Проект системы электроснабжения цеха металлоизделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Цех металлоизделий (ЦМ) является составной частью отрасли тяжелого машиностроения и предназначен для выпуска различных изделий для этого производства.

В цехе предусмотрено термическое отделение, в котором производится предварительная подготовка заготовок и окончательная подготовка готовых изделий.

В станочном отделении установлены станки различного назначения. Транспортные операции производятся с помощью мостовых кранов наземных электротележек.

Кроме названых в цехе имеются вспомогательные, бытовые и служебные помещения.

ЦМ получает электроснабжение от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП), расположенной на расстоянии 1,6 км от заводской подстанции глубокого ввода (ПГВ). Напряжение - 10 или 35 кВ. От энергосистемы (ЭСН) до ПГВ - 15 км.

Количество рабочих смен - 2. Потребители ЭЭ по надежности ЭСН - 2 и 3 категории.

Грунт в районе цеха - песок с температурой + 10°С. Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной 4,6 и 8 м каждый.

Размеры цеха АхВхН = 48х30х10 м.

Все помещения, кроме станочного и термического отделений, двухэтажные высотой 4 м.

Перечень ЭО цеха дан в таблице 1.

Мощность электропотребления указана для одного электроприемника.

Расположение основного ЭО показано на рисунке 1.



Рисунок 1 План расположения технологического оборудования цеха металлоизделий

Таблица 1 Установленная мощность оборудования цеха металлоизделий

Наименование	Установленная мощность, кВт	Номер на плане, шт.
Краны мостовые	25	1,31,42
Продольно-строгальные станки	12,2	2,3,14
Плоско-шлифовальные станки	3	15…17
Токарно-револьверные станки	3,5	4…8, 32…35, 39…41
Токарные станки	15	9…13
Вертикально-сверлильные станки	2,5	18,19
Расточный станок	13	20
Фрезерные станки	3,8	21,22
Радиально-сверлильные станки	9,5	23,24
Электрическая печь сопротивления	60	25
Электрические печи индукционные	24	26,27
Электродуговые печи	50	28…30
Вентиляторы	5	36…38

РЕФЕРАТ

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка: 46 страница, 3 рисунков, 15 таблиц, 15 ссылок на литературу. Графическая часть: 2 чертежа формата А1.

Объект проектирования - система электроснабженияе цеха металлоизделий завода по изготовлению механического оборудования и станков.

Цель работы - выполнить проект системы электроснабжения цеха металлоизделий.

Электроснабжение, режим работы, освещение, расчетная нагрузка по допустимому нагреву, батарея статических конденсаторов, трансформаторная подстанция, шинопровод, заземлитель.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ГПП	-	главная понизительная подстанция;
КТП	-	комплектная трансформаторная подстанция;
КУ	-	конденсаторная установка.
НУР	-	нормальный установившийся режим;
ПВ	-	продолжительность включения;
ПКР	-	повторно кратковременный режим;
ПУР	-	послеаварийный установившийся режим;
ПУЭ	-	Правила устройства электроустановок;
ПЭ	-	приемник электроэнергии;
РП	-	распределительный пункт;
РУ	-	распределительное устройство;
СП	-	силовой пункт.
КМ	-	кран мостовой,
ПС	-	продольно-строгальный станок,
ПШ	-	плоско-шлифовальный станок,
ТР	-	токарно-револьверный станок,
ТС	-	токарный станок,
ВС	-	вертикально-сверлильный станок,
РС	-	расточный станок,
ФС	-	фрезерный станок,
Р	-	радиально-сверлильный станок,
ЭС	-	электрическая печь сопротивления,
ЭИ	-	электрическая печь индукционная,
ЭП	-	электродуговая печь.

ВВЕДЕНИЕ

При строительстве промышленных предприятий, общественных и жилых объектов одной из основных задач является их бесперебойное электроснабжение. Качественно выполненное проектирование системы электроснабжения в значительной степени сокращает размеры капитальных вложений в энергетическое строительство и последующую эксплуатацию данных объектов.

Главной и наиболее ответственной задачей при проектировании системы электроснабжения каждого предприятия любой отрасли народного хозяйства является расчет электрических нагрузок. Результаты расчета значительно влияют на правильно подобранные оборудование и материалы, их начальную стоимость и последующую безаварийную эксплуатацию.

В курсовом проекте решены задачи формирования системы электроснабжения цеха металлоизделий. Выполнен расчет электрических нагрузок по допустимому нагреву, что позволило выбрать трансформатор на питающей подстанции, сечение кабельных линий и аппараты защиты. Также был проведен расчет параметров защитного заземления и выбор системы освещения.

