Электроснабжение механического цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Исходные данные

1.2 Характеристика электроприёмников и определение категории электроснабжения

1.3 Анализ и выбор схем электроснабжения

2. Расчетно-техническая часть

2.1 Расчёт электрических нагрузок

2.2 Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции

2.3 Выбор компенсирующих устройств

2.4 Анализ и выбор принципиальных схем подстанций

2.5 Конструктивное выполнение электрических сетей

2.6 Расчет и выбор электрических сетей

2.7 Расчет токов короткого замыкания

2.8 Выбор и проверка электрооборудования подстанций и сетей

2.9 Расчет уставок устройств РЗА

2.10 Расчет заземляющих устройств

Заключение

Список литературы

Введение

электроснабжение трансформатор электрооборудование подстанция

Сейчас практически невозможно представить себе современную жизнь без электроприборов и электричества. Уже несколько поколений удивляются и не понимают - как когда-то люди жили без такого блага цивилизации - электрики? В квартирах есть свет, вся бытовая техника и все телекоммуникации работают от электрического напряжения. Но для создания такого комфорта многие ученые работали не одно столетие, чтобы в результате получить такое нужное, и в то же время такое опасное изобретение. Ведь электричество несет в себе и смертельную опасность, если не соблюдать элементарных правил безопасности. Это для электриков или электромонтеров все легко и просто, они не один год изучали и осваивали навыки обращения с кабельной продукцией и электричеством, чтобы создавать в домах и промышленных зданиях условия для полноценной жизни и работы. А сколько неприятностей и неудобств приносит нам простое отключение света вследствие какой-то аварии или погодных условий!

Но ток берется не из воздуха - для его передачи нам нужны провода и кабели. Их существует огромное количество видов, провода и кабели классифицируются по разным предназначениям и изготовляются из различных металлов - алюминий, серебро, медь, могут быть и разные металлические сплавы. Они изолируются для безопасной эксплуатации, и в таком виде их можно увидеть в каждом доме.

Когда на свет появился изобретатель и ученый Рудольф Дизель, тогда никто и представить себе не мог, какую пользу он принесет человечеству в области электроснабжения. Благодаря такому изобретению, как дизельный двигатель, люди без проблем могут позволить себе автономное электрообеспечение. А это дает возможность регулировать и неплохо экономить использование электричества.

Небольшие поселки, микрорайоны, мини-заводы, больницы и школы - все эти социальные здания часто становятся заложниками разных причин и обстоятельств, по которым могут ограничивать подачу электроснабжения. Для этого и были придуманы разные способы, как создать бесперебойную подачу электрики. К таким «помощникам» можно отнести дизельные электростанции, которые работают практически независимо от внешних аварийных факторов.

Люди уже настолько привыкли к цивилизованным, комфортным условиям, что вряд ли бы согласились отказаться от них. Научные изобретения постоянно удивляют нас и делают нашу жизнь все более беззаботной.

1. Общая часть

1.1 Исходные данные проекта

Механический цех тяжелого машиностроения (МЦТМ) предназначен для серийного производства изделий.

Он является крупным вспомогательным цехом завода машиностроения и выполняет заказы основных цехов. Станочное отделение выполняет подготовительные операции (обдирку) изделий для дальнейшей обработки их на анодно-механических станках.

Для этой цели установлено основное оборудование: обдирочные, шлифовальные, анодно-механические станки и др.

В цехе предусмотрены производственные, вспомогательные, служебные и бытовые помещения.

МЦТМ получает ЭСН от ГПП или ПГВ завода.

Расстояние от ГПП до цеховой ТП-1.2 км. Напряжение 6 и 10 кВ. На ГПП подается ЭСН ОТ ЭСН, расстояние - 8 км. Количество рабочих смен - 2.

Потребители цеха относятся к 2 и 3 категории надежности ЭСН, работают в нормальной окружающей среде. Грунт в районе цеха - песок с температурой +20 єС.

Каркас здания МЦТМ смонтирован из блоков - секций длинной 6 м каждый.

Размеры цеха АЧВЧН=48Ч30Ч9 м.

Вспомогательные, бытовые и служебные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень оборудования цеха дан в таблице 3.5.

Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприемника.

Расположение основного оборудования показано на плане (рис. 3.5).

Таблица 1.1

№ на плане	Наименование ЭО	Pном, кВт	n, шт	Ки	cosц	tgц	Приме- чание
1..5	Шлифовальные станки	88,5	5	0,14	0,5	1,73
6, 16, 18..20	Обдирочные станки типа РТ-341	45	5	0,17	0,65	1,17
17	Кран мостовой	60 кВ*А	1	0,1	0,5	1,73	ПВ=25%
21..23 29..31	Обдирочные станки типа РТ-250	35	6	0,17	0,65	1,17
24..28 34..36	анодно-механические станки типа МЭ-31	18,4	8	0,17	0,65	1,17
7..15	анодно-механические станки типа МЭ-12	10	9	0,17	0,65	1,17
32	Вентилятор вытяжной	28	1	0,6	0,8	0,75
33	Вентилятор приточный	30	1	0,6	0,8	0,75

1.2 Характеристика потребителей электроэнергии и определение категорий электроснабжения

В соответствий с ПУЭ электроприемником является электрическая часть технологической установки (электродвигатель, электропечь, и.т.п.) непосредственно получающая электроэнергию для технологического процесса. Отдельные технологические установки - потребители электроэнергий - могут иметь несколько электроприемников, например мостовые краны, металлорежущие станки и.т.п.

