Электроснабжение заготовительного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования т науки Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. В.С. Черномырдина,

Подольский филиал

Курсовой проект

по дисциплине: Проектирование систем электроснабжения

Тема: Электроснабжение заготовительного цеха

Выполнила: студентка Заренкова М.А.

Группа 1-63

Проверил: преподаватель Наумов Е.А.

2013г.



ЗАДАНИЕ

На курсовое проектирование по дисциплине: «Проектирование систем электроснабжения»

Выдано: студентке 6 курса Заренковой Маргарите Анатольевне

Специальность: 140211

Группа: 1-63

Тема курсового проекта: Электроснабжение заготовительного цеха

Общая часть

1.1. Краткое описание объекта электроснабжения, электрических нагрузок, и технологического процесса

1.2. Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности

2. Расчетно - конструкторская часть

2.1. Категория надежности и выбор схемы электроснабжения

2.2. Расчет электрических нагрузок и выбор трансформаторов

2.3. Выбор компенсирующего устройства

2.4. Выбор шинопроводов и силовых кабелей

2.5. Выбор точек и расчет короткого замыкания

2.6. Выбор защитной аппаратуры

2.7. Определение потерь напряжения

2.8. Расчет контура заземления

3. Графическая часть

3.1. Однолинейная схема

3.2. План расположения электрооборудования и сетей, способ прокладки кабелей

3.3. Конструкция распределительного устройства

Заключение

Список использованной литературы

Задание выдал преподаватель: доцент, КТН, СНС, Наумов Евгений Афанасьевич



ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Ведомость электрических нагрузок заготовительного цеха.

№ по плану	Наименование электроприемника	Номинальная мощность, кВт	№ распред. пункта
1	Ножницы	31,4	1
7	Ножницы	9,2	1
8	Установка резки	56	1
9	Установка резки	56	1
2	Стол подъемный	2,9	1
3	Станок	17	1
4-5	Станки	14,4	1
6	Станок	14,4	1
10	Ножницы	27,6	2
11	Ножницы	27,6	2
12	Ножницы	37	2
13	Консольно-поворотный кран	2,3	2
15-16	Станки	13	2
14	Автомат	21	2
17	Пресс	64	3
18-20	Прессы	70	3
21	Пресс	64	3
26	Машина волочильная	76	4
27	Машина волочильная	76	4
22	Автомат	13,6	4
23	Автомат	11,7	4
24-25	Автоматы	13,6	4
35а	Стеллаж	6,7	4
35б	Конвейер	7,6	4
51-52	Краны мостовые	37,8	4
33в	Станок	13	5
35д	Машина правильная	56	5
28	Автомат	21	5
29	Автомат	21	5
30	Автомат	13,6	5
31	Автомат	11,7	5
34в	Пресс	29,3	5
35в	Пресс	29,3	5
33а	Стеллаж	6,6	5
33е	Стеллаж	6,6	5
34а	Стеллаж	7,6	5
33б	Конвейер	7,6	5
33г	Конвейер	5	5
34б	Конвейер	5	5
35г	Конвейер	5	5
№ по плану	Наименование электроприемника	Номинальная мощность, кВт	№ распред. пункта
32	Станок	13	6
35и	Станок	13	6
36-37	Станок	9,2	6
34д	Машина правильная	56	6
33д	Машина волочильная	71	6
35ж1-35ж2	Стелаж	10	6
34г	Конвейер	5	6
35е	Конвейер	7,6	6
35з	Конвейер	5	6
35к	Конвейер	9,2	6
33к	Ножницы	17,6	7
35л	Станок	14,5	7
42	Станок шлифовальный	25	7
43	Станок шлифовальный	17,6	7
41	Автомат	21	7
34ж	Пресс	29,3	7
33з	Стеллаж	7,6	7
33ж	Конвейер	5	7
33и	Конвейер	5	7
33л	Конвейер	5	7
34е	Конвейер	9,2	7
34з	Конвейер	5	7
38-40	Вентиляторы	5	7
33р	Станок	4	8
47	Станок шлифовальный	25	8
48	Станок шлифовальный	17,6	8
33м	Машина правильная	56	8
34и	Машина правильная	56	8
33о	Стеллаж	6,7	8
33с	Стеллаж	6,7	8
33н	Конвейер	5	8
33п	Конвейер	5	8
44-46	Вентиляторы	5	8
34м	Станок	13	9
35о	Машина правильная	56	9
34л	Стеллаж	5	9
34о	Стеллаж	5	9
35н	Стеллаж	7,6	9
35п	Стеллаж	7,6	9
34к	Конвейер	5	9
34н	Конвейер	5	9
35м	Конвейер	5	9
49-50	Краны-штаблеры	17	9



ВВЕДЕНИЕ

Машиностроение является отраслью, которая определяет состояние и технический прогресс практически во всех областях экономики страны. Выход из экономического кризиса, безусловно, будет сопровождаться острой потребностью в высококачественной, конкурентоспособной продукции машиностроения. Реконструкция и тем более ввод новых производств отрасли потребует, в свою очередь, модернизации существующих систем электроснабжения.