трансформатор кабельный заземление

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Цех металлоизделий завода по изготовлению механического оборудования и станков, предназначен в основном для изготовления и ремонта специальных режущих, измерительных и - вспомогательных инструментов, специальных станочных, сборочных и контрольных приспособлений, штампов, пресс-форм для литья под давлением и выплавляемых моделей - кокилей, металлических моделей, подмодельных плит и другой оснастки. Цех металлоизделий работает в две смены, каждая смена длится 8 часов, источником питания является РП завода напряжением 10 кВ, количество персонала менее 50 человек, общее количество приемников электрической энергии 53 единиц.

Характеристика производственного помещения:

- естественное боковое двухстороннее освещение;

- минимальный размер обрабатываемой детали от 0,5 до 1 мм, работа средней точности, IV разряд зрительных работ, подразряд б;

- фон рабочей поверхности: темный;

- контраст различения объекта с фоном: средний;

- отделка помещения: светлые стены;

- высота цеха 8 м;

- высота рабочей поверхности - 1 м;

- окружающая среда - нормальная.

Характеристика служебно-бытовых помещений:

- V разряд зрительных работ, подразряд г;

- отделка помещения: светлые стены;

- высота помещения: два этажа по 3,6 м;

- высота рабочей поверхности 1 м;

- естественное боковое одностороннее освещение;

- окружающая среда - нормальная.

2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХА МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ

2.1 Расчет электрических нагрузок силового оборудования

Расчет электрических нагрузок силового оборудования будем проводить по методу упорядоченных диаграмм, при этом значение коэффициента мощности cos ц ПЭ [1] будем принимать максимальным, а индивидуальный коэффициент использования минимальным. Данные для расчета электрических нагрузок представим в виде таблицы 2.1 с [1], используя при этом следующие условные обозначения: КМ - кран мостовой, ПС - продольно-строгальный станок, ПШ - плоско-шлифовальный станок, ТР - токарно-револьверный станок, ТС - токарный станок, ВС - вертикально-сверлильный станок, РС - расточный станок, ФС - фрезерный станок, Р - радиально-сверлильный станок, ЭС - электрическая печь сопротивления, ЭИ - электрическая печь индукционная, ЭП - электродуговая печь.

Таблица 2.1 Данные для расчета электрических нагрузок силового оборудования методом упорядоченных диаграмм

Номер ПЭ на плане объекта	Уст. мощность ПЭ, кВт	Продолжит. вкл. ПВ, %	Инд. коэф. исп. kи.а.	Коэф. мощн. cos ц	Участие ПЭ в техн. смене («+»- вкл.)	График нагрузки (А-пост., Б-перем.)	Фазность
					1	2
КМ-1	25	25	0,14	0,5	+	+	Б	3
КМ-31	25	25	0,14	0,5	+	+	Б	3
КМ-42	25	25	0,14	0,5	+	-	Б	3
ПС-2	12,2	100	0,17	0,65	+	+	Б	3
ПС-3	12,2	100	0,17	0,65	+	+	Б	3
ПС-14	12,2	100	0,17	0,65	+	-	Б	3
ПШ-15	3	100	0,14	0,5	+	+	Б	1
ПШ-16	3	100	0,14	0,5	+	-	Б	1
ПШ-17	3	100	0,14	0,5	+	-	Б	1
ТР-4	3,5	100	0,17	0,65	+	+	Б	3
ТР-5	3,5	100	0,17	0,65	+	+	Б	3
ТР-6	3,5	100	0,17	0,65	+	+	Б	3
ТР-7	3,5	100	0,17	0,65	+	+	Б	3
ТР-8	3,5	100	0,17	0,65	+	+	Б	3
ТР-32	3,5	100	0,17	0,65	+	-	Б	3
ТР-33	3,5	100	0,17	0,65	+	-	Б	3
ТР-34	3,5	100	0,17	0,65	+	-	Б	3
ТР-35	3,5	100	0,17	0,65	+	-	Б	3
ТР-39	3,5	100	0,17	0,65	+	-	Б	3
ТР-40	3,5	100	0,17	0,65	+	+	А	3
ТР-41	3,5	100	0,17	0,65	+	+	Б	3
ТС-9	15	100	0,14	0,5	+	+	Б	3
ТС-10	15	100	0,14	0,5	+	+	Б	3
ТС-11	15	100	0,14	0,5	+	+	Б	3
ТС-12	15	100	0,14	0,5	+	-	Б	3
ТС-13	15	100	0,14	0,5	+	-	Б	3
ВС-18	2,5	100	0,14	0,5	+	+	Б	1
ВС-19	2,5	100	0,14	0,5	+	-	Б	1
РС-20	13	100	0,17	0,65	+	+	Б	3
ФС-21	3,8	100	0,17	0,65	+	+	Б	3
ФС-22	3,8	100	0,17	0,65	+	-	Б	3
Р-23	9,5	100	0,14	0,5	+	-	Б	3
Р-24	9,5	100	0,14	0,5	+	+	Б	3
ЭС-25	60	100	0,8	0,95	+	+	А	3
ЭИ-26	24	100	0,75	0,35	+	+	А	3
ЭИ-27	24	100	0,75	0,35	+	-	А	3
ЭП-28	50	100	0,75	0,87	+	+	А	3
ЭП-29	50	100	0,75	0,87	+	+	А	3
ЭП-30	50	100	0,75	0,87	+	-	А	3
В-36	5	100	0,6	0,8	+	+	А	3
В-37	5	100	0,6	0,8	+	+	А	3
В-38	5	100	0,6	0,8	+	+	А	3

Все необходимые данные об оборудовании цеха металлоизделий сведены в таблицу 2.1.

