Электроснабжение механического цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Системой электроснабжения вообще называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии. Система электроснабжения промышленных предприятий состоит из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабельных и воздушных сетей и токопроводов высокого и низкого напряжения. Электрические схемы предприятий строятся таким образом, чтобы обеспечить удобство и безопасность их обслуживания, необходимое качество электроэнергии и бесперебойность электроснабжения потребителей в нормальных и аварийных условиях.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электроэнергии. По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электрической энергии.



1. Краткая характеристика производства и потребителей электроэнергии

Механической цех предназначен для обработки коленчатых валов автомобильного двигателя.

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

Основное оборудование размещено в станочном и ремонтно-механическом отделениях.

Механический цех получает электроснабжение от подстанции глубокого ввода завода, расположенной на расстоянии 8 км от энергосистемы. Напряжение - 6 кВ. Расстояние от подстанции глубокого ввода до цеха - 0,5 км. Потребители электроэнергии по бесперебойности электроснабжения имеют 2 категорию надежности.

Количество рабочих смен - 3.

Грунт в районе здания цеха - суглинок при +15?С. Каркас здания сооружен из блоков - секций длиной 8 и 4 м каждый.

Размеры цеха АЧВЧН = 48Ч28Ч9 м.

Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень электрооборудования цеха механической обработки деталей даны в таблице 1. Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприемника. Расположение основного оборудования показано на плане (лист 1).

Таблица 1 - Перечень электрооборудования цеха механической обработки деталей

№ на плане	Наименование ЭО	Рэп, кВт	Примечание
1	2	3	4
1,13,15,16, 34…36	Токарные специальные станки	10
2,43,44	Алмазно - расточные станки	2,2
3,24…26	Вертикально - фрезерные станки	7,5
4,9	Наждачные станки	2,4
5,6,17,18	Сверлильные станки	8
7,8	Заточные станки	1,5
10…12	Закалочные установки	15
14,19,20	Круглошлифовальные станки	6,5
21,37…39	Токарные полуавтоматы	22
22,23	Балансировочные станки	2,7
27…29	Вертикально - сверлильные станки	4
30	Кран мостовой	30 кВ•А	ПВ=40%
31…33	Агрегатные станки	12
41,40,42	Шпоночно - фрезерные станки	7
45,46	Магнитный дефектоскоп	1,2

Таблица 2 - Распределение электроприемников по распределительным пунктам

№на П плане	Наименование	Рном, кВт	Кол-во	kи	cos
РП-1
1	Токарные специальные станки	10	1	0,13	0,5
2	Алмазно-расточные станки	2,2	1	0,17	0,65
3	Вертикально-фрезерные станки	7,5	1	0,13	0,5
4,9	Наждачные станки	2,4	2	0,13	0,5
5,6	Сверлильные станки	8	2	0,13	0,5
7,8	Заточные станки	1,5	2	0,13	0,5
РП-2
13	Токарные специальные станки	10	1	0,13	0,5
14,19, 20	Круглошлифовальные станки	6,5	3	0,13	0,5
15,16	Токарные специальные станки	10	2	0,13	0,5
21	Токарные полуавтоматы	22	1	0,25	0,35
17,18	Сверлильные станки	8	2	0,13	0,5
22,23	Балансировочные станки	2,7	2	0,13	0,5
РП-3
10,11, 12	Закалочные установки	15	3	0,75	0,95
27,28, 29	Вертикально-сверлильные станки	4	3	0,13	0,5
30	Кран мостовой	18,9	1	0,1	0,5
РП-4
24,25,26	Вертикально-фрезерные станки	7,5	3	0,13	0,5
34,35,36	Токарные специальные станки	10	3	0,13	0,5
45,46	Магнитный дефектоскоп	1,2	2	0,06	0,65
40	Шпоночно-фрезерные станки	7	1	0,13	0,5
44	Алмазно-расточные станки	2,2	1	0,17	0,65
38,39	Токарные полуавтоматы	22	2	0,25	0,35
РП-5
41,42	Шпоночно-фрезерные станки	7	2	0,13	0,5
43	Алмазно-расточные станки	2,2	1	0,17	0,65
37	Токарные полуавтоматы	22	1	0,25	0,35
31,32,33	Агрегатные станки	12	3	0,13	0,5

2. Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок проводим для отдельно взятого распределительного пункта (РП).

