Расчет электрических нагрузок

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Расчет электрических нагрузок

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства; занижение нагрузки к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспе6чения нормальной работы силовых электроприемников.

Потому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации электрических сетей.

Существует три метода расчета электрических нагрузок:

- метод коэффициента спроса;

- метод упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума);

- метод удельного потребления электрической энергии на единицу выпускаемой продукции.

Расчет электрических нагрузок ведем методом упорядоченных диаграмм, так как для определения электрических сетей и установок необходимо знать кроме средних нагрузок также максимальные нагрузки для выбора электросетей, электрооборудования и защиты. Так же в электромеханическом цехе установлены разные по режиму работы по режиму работы и по мощности электрические потребители и влиянием отдельного потребителя на общую нагрузку пренебречь нельзя.

Коэффициент максимума К_макс, служит для перехода от средней мощности нагрузки за наиболее загруженную смену.

Для удобства расчета составляем таблицу 1.1, в которую вносим электрические потребители по распределительным пунктам. В нашем случае имеется пять распределительных пунктов и мы отдельно для каждого рассчитываем активную, реактивную и полную мощности, а также максимальный ток. Произведем расчет по РП-1, а остальные распределительные пункты рассчитываются аналогично.

Определяем среднюю активную мощность за наиболее загруженную смену: электрическая нагрузка сеть ток

где К_и - коэффициент использования, который показывает, как используется активная мощность за смену и cos ц;

?Р_ном - суммарная мощность, кВт.

Р_ср1 = 0,1 36 = 3,6 кВт

Р_ср2 = 0,1 2 3,2 = 0,64 кВт

Р_ср3 = 0,14 2 = 0,28 кВт

Р_ср4 = 0,14 4,4 = 0,62 кВт

Р_ср5 = 0,14 20 = 2,8 кВт

Определим среднюю реактивную мощность за наиболее загруженную смену:

Q_ср = Р_ср tgц

где Р_ср - средняя активная мощность, кВт

Q_ср1 = 3,6 · 1,73 = 6,23 кВАр

Q_ср2 = 0,64 · 1,73 = 1,11 кВАр

Q_ср3 = 0,28 · 1,73 = 0,48 кВАр

Q_ср4 = 0,62 · 1,73 = 1,07 кВАр

Q_ср5 =2,8 · 1,73 = 4,84 кВАр

Определяем сумму активной и реактивной мощности:

?Рср = 3,6 + 0,64 + 0,28 + 0,62 + 2,8 = 7,94

?Q_ср = 6,23 + 1,11 + 0,48 + 1,07 + 4,84 = 13,73

Определяем среднее значение коэффициента использования:

К_иРП-1 = ?Р_ср / ?Р_ном

где ?Р_ср - сумма активной мощности, кВт

?Р_ном - общая мощность по РП-1, кВт

К_иРП-1 = 7,94 / 68,8 = 0,12

Определяем модуль силового распределительного пункта m по формуле:

m = Р_макс / Р_мин

где Р_макс - номинальная мощность наибольшего электроприемника, кВт;

Р_мин - номинальная мощность наименьшего электроприемника, кВт;

m = 36 / 2 = 18

Определяем эффективное число электроприемников - это число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетного максимума, что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы.

n* = n1 / n = 7 / 8 = 0.875

P* = Р_n1 / Р_н.n = 32,8 / 68,8 = 0,48

n_э* = f(n*,P*) = 0,28

n_э = n_э* · n = 0,28 · 8 = 2,24

Определяем коэффициент максимума активной мощности в зависимости от эффективного числа и общего коэффициента использования для РП-1

К_макс = 3,22

Р_макс = К_макс ?Рср

где К_макс - коэффициент максимума;

?Рср - сумма активной мощности, кВт

Р_макс = 3,22 7,94 = 25,6 кВт

Определяем максимальную реактивную мощность

В соответствии с практикой проектирования принимают:

Q_макс = 1,1 · ?Q_ср, если n_эф ? 10

Q_макс = ?Q_ср, если n_эф > 10

где ?Q_ср - сумма реактивной мощности, кВАр

Q_макс = 1,1·3,73 = 15,1 кВАр Р_макс

Определяем полную максимальную мощность:

где Р_макс - максимальная мощность в, кВт;

Q_макс - максимальная реактивная мощность, кВАр.