Расчет электрических нагрузок от силового оборудования цеха металлоизделий выполним методом упорядоченных диаграмм. Этот метод считается наиболее точным, так как, учитывает режим работы ПЭ в соответствии с отраслевым назначением, а также количество ПЭ, подключенных к узлу электрической сети. Суть метода состоит в следующем: расчет нагрузки осуществляется для каждого узла сети, расчет идет снизу вверх, от приемников с пренебрежением потерь. Таким образом, условно обозначаем группу ПЭ, работающих с постоянным графиком нагрузки А, а группу ПЭ с переменным графиком нагрузки Б.

Результаты расчета электрических нагрузок силового оборудования методом упорядоченных диаграмм для двох смен представлены в виде таблицы 2.2.

Таблица 2.2 Результаты расчета электрических нагрузок по допустимому нагреву методом упорядоченных диаграмм

Номер технологической смены	Электрическая нагрузка по допустимому нагреву
	активной мощности, кВт	реактивной мощности, кВАр	полной мощности, кВА
I	278,37	206,77	346,77
II	201,74	135,64	243,1

2.2 Расчет электрических нагрузок осветительной сети

2.2.1 Выбор системы освещения

При выборе системы освещения обращают внимание на характер технологического процесса с точки зрения категории зрительных работ и правил техники безопасности. Для этого воспользуемся нормативными требованиями [2] и обоснуем правильность выбранного решения. Так как в цеху металлоизделий выполняются работы средней точности, то минимальный размер обрабатываемой детали от 0,5 до 1 мм. Контраст объекта различения с фоном малый, фон средний, а характеристика зрительных робот - общее наблюдение за ходом производственного процесса. При постоянном пребывании людей, то принимаем разряд зрительных работ IV б согласно [3]. Исходя из условий, что в служебно-бытовом помещении выполняются зрительные работы малой точности, наименьший размер объекта различения находится в пределах от 1 до 5 мм, контраст объекта различения с фоном средний, фон светлый, что соответствует разряду зрительных работ V г согласно [3] .

2.2.2 Обоснование напряжения осветительной сети и режима работы нейтрали трансформатора

Для питания осветительной сети производственного и служебно-бытовых помещений применяем электрическую сеть напряжением 220 В переменного тока. Нейтраль трансформатора глухозаземленная, так как осветительные сети протяжнее силовых и основной мерой защиты, при повреждениях, является зануление с отключением поврежденных участков автоматическими выключателями.

2.2.3 Выбор источника света

Для производственного помещения, высотой 10 м, выбираем дуговые ртутные лампы типа ДРЛ [3] так, как одной из преимуществ этих ламп - улучшение видимости во время сильного загрязнения окружающей среды. Для служебно-бытовых помещений, высотой 4 м - люминесцентные лампы типа ЛБ [3].

Потому, что спектр излучения идеально подходит для человеческого глаза.

2.2.4 Выбор освещенности и коэффициента запаса

Согласно данным категориям зрительных работ приведем нормы освещенности и коэффициент запаса [3]:

1) производственное помещение: лк, коэффициент запаса 1,5.

2) служебно-бытовые помещения: лк, коэффициент запаса 1,5.

2.2.5 Выбор типа светильника

Для производственных помещений выбираем светильники типа С34ДРЛ [3] с источником света дуговыми ртутными лампами, для служебно-бытовых помещений светильники типа ЛБ-80 [3] с источником света люминесцентные лампы низкого давления ЛБ (лампа белая).

Таблица 2.3 Значения удельной мощности светильников с люминесцентными и дуговыми ртутными лампами

Наименование помещения	Освещенность, лк	Тип светильника	Удельная мощность светильников на единицу площади щ100, Вт/мІ
Производственное помещение	200	С34ДРЛ	4,7
Служебно-бытовые помещения	100	ЛДОР ЛБ-80	5,2

Для расчета электрических нагрузок осветительной сети воспользуемся методом удельных показателей.

, (2.1)

где Руст - установленная мощность осветительной сети;

щ - удельная нагрузка осветительной сети на единицу площади светильников, Вт/мІ;

S - площадь помещения, мІ.

Так как между Е и щ существует прямая пропорциональность, то:

, (2.2)

где щ100 - удельная мощность светильника при освещенности помещения 100 лк;

Ен - требуемая освещенность помещения, лк.