Расчет электрических нагрузок для РП1.

механический цех трансформаторный подстанция

Таблица 3 - Исходные данные электрооборудования

Наименование электроприемников	Рн, кВт	n	Kи	cos ц	tq ц
Токарные специальные станки	10	1	0,13	0,5	1,73
Алмазно-расточные станки	2,2	1	0,17	0,65	1,17
Вертикально-фрезерные станки	7,5	1	0,13	0,5	1,73
Наждачные станки	2,4	2	0.13	0.5	1,73
Сверлильные станки	8	2	0.13	0,5	1,73
Заточные станки	1,5	2	0.13	0,5	1,73

Определяем общее число электроприемников РП1 (n):

,

где m - количество групп ЭП;

ni - количество ЭП в i - ой группе n=1+1+1+2+2+2=9

Определяем суммарную номинальную активную мощность группы ЭП (, кВт):

,

где - номинальная активная мощность i - го ЭП.

Рном = 10+2,2+7,5+2Ч2,4+2Ч8+2Ч1,5=43,5 кВт

Определяем показатель силовой сборки m:

где Рннб, Рннм - номинальные активные мощности приведённые к длительному режиму наибольшая и наименьшая в группе;

Определяем среднюю активную мощность за наиболее загруженную смену для токарного специального станка:

Для остальных электоприёмников средняя активная мощность находится соответствующим образом.

Определяем среднюю реактивную мощность за наиболее загруженную смену для сварочного аппарата:

кВар

Для остальных электоприёмников средняя реактивная мощность находится соответствующим образом.

Определяем сумму средних активных мощностей группы:



;

кВт

Определяем сумму средних реактивных мощностей группы:

;

кВар

Определяем полную среднюю мощность группы:

Определяем средний коэффициент использования:

0,12

Определяем средний сosц:

Определяем средний tqц

Определяем эффективное число электроприемников группы nэF(n,m,Kиср,Pн):

Из этого условия nэ определяется по формуле

Определяем значения коэффициента максимума активной нагрузки Kм=F(Kиср,nэ) и реактивной нагрузки:

По [1], таблица 1.5.3 Км=2,4, Км`=1,1

Определяем максимальную активную мощность группы:

Определяем максимальную реактивную мощность группы:

Определяем полную максимальную мощность группы:

Определяем максимальный ток группы:



Для остальных групп электроприемников расчет ведется соответствующим образом. Результаты заносятся в сводную ведомость нагрузок по цеху.