Определим максимальный расчетный ток нагрузки:

где S_макс - полная максимальная мощность, кВА;

U_ном - номинальное напряжение, кВ.

I_макс = 29,7 / (v3 · 0,38) = 45 А

Расчет для остальных групп электроприемников аналогичен. Результаты расчетов заносятся в сводную ведомость нагрузок по цеху.

Определяем общую силовую нагрузку по электромеханическому цеху:

?Р_макс = Р_{макс РП-1} + Р_{макс РП-2} + Р_{макс РП-3} + Р_{макс РП-4} + Р_{макс РП-5}

?Р_макс = 25,6 + 33,3 + 44 + 50 + 72,5 = 225,4 кВт

?Q_макс = Q_{макс РП-1} + Q_{макс РП-2} + Q_{макс РП-3} + Q_{макс РП-4} + Q_{макс РП-5}

?Q_макс = 15,1 + 17,82 + 23,32 + 26,6 + 41,87 = 124,71 кВАр

?S_макс = S_{макс РП-1} + S_{макс РП-2} + S_{макс РП-3} + S_{макс РП-4} + S_{макс РП-5}

?S_макс = 29,7 + 37,8 + 49,8 + 56,6 + 83,7 = 257,6 кВА.

Определим осветительную нагрузку цеха

Для освещения электромеханического цеха выберем светильники СЗ5ДРЛ.

Определим потребляемую активная мощность осветительной сети:

Р_осв = Р_уд · S_цех · К_спроса

где Р_уд - удельная мощность, Р_уд = 16,2 Вт/м²,

S_цех - площадь цеха, S_цех = А·В = 48 · 30 = 1440 м².

К_спроса - коэффициент спроса, К_спроса = 0,92

Р_осв = 16,2 · 1440 · 0,92 = 21,5 кВт;

Определим реактивную мощность осветительной сети:

Q_осв = Р_осв · tg ц

Для светильников с лампами накаливания коэффициент мощности

cos ц = 0.85, откуда tg ц = 0,6, тогда:

Q_осв = 21,5 · 0,6 = 12,9 кВАр.

1.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства

Компенсация реактивной мощности или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.

Повышение коэффициента мощности электроустановок зависит от снижения потребления реактивной мощности.

Для улучшения коэффициента мощности (повышения cos ц или уменьшения tg ц) существует два способа:

1. Улучшение коэффициента мощности без применения компенсирующих устройств (естественная компенсация):

- упорядочение технологического процесса (не допущение простоя оборудования)

- замена малонагруженных трансформаторов и двигателей на трансформаторы и двигатели меньшей мощности;

- замена трансформаторов и другого электрооборудования старых конструкций на новые, более совершенные с меньшими потерями на перемагничивание и т.д.;

- качественный ремонт двигателей;

- отключение при малой нагрузке части силовых трансформаторов.

2. Если не удается улучшить коэффициент мощности до необходимой нормы естественным образом, применяют компенсирующие устройства (искусственная компенсация)

- статические конденсаторы;

- синхронные двигатели;

- синхронные генераторы.

Определим расчетную мощность компенсирующего устройства

Q_ку = Р_макс · (tg ц₁ - tg ц₂) · б,

где Р_макс - максимальная активная мощность цеха:

Р_макс = ?Р_макс + Р_осв = 225,4 + 21,5 = 246,9 кВт

tg ц₁ - коэффициент мощности до компенсации:

tg ц₁ = Q_макс / Р_макс ,

где Q_макс и Р_макс - суммарные расчетные нагрузки с учетом осветительной нагрузки:

Q_макс = ?Q_макс + Q_осв = 124,71 + 12,9 = 137,61 кВАр

tg ц₁ = 137,61 / 146,9 = 0,56

tg ц₂ - коэффициент мощности, который должен быть получен после компенсации, tg ц₂ = 0,3;

б - коэффициент, учитывающий улучшение коэффициента мощности без применения компенсирующих устройств, б = 0,9

Q_ку = 246,9 · (0,56 - 0,3) · 0,9 = 58 кВАр.