Таблица 2.4 Результаты расчета мощности осветительной сети

Наименование помещения	Установленная мощность, кВт
Производственное помещение	9,4
Служебно-бытовые помещения	5,2

Определим расчетную нагрузку по допустимому нагреву по активной и реактивной мощностям осветительной сети, с учетом коэффициента запаса, по методу удельных показателей. Результаты расчетов представим в виде таблицы 2.5.

Таблица 2.5 Результаты расчета электрических нагрузок по допустимому нагреву систем искусственного освещения методом удельных показателей

Наименование помещения	Электрическая нагрузка по допустимому нагреву
	активной мощности, кВт	реактивной мощности, кВАр	Полной мощности, кВА
Производственное помещение	16,074	23,17	28,2
Служебно-бытовые помещения	2,34	3,37	4,1

2.3 Расчет суммарных электрических нагрузок силовой и осветительной сети

Определим суммарные расчетные нагрузки по допустимому нагреву по активной и реактивной мощностям от силовой и осветительной сети в целом на РП. Результаты расчетов представим в виде таблицы 2.6.

Таблица 2.6 Результаты расчета суммарных электрических нагрузок по допустимому нагреву на РП

Номер технологической смены	Электрическая нагрузка по допустимому нагреву
	активной мощности, кВт	реактивной мощности, кВАр	полной мощности, кВА
I	296,79	233,31	379,07
II	220,15	162,18	275,4

2.4 Расчет электрических нагрузок силовой сети по категорийности

Рассчитали расчетные нагрузки по допустимому нагреву активной и реактивной мощностям по бесперебойности питания. Результаты расчетов представим в виде таблицы 2.7.

Таблица 2.7 Результаты расчета электрических нагрузок по бесперебойности питания

Номер категории по бесперебойности питания	Электрическая нагрузка по допустимому нагреву
	активной мощности, кВт	реактивной мощности, кВАр	полной мощности, кВА
II	225,38	154,82	273,43
III	52,89	51,94	74,13

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ СЕТИ

3.1 Выбор количества силовых трансформаторов

Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховых промышленных предприятий должен быть технически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. Количество трансформаторов также зависит от категории бесперебойности питания ПЭ в отношении обеспечения надежности электроснабжения.

В цеху металлоизделий всю электрическую нагрузку составляют ПЭ II и III категории, питание которых допускается осуществлять от одного трансформатора при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента, не более суток.

Питание ПЭ 0,4кВ осуществляется от однотрансформаторной ПС 10/0,4кВ, подключенной к ГРП с помощью кабельной линии 10 кВ (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 Схема подключения однотрансформаторной ПС к ГРП

3.1.1 Однотрансформаторная ПС 10/0,4кВ.

К трансформатору подключены все ПЭ цеха и освещение. Расчетные значения нагрузок по допустимому нагреву для ТР в НУРе приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 Результаты расчета электрических нагрузок по допустимому нагреву в НУРе

Номер технологической смены	Электрическая нагрузка по допустимому нагреву
	активной мощности, кВт	реактивной мощности, кВАр	Полной мощности, кВА
I	296,79	233,31	379,07
II	220,15	162,18	275,4

3.2 Расчет мощности силовых трансформаторов понижающей подстанции с учетом компенсации реактивной мощности

Выбор мощности трансформаторов производится на основании расчетной электрической нагрузки в НУРе. В ПУРе (при отключении одного трансформатора) для надежного электроснабжения потребителей предусмотрено их питание от оставшегося в работе трансформатора. При этом все неответственные потребители, для снижения загрузки трансформатора, отключаются.

Из стандартного ряда трансформаторов выбираем трансформатор марки ТМ-400/10.

Параметры трансформатора возьмем из [4].

Таблица 3.2 Параметры трансформатора ТМ-400/10

, кВА	Напряжение, кВ	, кВт	, кВт	, %	, %
400	10	0,4	0,9	5,5	4,5	1,8

Рассчитаем пропускную способность трансформаторов по реактивной мощности:

Рассчитаем значение оптимальной реактивной мощности, передаваемой из энергосистемы в сеть предприятия в период максимальных нагрузок энергосистемы для проектируемых и действующих предприятий.

, (3.3)

где - значение оптимальной реактивной мощности, передаваемой из энергосистемы в сеть предприятия в период максимальных нагрузок энергосистемы для проектируемых и действующих предприятий.

- такой тангенс угла , который обеспечит устойчивую работу энергосистемы;

- расчетная нагрузка по активной мощности потребителя.

Значение задаются энергосистемой. Как правило, это значение приравнивают к .

Первая смена:

Вторая смена:

Как видим, пропускная способность трансформатора позволяет обеспечить передачу реактивной мощности в НУРе, но не позволяет в ПУРе следовательно, компенсацию требуемой реактивной мощности будем осуществлять на низкой стороне.