Таблица 3 - Сводная ведомость нагрузок по цеху

Наименование РУ и электроприемников	Нагрузка установленная	Нагрузка средняя на смену	Нагрузка max
	Pн, кВт	n	P?n, кВт	Kи	cosц	tqц	m	Pсм, кВт	Qсм, кВар	Sсм, кВА	nэ	Kм	Kм`	Pм, кВт	Qм, кВар	Sм, кВА	Iм, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
РП1
Токарные специальные станки	10	1	10	0,13	0,5	1,73		1,3	2,2
Алмазно-расточные станки	2,2	1	2,2	0,17	0,65	1,17		0,37	0,6
Вертикально-фрезерные станки	7,5	1	7,5	0,13	0,5	1,73		0,97	1,1
Наждачные станки	2,4	2	4,8	0,13	0,5	1,73		0,62	1
Сверлильные станки	8	2	16	0,13	0,5	1,73		2	3,4
Заточные станки	1,5	2	3	0,13	0,5	1,73		0,4	0,7
ИТОГО по РП1:		9	43,5	0,12	0,5	1,6	>3	5,6	9	10,5	7	2,4	1,1	3,12	9,9	10,4	16
РП2
Токарные специальные станки	10	1	10	0,13	0,5	1,33		1,3	1,7
Круглошлифовальные станки	6,5	3	19,5	0,13	0,5	1,17		0,8	0,9
Токарные специальные станки	10	2	20	0,13	0,5	1,73		1,3	1,5
Токарные полуавтоматы	22	1	22	0,25	0,35	1,17		5,5	6,4
Сверлильные станки	8	2	16	0,13	0,5	1,33		1	1,33
Балансировочные станки	2,7	2	5,4	0,13	0,5	1,33		0,3	0,4
ИТОГО по РП2		11	92,9	0,16	0,61	1,31	>3	10,2	12,23	16	9	2,1	1,1	2,8	1,87	3,3	5,5
РП3
Закалочные установки	15	3	35	0,75	0,95	1,17		7,5	8,7
Вертикально-сверлильные станки	4	3	12	0,13	0,5	1,33		0,5	0,7
Кран мостовой	18,9	1	18,9	0,1	0,5	1,73		1,9	3,3
ИТОГО по РП3		7	65,9	0,2	0,6	1,4	>3	9,9	12,7	16	11	1,75	1,0	13,1	8,7	15	25
РП4
Вертикально-фрезерные станки	7,5	3	22,5	0,13	0,5	1,33		0,9	1,2
Токарные специальные станки	10	3	30	0,13	0,5	1,17		1,3	1,5
Магнитный дефектоскоп	1,2	2	2,4	0,06	0,65	1,73		0,07	0,1
Шпоночно-фрезерные станки	7	1	7	0,13	0,5	1,73		0,91	1,6
Алмазно-расточные станки	2,2	1	2,2	0,17	0,65	1,17		0,4	0,5
Токарные полуавтоматы	22	2	44	0,25	0,35	1,73		5,5	9,5
ИТОГО по РП4		12	108	0,2	0,6	1,4	>3	9,08	14,4	17	11	1,75	1,0	15,9	14,4	21	35
		РП5
Шпоночно-фрезерные станки	7	2	14	0,13	0,5	1,17		0,91	1,06
Алмазно-расточные станки	2,2	1	2,2	0,17	0,65	1,73		0,4	0,7
Токарные полуавтоматы	22	1	22	0,25	0,35	1,33		5,5	7,3
Агрегатные станки	12	3	36	0,13	0,5	1,17		1,56	1,8
ИТОГО по РП5		7	74,2	0,13	0,5	1,5	>3	8,4	10,8	13	11	1,75	1,0	14,7	10,8	18	30
РУ НН
РП1	31,6	9	43,5	0,12	0,5	1,6		5,6	9
РП2	59,2	11	92,9	0,16	0,61	1,31		10,2	12,2
РП3	37,9	7	65,9	0,2	0,6	1,4		9,9	12,7
РП4	49,9	12	108	0,2	0,6	1,4		9,08	14,4
РП5	43,2	7	74,2	0,13	0,5	1,5		8,4	10,8
ИТОГО по РУ НН		46	532,48	0,2	0,6	1,33	>3	43,18	59,1	72,5	11	1,8	1,0	49,62	45,67	67,7	111,5
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18

3. Выбор числа и мощности трансформаторов на трансформаторной подстанции

Количество трансформаторов зависит от категории электроснабжения потребителей, если имеются потребители 1 и 2 категории, то устанавливаем 2 трансформатора, если только 3 категория - 1 трансформатор.

Так как у нас потребители 2 категории, то устанавливаем 2 трансформатора.