В данном курсовом проекте рассчитывается электроснабжение машиностроительного предприятия. Выбирается схема внутреннего электроснабжения предприятия. Рационально выполненная современная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований: оптимальность выбора режимов проектируемой сети, экономичность, надежность и безопасность эксплуатации при соблюдении определенных правил и норм по охране труда, обеспечение надлежащего качества электроэнергии.

Экономичность определяется приведенными затратами на систему электроснабжения. Надежность зависит от категории потребителей электроэнергии и особенностей технологического процесса.

Основные задачи, решаемые при проектировании и эксплуатации системы электроснабжения промышленного предприятия: оптимизация параметров схемы путем правильного выбора напряжений, определения электрических нагрузок и выполнения требований к бесперебойности электроснабжения, рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, конструкций промышленной сетей, выбор средств компенсации реактивной мощности.



1.1 Краткое описание объекта электроснабжения, электрических нагрузок и технологического процесса

Машиностроительный завод станкостроения относится к сборочным предприятиям с серийным производством, включающим основные операции производственного цикла. Завод получает отливки со специализированного литейного завода. Крупные поковки так же получаются со стороны, а кузнечнопрессовый цех используется для производства мелких поковок для основной продукции и для ремонтных целей. Технологический процесс заключается в изготовлении комплектующих узлов, деталей и окончательной сборке станков. Все основные операции осуществляются в механическом, инструментальном и сборочном цехах. Обеспечение производства осуществляется во вспомогательных цехах - заготовительном, кузнечнопрессовом и гальваническом.

Заводские потребители электроэнергии относятся к потребителям первой, второй и третьей категорий надежности. К высоковольтной нагрузке нагрузке относятся компрессорная и насосная. Остальные подразделения получают питание 0,4 кВ. наиболее энергоемкими являются механический и сборочный цеха. Расположение объектов на генеральном плане приведено в графической части проекта.

В данном проекте детально рассмотрено электроснабжение заготовительного цеха. В нем осуществляется холодная обработка металлов: разрезка, отрезка, центровка, правка стальных труб, листа, ленты, швеллеров и др. Основным типом оборудования являются различные отрезные станки. К наиболее энергоемкому оборудованию относятся прессы, правильные и волочильные машины, установки резки. Приходится учитывать, что при работе на станках, выполняющих заготовительные операции, приходится иметь дело с длинномерными заготовками, и кроме того, оставлять около станков свободные места для материалов и заготовок.



1.2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности

Взрывоопасные зоны. Класс взрывоопасной зоны, в соответствии с которым производится выбор электрооборудования, определяется технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации.

При определении взрывоопасных зон принимается, что:

а) взрывоопасная зона в помещении занимает весь объе

м помещения, если объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения;

б) взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ, если объем взрывоопасной смеси равен или менее 5% свободного объема помещения. Помещение за пределами взрывоопасной зоны следует считать невзрывоопасным, если нет других факторов, создающих в нем взрывоопасность;

в) взрывоопасная зона наружных взрывоопасных установок ограничена размерами.

Примечания: 1. Объемы взрывоопасных газов и паровоздушной смесей, а также время образования паровоздушной смеси определяются в соответствии с «Указаниями по определению категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности», утвержденными в установленном порядке.

2. В помещениях с производствами категорий А, Б и Е электрооборудование должно удовлетворять требованиям к электроустановкам во взрывоопасных зонах соответствующих классов. Зоны взрывоопасности: В-І, В-Іа, В-Іб, В-Іг, В-ІІ, В-ІІа.

Все помещения электромеханического цеха являются не взрывоопасными.

Пожароопасные зоны. Пожароопасной зоной называется пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях.

Зоны пожароопасности: П-I, П-II, П-IIа, П-IIІ.



2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор номинальных напряжений и классификация потребителей по категории надежности электроснабжения

Внешнее напряжение питания машиностроительного завода принимается равным подающемуся от энергосистемы на завод напряжению питания 35 кВ. В распределительных межцеховых сетях, как наиболее экономичное принимается напряжение 10 кВ. Внутрицеховое напряжение предприятия принимается равным 380/220 В. Напряжением 10 кВ питаются компрессорная и водонасосная. Внутри всех оставшихся цехов применяется напряжение питания 380/220 В.

К потребителям I категории относятся: компрессорная и водонасосная, так как они должны обеспечивать непрерывный цикл автоматического производства цехов завода.

К потребителям II категории относятся: механический цех, сборочный цех, инструментальный цех, заготовительный цех, кузнечнопрессовый цех, инструментальный цех, электроцех - они имеют преобладающее количество электроприемников II категории надежности электроснабжения. Перерыв в электроснабжении данных цехов вызывает значительный недоотпуск продукции и влечет за собой значительный материальный ущерб.

К потребителям III категории относятся: склад материалов и заготовок, склад готовой продукции, гараж и заводоуправление - перерыв в электроснабжении данных потребителей допускается на время необходимое для замены поврежденного элемента, но не более чем на одни сутки.