По полученной реактивной мощности выбираем компенсирующее устройство: УКЗ - 0,415 - 60 со ступенчатым регулированием по 20 кВАр.

Так как компенсирующее устройство является источником реактивной мощности, то Q_макс по цеху найдем из разности:

Q_макс = Q_расч - Q_ку = 137,61 - 58 = 79,61 кВАр

Определим полную мощность по цеху без учета потерь:

Определим коэффициент мощности cos ц цеха с учетом компенсирующего устройства:

cos ц = Р_макс / S_макс = 246,9 / 259,4 = 0,96,

соответственно tg ц = 0,29

Определим реактивную мощность Q_макс цеха с учетом компенсирующего устройства:

Q_ср = Р_ср · tg ц = 74,34 · 0,29 = 21,6 кВАр

1.3 Расчет количества и мощности трансформаторов

Так как потребители электромеханического цеха относятся ко 2 категории надежности электроснабжения, то для питания его электроэнергией выбираем один трансформатор КТП-400/10/0,4/-У1

Определим потери в трансформаторе:

Активные потери, ДР = 2%

ДР = 0,02 · S_тр

ДР = 0,02 · 400 = 8 кВт;

Активная мощность с учетом потерь:

Р_макс = Р_{макс. р.} + ДР = 246,9 + 8 = 254,9 кВт;

Реактивные потери, ДQ = 10%

ДQ = 0,1 · 400 = 40 кВАр

Реактивная мощность с учетом потерь

Q_макс = Q_{макс. р.} + ДQ = 79,61 + 40 = 119,6 кВАр;

Определим полную мощность цеха с учетом потерь:

Определим коэффициент загрузки трансформатора:

К_{загр. тр.} = S_итог / S_ном.тр. = 276,9 / 400 = 0,69

1.4. Расчет электрических аппаратов и токоведущих частей с высокой стороны

Выбор оборудования с высокой стороны производится по основным параметрам: напряжению в ВС 10 кВ и номинальному току ВС равному:

I_в = S_ном.тр. / v3 · U_ном,

где S_ном.тр. - номинальная мощность трансформатора, кВт;

U_ном - номинальное напряжение с высокой стороны, кВ

I_в = 400 / 1,73 · 10 = 23 А

1.5 Расчет пусковых токов

Для удобства расчета составляем таблицу 1.2, в которую вносим значения пусковых токов.

Расчет ведем для мостового крана.

Определяем номинальный ток по формуле:

I_ном = Р_ном / v3 · U_ном · cos ц,

где Р_ном - номинальная мощность электроприемника, кВт;

U_ном - напряжение сети, U_ном = 380В;

I_ном = 36 / 1,73 · 0,38 · 0,5 = 109,4 А

Определяем пусковой ток, для этого необходимо знать во сколько раз увеличивается ток при пуске двигателей, т. е. необходимо отношение пускового тока к номинальному току - кратность пускового тока, которая зависит от пуска двигателя: легкий, средний, тяжелый. То есть чем больше усилие, тем больше кратность пускового тока.

Для мостового крана кратность пускового тока I_пуск / I_ном = 6, тогда пусковой ток I_пуск мостового крана, равна:

I_пуск = I_ном · 6 = 109,4 · 6 = 654,4 А;

Определим пусковой ток для РП-1 как сумму номинальных токов потребителей РП-1 и пускового тока самого мощного потребителя:

I_{пуск. РП-1} = ?I_{ном РП-1} + I_{пуск. наиб.} = 756,11 А.