Главным характерным показателем потребителей электроэнергий является их номинальная мощность. Для электроприводов с двигателями асинхронными и постоянного тока номинальные мощности выражены в киловаттах. Для синхронных двигателей должны быть известны полная мощность, потребляемая из сети, выраженная в киловольт - амперах, и номинальный коэффицент мощности . В последнем случае произведение кВ*А дает потребляемую из сети мощность в киловаттах, которая больше отдаваемой на величину потерь в синхронном двигателе. Номинальной (установленной) мощностью плавильных электропечей и сварочных машин является мощностью питающих их трансформаторов, выраженных в киловольт-амперах.

Для электроприемников с повторно - кратковременным режимом работы за номинальную применяется мощность, приведенная к продолжительному режиму.

Основным током в электроустановках промышленных предприятий (имеющих собственные электростанции или от районных энергосистем) является переменный трехфазный ток.

Главными потребителями постоянного тока являются: электроприводы с двигателями стандартного напряжения, питающихся непосредственно отобщей сети (например двигатели подъемно - транспортных механизмов, двигатели вспомогательных прокатных станков и др.); электролизные установки, питающихся от специальных преобразователей с нестандартным напряжением, и внутризаводской электрофецированный транспорт.

Согласно действующему стандарту для распределения электроэнергий на предприятиях применяются:

Системы переменного трехфазного тока напряжением 220/127 и 380/220 В согласно ПУЭ также выполняются с заземленной нейтралью, что обеспечивают величину потенциала относительно земли на любом проводе не выше 250 В (в частности осветительных установок).

Системой однофазного тока 12 и 36 В, трехфазного 220/127 и 380/220 В и постоянного 2Ч220 В являются системами с кратковременным током замыкания на землю, так как последнее немедленно влечет за собой срабатывание защиты: сгорание плавких предохранителей или отключение автомата на поврежденной фазе.

В тяжелом машиностроений средняя мощность приводов станков массового машиностроения колеблется в пределах 5 - 10 кВт.

Все металлорежущие станки являются потребителями переменного тока. Напряжение переменного тока обычно применяются 380 В с нормальной частотой 50 Гц.

По степени беспробойности станки относятся ко 2 - й категорий. Опасен перерыв питания магнитных плит шлифовальных станков, так как при этом деталь с большей скоростью выбрасываются из под наждака, что при отсутствий ограждения может привести к травматизму.

По условиям производства станки часто представляются, что требует специальных конструкций электросетей.

1.3 Анализ категорий электроснабжения

Потребители второй категорий - включают приемники перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушением нормальной деятельности значительного количества городских жителей. ЭП 2 категории рекомендуется обеспечивать электропитанием от двух независимых источников, для них допустимы перерывы на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады - не более 1 суток.

Третья категория -- все остальные электроприемники, не подходящие под определения первой и второй категорий, например электроприемники цехов несерийного цехов, вспомогательных цехов и т.п. Для этих ЭП электроснабжение может выполняться при условии, что перерыв в электроснабжении не должен превышать 1 суток.

1.4 Анализ и выбор схемы электроснабжения

Выбор схемы электроснабжения определяется технологическим процессом производства, категорией надёжности, взаимным расположениям цеховых ТП и электроприёмников, их единичной мощностью. Схема должна быть проста, безопасна и удобна в эксплуатации, экономична и должна удовлетворять характеристики окружающей среды.

Схемы сетей распределения электроэнергии могут быть: радиальными, магистральными и смешанными

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1.1 Радиальная схема распределения электроэнергии

Радиальные схемы принимают при наличии групп сосредоточенных нагрузок неравномерным распределениям их по площади.

Энергия в радиальной сети от отдельного узла питания поступает к одному достаточно мощному потребителю или группе потребителей без ответвлений на пути для питания других потребителей.

Такие схемы должны обладать большим количеством отключающей аппаратуры и иметь значительное число питающих линий. Радиальные схемы выполняются кабелем или воздушными линиями.

Достоинствам радиальных схем является их высокая надёжность, так как авария на одной линии не влияет на работу потребителей, получающих питания по другой линии.

Недостатками является: малая экономичность из-за значительного расхода проводникового материала; большое число отключающей аппаратуры.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 1.2 Магистральная схема распределения электроэнергии

Магистральные схемы применяются в системе внутреннего электроснабжения предприятия в том случае, когда потребителей достаточно много и радиальные схемы питания явно нецелесообразны. Обычно магистральные схемы обеспечивают присоединение пяти, шести подстанций с общей мощностью потребителей не более 5000-6000кВА.

Достоинством магистральной схемы являются малые затраты на расход проводникового материала, уменьшение числа высоковольтных отключающих апортов.

Недостатки: низкая надёжность, так как при исчезновении напряжения на магистрали все подключенные к ней потребители теряют питан6ия.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 1.3 Смешанная схема распределения электроэнергии

В схемах смешанного питания часть потребителей (средние и мелкие) запитывается по магистральной схеме, а часть (крупные и ответственные) по радиальной такое решения позволяет создать схему внутреннего электроснабжения с наилучшими технико-экономическими показателями. В практике такие комбинированные схемы часто встречаются.

Вывод:

Для данного цеха выбираем смешанную схему распределения электроэнергии, так как она сочетает достоинства обеих схем и зависит от фактического расположения электрических приемников.

2. Расчетно-техническая часть

2.1 Расчёт электрических нагрузок

Создание промышленного предприятия начинается с проектирования- это непростое суммирования установленных (номинальных) мощностей электроприёмников предприятия, а определения ожидаемых (расчётных) значений электрических нагрузок.