2.2 Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок цехов предприятия.

Электричесикие нагрузки цехов необходимы для выбора числа и мощности трансформаторов, проверки токоведущих элементов по нагреву и потери напряжения, правильного выбора защитных устройств и компенсирующих установок.

Расчетные нагрузки всех цехов завода, кроме заготовительного цеха, определяются по удельным плотностям максимальной нагрузки на квадратный метр площади цеха Р_уд и заданной величине этой площади F по формуле:

электроснабжение нагрузка трансформатор мощность

P_{расч =} P_уд* F

Удельная плотность максимальной нагрузки на квадратный метр площади цеха Р_уд берется из справочных данных (4)

Размеры завода:

а=525 м, b=320 м, F=a*b=1680000 (м²)

Размеры цехов определяются аналогично.

В качестве примера рассчитывается электрическая нагрузка заготовительного цеха:

Исходные данные: F_ц=11700 м², Р_уд=0,36кВт/м², cos ?=0,8, tg ?=0,75

Активная расчетная мощность цеха:

Р_расч=Р_уд*F=0,36*11700=4212 (кВт)

Реактивная расчетная нагрузка цеха:

Q_расч=Р_расч* tg ?= 4212*0.75=3159 (кВар)

Полная расчетная нагрузка цеха:



S_расч= = 5265 (кВА)

Удельная нагрузка подразделения:

S_уд= S_расч/F = 5265/11700=0,45 (кВА/м²)

Электрические нагрузки остальных цехов рассчитываются аналогичным образом. Исходные и расчетные данные этих цехов приводятся.

Расчет электрических нагрузок заготовительного цеха.

Расчет электрических нагрузок производится по коэффициенту расчетной активной мощности.

Установленная мощность группы электроприемников определяется следующим образом:

?Р_{уст j}= nF_n

где ?Р_{уст j} - установленная мощность рассматриваемой группы электроприемников, n - количество электроприемников в группе, F_n - мощность одного электроприемника.

Эффективное число электроприемников группы n_эф определяется следующим образом:

n_эф = 2(?Р_ном )/( Р_{n ном} )

где ?Р_ном - номинальная мощность отдельных электроприемников группы, Р_{n ном} - номинальная мощность наиболее мощного электроприемника группы.

Средняя активная мощность электроприемников Р_{ср j} группы



Р_{ср j} = ?Р_{уст j} К_ср

Средняя реактивная мощность электроприемников

Q_{ср j} = ?Р_{уст j} * tg ?*К_ср

где К_ср - групповой коэффициент использования активной мощности. Находится по справочным данным (2).

Расчетная активная мощность электроприемников

Р_{расч m} = К_р * Р_{ср j}

где К_р - расчетный коэффициент активной мощности. Находится по справочным данным (2).

Расчетная реактивная мощность электроприемников Q_{расч m}

Q_{расч m} = L_p*?Q_{ср j}

где L_p - расчетный коэффициент реактивной мощности. Находится по справочным данным (2).

Полная расчетная мощность силовой нагрузки низшего напряжения

S_расчет = v(Р_расчет)² + (Q_расчет)²

Рассмотрим группу электроприемников : вентиляторы

Исходные данные: n=6, Р=5 кВт, cos ?=0,8(2), tg ?=0,75(2), К_n=0,65(2)

Установленная мощность электроприемников:

?Р_уст = 6*5= 30 (кВт)

Эффективное число электроприемников:

n_эф= 2*30/5=12

Так как действительное число электроприемников меньше эффективного, то принимаем n_эф=6

Средняя активная мощность электроприемников:

Р_ср=30*0,65= 19,5 ( кВт)

По табл.(1) для n_эф=6 и К_n=0,65, K_р=1,09

Расчетная активная мощность электроприемников:

Р_{расч m} = 1,09*19,5 = 21,3 (кВт)

Средняя активная мощность электроприемников:

Q_ср = 30*0,65*0,75 = 14,6 (кВар)

Для n_эф=6, по (1) L_p=1,1

Расчет реактивной мощности электроприемников:

Q_{расч m} = 14,6*1,1 = 16,06 (кВар)

Полная расчетная мощность силовой нагрузки электроприемников:

S_расчет = v21,3²+16,06²= 26,68 (кВА)

Для остальных групп электроприемников заготовительного цеха расчет производится аналогично.

Расчет осветительных электрических нагрузок заготовительного цеха.

Световой поток лампы Ф_n необходимый для обеспечения заданной минимальной освещенности Е при количестве однотипных светильников N:

Ф_n =

где k_з - коэффициент запаса, справочная величина;

F - площадь освещаемой поверхности, м²;

z - коэффициент минимальной освещенности, по(2);

z = 1,1 для люминиесцентных ламп,

z = 1,15 - для ламп накаливания и ламп ДРЛ,

z =

где E_ср - средняя освещенность, лк;

?-коэффициент использования светового потока источника света, доли единиц. Коэффициент ? принимается в зависимости от типа светильника и типа лампы, коэффициентов отражения потолка p_п, стен p_ст и рабочей поверхности р_р, а так же в зависимости от индекса помещения. Индекс помещения учитывает его размеры и определяется по формуле:

I =

где a,b и h - длина, ширина и высота помещения, м.