Номинальную мощность трансформаторов выбирают по формуле (Sном, кВА):

где 1,1- коэффициент учитывающий осветительную нагрузку;

Рс, цеха - активная средняя мощность цеха;

Nт - количество выбранных трансформаторов;

Kзаг - коэффициент загрузки, Кз = 0,7.

.

Рассчитав мощность, по справочнику определяем ближайшее стандартное значение и результаты расчета заносим в таблицу 7.

Таблица 7 - Каталожные данные трансформатора

Тип	Sном, кВА	Uном.вн, В	Uном нн, В	Uкз, %	?Рх, кВт	?Ux, квар	Ix., %
ТМ	100	10	0,4	4,5	0,365	1,97	2,6

Проверяем коэффициент загрузки трансформатора



.

Следовательно, трансформатор работает с перегрузкой.

4. Компенсация реактивной мощности

Определяем реактивную мощность компенсирующего устройства:

где - коэффициент учитывающий повышение cos естественным способом ();

Рр - расчетная активная мощность цеха, кВт;

tg - коэффициент реактивной мощности соответствующий cos ;

tg - коэффициент реактивной мощности после компенсации, определяется в зависимости от cos , который находится в пределах от 0,92…0,95.

.

По справочнику выбираем компенсирующее устройство со ступенчатым регулированием на каждую секцию:

Определяем фактические значения tg и cos :



где Qcm - стандартная мощность КУ;

cos - коэффициент активной мощности, соответствует tg ;

.

Результаты расчета заносим в таблицу 8.

Таблица 8 - Сводная ведомость нагрузок

Параметр
Всего на НН без КУ	0,574	1,4266	116,46	127,35	172,572
КУ				2Ч50
Всего на НН с КУ	0,93	0,395	116,46	27,35
Потери			2,3926	11,9628	12,1997
Всего ВН с КУ					5,1856

Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь:

.



.

Следовательно, трансформатор работает в нормальном режиме.

Принимаем к установке трансформатор с номинальной мощность 100 кВА. Его каталожные данные приведены в таблице 8 на с. 15.

5. Расчет и выбор питающих и распределительных линий

В качестве распределительных линий принимаем провод с алюминиевыми жилами, с резиновой поливинилхлоридной изоляцией 4-х жильный.

Необходимо выполнение следующего условия:

где - номинальный ток электроприемника, (А);



Результаты расчета занесем в таблицу 9.

Таблица 9 - Расчет распределительных линий

Тип ЭП			S, мм2
1.Токарные специальные станки	30,395	37	8
2.Алмазно-расточные станки	5,149	19	2,5
3.Вертикально-фрезерные станки	22,817	23	4
4.Наждачные станки	7,302	19	2,5
5.Сверлильные станки	24,338	27	4
6.Заточные станки	4,563	19	2,5
7.Закалочные установки	24,018	27	4
8.Круглошлифовальные станки	19,775	21	3
9.Токарные полуавтоматы	95,615	120	50
10.Балансировочные станки	8,214	19	2,5
11.Вертикально-сверлильные станки	12,169	19	2,5
12.Кран мостовой	57,499	70	25
13.Агрегатные станки	36,508	37	8
14.Шпоночно-фрезерные станки	21,296	23	4
15.Магнитный дефектоскоп	2,808	19	2,5

В качестве питающих линий выбираем кабель с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией 4-х жильные, проложенные в воздухе. Необходимо выполнение следующего условия:

где - расчетный ток РП, (А).

Результаты расчета занесем в таблицу 10.

Таблица 10 - Расчет питающих линий

№ РП			S, мм2
РП-1	0,07901	75	25
РП-2	0,15577	165	95
РП-3	0,09189	95	35
РП-4	0,22104	230	150
РП-5	0,16787	200	120

6. Расчет токов короткого замыкания

Расчет производим для радиальной схемы.

