки АЕ2046МП-100 [1,табл.А.6]:

I_ном.а =50 A

U_ном.а =0,4 кВ,

I_{ном.рас} =600 A;

I _{рас.ном.э} =4500 A

Аналогично выбираем остальные автоматические выключатели, результаты показаны в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Выбор автоматических выключателей

Защищаемый элемент	Iр, А	1,2·Iр, A	Выключатель	Iном, А	Iрас.ном, А	iпик, А	1,25•iпик, А	Iрас.ном.э,А
ГРЩ1	377,69	453,228	ВА-88-40	500	800	1075,72	1344,66	5000
РЩ1	21,70	26,04	АЕ2046МП-100	31,5	378	84,1	105,11	4500
РЩ2	140,64	168,768	ВА-88-35	200	250	838,67	1048,34	2000
РЩ3	46,03	55,236	АЕ2046МП-100	50	600	305,28	381,60	4500
РЩ4	42,33	50,796	АЕ2046МП-100	50	600	301,58	376,97	4500
РЩ5	37,23	44,676	АЕ2046МП-100	40	480	276,51	345,64	4500
РЩ6	28,69	34,428	АЕ2046МП-100	31,5	378	184,08	230,10	4500
ЩО	52,24	62,688	АЕ2046МП-100	63	756	52,24	65,30	4500

7 .РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Для проверки выбранного электрооборудования необходимо провести расчет токов трехфазного короткого замыкания.

7.1 Расчет токов трехфазного КЗ

Для расчетов тока КЗ составляем схемы замещения для всех типовых расчетных точек КЗ (Ввод ГРЩ1 и наиболее удаленный ЭП) Составленные схемы предоставлены на рисунке 7.1)

Рисунок 7.1 Схемы для расчетов тока КЗ в типовых точках

Сопротивление системы, приведено к напряжение 0,4 кВ

(7.1)



здесь I_откл=20 кА - среднее значение отключающей способности современных выключателей 6 кВ.

Сопротивление трансформатора ТМ-250 [6.табл.2.50] приведенных к стороне 0,4 кВ:

; (7.2)

(7.3)

R_т=23,68 мОм;

Q_т=107,5мОм

Сопротивления кабельных линий определяются по удельным сопротивлениям [6. c. 138,139] и их длине:

Z=z_уд·L, (7.4)

Л1: R₀=1,69·13=21,97 мОм

X₀=0,606·13=7,87 мОм

Л2: R₀=5,94·51=302,94 мОм;

X₀= 2,24·51=114,24 мОм

Л3: R₀=5,94·9=53,46 мОм;

X₀= 2,24·9=20,16 мОм

Находим сопротивление автоматических выключателей

Zкв1- R₀=0,52; X₀=0,15 мОм

Zкв2- R₀=7; X₀=4,5 мОм

Сопротивление плавкой вставки предохранителя перед ЭП 28

Rпр=80мОм

[6, табл. 2.54]

R_рез=489,57 мОм; X_рез=254,86 мОм

Результирующее сопротивление при КЗ на ЭП-28:

(7.5)

Начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ на ЭП-28:

(7.6)



Аналогичным образом найдены токи трехфазного КЗ для остальных типовых точек КЗ.

Ударный ток находится по формуле[6,с.127]:

(7.7)

где К_уд - ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени Т_а. Постоянная времени [6,с.125] и ударный коэффициент [7,с.46]:

(7.8)

(7.9)

Таблица 7.1

Расчет токов КЗ

Точка КЗ	Z?, мОм	Z0?,мОм	IПО, кА	Iуд,кА
РУнн	110,5	1105	2.09	2,44
ГРЩ1	124,81	1248,1	1,85	2,16
ЭП-28	551,93	5519,3	0,418	0,604

8. ПРОВЕРКА СЕЧЕНИЙ ВЫБРАННЫХ ПРОВОДНИКОВ И КОМУТАЦИОННО - ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ

8.1 Проверка выбранных сечений кабелей по потере напряжения

Потери напряжения рассчитываются по формуле:

ДU-v3·I_p·(r_удcosц+x_удsinц)·L/1000, (8.1)

где I_p- расчетный ток в кабеле, А;

r_уд, х_уд- удельное активное и индуктивное сопротивление кабеля;

L - Длина кабельной линии

Определяем потерю напряжения в проводе ЭП 28, который является наиболее удаленным от ТП:

ДU=v3·35,32·(5,94·0,5+2,24·0,8)·9/1000=2,6 В,

Складывая данное значение с аналогично найденными потерями в кабельной линии от ТП к ГРЩ1 (1,2В) и в РЩ4 (3,3В), получаем наибольшую потерю напряжения в размере 7,1, что составляет 1,8% при допустимых 5%. Следовательно, кабель, питающий РЩ, и кабель к ЭП 28 успешно прошли проверку по допустимой потере напряжения.

8.2 Проверка выбранных сечений кабелей по условию соответствия выбранному аппарату МТЗ

Принятые сечения проводов и жил кабелей должны соответствовать защитному устройству:



I_дл.доп.?_Iз·k_защ, (8.2)

где I_з - параметр защитного устройства (ток срабатывания, номинальный ток);

k_защ - коэффициент защиты [3,табл.7.6].

Проверка выполнения условия (8.2) сделана в таблицах 8.1и 8.2 из которых хорошо видно, что условие (8.2) везде соблюдается

Таблица 8.1

Согласование питающих кабелей и выключателей

КЛ	Выключатель	kзащ	Iрас.ном,А	Iдл.доп.для кабеля,А	Iрас.ном•kзащ
ТП-ГРЩ1	ВА-88-40	0,66	500	385	330
ГРЩ1-СП1	АЕ2046МП-100	0,66	31,5	38	20,79
ГРЩ1-СП2	ВА-88-35	0,66	200	165	132
ГРЩ1-СП3	АЕ2046МП-100	0,66	50	60	33
ГРЩ1-СП4	АЕ2046МП-100	0,66	50	60	33
ГРЩ1-СП5	АЕ2046МП-100	0,66	40	42	26,4
ГРЩ1-СП6	АЕ2046МП-100	0,66	31,5	38	20,79
ГРЩ1-ЩО	АЕ2046МП-100	0,66	63	60	41,58

Таблица 8.2

Согласование сечений проводов и предохр...