Если тип светильников и ламп известен заранее, то определив по таблицам световой поток одного светильника, можно определить их количество, необходимое для создания Е:

N =

Общая мощность светильников, установленных в i-том помещении:

Р = Р_n*N_n

где Р_n - мощность одного светильника.

Расчетная мощность осветительных установок для i-го помещения определяется:

Р_р = k_c*k_ПРА*Р_{уст i},

где k_c - коэффициент спроса;

k_ПРА - коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре.

Расчетная реактивная нагрузка осветительных установок для i-го помещения:

Q_{р.осв i}=Р_{р.осв i}* tg ?,

где tg ? соответствует cos ? осветительной установки.

Расчетные мощности осветительных сетей в целом:

Р_р.осв =

Q_P.осв =

S_P.осв =

Для заготовительного цеха:

а=37 м,

b=121 м,

h=11 м,

Е_норм = 200 лк,

F = 37*121=4477 м^2,

I ==0,09.

Коэффициенты отражения (темные высокие потолки, бетонные запыленные стены и рабочие поверхности):

Р_n=0,3,

P_z=0,1,

P_p=0,1.

По этим коэффициентам находится (18) коэффициент использования светового потока:

?=0,89,

K_p=1,5.

Выбираем светильники типа РСП05/ГО3 с лампами ДРЛ.

Предварительно выбираем число ламп. Учитывая, что расстояние между колоннами равно 6 м, принимается следующее расположение светильников: 6 рядов, расстояние между рядами и между светильниками в ряду L одинаково и равно 6м. В каждом ряду 19 светильников. Таким образом общее число ламп составит:

N = 6*19= 114

Расчетный световой поток лампы ДРЛ:

Ф_р = = 15223,4 лм

По (18) световой поток лампы ДРЛ мощностью 400 Вт первой категории после 30% средней продолжительности горения составляет не менее: Ф_i=14400 лм.

Рассчитаем относительную погрешность расчетного светового потока:

ДФ = (Ф_н-Ф_р)/Ф_н*100%;

ДФ = (14400-15223,4)/14400*100=-5,7%

ДФ находится в допустимых пределах от -10% до 20%.

Лампы ДРЛ мощностью 400 Вт принимаются к установке.

Установленная мощность:

Р_уст = 0,4*114 = 45,6 (кВт);

Принимаем значения коэффициентов:

K_c =0,95,

k_ПРА = 1,1,

tg ? = 1,33.

Активная расчетная мощность по данному помещению:

Р_Р.осв = 0,95*1,1*45,6 = 47,6(кВт).

Реактивная расчетная мощность по данному помещению:

Q_P.осв= 47,6*1,33 = 63,3 (кВар).

Полная расчетная мощность освещения по данному помещению:

S_Р.осв = v47,6²+63,3² = 79,2 (кВА)

Расчетная мощность заготовительного цеха с учетом осветительной нагрузки:

Р = Р_р.сил + Р_р.осв;

Q = Q_р.сил + Q_р.осв;

S = ;

Получим:

Р= 961,9+47,6 = 1009,5 (кВт);

Q= 1226,3+63,3 = 1289,6 (кВар);

S = v1009,5² + 1289,6² = 1637,7 (кВА).

Выбор количества и мощности цеховых трансформаторов.

При выборе цеховых трансформаторов учитываются следующие факторы: категории надежности электроснабжения потребителей, компенсация реактивных нагрузок на напряжении до 1 кВ; перегрузочная способность трансформаторов в нормальном и аварийном режимах.

Выбор количества и мощности цеховых трансформаторов производится по расчетной мощности для нормальных и аварийных режимов, исходя из рациональной их загрузки в нормальном режиме и с учетом минимально необходимого резервирования в послеаварийном режиме.

При выборе трансформаторов учитывается компенсация реактивной мощности.

Рассмотрим группу заготовительный цех.

Исходные данные: активная нагрузка объекта Р_расч=1009,48 кВт, реактивная нагрузка объекта Q_расч=1289,58 кВар, удельная плотность нагрузки S_уд =0,34 кВА/м².

Расчет:

Определяется предварительно мощность цеховых трансформаторов:



S_т.ном ?

где - расчетная мощность потребителей по КТП;

к_з - желаемый коэффициент загрузки в нормальном режиме;

S_т.ном - номинальная мощность трансформатора;

- принятое первоначальное количество трансформаторов.

Далее по ряду номинальных мощностей трансформаторов выбирается ближайший больший по мощности трансформатор и определяется оптимальное количество трансформаторов.

Предполагаемая мощность трансформаторов:

S_т.ном ? =721,1 (кВА)

К установки принимаются трансформаторы мощностью 1000 кВА.

Выбираем минимальное число трансформаторов:

N_мин = + ДN,

где ДN - добавка до ближайшего целого числа.