Составляем расчетную схему и представим её в виде одной цепочки:

Рис. 1

Составляем схему замещения:

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Определяем сопротивление рубильников и автоматов по/1/, табл. на с. 61 /1.9.3./:

Определяем сопротивление рубильников и автоматов для точки короткого замыкания - к1:

Автомат: Ra =0,15•10-3=0,00015 Ом;

Ха =0,17•10-3=0,00017 Ом;

Rн =0,4•10-3=0,0004 Ом;

Рубильник: R =0,2•10-3=0,0002 Ом;

Определяем сопротивление рубильников и автоматов для точки короткого замыкания - к2:

Автомат: Ra =1,3•10-3=0,0013 Ом;

Ха =1,2•10-3=0,0012 Ом;

Rн =0,75•10-3=0,00075 Ом;

Рубильник: R =0,5•10-3=0,0005 Ом;

Определяем сопротивление рубильников и автоматов для точки короткого замыкания - к3:

Автомат: Ra =1,3•10-3=0,0013 Ом;

Ха =1,2•10-3=0,0012 Ом;

Rн =0,75•10-3=0,00075 Ом;

Рубильник: R =0,5•10-3=0,0005 Ом.

Определяем сопротивление кабельной линии на высокой стороне. Для этого мы должны определить сечение данного кабеля по /1/, табл. с. 62 /1.9.5./:

где

В зависимости от тока определяем сечение кабеля F=16 мм2.

В зависимости от сечения кабеля определяем его удельное сопротивление:

Приводим к низкой стороне:

В зависимости от тока определяем сечение провода F=10 мм2.

В зависимости от сечения провода определяем его удельное сопротивление:

Определяем сопротивление трансформатора:



где

Определяем токи короткого замыкания:

Для точки - к1:

=



Для точки - к2:

Для точки - к3:

.



7. Выбор аппаратов защиты и проверка их на токи короткого замыкания

Выбор плавкого предохранителя для защиты асинхронного двигателя и распределительного пункта

Исходные данные защищаемого потребителя

Защищаемым потребителем является асинхронный двигатель. Его данные взяты из таблицы 1 и занесем в таблицу.

Таблица 11 - Исходные данные асинхронного двигателя

Номинальная активная мощность АД Рном, кВт	Кратность пускового тока	Коэффициент мощности	Коэффициент полезного действия	Пуск двигателя	Номинальное напряжение
10	5	0,5	0,875	Легкий	0,38

Расчет асинхронного двигателя

Рассчитываем номинальный ток асинхронного двигателя Iном, А:

Рассчитываем пусковой ток асинхронного двигателя Iп, А:

Тип предохранителя

Для защиты асинхроного двигателя используем предохранитель типа НПН (ПН): предохранитель с наполнителем с закрытым неразборным (разборным) патроном. Предохранители типов НПН, ПН имеют большой ток отключения Iоткл.

Исходные данные защищаемого проводника

Определяем допустимый ток защищаемого проводника Iдоп, А:

По условию нагрева

где расчетный ток;

По условию согласования плавкой вставки с защитным проводником. В данном случае предохранитель выполняет защиту только от короткого замыкания, так как от перегрузки защищает магнитный пускатель КМ.

Тогда условия согласования

где - номинальный ток плавкой вставки.

То есть для проводника можно записать

8. Выбор, проверка и согласование предохранителя

Выбор предохранителя

Предохранитель выбирается по плавкой вставке. Плавкая вставка (Iном,в, А) выбирается как можно меньше исходя из условия несрабатывания в нормальном (расчетном) и пиковом (пусковом) режимах

где Iном - номинальный ток асинхронного двигателя, А;

In - пусковой ток асинхронного двигателя, А;

2,5 - коэффициент кратковременной перегрузки плавкой вставки при легком пуске асинхронного двигателя;

Iв - расчетный ток плавкой вставки, А.

Выбираем предохранитель с номинальным током плавкой вставки Iном,в=100 А, его технические данные сводим в таблицу12.