Аналогично определяем токи для остальных потребителей.

1.6 Выбор проводов кабелей и автоматических выключателей

Рассчитаем установки теплового и электромагнитного расцепителя для автоматических выключателей и результаты занесем в таблицу 1.2.

Ток теплового расцепителя должен больше или равен току длительному, деленному на 0,85:

I_т.р. ? I_дл / 0,85

где I_дл - длительный ток электроприемника, А;

0,85 - коэффициент, учитывающий взаимный нагрев автоматов в одном шкафу.

I_расч1 = 109,4 / 0,85 = 128,7 А;

I_расч2 = 9,72 / 0,85 = 11,4 А;

I_расч3 = 6,07 / 0,85 = 7,14 А;

I_расч4 = 6,7 / 0,85 = 7,9 А;

I_расч5 = 30,4 / 0,85 = 35,8 А;

Принимаем токи установок тепловых расцепителей и выбираем тип автоматических выключателей:

I_прин1 = 160 А - ВА 51-33;

I_прин2 = 12,5 А - ВА 51-31;

I_прин3 = 10 А - ВА 51-31;

I_прин4 = 10 А - ВА 51-31;

I_прин5 = 40 А - ВА 51-31.

Ток принятый электромагнитного расцепителя (мгновенный) должен быть в 10 раз больше принятого тока уставки теплового расцепителя.

I_{прин.эл.расц.} = I_{прин.т.р.} · 10

I_{прин.эл.расц.1} = 160 · 10 = 1600 А;

I_{прин.эл.расц.2} = 12,5 · 10 = 125 А;

I_{прин.эл.расц.3} = 10 · 10 = 100 А;

I_{прин.эл.расц.4} = 10 · 10 = 100 А;

I_{прин.эл.расц.5} = 40 · 10 = 400 А.

Расчетный ток длительно-допустимой нагрузки должен быть в 1,25 больше значения расчетного тока теплового расцепителя:

I_{расч.дл.доп.} = I_{расч.тепл.расц.} · 1,25

I_{расч.дл.доп.1} = 128,7 · 1,25 = 161 А;

I_{расч.дл.доп.2} = 11,4 · 1,25 = 14,25 А;

I_{расч.дл.доп.3} = 7,14 · 1,25 = 9 А;

I_{расч.дл.доп.4} = 7,9 · 1,25 = 10 А;

I_{расч.дл.доп.5} = 35,8 · 1,25 = 45 А;

Выберем марку провода от РП-1 до каждого потребителя (Л-1, табл. 12-3, ст. 314), при условии, что:

I_доп. ? I_дл

- для мостового крана - ВВГ (5х70);

- для манипулятора электрического - ВВГ (5х1,5);

- для точильно-шлифовального - ВВГ (5х1,5);

- для настольного сверлильного станка - ВВГ (5х1,5);

- для токарного полуавтомата - ВВГ (5х10).

По РП-1 выбираем автоматический выключатель ВА 51-33 и кабель ВВГ (5х95).

К отдельным электроприемникам медный кабель прокладываем в трубе в полу скрытой проводкой. От ВРУ к распределительным шкафам прокладываем кабель однопроводный с полиэтиленовой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке открыто по стене на скобах на высоте 3 - 3,5 метра.