N_мин = =1,44+0,56=2.

Число трансформаторов определяет наибольшую реактивную мощность, которая может быть передана со стороны 10 кВ с сеть НН без увеличения числа трансформаторов:

Q_макс.т = v(N_оптК_зS_т.ном)²-Р_р² =970 (кВар)

Суммарная мощность конденсаторных батарей НКБ на напряжение до 1 кВ составит:

Q_НКБ= Q_расч - Q_макс.т

Q_{НКБ 1} = 319,6 (кВар)

Дополнительная мощность Q_{НКБ 2} для данной группы трансформаторов определяется следующим образом:

Q_{НКБ 2} = Q_расч - Q_НКБ1 - гN_оптS_т.ном,

Где г - расчетный коэффициент, зависящий от расчетных параметров К_р1 и К_р2 и схемы питания цеховой трансформаторной подстанции; находятся по табл.4.7, 4,6 и рис 4,9(2).

Для рассматриваемого объекта К_р1=12, К_р2=2, г=0,5.

Q_{НКБ 2} = 1289,6-319,6-0,5*2*1000 = -30 (кВар).

Так как Q_{НКБ 2} ?0, то принимаем согласно (2) Q_{НКБ 2}=0.

Тогда Q_НКБ = Q_{НКБ 1} + Q_{НКБ 2}= 319,6

К установки принимаются две конденсационные батареи УКН-0,38-150УЗ суммарной мощностью 300 кВар.

Выбранные трансформаторы проверяются на работу в аварийном режиме. К установке принимаются одна двухтрансформаторная подстанция. Считается что нагрузка между трансформаторами распределяется равномерно.

Мощность силовой нагрузки приходящейся на подстанцию:

S_расч? = v(Р_расч)² + (Q_расч)² = 1358,5 (кВА)

Перегрузочная способность трансформаторов в аварийном режиме проверяется по условию:

1,4S_ном.т?S_{расч.1ТП}



1,4*1000=1400?1358,5.

Условие выполняется.

Таким образом, расчет трансформаторной подстанции для заготовительного цеха завершен.

Расчет трансформаторных пс для оставшихся цехов выполняется аналогично.

Таблица. Выбор цеховых трансформаторных подстанций.

Наименование цеха (категории электроприемников)	Количество приемников III категории, %	Исходные данные
		Предполагаемая мощность трансформатора, КВА	Расчетная активная мощность, кВт	Расчетная реактивная мощность, кВар	Удельная плотность нагрузки, КВА/м2
Заготовительный цех (II - III)	25	1600	1009,48	1289,58	0,38

2.3 Выбор компенсирующего устройства

Установка компенсирующих устройств, предпочтительнее на шинах подстанции, поэтому установим компенсирующие устройства на секциях РУ 0,4 кВ. В качестве источников реактивной мощности выберем компенсационные установки.

Условие оптимальной компенсации реактивной мощности:

tg ?_факт ? tg ?_экон,

Суммарная мощность источников реактивной мощности определяется:

Q_{ИРМ =} (tg ?_{факт -} tg ?_экон),

где - максимальная активная мощность нагрузки предприятия,

tg ?_факт - фактическое значение коэффициента реактивной мощности,

tg ?_экон - экономическое значение коэффициента реактивной мощности (в соответствии с Приказом Минэнерго РФ № 49 от 22.02.2007г. tg ?_экон = 0,4).

Подставляя найденные значения в выражение:

= = (tg ?_{факт -} tg ?_экон) = 122,9 кВар.

Устанавливаем две конденсационные установки КРМ 0,4-150-15 УЗ

В соответствии с выбранными конденсационными установками, произведем расчет фактического значения коэффициента реактивной мощности:

tg ?_{факт =} =0,3

Условие оптимальной компенсации реактивной мощности соблюдается.

Тогда полная мощность с учетом КУ:

=v+()² = 546,4 кВА

Выбираем марки, сечения кабеля и защитно-коммутационных аппаратов в линии, питающей конденсаторную установку.

Выбираем кабель марки ВВГ - кабель с медными жилами, с пластмассовой изоляцией,в поливинилхлоридной оболочке, с отсутствием наружного покрова.

Выбираем сечение из условия нагрева, аналогичное условию:

Ip ? I_ДД



где Ip - максимальный расчетный ток для данной конденсаторной установки, А;

I_ДД - длительно допустимый ток, А.

Максимальный расчетный ток КУ рассчитывается по следующей формуле:

I _p.КУ = ,

где - номинальная мощность КУ, кВар;

U_ном - номинальное напряжение, кВ.

Максимальный расчетный ток КУ : I _p.КУ = = 215,5 А

Выбираем кабель марки ВВГ (4*95) с I_ДД=225А:

I _p.КУ ? I_ДД

215,5 А ? 225 А

Условие выполняется, выбранный кабель подходит для установки.