Таблица 12 - Технические данные выбранных предохранителей

Тип предохранителя	Номинальный ток, А	Предельный ток отключения Iоткл, кА
	Предохранителя Iном	Плавкой вставки Iном,в
ПН2 - 100	100	100	50(100)
ПН2 - 250	250	80	40(100)

Проверка предохранителя по отключающей способности

Для выбранных предохранителей должно выполнятся условие

где Ik2 =11,8013 А действующее значение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания сразу за предохранителем, взято из «Расчет токов трехфазного короткого замыкания»



Следовательно, предохранитель типа ПН2 - 100 проходит по отключающей способности.

Согласование плавкой вставки с защитным проводником

Условия согласования при защите только от короткого замыкания

Выбираем защищаемый проводник - изолированный провод в трубе, алюминиевые жилы, номинальное сечение Fном =16 мм2 допустимый ток защищаемого проводника Iдоп =40 А:

Номинальный ток плавкой вставки согласуется с допустимым током защищаемого проводника.

Расчет закончен. Результаты автоматизированного расчета программы WSTAWKA пакета PRES - 4 приведены в распечатках и подтверждают результаты ручного расчета.

9. Выбор автоматического воздушного выключателя

К распределительному пункту подключено 9 электоприемников суммарной номинальной мощностью Рном, РП =43,5 кВт. Данные мощного двигателя, имеющего наибольший пусковой ток. Ток короткого замыкания Ik1 =13,5714 A.

На каждом двигателе установлен магнитный пускатель, защищающий двигатель от перегрузки, то есть автомат защищает только от короткого замыкания. Выбираем автомат, который защищает линию, питающую распределительный пункт.

Выбор и проверка автоматического воздушного выключателя

Вспомогательный расчет нагрузок

Для расчета необходимо определить cos

где - активная расчетная мощность распределительного пункта;

- полная расчетная мощность распределительного пункта.

Определим коэффициент спроса для группы электроприемников, кс:

где коэффициент максимума, берется из расчета электрических нагрузок распределительного пункта;

ки - коэффициент использования.

.

Пиковый ток группы электроприемников, Iпик:



где Ip - ток расчетный, берем из расчета электрических нагрузок распределительного пункта;

In - пусковой ток асинхронного двигателя, берется из расчета выбора плавкой вставки;

Iн - номинальный ток асинхронного двигателя, берем из расчета электрических нагрузок распределительного пункта.

Выбор автомата по условиям нормального режима

Автомат не должен срабатывать в нормальном режиме, для этого должно выполняться условие:

где Iном,р - номинальный ток расцепителя.

В данном случае 0,95•47,261=44,898 А. По этому условию на с. 260 /3/ выбираем ближайший больший расцепитель Iном,р =100 А, а по нему все возможные автоматы, параметры которых приведены в таблице 13.

Таблица 13 - Данные выбранных автоматов

Тип автомата	Iном.А, А	Iном.р, А	Io/Iном.р	Iоткл.А, кА
ВА 51-31	100	50	7	6
ВА 51-31	100	50	7	18

В таблице 13 приняты следующие обозначения:

Iном.А - номинальный ток автомата, А;

Io - ток отсечки, о.е;

Iном.р - номинальный ток расцепителя, А;

Iоткл.А - ток отключения, кА.

При выборе автоматов следует иметь в виду, что рекомендуется выбирать автомат ВА51, а автоматы ВА52 следует применять если требуется повышенная коммутационная способность.

10. Проверка автомата в пиковом режиме

При пуске двигателя не должна сработать отсечка автомата, для этого должно выполняться условие:

где Io/Iном.р =7, по таблице 13;

.

Следовательно, условие выполняется.

Тепловой расцепитель также не должен сработать в этом режиме, то есть должно выполняться условие:

где tпуск = 2с - время пуска асинхронного двигателя;

tсраб = 90 - время срабатывания, определяется по времятоковой характеристике для соответствующего значения Iпик/Iном.р. Эта характеристика приведена на с. 164-166 /3/.