Таблица 1.2

Выбор проводов, кабелей и автоматических выключателей

Наименование потребителя	Ток нагрузки	Тепловой расцепитель	Мгновенный расцепитель	Тип выключателя	Длит. допустимая нагрузка	Марка и сечение провода, кабеля
	Iном, А	Iпуск., А	Iрасч., А	Iприн, А	Iрасч., А	Iприн, А		Iрасч., А	Iдл.доп, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
РП-1
Кран мостовой	109,4	654,4	128,7	160	656,4	1600	ВА 51-33	161	162	ВВГ (5х70)
Манипулятор электрический	9,72	58,32	11,4	12,5	58,32	125	ВА 51-31	14,25	17	ВВГ (5х1,5)
Точильно-шлифовальный станок	90,7	36,42	7,14	10	36,42	100	ВА 51-31	9	17	ВВГ (5х1,5)
Настольный сверлильный станок	6,7	40,2	7,9	10	40,2	100	ВА 51-31	10	17	ВВГ (5х1,5)
Токарный полуавтомат	30,4	182,4	35,8	40	182,4	400	ВА 51-31	45	50	ВВГ (5х10)
Магистраль РП-1	128,7	756,11	151,4	160			ВА 51-33	189,3	200	ВВГ (5х95)
РП-2
Токарный станок	39,5	237	46,5	50	237	500	ВА 51-31	58,1	68	ВВГ (5х16)
Слиткообдирочный станок	7	42	80,2	10	42	100	ВА 51-31	10,3	17	ВВГ (5х1,5)
Магистраль РП-2	57,4	397,7	67,5	80	397,5	800	ВА 51-31	84,4	85	ВВГ (5х25)
РП-3
Кран мостовой	109,4	656,4	128,7	160	656,4	160	ВА 51-33	161	162	ВВГ (5х70)
Манипулятор электрический	9,72	58,32	11,4	12,5	58,32	125	ВА 51-31	14,25	17	ВВГ (5х1,5)
Горизонтально-фрезерный станок	21,2	127,2	25	31,5	127,2	315	ВА 51-31	31	31	ВВГ (5х4)
Настольный сверлильный станок	6,7	40,2	7,9	10	40,2	100	ВА 51-31	10	17	ВВГ (5х1,5)
Точильно-шлифовальный станок	6,07	36,42	7,14	10	36,42	100	ВА 51-31	9	17	ВВГ (5х1,5)
Токарный полуавтомат	30,4	182,4	35,8	40	182,4	400	ВА 51-31	45	50	ВВГ (5х10)
Вентиляторная	8,5	51	10	10	51	100	ВА 51-31	12,5	17	ВВГ (5х1,5)
Магистраль РП-3	128,7	815,5	151,4	160	815,5	1600	ВА 51-33	189,3	200	ВВГ (5х95)
РП-4
Продольно-строгальный станок	30,4	182,4	35,8	40	182,4	400	ВА 51-31	45	50	ВВГ (5х10)
Слиткообдирочный станок	7	42	8,2	10	42	100	ВА 51-31	10,3	17	ВВГ (5х1,5)
Анодно-механический станок	227	1362	267	320	1362	3200	ВА 51-37	334	2х200	2 ВВГ (5х95)
Тельфер	15,2	91,2	17,9	20	91,2	200	ВА 51-31	22,4	31	ВВГ (5х95)
Магистраль РП-4	267	1648,6	314	320	1648,6	3200	ВА 51-37	392,5	2х200	2 ВВГ (5х95)
РП-5
Слиткообдирочный станок	7	42	8,2	10	42	100	ВА 51-31	10,3	17	ВВГ (5х1,5)
Анодно-механический станок	227	1362	267	320	1362	3200	ВА 51-37	334	2х200	2 ВВГ (5х95)
Магистраль РП-5	267	1613	314	320	1613	3200	ВА 51-37	392,5	2х200	2 ВВГ (5х95)

1.7 Проверка выбранного сечения проводов на допустимую потерю напряжения

Выбранные по длительному току и согласованные с током защиты аппаратов сечения проводников внутрицеховых электрических сетей должны быть проверены а потерю напряжения. Согласно ПУЭ для силовых сетей отклонение напряжения от номинального должно составлять не более 5%. Для сетей электрического освещения промышленных предприятий и общественных зданий допустимое отклонение напряжения -2,5 +5% . Эти требования обусловлены тем, что электрический момент зависит от квадрата подведенного напряжения и его уменьшение ниже допустимого не обеспечит пуск механизмов; в сетях электрического освещения снижение напряжения приводит к резкому снижению светового потока и освещенности на рабочих местах.