Выбираем автоматический выключатель по условиям:

1. По нагреву максимальными рабочими токами:

I_Т.Р ? 1,2 I _р.КУ

где I_Т.Р - ток теплового расцепителя,А;

I _р.КУ - максимальный расчетный ток, протекающий по линии в которой стоит автомат, А;

1,2 - коэффициент необходимый для учета разброса защитной характеристики.

2. По обеспечению защиты проводов и кабелей от токов перегрузки с соответствии с выражениями:

I_Т.Р? I_ДД

где I_ДД - длительно допустимый ток кабеля, А.

Выбираем автомат ВА88-35 с I_Т.Р = 250 а и проверим выполняются ли условия проверки автомата:

1. I_Т.Р ? 1,2 I _р.КУ I_Т.Р? 1,2*215,5= 248,6 А

Условие выполняется.

2. I_Т.Р? I_ДД 248,6 А?225 А

Условие не выполняется, следовательно, выбираем провод с большим сечением: ВВГ (4*120), I_ДД =260 А.

248,6 А? 260 А.

Условие выполняется - автомат подходит.

2.4 Выбор шинопроводов и силовых кабелей

Шинопроводы выбираются по номинальному напряжению и номинальному току I_р.ном причем:

I_р.ном ? I_р.ф.? I_р

где I_р.ном - рабочим максимальный ток,

I_р.ф - расчетный ток форсированного (послеаварийного) режима.

Исходные данные:

U_ном = 380 В, I_р.ф = 1843 А, I_к=19,65 кА, I_у = 41,2 кА.

В качестве питающих линий отходящих от цеховых трансформаторов выбираются две комплексные магистрали ШМА68-НУЗ с с секционным выключателем АВМ-ШС между ними, который в номинальном режиме работы отключен.

Расчетные данные:

U_ном = 380 В;

I_р.ф = 1843 А;

I_к=19,65 кА;

I_у = 41,2 кА.

Данные ШМА68-НУЗ:

U_ном = 380 В;

I_ном = 2500 А;

I_перм = 35 кА;

I_уд = 70 кА;

r_уд = 0,02 Ом/км;

x_уд 0,02 Ом/км;

cos ? = 0,8;

b*h = 450*220 мм.

Длина питающей линии соответственно составляет:

ШМА-1 - 65м, ШМА-2 - 50 м.

Расположение оборудования в заготовительном цехе показано в графическом материале. Все электрооборудование рассчитано на переменный трехфазный токи напряжение 380 В промышленной частоты. Окружающая среда в цехе нормальная. Расположение приемников стационарное, неравномерное, поэтому электроснабжение выполняется комплектными магистральными шинопроводами типа ШМА и силовыми распределительными пунктами.

Расчет шинопроводов выполняется по методике изложенной в п. 3.2.. Исходные и расчетные данные представлены в приложении 4 табл. 6.3.

Потери напряжения в главных магистралях определяются следующим образом:



ДU = *(r_пог* cos ?+sin ?),

где - сумма моментов токовых нагрузок шинопровода, А*км; r_уд, x_уд -соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления шинопровода, Ом/км.

Соответственно потери напряжения в каждой магистрали составляют: ШМА-1:

=291,32*65+228,56*37+594,64*37+491,19*24 = 58902,96 А*м,

ДU = *(0,02*10^-3*0,8 + 0,02*10^-3*0,6) = 0,79%

ШМА -2:

= 357,36*12+287,66*24+151,32*36+277,24*48+163,68*48 = 37803,84 А*м,

ДU = *(0,02*10^-3*0,8 + 0,02*10^-3*0,6)= 0,51%

Магистральные шинопроводы крепятся на высоте 3-4 м над полом помещения на кронштейнах или специальных стойках.

Расчетные значения максимальных рабочих токов всех силовых пунктов приведены в табл. 6.3, также там приведено количество и характеристики электроприемников, подключенных к каждому распределительному шинопроводу. На основании этих расчетных данных, был произведен выбор силовых распределительных пунктов (1).

Выбор проводов и кабелей цеховой сети 0,4 кВ.

Вся распределительная сеть цеха выполняется проводом марки АПВ (алюминеевые жилы, полихлорвиниловая изоляция). Для питания силовых пунктов и отдельных электроприемников применяется кабель марки АВВГ (алюминиевые жилы, изоляция из поливинилхлорида, оболочка из поливенилхлоридного пластика, небронзированный). Сечение проводов и жил кабелей выбираются и приводятся. Для проводов предусматривается скрытая прокладка в изолированных трубах в полу. Диаметр труб принимаем в зависимости от сечения проводов. Принятые кабели и проводя приводятся в таблице.

2.5 Расчет тока КЗ на шинах НН

Ток трехфазного КЗ в установках до 1 кВ определяются для выбора и проверки автоматического выключателя.

Расчетная точках трехфазного КЗ до 1 кВ - непосредственно за автоматическим выключателем.

Составляем схему замещения цепи трехфазного тока, в которую входят:

Сопротивление системы: X_c = U²/S_{кз.сист.}

где U= 400В; S_{кз.сист.} - мощность КЗ системы.