Получаем, что tсраб 3с, то есть условие выполняется. Выключатели ВА52 имеющие большее время срабатывания, поэтому их не проверяем при пуске.

Проверка автомата на коммутационную способность

Должно выполняться условие:

где Ik1 =13,5714 A, - периодическая составляющая тока короткого замыкания за автоматом.

По отключающей способности подходит автомат ВА51-31, так как

Согласование расцепителя с защищаемым проводником

Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп должен удовлетворять условию:

По таблице на с. 115 /3/ выбираем кабель с бумажной изоляцией с алюминиевыми жилами, сечением F - 25 мм2 с Iдоп =75 А. Следовательно, расцепитель согласуется с защищаемым проводником.

Автоматизированный выбор автоматических воздушных выключателей производится с помощью программы AVTOMAT.

Используя данную программу, были получены следующие результаты, которые приведены в распечатке.

11. Релейная защита элементов электроснабжения

Релейная защита называется совокупность специальных устройств, контролирующих состояние всех элементов системы электроснабжения и реагирующих на возникновения повреждения или ненормальный режим работы системы.

При повреждениях релейная защита выявляет повреждённый участок и отключает его, воздействуя на коммутационные аппараты.

При ненормальных режимах, не представляющих непосредственной опасности элементам системы, релейная защита работает на сигнал.

Выполняя упомянутые функции, она является основным видом автоматики, обеспечивающим надежность системы электроснабжения.

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к релейной защите:

Селективность

Селективность или избирательность, защиты - это её способность отключать при коротком замыкании только поврежденный участок.

Быстродействие

Повреждение должно быть отключено с наибольшей быстротой, что уменьшает воздействие аварийного тока на оборудование, повышает устойчивость параллельной работы генераторов электростанций и системы. Последнее условие наиболее важно, поскольку Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) установлено, что если остаточное напряжение меньше 0,6 номинального, то для сохранения устойчивости надо как можно быстрее отключить повреждение.

Полное время отключения (tоткл) слагается из времени работы защиты (tз) и времени работы выключателя (tв); то есть

tоткл=tз+tв.

Самые распространенные выключатели обладают временем действия 0,15…0,16 с. В современных энергосистемах требуется весьма малое время отключения.

В целях упрощения допускается применение простых быстродействующих защит, не обеспечивающих селективности, с последующим восстановлением схемы электроснабжения устройствами автоматики.

Чувствительность

Чувствительность защиты характеризует её способность реагировать на повреждения в защищаемой зоне в режиме работы системы, при котором ток повреждения минимален.

Резервирование весьма важно при построении схем защиты. Если по принципу действия защита не работает за пределами первого участка, она резервируется другими защитами. Каждая защита должна реагировать на повреждения как при металлическом коротком замыкании, так и при замыкании через дугу.

Надёжность

Надёжность должна быть такой, чтобы обеспечить безотказность работы при коротком замыкании в защищаемой зоне и её бездействия при режимах, когда защита не должна работать.

12. Расчет заземляющего устройства

Заземление - это преднамеренное соединение частей электрической установки нормально находящихся под напряжением. Предназначено для обеспечения электробезопасности.

Исходные данные:

Lкл =8 км;

ТП =10/0,4;

=100 Ом•м (в зависимости от грунта /3/, табл. 1.13.3., с. 90);

t =0,5 - 0,7 (/3/, табл.1.13.4., с. 90);

Вид заземляющего устройства - контурное;

Климатическая зона - 2 (/3/, табл.1.13.2., с. 90);

Вертикальный электрод - сталь сечением S=16 мм2, L=5м;

Горизонтальный электрод - полоса стальная 40Ч4 мм.