Потерю напряжения рассчитываем по формуле

ДU_расч = M / S · С < ДU_доп = 5%

где S - сечение провода (кабеля), мм²;

C - коэффициент, который принимаем С=77 для медных проводов, С=46 для алюминиевых проводов;

М - момент нагрузки, кВт · м, который определяется как

M = P · L,

где Р - номинальная мощность;

L - длина провода, м.

Проверяем на допустимую потерю напряжения сечения проводов от распределительных пунктов до потребителей.

Расчет производим для мостового крана:

М = 36 · 4 = 144 кВт · м;

ДU_расч = 144 / 70 · 77 = 0,03 % < ДU_доп = 5%

Так как ДU_расч = 0,03 % < ДU_доп = 5%, то делаем вывод, что кабель марки ВВГ (5х70) от мостового крана проходит по условию.

Аналогично проверяем другие сечения проводов (кабелей) и результаты заносим в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

Потери напряжения в отходящих линиях

Наименование потребителя	Номинальная мощность, Рном, кВт	Длина провода (кабеля), L, м	Поперечное сечение, S, мм2	Момент нагрузки, М, кВт·м	Потери напряжения, ДU, %
1	2	3	4	5	6
РП-1
Кран мостовой	36	4	70	144	0,03
Манипулятор электрический	3,2	6	1,5	19,2	0,17
Манипулятор электрический	3,2	7	1,5	22,4	0,2
Точильно-шлифовальный станок	2	9	1,5	18	0,16
Настольный сверлильный станок	2,2	12	1,5	26,4	0,23
Настольный сверлильный станок	2,2	14	1,5	30,8	0,27
Токарный полуавтомат	10	8	10	80	0,1
Токарный полуавтомат	10	9	10	90	0,12
Магистраль РП-1	68,8	14	95	963,2	0,13
РП-2
Токарный станок	13	9	16	117	0,1
Токарный станок	13	14	16	182	0,15
Токарный станок	13	8	16	104	0,08
Токарный станок	13	7	16	91	0,07
Слиткообдирочный станок	3	12	1,5	36	0,3
Слиткообдирочный станок	3	14	1,5	42	0,4
Слиткообдирочный станок	3	12	1,5	36	0,3
Слиткообдирочный станок	3	16	1,5	48	0,4
Слиткообдирочный станок	3	8	1,5	24	0,2
Слиткообдирочный станок	3	6	1,5	18	0,16
Магистраль РП-2	70	11	25	770	0,4
РП-3
Кран мостовой	36	9	70	324	0,06
Манипулятор электрический	3,2	10	1,5	32	0,3
Манипулятор электрический	3,2	12	1,5	38,4	0,3
Горизонтально-фрезерный станок	7	8	4	56	0,2
Горизонтально-фрезерный станок	7	6	4	42	0,14
Настольный сверлильный станок	2,2	8	1,5	17,6	0,15
Настольный сверлильный станок	2,2	5	1,5	11	0,1
Точильно-шлифовальный станок	2	9	1,5	18	0,15
Токарный полуавтомат	10	14	10	140	0,18
Токарный полуавтомат	10	18	10	180	0,23
Вентиляторная	4,5	10	1,5	45	0,4
Вентиляторная	4,5	9	1,5	40,5	0,35
Магистраль РП-3	91,8	12	95	1101,6	0,15
РП-4
Продольно-строгальный станок	10	6	10	60	0,08
Продольно-строгальный станок	10	8	10	80	0,1
Слиткообдирочный станок	3	7	1,5	21	0,18
Слиткообдирочный станок	3	12	1,5	36	0,3
Анодно-механический станок	75	9	95	675	0,1
Тельфер	5	14	4	70	0,23
Магистраль РП-4	106	18	95	1908	0,26
РП-5
Слиткообдирочный станок	3	6	1,5	18	0,16
Слиткообдирочный станок	3	5	1,5	15	0,13
Слиткообдирочный станок	3	7	1,5	21	0,18
Анодно-механический станок	75	9	95	675	0,1
Анодно-механический станок	75	10	95	750	0,1
Магистраль РП-5	159	20	95	3180	0,4

1.8 Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием называется всякое замыкание между фазами, а в сетях с глухозаземленной нейтралью также замыкание одной или нескольких фаз на землю.