Расчётная максимальная мощность, потребляемая электроприёмниками всегда меньше суммы номинальных мощностей всех этих электроприёмников. Это связано с неполной загрузкой электроприёмников, не одновременностью их работы, случайным характером включения и отключения, зависящим от особенности технологического процесса.

Правильное определения расчётных нагрузок имеет большое значения для выбора исходных данных всех элементов схемы данного объекта, для определения денежных затрат при установке, монтаже и эксплуатации.

Завышение расчётных нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу материалов неоправданному увеличению мощности трансформаторов и другого электрооборудования.

Занижения расчётных нагрузок приводит к уменьшению пропускной способности электрических сетей, к линейным потерям мощности, перегреву проводов, кабелей, трансформаторов, что ведёт к сокращению их срока службы.

Существует четыре метода расчёта электрических нагрузок.

1. Метод расчёта нагрузок по удельному потреблению электроэнергии на единицу продукции. Используется для предварительных и проверочных, расчётов, если известен годовой выпуск продукции.

Достоинства: определение расхода электроэнергии не зависит от номинальных мощностей электроприводов различных механизмов.

2. Метод коэффициента спроса используют для оценочных расчётов максимальных нагрузок промышленных предприятий на высшем напряжении схем электроснабжения. Этот метод применяется для расчёта осветительных сетей цехов предприятия, для которых характерно большое количество электроприёмников.

3. Метод удельной плотности электрических нагрузок, но 1м² производственной площади носит оценочный характер и применяется для расчёта нагрузок на высшем напряжении схем электроснабжения.

4. Метод коэффициента максимума или метод упорядоченных диаграмм. Это основной метод. Его применяют, если известны: схема электроснабжения; номинальные мощности отдельных электроприёмников, их технологическое назначения. Расчёт ведётся по узлам.

В данном случае для расчёта электрических нагрузок проектируемого прессового участка цеха выбираем метод упорядоченных диаграмм, потому что нам известны: схема электроснабжения; номинальные мощности электроприёмников.

2.1.1 Определяем установленную мощность каждого электроприемника

Определяем установленную мощность для электроприемников продолжительного режима работы.

(1.1)

88,5кВт

Расчет для остальных электроприемников проводится аналогично по формуле (1.1) и полученные результаты вносятся в таблицу (1.2).

2.1.2 Определяем сумму установленных мощностей первого узла

(1.2)

=88,5*5=442,5кВт

Для второго и третьего узла сумма установленных мощностей определяет аналогично по формуле (1.2) и полученные результаты заносятся в таблицу 1.2.

2.1.3 Определяем среднюю мощность для каждого электроприемника

(1.3)

где

Ки - коэффициент использования, который определяется по справочной литературе (Л1 стр. 24 таблица 1.5.1, стр. 27 таблица 1.5.5).

=88.5*0,14=12.39 кВт

Для остальных электроприемников расчёт производится аналогично по формуле (1.3) и полученные результаты заносятся в таблицу 1.2.

2.1.4 Определяем суммарную среднюю мощность первого узла.

(1.4)

=12.39*5=61.95кВт

Для второго и третьего узла, а так же для вентиляторов сумма установленных мощностей определяет аналогично по формуле (1.4) и полученные результаты заносятся в таблицу 1.2.

2.1.5 Определяем для каждого электроприемника среднюю реактивную мощность

(1.5)

=12.39*1.73=21.43кВАР

Для остальных электроприемников расчет производится аналогично по формуле (1.5) и полученные результаты заносятся в таблицу 1.2.

2.1.6 Определяем суммарную среднюю реактивную мощность первого узла

(1.6)

=21.43*5=107.15кВАР

Для второго и третьего узла, а так же для вентиляторов сумма установленных мощностей определяет аналогично по формуле (1.6) и полученные результаты заносятся в таблицу 1.2.

2.1.7 Определяем средне возвратный коэффициент использования узла

(1.7)

=0,14

Для второго и третьего узла расчет производится аналогично по формуле (1.7) и полученные результаты заносятся в таблицу 1.2.

2.1.8 Определяем средний

(1.8)

=1.73

Для второго и третьего узла расчет производится аналогично по формуле (1.8) и полученные результаты заносятся в таблицу 1.2.

2.1.9 Определяем средневзвешенный

(1.9)

Для второго и третьего узла расчет производится аналогично по формуле (1.9) полученные результаты заносятся в таблицу 1.2.

2.1.10 Определяем показатель сборки

(1.10)

=88.5/88.5=1

Для второго и третьего узла расчет производится аналогично по формуле (1.10) полученные результаты заносятся в таблицу 1.2.

2.1.11 Определяем эффективное число электроприемников первого узла

Так как n?5; Kи.ср. уз.1<0,2; m<3 определяем формулу по справочной литературе (Л1 стр. 25 таблица 1.5.2).

=17,24

На основании nэ и Ки ср по справочной литературе (Л1 стр. 26 таблица 1.5.3) определяем коэффициент максимума электроприемников первого узла.

Км=1,5

Для электроприемников второго узла эффективное число находится, так же как и для первого узла, данные заносятся в таблицу 1.2.

Определяем эффективное число электроприемников третьего узла.

Так как n?5; Kи.ср<0,2; m?3 определяем формулу по справочной литературе (Л1 стр. 25 таблица 1.5.2).

Определяем по справочной литературе (Л1 стр. 26 таблица 1.5.4).

=0,86

На основании nэ и Ки ср по справочной литературе (Л1 стр. 26 таблица 1.5.3) определяем коэффициент максимума электроприемников третьего узла.