Мощность КЗ системы: S_{кз.сист.} = v3U_{ср.норм}I_к³

сопротивление трансформатора: Z_т=(u_кз/100)(U²)/S_ном.

R_т=(ДP_кз(U²))/(S_ном.т)², Х_{т =} v((Z_т)²-(R_т)²)

Где ДP_кз и u_кз (%) потери мощности и напряжения КЗ трансформатора.

ДP_кз = 12200 кВт, u_кз (%)=5,5

Сопротивления токопровода (шин) от трансформатора к автоматическому выключателю

R_ш=0,5 мОм; Х_ш= 2,25 мОМ.

Сопротивления контактов автомата А: R_А=0,3 мОм; Х_А=0,1 мОм.

Сопротивления трансформаторов тока ТТ: R_ТТ=Х_ТТ=0,02 мОм.

Сопротивление переходных контактов: R_К=0,15 мОм.

i_у.с.³=( v2)1,45(19,65)=40,3 кА.

От электродвигателей

i_у.дв³=6,5 I_ном.дв



где I_ном.дв - номинальный ток двигателей наибольшей мощности:

I_ном.дв = Р_ном.дв./(v3U?cos?)

Где Р_ном.дв, ?cos? - номинальные мощность, КПД, коэффициент мощности двигателя, которые принимаются: Р_ном.дв - из исходных данных на проектирование; ?=0,9; cos?=0,9; U_ном=380 В.

I_ном.дв =75/(1,73*0,38*0,9*0,39)=0,14 кА

i_у.дв³=6,5 I_ном.дв = 6,5*0,14 = 0,91 кА.

Ток однофазного КЗ:

I_k¹=v3 U_ном/Z_?¹

Z_?¹=v((R_?¹)²+(X_?¹)²)

Где R_?¹=R_Т¹ + R_ш¹ + R_А¹+ R_К¹,

X_?¹=X_T¹ +Х_ш¹+ Х_А¹.

Согласно: R_Т¹=15R_1T= 15*2 = 30 мОм; X_T¹=7Х_1Т= 7*8,6= 60 мОм;

R_ш¹=3 R_1ш=3*0,5= 1,5 мОм; Х_ш¹=4 Х_1ш=4*2,25= 9 мОм;

R_А¹=3 R_1А=3*0,3=0,9 мОм; Х_А¹=4 Х_1А=4*0,1=0,4 мОм;

R_К¹=3 R_1к=3*0,15=0,45 мОм;

R_?¹= 30+1,5+0,9+0,45 = 32,85 мОм;

X_?¹=60+9+0,4=69,4 мОм;

Z_?¹=v(32,85²=69,4²) = 76,8 мОм;

I_k¹ = 1,73*400/76,8*10^-3= 9 кА.

Схема замещения цехового трансформатора.

S_{кз.сист}=1,73*10,5*13,75 = 250 МВ*А,

Х_с = (0,4)²/250000 = 0,64 мОм,

Z_T = (5,5/100)(0,4)²/1000 = 8,8 мОм,

R_Т = 12,2(0,4/1000)² = 2,0 мОм,

X_T = v((8,8)²-2²) = 8,6 мОм,

X_?³ = Х_с + Х_Т + Х_ш + Х_А + Х_ТТ = 0,4+8,6+2,25+0,1+0,02 = 11,37 мОм;

R_?³ = R_Т + R_ш + R_А+ R_ТТ + R_К = 2+0,5+0,3+0,02+0,15 = 2,97 мОм.

Суммарное сопротивление цепи трехфазного КЗ:

Z_? =v(( X_?)² + (R_?)²).

Z_? =v(11,37²+2,97² = 11,75 мОм,

Действующее значение периодической слагающей тока трехфазного КЗ:

I_кз³ = (U_ном)/ v3 Z_?³

I_кз³ = 400/1,73*11,75*10^-3 = 19,65 кА,

Ударный ток трехфазного КЗ: i_y³=i_y.c³+i_y.дв³

1.От системы

i_y.c³=v2k_y(I_кз³),

где k_y - ударный коэффициент 3, k_y=1,45; (X_?/R_?=11,37/2,97=3,83; Т_а= X_?/314R_?=0,012 с).

Выбор автоматических выключателей на напряжение до 1 кВ.

2.6 Выбор защитной аппаратуры

Исходные данные: U_ном = 380 В, I_р.ф = 1843 А, I_к=19,65 кА, I_у = 41,2 кА, I_k⁽¹⁾=9 кА.

Автоматический выключатель на головном участке шинопровода выбирается по следующим условиям:

1.Номинальное напряжение: U_ном ? U_{ном.уст,}

Где U_{ном.уст} - номинальное напряжение установки.

2.Номинальный ток расцепителя I_ном:

I_ном?I_p.max,

Где I_p.max - рабочий максимальный ток;

3.Номинальный ток автоматического выключателя:

I_ном.А ? I_ном.

Выбирается выключатель АВМ-20С со следующими данными U_ном =380 В,

I_ном=2000 А.