Применим в качестве компенсирующего устройства батареи косинусных конденсаторов (что позволит сгенерировать столько реактивной мощности, сколько будет необходимо) установленных на низшей стороне.

Рассчитаем потери реактивной мощности холостого хода трансформатора:

, (3.4)

Активное сопротивление двухобмоточного трансформатора рассчитаем по формуле:

, (3.5)

Реактивное сопротивление рассчитаем по формуле:

, (3.6)

Рассчитаем загрузочные потери реактивной мощности в трансформаторе:

(3.7)

где , - активная и реактивная мощности, что протекают по сопротивлениям;

- напряжение;

- реактивное сопротивление, потери в котором рассчитываем.

Первая смена:

Вторая смена:

Суммарные потери реактивной мощности:

Первая смена:

Вторая смена:

Найдем значения реактивной мощности, которые необходимо скомпенсировать:

, (3.8)

где - мощность конденсаторной установки;

- расчетная нагрузка цеха по допустимому нагреву по реактивной мощности;

- суммарные потери реактивной мощности в силовом трансформаторе;

- реактивная мощность, выделяемая энергосистемой в сеть потребителя.

Первая смена:

Вторая смена:

Учитывая тот факт, что сгенерированная в сеть реактивная мощность стоит в 3 раза дороже, чем потребленная из сети, применим низковольтную регулируемую конденсаторную установку типа АУКРМ-0,4-200-25 УХЛ4 [5]. Номинальная мощность установки 200 кВАр, мощность одной ступени 25 кВАр.

Баланс реактивной мощности с учетом компенсации:

Первая смена:

Вторая смена:

Знак «+» говорит о том, что мы недокомпенсировали соответствующее значение реактивной мощности, и она будет получена из энергосистемы.

3.3 Выбор сечения питающего кабеля напряжением 10 кВ

Питание ПЭ 0,4 кВ от ГРП завода до КТП 10/0,4 цеха осуществляться по одной кабельной линии. Кабельные линии проложены в траншее.

Так как часть реактивной мощности генерируется конденсаторной установкой, то полная мощность, проходящая через выключатель, является геометрической суммой расчетной нагрузки цеха по допустимому нагреву по активной мощности с учетом потерь активной мощности в трансформаторе и реактивной мощности, выдаваемой энергосистемой в сеть потребителя, и рассчитывается по формуле:

, (3.9)

где Ррасч - расчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности;

ДРУ - суммарные потери активной мощности в силовом трансформаторе;

QЭ - реактивная мощность, выдаваемая энергосистемой в сеть потребителя.

Номинальный ток выключателя:

, (3.10)

где UH - номинальное напряжение (UH=10 кВ).

3.3.1 Рассчитаем кабельную линию 10 кВ

Выбор сечения жил осуществляем по длительно допустимому току нагрева кабеля [1]:

(3.11)

Выбираем кабель марки АСБ-3Ч25:

- трехжильный кабель с сечением жилы 25 ммІ;

- алюминиевая проводящая жила;

- свинцовая оболочка;

- без наружного покрова;

- для прокладки в земле;

- удельные сопротивления кабеля [8]:

x0=0,091 Ом/км; r0=1,24 Ом/км.

Проверяем кабель:

Проверим выбранный кабель на термическую стойкость [11]:

(3.12)

где Fmin - минимальное сечение кабеля; СТ - тепловой импульс, он равен 14АІ·с/ммІ

ммІ

По термической стойкости данный кабель подходит.

Согласно [8] ЛЕП напряжением 10 кВ имеют схему замещения, изображенную на рисунке 2.1.

Рисунок 3.1 Схема замещения ВЛ напряжением 10 кВ

Активные и индуктивные сопротивления участка КЛ длиной 1,6 км определяем по формулам:

; (3.13)

; (3.14)

Рассчитаем ток КЗ в точках К1 на шинах высокого напряжения цеховой трансформаторной подстанции. Схема замещения приведена на рисунке 3.3

Рисунок 3.2 Схема замещения для расчетов тока КЗ

Рассчитаем модуль эквивалентного сопротивления по формуле:

Найдем установившееся значение тока КЗ на шинах высокой стороны.

Ток короткого замыкания рассчитывается по формуле:

, (3.15)

где - ток короткого замыкания в точке К1, кА;

Uб - базисное напряжение.

;

Ударный ток рассчитывается по формуле:

, (3.16)

где iу -ударный ток короткого замыкания в точке К1, кА;

Ку - ударный коэффициент, который находится по формуле:

, (3.17)

где ТА - временная составляющая, которая рассчитывается по формуле:

; (3.18)

где - индуктивная составляющая эквивалентного сопротивления до точки КЗ в именованных единицах,

- активная составляющая эквивалентного сопротивления до точки КЗ в именованных единицах.