Км=2,87

2.1.12 Определяем расчетную мощность первого узла

(1.13)

кВт

Для второго и третьего узла расчет производится аналогично по формуле (1.13) и полученные результаты заносятся в таблицу 1.2.

Определяем расчетную мощность для вентилятора.

(1.14)

=3 кВт

2.1.13 Определяем расчетную реактивную мощность первого узла

(1.15)

где

коэффициент максимума для реактивной мощности.

Если два данных условия выполняются, то =1,1. Во всех других случаях =1,0

кВАР

Для второго и третьего узла расчет производим аналогично по формуле (1.15) и полученные результаты заносим в таблицу 1.2.

Определяем расчетную реактивную мощность для вентилятора.

(1.16)

кВАР

2.1.14 Определяем расчетную максимальную полную нагрузку первого узла

(1.17)

=85,398 кВА

Для второго и третьего узла, а также для вентиляторов, расчет производится аналогично по формуле (1.17) и полученные результаты заносятся в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Поз. обоз.	кВт	n, шт		cosц	tgц	кВт	кВАр	m		Км	Рр кВт	Qр кВАр	Sр кВА
1узел	442.5	5	0,14	0,5	1,73	61.95	107.15	1	2	4.33	268.24	117.86	292.99
1…5	88.5	5	0,14	0,5	1,73	12.39	21.43
2узел	225	5	0.17	0.65	1.17	38.25	44.75	1	2	4.33	165.62	49.22	172.77
6.16. 18-20	45	5	0.17	0.65	1.17	7.65	8.95
3узел	58	2	0.6	0.8	0.75	34.8	26.1	1.07	2	1.33	46.28	23.76	52.02
32	28	1	0.6	0.8	0.75	16.8	12.6
33	30	1	0.6	0.8	0.75	18	13.5
4узел ШМА
Шра1	30	1	0.6	0.8	0.75	18	13.5
27,28	4	2	0,7	0,8	0,75	2,8	2,1
Поз. обоз.	кВт	n, шт		cosц	tgц	кВт	кВАр	m		Км	Рр кВт	Qр кВАр	Sр кВА
2узел	162,5	13	0,26	0,66	1,11	42,68	47,58	3,8	20	1,34	57,19	47,58	74,39
29,30	4,33	2	0,12	0,5	1,73	0,6	1,04
31,32	11,5	2	0,14	0,5	1,73	1,61	2,78
33,34	4	2	0,14	0,5	1,73	0,35	0,6
3узел	36,66	6	0,14	0,5	1,73	5,13	8,87	4,6	5,16	2,87	14,73	9,767	17,67
ИТОГО ПО УЗЛАМ	139,1	110	177,46
19,20	5	2	0,6	0,8	0,75	3	2,25	-	-	-	3	2,25	3,75
ИТОГО ПО ЦЕХУ	142,1	112,3	181,2

Вывод:

Расчет электрических нагрузок для прессового участка цеха производили методом упорядоченных диаграмм. Этот метод является самым точным методом расчета электрических нагрузок и основан на расчете в начале средней мощности по коэффициенту использования, а затем максимальных нагрузок по коэффициенту максимума.

2.2 Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции

Количество трансформаторов на ТП в первую очередь зависит от категории надёжности электроснабжения объекта.

Для потребителей 1 категории применяются двухтрансформаторные подстанции и дополнительно дизельные электростанции, обеспечивающие бесперебойное электроснабжение потребителей при наличии устройств аварийного включения резервного питания (АВР).

Для потребителей 2 категории применяются двухтрансформаторные подстанции или однотрансформаторные подстанции, но при наличии централизованного складского резерва на предприятии электрических сетей.

Выбор трансформаторов на подстанции может производиться следующими методами:

1. Выбор трансформаторов с учётом характерного суточного графика нагрузки;

2. Упрощенный метод выбора трансформаторов;

Выбор трансформаторов производим с учётом характерного суточного графика нагрузки прессового участка цеха.

2.2.1 Исходные данные:

?Рр=142,1 кВт

?Qр=112,3 кВАр

?Sр=181,2 кВА

2.2.2 Определяется фактический суточный график нагрузок, который пересчитывается на основании максимальных активных и реактивных нагрузок предприятия по формулам:

Рi = (P%/100)* ?Рр (2.1)

Qi = (Q%/100)* ?Qр (2.2)

Si = v РiІ + QiІ (2.3)

где

P%, Q% - активная и реактивная мощность, определённая по характерному суточному графику нагрузки на промежутке времени ti( %);

?Рр - максимальная активная нагрузка предприятия, кВт

?Qр- максимальная реактивная нагрузка предприятия, кВА,

Рi, Qi, Si - активная, реактивная и полная нагрузка предприятия на промежутке времени ti, кВт, кВАр, кВА.

ti - промежуток времени на котором активная и реактивная нагрузка суточного графика нагрузки не изменяется, час

Рис. 2.1 Характерный суточный график нагрузки прессового участка цеха

Находим максимальную активную нагрузку прессового участка цеха по формуле (2.1).

Дальнейшее определение максимальной активной нагрузки прессового участка производим аналогично по формуле (2.1) и полученные результаты заносим в таблицу 2.1.

Находим максимальную реактивную нагрузку прессового участка цеха по формуле (2.2).

Дальнейшее определение максимальной реактивной нагрузки прессового участка производим аналогично по формуле (2.2) и полученные результаты заносим в таблицу 2.1.

Находим максимальную полную нагрузку прессового участка цеха по формуле (2.3).