Различают следующие виды коротких замыканий: трехфазное, или симметричное - три фазы соединяются между собой; двухфазное - две фазы соединяются между собой без соединения с землей; однофазное - одна фаза соединяется с нейтралью источника через землю; двойное замыкание на землю - две фазы соединяются между собой и с землей.

Короткие замыкания возникают при нарушении изоляции электрических цепей. Причины таких нарушений различны: старение изоляции, обрыв проводов с падением проводов на землю, механические повреждения кабелей, проводов.

Короткие замыкания, как правило, сопровождаются увеличением токов в поврежденных фазах до величин превосходящих в несколько раз номинальные значения. Протекание токов к.з. приводит к увеличению потерь электроэнергии в проводниках, что вызывает их повышенный нагрев. Нагрев может ускорить старение и разрушение изоляции, потерю механической прочности шин и проводов и т.п. Проводники и аппараты должны без повреждений переносить нагрев токами к.з. должны быть термически устойчивы. Токи к.з. также сопровождаются значительными электродинамическими усилиями между проводниками. Под действием этих усилий токоведущие части, аппараты и электрические машины должны быть устойчивыми в электродинамическом отношении. Короткие замыкания сопровождаются понижением уровня напряжения в электрической сети, особенно вблизи места повреждения.

Расчет токов к.з. выполняется в следующем порядке:

1. составляем схему электроснабжения цеха;

2. составляем расчетную схему;

3. намечаем точки короткого замыкания

4. составляем схему замещения, где все аппараты и токоведущие части замещаем сопротивлением.

5. составляем эквивалентную схему

Расставим на схеме точки короткого замыкания (Kl, К2).

Расчет токов к.з. в точках К1 и К2.

Расчет токов к.з. для стороны низкого напряжения производим в именованных единицах.

Составляем расчетную схему (рисунок 1.1. (б)). Величину сопротивлений трансформатора определяем по Л-1, табл.1.9.1, стр.61., а величину сопротивлений автоматических выключателей определяем по табл.1.9.3 ст. 61.

Сопротивление трансформатора:

R_тр = 5,5 мОм

X_тр = 17,1 мОм

Сопротивление кабеля от ГРП до РП1:

R_к = r₀ · L_к

X_к = x₀ · L_к,

где r₀ и x₀ - активное и индуктивное сопротивления одного метра кабеля, мОм

R_к = 0,195 · 14 = 2,73 мОм

X_к = 0,081 · 14 = 1,134 мОм

Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему (рис. 1.1 (в)):

R_э1 = R_тр + R_sf1 + R_sf2 = 5.5 + 0.15 + 0.15 = 5,8 мОм;

X_э1 = X_тр + X_sf1 + X_sf2 = 17,1 + 0,15 + 0,17 = 17,42 мОм;

R_э2 = R_sf3 + R_к = 0,7 + 2,73 = 3,43 мОм;

X_э2 = X_sf3 + X_к = 0,7 + 1,134 = 1,834 мОм.

Определим сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в «Сводную ведомость» (табл. 1.4):

R_к1 = R_э1 = 5,8 мОм; X_к1 = X_э1 = 17,42 мОм

R_к2 = R_э2 = 3,43 мОм; X_к2 = X_э2 = 1,834 мОм

R_к1 / X_к1 = 5,8 / 17,42 = 0,33;

R_к2 / X_к2 = 3,43 / 1,834 = 1,87

Определим коэффициенты К_у - ударный коэффициент и q - коэффициент действующего значения ударного тока:

Значение ударного коэффициента К_у определим графически по Л.-1 рис. 1.9.1, ст.59:

К_у1 = f (R_к1 / X_к1) = f(0,33) = 1,32

К_у2 = f (R_к2 / X_к2) = f(1,87) = 1

Определим токи КЗ и результаты занесем в «Сводную ведомость»:

I_к1 = U_ном / v3 · Z_к1 = 400 / 1,73 · 0,0184 = 12,6 кА;

I_к2 = U_ном / v3 · Z_к2 = 400 / 1,73 · 0,0039 = 59,2 кА;

I_ук1 = q₁ · I_к1 = 1,1 · 12,6 = 13,86 кА;

I_ук2 = q2 · I_к2 = 1 · 59,2 = 59,2 кА;

i_ук1 = v2 · К_у1 · I_к1 = 1,4 · 1,32 · 12,6 = 23,5 кА;

i_ук2 = v2 · К_у2 · I_к2 = 1,4 · 1 · 59,2 = 83,7 кА.

Таблица 1.4

Сводная ведомость токов КЗ:

Точка КЗ	Rк, мОм	Xк, мОм	Zк, мОм	Rк / Xк	Ку	q	Iк, кА	iук, кА
1	2	3	4	5	6	7	8	9
К1	5,8	17,42	18,4	0,33	1,32	1,1	12,6	23,5
К2	3,43	1,834	3,9	1,87	1	1	59,2	83,7

2. ОХРАНА ТРУДА

2.1 Расчет заземляющего устройства

Все металлические части электроустановок, нормально не находятся под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно соединяться с землей. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения. То есть его назначение в том, чтобы обеспечить между корпусом защищаемого электрооборудования и землей электрическое соединение с достаточно малым сопротивлением. И тем самым снизить до безопасного значения напряжения прикосновения во время замыкания на корпус электрооборудования.

Строим заземляющее устройства для подстанции 10/0,4 кВ. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом, так как электроустановка совмещает напряжение свыше и ниже 1 кВ.

Грунт в районе подстанции состоит из песка. Выбираем по Л-1 табл. 1.13.3 стр.90 удельное сопротивление грунта, р = 800 Ом · м.

Определим расчетное сопротивлении одного вертикального электрода:

R_в = 0,3 · с · К_сез.в = 0,3 · 800 · 1,7 = 408 Ом,

где с - удельное сопротивление грунта (песка) (Л.-1, табл. 1.13.3, ст. 90);

К_сез.в - коэффициент сезонности по табл. 1.13.2 К_сез.в = F (верт., II) = 1,7

Определим предельное сопротивление совмещенного ЗУ:

,

R_зу1 = 125 / I_з = 125 / 10 = 12,5 Ом;

Для расчета принимаем R_зу1 = 4Ом,

Но так для расчета с > 100 Ом·м, то для расчета принимается:

R_зу ? 4 · с / 100 = 4 · 800 / 100 = 32 Ом

Определим количество вертикальных электродов:

- без учета экранирования (расчетное):

N'_в.р = R_в / R_зу = 408 / 32 = 12,75, принимаем N'_в.р = 13;

- с учетом экранирования:

N_в.р = N'_в.р / з_в = 13 / 0,59 = 22,

где з_в определяем по таблице 1.13.5, з_в = 0.59.

Определим уточненное значение сопротивления вертикальных и горизонтальных электродов:

R_в = R_в / N_в · з_в = 408 / 22 · 0,59 = 31,4 Ом,

,

где L_п - длина по периметру закладки,

L_п = (А + 2) · 2 + (В + 2) · 2 = (48 + 2) · 2 + (30 + 2) · 2 = 100 + 64 = 164 м.

горизонтальная полоса b = 4·10^-3

Определим фактическое сопротивление ЗУ:

R_зу.ф = R_в · R_г / R_в + R_г = 3310,6 / 136,83 = 24,2 Ом.

Так как R_зу.ф = 24,2 Ом < 32 Ом, то делаем вывод, что расчет выполнен верно. Контур заземления состоит из 22 вертикальных электродов, и соединительной стальной полосы диной 164 метра.

Размещено на Allbest.ru

...