с;

;

;

3.4 Выбор выключателя мощности линии, соединяющей ГРП 10 кВ с КТП 10/0,4 кВ цеха

Выбираем выключатель ВВ/TEL-10-20/630 У2 с параметрами [6]:

- номинальное напряжение: Uhom = 10 кВ;

- номинальный ток: Iном = 630 А;

- номинальный ток отключения: Iоткл.ном = 12,5 кА;

- наибольший пик сквозного тока КЗ: i сквоз.мах=32 кА;

- ток термической стойкости (время протекания tт = 3 секунды): Iт=20 кА;

- собственное время отключения выключателя: tсобств.откл = 0,015 с;

- номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе КЗ: вН = 0,3.

Выполним проверку выключателя по следующим условиям [7]:

1) по номинальному напряжению:

Uуст.=Uн=10 кВ;

2) по рабочему току:

17,91 А < 630 А;

3) по коммутационной способности на симметрический ток КЗ:

где Іп(ф) - действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени ф после начала расхождения дугогасящих контактов выключателя;

Іоткл.н. - номинальный ток при КЗ, который выключатель способен отключить;

2,9 кА < 20 кА

4) по коммутационной способности на асимметрический ток КЗ:

где іа(ф) - апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов, іа(ф)=2,9 кА;

вн - номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе КЗ;

5) по электродинамической стойкости:

где iпр.скв. - действующее значение предельного сквозного тока КЗ;

4,18 кА < 32 кА;

6) по термической стойкости:

0,072 кА2·с < 1200 кА2·с.

Все условия выполняются, поэтому данный выключатель подходит.

4. ФОРМИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИЛОВОЙ СЕТИ ЦЕХА НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000В

В цеху металлоизделий расположены ПЭ различных категорий (II и III), поэтому можно применить смешанную (радиально-магистральную) схему. Приемники электроэнергии цеха объединяются в группу и присоединяются одним проводом к силовым пунктам типа ШР11 [12]. Шкафы распределительные типа ШР11 имеют рубильник на вводе и предохранители или автоматы для защиты отходящих линий.

Определим количество силовых пунктов и оборудование, которое будет к ним подключено. Результаты показаны в таблицах 4.1-4.7.

Для питания ПЭ будем использовать провод АВВГ, проложенный в металлической трубе на отметке - 0,5 м. КТП и силовые пункты будут соединены кабелями типа АСБ разного сечения, так как нагрузка на фидера разная.

4.1 Выбор сечения проводов и кабелей 0,4 кВ

Сечение проводов и кабелей до 1000 В выбирают по условию [14]:

(4.1)

где - расчетная нагрузка по допустимому нагреву по полному току; - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды [1]; - поправочный коэффициент на количество одновременно нагруженных проводов, проложенных в трубах, коробах, лотках в количестве больше чем один.

(4.2)

где - кратность защиты, равная отношению длительно допустимого тока провода к номинальному току аппарата защиты [3];

- номинальный ток аппарата защиты.

Таким образом, сечения проводников и кабелей удовлетворяет допустимому нагреву и чувствительности аппарата защиты.

Выбранные сечения проводов, согласно приведенным выше условиям, для каждой отходящей от СП линии приведены в таблицах 4.1-4.5.

4.2 Выбор аппаратов защиты до 1000В

Плавкие предохранители обеспечивают защиту от токов к.з., причем плавкие вставки выбираются с учетом инерционности ее теплового состояния и теплового состояния патрона.

Безинерционные плавкие предохранители выбираем по правилу:

(4.3)

где - расчетная нагрузка защищаемого узла по допустимому нагреву по полному току;

- пиковый ток узла;

- температурный коэффициент (=2,5).

Если к узлу подключаются конденсаторные установки, то плавкая вставка выбирается по условию:

Размещено на http://www.allbest.ru/

(4.4)

где - мощность конденсаторной установки.

Автоматические выключатели выбираем по следующим условиям:

1) ток теплового расцепителя должен быть больше расчетной нагрузки по допустимому нагреву по полному току узла:

(4.5)

2) ток электромагнитного расцепителя должен удовлетворять выражению:

(4.6)

где - пиковый ток защищаемого элемента.

Результаты выбора плавких предохранителей и автоматических выключателей приведены в таблицах 4.1-4.5.

Параметры автоматов и предохранителей взяты с [14].