Дальнейшее определение максимальной полной нагрузки прессового участка производим аналогично по формуле (2.3) и полученные результаты заносим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

ti, час	P%, %	Рi, кВт	Q%, %	Qi, кВАр	Si, кВА
1	74	399,12	84	247,12
2	70	377,55	82	241,24
3	70	377,55	82	241,24
4	75	404,52	85	250,07
5	82	442,27	88	258,89
6	80	431,48	86	253,01
7	82	442,27	88	258,89
8	83	447,66	100
9	80	431,48	86
10	78	420,7	85
11	86	463,84	100
12	83	447,66	87
13	100	539,36	100
14	83	447,66	87
15	100	539,36	100
16	100	539,36	100
ti, час	P%, %	Рi, кВт	Q%, %	Qi, кВАр	Si, кВА
17	78	420,7	85
18	84	453,06	88
19	87	469,24	89
20	88	474,63	89
21	76	409,91	83
22	100	539,36	100
23	85	458,45	85
24	82	442,27	84

2.2.3 Определяем среднюю нагрузку по фактическому графику.

(2.4)

Sср.=(77,55*1+77,55*1+77,55*1+77,55*1+77,55*1+77,55*1+77,55*1+148,44**1+181,12*1+181,12*1+168,44*1+144,9*1+90,56*1+137,86*1+168,02*1+158,22*1++143,27*1+152,86*1+168*1+157,14*1+181,12*1+166,63*1+128,85*1+107,89*1)/24=130,1 кВА

Рис.2.2 Фактический график нагрузки прессового участка цеха.

2.2.4 Определяем коэффициент заполнения графика нагрузки

(2.5)

2.2.5 Определяем количество часов максимальной нагрузки по фактическому графику

t_max=3 часа

2.2.6 В зависимости от коэффициента заполнения () и количеству часов максимальной нагрузки (tmax) определяем коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов по справочной литературе [Л2 стр.200]

Кб=1,178

2.2.7 Определяем расчетную номинальную мощность трансформатора.

(2.6)

где

nтр - количество трансформаторов на подстанции, шт. Для потребителей 2 категории рекомендуется применять двухтрансформаторные или однотрансформаторные подстанции.

Sнорм.тр.=181,22/2*1,178=76,92 кВА

2.2.8 Выполняем определение стандартной мощности трансформатора из допустимого стандартного ряда в послеаварийном режиме.

1,4*Sтр. ном. ? 0,75*?Sр (2.7)

где: 1,4 - коэффициент, учитывающий максимально возможную перегрузку трансформатора в послеаварийном режиме двухтрансформаторной подстанции;

Sтр. ном - предварительно выбранная номинальная мощность трансформатора выбранная из стандартного ряда, кВА;

?Sр - максимальная полная нагрузка предприятия, кВА;

0,75 - коэффициент, учитывающий отключение неответственных потребителей в период послеаварийной перегрузки.

Таблица 2.2

Марка транс-ра	Мощность, Sном, кВА	Напряжение, кВ	Потери, кВт	Uкз %	Iхх %	группа соеди- нений
		ВН	НН	Рхх	Ркз
ТМ	25	6;10	0,4	0,13	0,6	4,5	3,2	Д/Х-11
ТМ	40	6;10	0,4	0,19	0,88	4,5	3,0	Д/Х-11
ТМ	63	6;10	0,4	0,26	1,28	4,5	2,0	Д/Х-11
ТМ	100	6;10	0,4	0,36	1,97	4,5	2,6	Д/Х-11
ТМ	160	6;10	0,4	0,56	2,65	4,5	2,4	Д/Х-11
ТМ	250	6;10	0,4	0,82	5,5	4,5	2,3	Д/Х-11
ТМ	400	6;10	0,4	1,08	5,5	4,5	2,1	Д/Х-11
ТМ	630	6;10	0,4	1,68	7,6	5,5	2,0	Д/Х-11
ТМ	1000	6;10	0,4	2,45	11	5,5	1,4	Д/Х-11
ТМ	1600	6;10	0,4	3,3	16,5	5,5	1,3	Д/Х-11

Выбираем ближайшую стандартную мощность трансформатора из таблицы 2.2.

1,4*100?0,75*181,22

140?135,915

Выбранный трансформатор ТМ с Sном=100 кВА по выбранной номинальной мощности подходит.

Выполняем проверку по фактическому коэффициенту загрузки в послеаварийном режиме.

(2.8)

где

вфакт - фактический коэффициент загрузки трансформатора, который зависит от количества трансформаторов на подстанции, категории электроснабжения потребителей, а также от характера нагрузки.

Фактические коэффициенты загрузки вфакт и рекомендуемые коэффициенты загрузки трансформаторов на подстанциях вреком принимаются согласно таблицы:

Таблица 2.3

Характер нагрузки и вид трансформаторной подстанции	вреком	вфакт
При преобладании потребителей 1 категории на двухтрансформаторных подстанциях	0,65 - 0,7	0,6 - 0,7
При преобладании потребителей 2 категории на двухтрансформаторных подстанциях	0,65-0,75	0,6 - 0,8
При преобладании потребителей 2 категории на однотрансформаторных подстанциях, при наличии централизованного складского резерва трансформаторов, а также для потребителей 3 категории	0,9 - 0,95	0,8 - 1,0
Для трансформаторов ГПП, ПГВ, УРП с напряжением высокой стороны 35 кВ и выше	0,5 - 0,55	0,5 - 0,6

Так как прессовый участок цеха относится ко 2 категории электроснабжения приемников, то выбираем значение вфакт=0,6-0,8.

вфакт=181,22/2*100=0,9

вфакт превышает допустимые значения (вфакт=0,6-0,8).