Выбирается ток уставки замедленного срабатывания регулируемого расцепителя в зоне перегрузки:

I_сраб ? I,II_p.макс

2400 ? 1,1*1842,9=2027 кА

Проверяется соответствие тока уставки расцепления кратности однофазного тока КЗ:

I_k⁽¹⁾ ? 1,25 I_сраб

9000?1,25*2400=3000 кА.

Таким образом выбранная уставка автомата удовлетворяет всем расчетным требованиям. Автомат не срабатывает при допустимых кратковременных перегрузках. А при токах больших допустимых срабатывает с с независимой от тока выдержкой времени. Токовую отсечку выбираем 8 кА.

2.7 Потери электроэнергии в кабельных линиях

Потери мощности в линии при действительной нагрузке определяются:

ДР_д =3(I¹_доп)² r_уд IK²_з*10^-3

Где I¹_доп - допустимый ток в линии по справочнику, А;

r_уд - удельное сопротивление кабельной линии, Ом/км;

К_з - коэффициент загрузки линии в нормальном режиме;

l -длина линии, км.

Потери электроэнергии в кабельной линии определяются:

ДЭ_а = ДР_д Т_n

Где время использования максимума потерь принимается Т_n = 2732 ч.

Исходные и расчетные данные по потерям электроэнергии в кабельных линиях по обоим вариантам приведены в табл.

Таблица. Расчетные характеристики кабельных линий.

Тип и сечение кабеля	l, км	Кз	I1доп, А	rуд, Ом/км	ДРд, кВт	ДЭа, кВтч/год
ААБлУ 3*25	0,064	0,96	90	0,89	3,01	14221
ААБлУ 3*240+1*150	0,128	0,64	440	0,443	11,72	32040

Общие потери электроэнергии по каждому варианту:

ДЭ_а1 = 116024 кВтч/год;

ДЭ_а2 = 121846 кВтч/год.

2.8 Расчет контура заземления

Присоединение заземляющих и нулевых защитных проводников к частям оборудования, подлежащим заземлению или занулению, должно быть выполнено сваркой или болтовым соединением. Присоединение должно быть доступно для осмотра. Для болтового присоединения должны быть предусмотрены меры против ослабления и коррозии контактного соединения.

Заземление или зануление оборудования, подвергающегося частому демонтажу или установленного на движущихся частях или частях, подверженных сотрясениям или вибрации, должно выполняться гибкими заземляющими или нулевыми защитными проводниками.

Каждая часть электроустановки, подлежащая заземлению или занулению, должна быть присоединена к сети заземления или зануления при помощи отдельного ответвления. Последовательное выключение в заземляющий или нулевой защитный проводник заземляемых или зануляемых частей электроустановки не допускается.

В соответствии подстанция должна иметь глухое заземление нулевой точки силового трансформатора на стороне 0,4 кВ. одновременно это заземление используется, как защитное, для оборудования 10 кВ.

В соответствии сопротивление заземления нулевой точки трансформатора на стороне 0,4 кВ не должно превыщать 4 Ом. В соответствии заземляющее устройство для оборудования 10 кВ должно иметь сопротивление

R_з ? U_з/I_з ,

где I_з - расчетный ток замыкания на землю, А

125 - допустимое напряжение на заземляющем устройстве, В

По данным энергосистемы I_з = 22 А.

Измерение грунта в месте установки КТП, проведенное летом показали величину удельного сопротивления ?=1*100² Ом*см (грунт суглинок). В период измерения влажность была средняя. Необходимо определить число электродов заземления КТП для обеспечения требования ПУЭ. Сопротивлениестальной соединительной полосы не учитывается. Определяем сопротивление заземляющего устройства для сети 6 кВ при общем заземлении.

R_з ? U_з/I_з =125/22 = 5,7 Ом,

Сопротивление заземляющего устройства для сети 380/220 В должно быть не более 4 Ом.

Расчетное удельное сопротивление грунта

Р= ?_изм*ш2 = 1*100²*1,5 = 15 * 10³ Ом*см

Где ш2 - коэффициент повышения сопротивления.

По (12 табл. 11,4) ш2=1,5

В качестве заземлителей выбираем прутковые стальные электроды диаметром 14 мм и длиной 5 м с глубиной заложения от поверхности до верхнего конца 0,8 м.

Благодаря проникновению электродов в глубокие слои грунта снижается удельное сопротивление грунта, что позволяет уменьшить число заземлителей.

Определяем сопротивление одиночного пруткового заземлителя

R_о.пр = 0,00227*? = 34,05 Ом.

Принимаем размещение заземлений по периметру пс.

Определяем число заземлителей

n= R_о.пр/?*R_з=34,05=0,55*4=15,47

где ?-коэффициент экранирования равный 0,55

R_о.пр - сопротивление одиночного пруткового заземления, Ом.

R_з - сопротивление заземляющего устройства в соответствии с требованиями ПУЭ, Ом.

Принимае к установке 16 прутковых стальных заземлителей, которые обеспечивают R_з ? 4 Ом, что удовлетворяет требованиям ПУЭ.

Размещено на Allbest.ru

...