Таблица 4.1 Распределение ПЭ по фидерам в силовом пункте СП1

Силовой пункт	Тип силового пункта	Фидер	Подключенное оборудование	Марка и сечение провода	Тип камутационых аппаратов	Расчетная нагрузка по допустимому нагреву по току I, А	Расчетная нагрузка по допустимому нагреву фидера I, А
СП1	ШР11-73510-54У2	1	ТР-4, ТР-5, ТР-6, ТР-7, ТР-8	АВВГ 4x2,5	ВА47-29М 3р 10А	3,84	36,92
		2	ТС-9, ТС-10, ТС-11, ТС-12, ТС-13	АВВГ 4x4	ВА47-29М 3р 25А	16,47
		3	ВС-18, ВС-19	АВВГ 4x4	ВА47-29М 3р 10А	6,58
		4	ПШ-15, ПШ -16, ПШ-17	АВВГ 4x2,5	ВА47-29М 3р 10А	1,97
		5	ПС-2, ПС-3, ПС-14	АВВГ 4х4	ВА47-29М 3р 16А	8,04

Таблица 4.2 Распределение ПЭ по фидерам в силовом пункте СП2

Силовой пункт	Тип силового пункта	Фидер	Подключенное оборудование	Марка и сечение провода	Тип и уставка предохранителя	Расчетная нагрузка по допустимому нагреву по току I, А	Расчетная нагрузка по допустимому нагреву фидера I, А
СП2	ШР11-73510-54У2	1	РС-20	АВВГ 4x2,5	ВА47-29М 3р 10А	2,85	11,004
		2	ТР-39, ТР-40, ТР-41	АВВГ 4x2,5	ВА47-29М 3р 10А	2,3
		3	ТР-32, ТР-33, ТР-34, ТР-35	АВВГ 4x2,5	ВА47-29М 3р 10А	3,075
		4	ФС-21, ФС-22	АВВГ 4x2,5	ВА47-29М 3р 10А	1,67
		5	Р-23, Р-24	АВВГ 4х2,5	ВА47-29М 3р 10А	4,17

Таблица 4.3 Распределение ПЭ по фидерам в силовом пункте СП3

Силовой пункт	Тип силового пункта	Фидер	Подключенное оборудование	Марка и сечение провода	Тип автомата	Расчетная нагрузка по допустимому нагреву по току I, А	Расчетная нагрузка по допустимому нагреву фидера I, А
СП3	ШР11-73510-54У2	1	ЭС-25	АВВГ 4x4	ВА47-29М 3р 20А	13,17	56,67
		2	ЭИ-26, ЭИ-27	АВВГ 4x4	ВА47-29М 3р 16А	10,54
		3	ЭП-28, ЭП-29, ЭП-30	АВВГ 4x4	ВА47-29М 3р 40А	32,94

Таблица 4.4 Распределение ПЭ по фидерам в силовом пункте СП4

Силовой пункт	Тип силового пункта	Фидер	Подключенное оборудование	Марка и сечение провода	Тип автомата	Расчетная нагрузка по допустимому нагреву по току I, А	Расчетная нагрузка по допустимому нагреву фидера I, А
СП4	ШР11-73510-54У2	1	В-36	АВВГ4x2,5	ВА47-29М 3р 10А	1,09	3,3
		2	В-37	АВВГ2x2,5	ВА47-29М 3р 10А	1,09
		3	В-38	АВВГ2x2,5	ВА47-29М 3р 10А	1,09

Таблица 4.5 Распределение ПЭ по фидерам ящик силовой ЯС

Фидер	Подключенное оборудование	Марка и сечение провода	Тип автомата	Расчетная нагрузка по допустимому нагреву по току I, А	Расчетная нагрузка по допустимому нагреву фидера I, А
ЯС1	КМ-1	ПВС 4x4	ВА47-29М 3р 10А	5,5	16,5
ЯС2	КМ-31	ПВС 4x4	ВА47-29М 3р 10А	5,5
ЯС3	КМ-42	ПВС 4х4	ВА47-29М 3р 10А	5,5

Таблица 4.6 Автоматические выключатели защищающие силовые пункты

Силовой пункт	СП1	СП2	СП3	СП4
Коммутационные аппараты	ВА47-29М 3р	ВА47-29М 3р	ВА47-29М 3р	ВА47-29М 3р
Номинальный ток Iном, А,(ток теплового расцепителя)	63А	20А	63А	16А

5. ОХРАНА ТРУДА

Для защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к токоведущим частям электрооборудования, случайно оказавшихся под напряжением, в установках 0,4кВ и выше должно применятся защитное заземление.

Согласно [1] сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В, для обеспечения этого значения требуется искусственный контур заземления. Произведём выбор конструктивного исполнения и расчёт заземляющего устройства.

Заземление будем производить с внешней стороны цеха (ближе к ТП). Для заземляющего контура будем использовать вертикальные заземляющие электроды диаметром и длинной , соединяющиеся между собой стальной шиной, заложенные на глубину 0,5 м.

Почва, на которой расположен цех - песок с температурой + 10°С, для нее сопротивление грунта 60 Ом•м [13]. Цех расположен во второй климатической зоне - коэффициент сезонности равен 1,5 [13].

Определим расчетное удельное сопротивление почвы:

, (5.1)

где - коэффициент сезонности,

- удельное сопротивление почвы.

Определим сопротивление распространения тока единичного стержневого заземлителя по формуле:

, (5.2)

где - длина заземлителя;

- диаметр стержня;

- расстояние от поверхности земли к средине заземлителя;

, (5.3)

где - глубина заложения заземлителя;

м;

Определим - теоретическое количество заземляющих электродов без учета коэффициента использования .