Предварительно выбранная мощность трансформатора не проходит по данному условию, рекомендуется выбрать трансформатор большей стандартной мощности и произвести проверку повторно.

1,4*160?0,75*181,22

224?135,915

Выбранный трансформатор ТМ с Sном=160 кВА по выбранной номинальной мощности подходит.

вфакт=181,22/2*160=0,566

Выбранный трансформатор ТМ с Sном=160 к ВА по фактическому коэффициенту загрузки подходит, так как не превышает допустимых значений (вфакт=0,6-0,8).

Таблица 2.4

Марка транс-ра	Мощность, Sном, кВА	Напряжение, кВ	Потери, кВт	Uкз %	Iхх %	группа соеди- нений
		ВН	НН	Рхх	Ркз
ТМ	160	6;10	0,4	0,56	2,65	4,5	2,4	Д/Х-11

Вывод:

Был произведен расчет мощности трансформаторов на двухтрансформаторных подстанциях. Выбранные трансформаторы могут продолжать работу в аварийном и нормальном режиме работы.

2.3 Выбор компенсирующих устройств

Обеспечение качества электроэнергии на зажимах электроприёмников и потребителей электроэнергии - одна из наиболее сложных задач, решаемых в процессе проектирования систем электроснабжения.

Основными показателями качества электроэнергии являются:

1. Отклонение напряжения, которые оцениваются в процентах к номинальному напряжению и допускаются:

2. Отклонение частоты, которые оцениваются в десятых долях герц к промышленной частоте 50 Гц и допускаются не более ± 0,1-0,2 Гц;

3. Колебаниями напряжения называются быстро протекающие, кратковременные изменения напряжения, которые оцениваются размахом изменения напряжения - разностью между последующими максимумами и минимумами и интервалами изменения напряжения.

4. Несимметрией напряжений, причиной которых, является включение в трехфазную сеть однофазных электроприёмников, а так же различие нагрузки на фазах и допускается не более 2% для трёхфазного электроприёмника.

5. Несинусоидальность формы кривой напряжений и токов причиной которых, является подключение к электрической сети отдельных электроустановок имеющие нелинейные характеристики (вентильные и тиристорные преобразователи и т.д.).

При прохождении в сетях реактивной мощности увеличиваются полный ток, полная мощность, активные потери и потери напряжения. А также снижается пропускная способность электрических сетей системы ЭСН и коэффициента мощности. Для устранения этих недостатков применяются следующие способы компенсации реактивной мощности:

1. Способы естественной компенсации реактивной мощности, которые не требуют значительных материальных затрат и должны проводиться на промышленных предприятиях в первую очередь:

Упорядочение технологического процесса производства, ведущее к выравниванию графиков нагрузки и улучшенному энергетическому режиму электрооборудования, следовательно, и к увеличению коэффициента мощности;

Создание рациональной схемы электроснабжения, за счёт уменьшения количества ступеней трансформации;

Замена малозагруженного электрооборудования большой мощности на электрооборудование малой мощности, но более загруженное, за счёт уменьшения потерь мощности;

Применение синхронных двигателей, вместо асинхронных двигателей, если это возможно по технологическим условиям, кроме реверсивных режимов;

Замена устаревшего электрооборудования на более новое, с наименьшими магнитными потерями на перемагничивание;

Отключение одного трансформатора на двухтрансформаторной подстанции в период минимальных нагрузок;

2. Способы искусственной поперечной компенсации реактивной мощности, требующие применения больших затрат на установку специальных компенсирующих устройств, являющиеся источниками реактивной энергии:

Применение конденсаторных установок и батарей, включаемых параллельно электроприёмниками реактивной мощности на напряжении 0,38 - 10,5 кВ;

Применение синхронных компенсаторов, включаемых на стороне низкого напряжения узловых распределительных подстанций 6 - 10,5 кВ;

Применение статических источников реактивной мощности, включаемые параллельно с электроприёмниками реактивной мощности с резкопеременной ударной нагрузкой на напряжении 0,38 - 10,5 кВ (дуговые печи, индукционные печи, прокатные станы и т.д.);

2.3.1 Исходные данные для расчета компенсирующих устройств

=0,94

Рр=142,1 кВт

Qр=112,3 кВАр

Sр=181,2 кВА

Uвн=10 кВ

Uнн=0,4 кВ

Рх.х.=0,56 кВт

Рк.з.=2,65 кВт

Uк.з.=7,5%

Iк.з.=0,8%

2.3.2 Определяем tg цэс

tg цэс=tg(arccos() (3.1)

tg цэс= tg(arccos(0.94)=0.36

2.3.3 Определяем Qэс в кВАр, которую может выдать энергосистема при данной активной расчетной мощности

Qэс = Рр * tgцэс (3.2)

Qэс =142,1*0,36=51,16 кВАр

2.3.4 Если энергосистема может выдать всю необходимую реактивную, то есть если выполняется условие Qэс ? Qр, расчёт компенсирующих устройств не производиться

Если энергосистема не может выдать всю необходимую реактивную, то есть если выполняется условие Qэс ? Qр, то расчёт компенсирующих устройств должен производиться обязательно.

Qэс ? Qр

51,16<112,3

Данное условие не выполняется и энергосистема не может выдать все реактивную мощность потребляемую предприятием. Необходим расчет и и выбор компенсирующих устройств.