Определяется расчетное сопротивление 1-го вертикального электрода:

По /3/, табл. 1.13.2., с.90 определяем ксез.в.:

Определяется расчетное сопротивление совмещенных заземляющих устройств подстанций:

По /3/, табл. 1.13.2., с. 90 для U=0,38 выбираем Rзу2 =4 Ом.

Для сети низкого напряжения, но допустимой при данном грунте определяется:

Следовательно для расчета принимаем:

Определяется количество вертикальных электродов без экранирования:



С учетом экранирования:

зв = f(типа заземляющего устойства, вида заземления, , ) = f(контурное, вертикальный, =1, ) по /3/, табл. 1.13.5., с. 91.

Размещаем заземляющее устройство на плане:

Так как =1, то а=L=5.

Примечание:

При прямой прокладке получается большая продолжительность по территории, что нецелесообразно:

Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов:

По /3/, табл. 1.13.5., с. 91 определяем:



Так как электрод круглый, то b=1,1•16=17,6 мм2.

Определяется фактическое сопротивление заземляющего устройства:

Следовательно, заземляющее устройство будет эффективным.

13. Расчет силовой сети по потерям напряжения

Основными причинами отклонения напряжения в системах электроснабжения предприятий являются изменения режимов работы приемников электроэнергии, изменения режимов питающей энергосистемы, значительные индуктивные сопротивления линий 6 - 10 кВ.

В распределительных и питающих сетях уровни напряжения в различных точках влияют на потери активной мощности и энергии, обусловленные перетоками реактивных мощностей.

Из всех показателей качества электроэнергии отклонения напряжения вызывают наибольший ущерб.

Определяем потерю напряжения от ГПП до шины 0,4 кВ:



где - расчетный ток цеха;

- полное сопротивление.

=0,0043 кВ.

Определяем потерю напряжения от шины 0,4 кВ до распределительного пункта:

где - расчетный ток для распределительного пункта, берется из распечаток расчет электрических нагрузок распределительного пункта.

Определяем потерю напряжения от распределительного пункта до потребителя:

где - номинальный ток двигателя, берется из распечаток электрических нагрузок распределительного пункта.

Определяем суммарные потери напряжения:

;



Расчет окончен.



Заключение

Курсовой проект по дисциплине «Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий » рассчитан согласно рекомендованным методикам.

В процессе выполнения курсового проекта по теме «Электроснабжение цеха механической обработки деталей» я изучил техническую и справочную литературу, научился разрабатывать схему электроснабжения, определять расчетные силовые нагрузки, выбирать число и мощность трансформаторов на трансформаторной подстанции, а также рассчитывать компенсацию реактивной мощности, расчет и выбор питающих и распределительных линий, рассчитывать токи короткого замыкания, выбирать аппараты защиты, релейной защиты, рассчитывать заземляющее устройство, потери напряжения в силовой сети. Все коэффициенты я выбирал из справочной литературы, с условием всех требований правил устройства электроустановок.

Электроприемники, работающие в повторно-кратковременном режиме были приведены мной к длительному режиму работы, а однофазные нагрузки - к условной трехфазной мощности. Также я обосновал выбор силового трансформатора с учетом категории электроснабжения цеха механической обработки деталей, определил коэффициент загрузки трансформатора с учетом компенсирующих устройств. В процессе выполнения курсового проекта я рассчитал аппараты защиты для всех электроприемников и выбрал марку кабеля по сечению и допустимому току, согласно требованиям правил устройства электроустановок.



Литература

1. Шеховцов В.П., Расчёт и проектирование схем электроснабжения - М.: ФОРУМ: ИНФРА - М., 2004 г.

2. Шеховцов В.П., Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению - М.: ФОРУМ: ИНФРА - М., 2006 г.

3. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д., Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебное пособие для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1989 г.

4. Правила устройства электроустановок: Все действующие разделы ПУЭ-6 и ПУЭ-7 - Новосибирск: Норматика, 2012 г.

Размещено на Allbest.ru

...