, (7.4)

где - наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства согласно [1].

Определим - коэффициент использования вертикальных заземлителей при расположении их в ряд [13] =0,59.

Определим необходимое количество параллельно соединенных единичных заземлителей, которые необходимы для получения допустимых значений сопротивления заземляющего контура по формуле:

, (5.5)

(шт.)

Определим необходимую длину соединительной шины:

, (5.6)

где - необходимое количество вертикальных заземлителей;

- расстояние между вертикальными заземлителями, =3 м.

м.

Определим расчетное сопротивление соединяющей шины по формуле:

, (5.7)

где - эквивалентный диаметр шины шириной , ,, ;

Определим результирующие сопротивление заземляющего контура с учетом соединяющей шины:

(5.8)

где - коэффициент использования соединяющей шины [13].

Результирующее сопротивление заземляющего контура меньше допустимого исходя из этого мы можем применить данный заземляющий контур для заземления нашей КТП, что обеспечит безопасность рабочего персонала.

По периметру каждого пролета проложена шина (20х10 мм) на уровне +45, от которой отходят отпайки на уровень +15 и подключаются к каждому ПЭ 0,4кВ.

ВЫВОДЫ

При выполнении данного курсового проекта были решены следующие задачи. По исходным данным ПЭ выполнен расчет электрических нагрузок по допустимому нагреву и оценено достоверность полученных результатов по придельным критериям. Исходя из категории выполняемых работ, в помещении цеха и служебно-бытового помещения установлено общее освещение с применением ламп типа ДРЛ и ЛБ соответственно, оценено значения нагрузок по допустимому нагреву от осветительного оборудования. Выполнено формирование электрической сети внешнего электроснабжения цеха. При этом для питания цеха установлена однотрансформаторная подстанция. Для осуществления компенсации реактивной мощности установлены установки, на низкой стороне подстанции. Для распределительной сети цеха была выбрана смешанная схема электроснабжения, поскольку она удовлетворяет требованиям надежности и наилучшим образом позволяет провести проводку по цеху. От распределительного устройства к силовым пунктам проводка ведется кабелем, а от СП - в металлической трубе на отметке - 0,5 м. Защита СП осуществляется предохранителями, а отходящих от СП линий автоматами, которые установлены в силовых пунктах

Для обеспечения безопасности было рассчитано защитное заземление.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Шехцов В.П. /Расчет и проэктирование схем электроснабжения: - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. -214 с., (Профессиональное образование).

2. СНиП 23-05-95 “Естественное и искусственное освещение”

3. Справочная книга для проектирования электрического освещения

4. Быстрицкий Г.Ф./ Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов: Учеб. Посбие для вузов.- М.:Издательский центр «Академия», 2003 - 176с.

5. http://energoprojekt.ru/page_catalog_45 - сайт компании «Энергопроэкт»

6.http://www.tavrida.ru/Product/CommutationDevice/VacuumSwitch1000A/TechnicalData.aspx - сайт компании «Таврида Электрик»

7. Буйний Р.О., Ананьєв В.М., Тисленко В.В. Розрахунок струмів короткого замикання та вибір електрообладнання на електричних станціях та підстанціях. Методичні вказівки для студентів спеціальності 6.090600 “Електричні системи та мережі”.- Чернігів: ЧДТУ., 2004. ? 70с.

8. Ершевич В.В, Зенлигер А. Н., Илларионов Г. А. и др. Справочник по проектированию электроэнергетических систем /В. В.; Под ред. Рокотяна С.С. и Шапиро И. М. -- 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Энероатомиздат, 1985. -352 с.

9. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Проектирование и расчет /А.С. Овчаренко, М.Л. Рабинович, В.И. Мозырский, Д.И. Розинский. К.: - Техніка, 1985. - 279с.

10.http://www.nerc.gov.ua/control/uk/publish/article/main?art_id=78797&cat_id=34446 - сайт НКРЭ Украины с указанием действующих тарифов.

11. Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - М.:Энергия, 1967. - 415с.

12. Киреева Э. А., Орлов В. В., Старкова Л. Е. Электроснабжение цехов промышленных предприятий. - М.: НТФ "Энергопрогресс", 2003. - 120 с; ил. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу "Энергетик", Вып. 12(60)].

13. Основи охорони праці. Лабораторний практикум для студентів напрямів підготовки 6.050502 - інженерна механіка, 6.050503 - машинобудування, 6.050504 - зварювання\ Укл.: Гуменюк О.Л., Челябієва В.М.. Чернігів: ЧДТУ, 2008.- 73с.

14. Рожкова Л. Д. Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. Ученик для техникумов. М., «Энергия», 1975.- 704с.

15. Правила устройства электроустановок - 7-е изд., - М.: ? Энергоатомиздат, 1999.

Размещено на Allbest.ru

...