2.3.5 Определение пропускной мощности, которую может пропустить трансформаторы при нормальном режиме работы

(3.3)

=112,29 кВАр

2.3.6 Определяем пропускную мощность, которую может пропустить трансформатор в послеаварийном режиме

(3.4)

=173,149 кВАр

2.3.7 Определяем возможность пропуска реактивной мощности через трансформаторы и место установки компенсирующих устройств

2.3.6.1 Qпр. норм. ? Qр

112,3=112,3

2.3.6.2 Qпр. авр. ? Qр

173,149>112,3

Так как два данных условия выполняются, то установка компенсирующих устройств возможна на любой стороне трансформатора, но устанавливаем на низкой стороне, так как компенсирующие устройства на 35 кВ не выпускаются.

2.3.8 Определяем потери реактивной мощности в силовых трансформаторах

(3.5)

=6,14 кВАр

2.3.9 Определяем суммарную мощность компенсирующих устройств на подстанции

QКУ расч = Qр - Qэс + (nтр*ДQтр) (3.6)

QКУ расч =112,3-51,16+(2*6,14)=73,42 кВАр

2.3.1 0пределяем реактивную мощность компенсирующих устройств на каждую секцию шин подстанции

QґКУ расч = QКУ расч / nтр (3.7)

QґКУ расч=73,42/2=36,71 кВАр

2.3.1 1Выбор компенсирующих устройств по напряжению и мощности по таблице 3.1. Рекомендуется выбирать количество и мощность установленных компенсирующих устройств таким образом, чтобы их суммарная мощность, как можно ближе подходила к расчётной реактивной мощности, определённой на каждую секцию шин.

Таблица 3.1

Марка, тип	Uном, кВ	Qном, кВАр
КЭ1-0,38-25-2У3	0,38	25,0
КЭ1-0,38-25-3У3	0,38	25,0
КЭ2-0,38-40-2У3	0,38	40,0
КЭ2-0,38-40-3У3	0,38	40,0
КЭ2-0,38-50-2У3	0,38	50,0
КЭ2-0,38-50-3У3	0,38	50,0
КЭК1-0,4-33,3-2У3	0,4	33,3
КЭК1-0,4-33,3-3У3	0,4	33,3
КЭК1-0,4-67-2У3	0,4	67,0
КЭК1-0,4-67-3У3	0,4	67,0
КМПС-0,4-12,5-3У3	0,4	12,5

Выбираем:

КМПС-0,4-12,5-3У3 (в количестве трех штук)

QґКУ уст ? QґКУ расч

37,5 ? 36,71

2.3.12Определяем общую реактивную мощность устройств

QКУ уст = QґКУ уст *nтр (3.8)

QКУ уст=37,5*2=75 кВАР

2.3.13 Определяется погрешность, обусловленная неточностью выбора мощности компенсирующих устройств с расчётной мощностью компенсирующих устройств, которая не должна превышать ДQКУ ? ± 5%

ДQКУ = ((QКУ расч - QКУ уст)/ QКУ расч)*100 (3.9)

ДQКУ=((73,42-75)/73,42)*100%=-2%

2.3.14 Определяем полную расчетную мощность предприятия с учетом установки

(3.10)

=146,92 кВА

2.3.15 Проверяется возможность установки трансформатора меньшей стандартной мощности

1,4*Sґтр. ном. ? 0,75*Sґр

где

1,4 - коэффициент, учитывающий максимально возможную перегрузку трансформатора в послеаварийном режиме двухтрансформаторной подстанции;

Sґтр. ном - ближайшая меньшая стандартная номинальная мощность трансформатора, выбираемая по таблице 2.2 по сравнению с ранее выбранной мощностью трансформатора, определенная в расчёте трансформаторов, в кВА;

Sґр - максимальная полная расчётная нагрузка объекта, завода или цеха, кВА;

0,75 - коэффициент, учитывающий отключение неответственных потребителей в период послеаварийной перегрузки.

1,4*100?0,75*146,73

140?110,19

Выбранный трансформатор ТМ с Sном=100 кВА по выбранной номинальной мощности подходит.

вфакт = Sґр /(nтр* Sґтр. ном)

вфакт=146,92/2*100=0,73

Выбранный трансформатор ТМ с Sном=100 к ВА по фактическому коэффициенту загрузки подходит, так как не превышает допустимых значений (вфакт=0,6-0,8).

Таблица 2.4

Марка транс-ра	Мощность, Sном, кВА	Напряжение, кВ	Потери, кВт	Uкз %	Iхх %	группа соеди- нений
		ВН	НН	Рхх	Ркз
ТМ	100	6;10	0,4	0,36	1,97	4,5	2,6	Д/Х-11

Вывод:

Так как при выборе трансформатора меньшей мощности все условия совпали, то мы выбираем трансформатор меньшей мощности.

2.4 Анализ и выбор принципиальных схем подстанций

Схемы в основном выбираются с учетом общей схемы электроснабжения, т.е. вида схемы сетей (радиальной или магистральной) значительно влияет на вид схем подстанций, входящих в общую систему электроснабжения.

При разработке схем коммутации стремятся к максимальному их упрощению и применению в них минимума коммутационной аппаратуры. Такие схемы не только дешевле, но и надёжнее, что подтверждается практикой эксплуатации. Упрощению схем способствует применение автоматики (АВР, АПВ), позволяющие быстро и безошибочно осуществлять резервирования отдельных элементов и тем самым повышающее их надёжность.

На вводах напряжением 6…10кВ распределительных подстанций и на выводах вторичного напряжения ГПП и ПГВ, как правило, следует устанавливать выключатели для автоматического включения резерва.

При секционировании разъединителями шин на напряжении 6…10кВ рекомендуется устанавливать два разъединителя последовательно для безопасной работы персонала на отключенной секции, а также на самом секционном разъединителе при работающем другой секции.

Рис. 4.1 Схема тупиковой ТП для потребителей 2 и 3 категории, для питания электроприемников и потребителей электроэнергии, имеющие больше пусковые токи

Рис. 4.2 Схема ТП с АВР на двух сторонах трансформатора и автоматическими выключателями на стороне НН

Вывод:

Так как прессовый участок цеха относится ко 2 категории.

Электроснабжения, то выбираем схему тупиковой ТП для 2 и 3 категории, имеющие большие пусковые токи.

2.5 Анализ и выбор компоновок подстанций

Распределительным устройством называется электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы.

Открытым распределительным устройством (ОРУ) называется РУ, все или основное оборудование которого расположено на открытом воздухе.

Закрытым распределительным устройством (ЗРУ) называется РУ, оборудование которого расположено в здании.

Комплектным распределительным устройством называется РУ, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.

Комплектное распределительное устройство, предназначенное для внутренней установки, сокращенно обозначается КРУ. Комплектное распределительное устройство, предназначенное для наружной установки, сокращенно обозначается КРУН.

Комплектные распределительные устройства напряжением до 1 кВ состоят из полностью или частично закрытых шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, измерительными приборами и вспомогательными устройствами.

К комплектным распределительным устройствам напряжением до 1 кВ относятся распределительные щиты, посты управления, силовые пункты, щиты станций управления и т.п.

Комплектные распределительные устройства напряжением выше 1 кВ.

Комплектные распределительные устройства на напряжение 6…10кВ имеют два принципиально различных конструктивных исполнения в зависимости от способа установки аппаратов: выкатные (типа КРУ, КРУН), в которых аппарат напряжением выше 1 кВ с приводом располагается на выкатной тележке, и стационарные (типа КСО, КРУН) в которых аппарат, привод и все приборы устанавливаются стационарно.

Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных сооружений.

В зависимости от преобладания той или иной функции подстанций они называются трансформаторными или преобразовательными.

Подстанции напряжением 6-10/0,4…0,66 кВ по месту нахождения на территории предприятия классифицирует следующим образом:

1. Пристроенной подстанцией (пристроенным РУ) называется подстанция (РУ), непосредственно примыкающая (примыкающее) к основному зданию.

2. Встроенной подстанцией (встроенным РУ) называется закрытая подстанция (закрытое РУ), вписанная (вписанное) в контур основного здания.

3. Внутрицеховой подстанцией называется подстанция, расположенная внутри производственного здания (открыто или в отдельном закрытом помещении).

4. Отдельно стоящие на расстоянии от производственных зданий.

Комплектной трансформаторной (преобразовательной) подстанцией называется подстанция, состоящая из трансформаторов (преобразователей) и блоков (КРУ или КРУН и других элементов), поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. Комплектные трансформаторные (преобразовательные) подстанции (КТП, КПП) или части их, устанавливаемые в закрытом помещении, относятся к внутренним установкам, устанавливаемые на открытом воздухе, - к наружным установкам.

Столбовой (мачтовой) трансформаторной подстанцией называется открытая трансформаторная подстанция, все оборудование которой установлено на конструкциях или на опорах ВЛ на высоте, не требующей ограждения подстанции.

Распределительным пунктом (РП) называется РУ, предназначенное для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации, не входящее в состав подстанции.

Камерой называется помещение, предназначенное для установки аппаратов и шин.

Закрытой камерой называется камера, закрытая со всех сторон и имеющая сплошные (не сетчатые) двери.

Огражденной камерой называется камера, которая имеет проемы, защищенные полностью или частично несплошными (сетчатыми или смешанными) ограждениями.

Под смешанными ограждениями понимаются ограждения из сеток и сплошных листов.

Взрывной камерой называется закрытая камера, предназначенная для локализации возможных аварийных последствий при повреждении установленных в ней аппаратов и имеющая выход наружу или во взрывной коридор.

Коридором обслуживания называется коридор вдоль камер или шкафов КРУ, предназначенный для обслуживания аппаратов и шин.

Взрывным коридором называется коридор, в который выходят двери взрывных камер.

Вывод:

Для строительной площадки применяем встроенные подстанции подстанции, оборудованные двумя трансформаторами мощностью 100кВА каждый с первичным напряжением 10кВ и вторичным напряжением 0,4кВ.

2.6 Расчет и выбор электрических сетей

2.6.1 Расчет и выбор защитной аппаратуры

Автоматический выключатель - коммутационный электрический аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи посредством срабатывания расцепителей, под действием проходящего по ним тока, превышающего его стандартные значения и воздействующих на отключающий валик, который отключает автоматический выключатель.

Достоинством автоматических выключателей является удобство в эксплуатации, то есть при срабатывании расцепителей автоматических выключателей не требуется его замена, а лишь повторное включение.

Недостатками автоматических выключателей является значительная дороговизна автоматического выключателя по сравнению с предохранителями (в 10-15 раз)

2.6.1.1 Определяем номинальные токи электроприемников

(6.1)

где

-коэффициент полезного действия электроприемников равный 0,9.

(6.2)

А

=56,51 А

Для остальных электроприемников номинальные токи рассчитываем аналогично по формуле (6.6) и полученные результаты заносим в таблицу 6.1.

2.6.1.2 Определяем пусковые токи электроприемников

Iпуск i= Кпуск i* Iном i (6.3)

где

Iном i = номинальный ток электроприёмника, А

Кпускi=кратность пускового тока электроприёмника, которую рекомендуется принимать равной:

7,5 - для конвейеров, кранов, лифтов, дробилок, мельниц, дробилок и т.д;

6 - для сварочных...