Расчет электроснабжения инструментального цеха промышленного предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Преобразование энергии по напряжению происходит на трансформаторных подстанциях - главные понизительные подстанции (ГПП) и цеховые трансформаторные подстанции (ТП).

Коммутационные устройства, в которых разделяются потоки энергии без их трансформации по напряжению и другим электрическим параметрам, называется распределительными пунктами (РП). Распределительные пункты могут являться элементами как сети высокого напряжения (6 - 10 кВ), так и сети низкого напряжения.

Сети внутрицехового электроснабжения осуществляют распределение электроэнергии внутри промышленных предприятий и установок, питание приемников электрической энергии. Приемники электрической энергии бывают 1, 2 и 3 категории.

В ПУЭ пунктах 1.2.18 - 1.2.19 - 1.2.20 приемники электрической энергии характеризуются так:

· Электроприемники 1 категории, обеспечиваются электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен, на перерывы электроснабжения на время автоматического восстановления системы.

· Электроприемники 2 категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. При нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

· Электроприемники 3 категории обеспечиваются электроэнергией от одного источника питания. Для электроприемников 3 категории при нарушении электроснабжения допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для проведения ремонтных работ, не превышающих 1 сутки.



1. Общая часть

1.1 Характеристика объекта электроснабжения, электрических нагрузок

Инструментальный цех (ИЦ) предназначен для изготовления и сборки различного измерительного, режущего, вспомогательного инструмента, а также штампов и приспособлений для горячей и холодной штамповки.

ИЦ является вспомогательным цехом завода по изготовлению механического оборудования и станков. Цех имеет производственные, вспомогательные, служебные и бытовые помещения.

Станочный парк размещён в станочном отделении. Электроснабжение цеха осуществляется от собственной цеховой ТП. Здание расположено на расстоянии 1,2 км от заводской главной понизительной подстанции (ГПП), напряжение - 1кВ. Расстояние ГПП от Энергосистемы - 12 км

Количество рабочих смен - 2, потребитель 2 и 3 категории

Грунт в районе здания - чернозём с температурой + 10°С. Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной 6 м каждый.

Размеры цеха А Ч В Ч Н = 48 Ч 30 Ч 8 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные имеют высоту 3,6 м.

Перечень оборудования ИЦ дан в таблице

Перечень ЭО участка шлифовального цеха

№ на плане	Наименование ЭО	Мощность кВт	Примечание
1,2,40,41,46	Строгальные станки	7,5
3,5,6,7,28,29,30,31	Токарно-револьверные	3,2
4,8,32,33,34	Одношпиндельные токарные автоматы	2,2
9,10,11,12,13,14,15,26,27	Токарные автоматы	5,5
16,17,19,20,44,45	Алмазно расточные станки	4,8
18,21,22,23,24,25,37,38	Фрезерные станки	2,8
35,36,50,51	Наждачные станки	12,5	1-фазные
39,47	Кран-балки	2,5	ПВ = 60 %
42,43,48,49,5253	Затчные станки	10	1-фазные

Мощность электропотребления (РЭП) указана для одного электроприемника.



2. Расчёт электрических нагрузок

Таблица 1 Технические данные электроприёмников

Номер на плане	Оборудование	Мощность кВт	Коэффициент мощности	Коэффициент реактивной мощности	Коэффициент использования	Продолжительность включения ПВ%	Схема подключения (В)
1,2,40, 41,46	Строгальные станки	7,5	0,65	1,17	0,17	10
3,5,6,7,28,29, 30,31	Токарноревольверные	3,2	0,65	1,17	0,17	100
4,8,32, 33,34	Одношпиндельные токарные автоматы	2,2	0,65	1,17	0,17	100
9,10,11,12,13,14,15,26,27	Токарные автоматы	5,5	0,65	1,17	0,17	100
16,17, 19,20,44,45	Алмазно расточные станки	4,8	0,65	1,17	0,17	100
18,21, 22,23,24,25,37,38	Фрезерные станки	2,8	0,65	1,17	0,17	100
35,36,50,51	Наждачные станки	12,5	0,60	1,33	0,16	100	220
39,47	Кран-балки	2,5	0,50	1,73	0,1	60
42,43,48,9,52,53	Заточные станки	10	0,60	1,33	0,16	100	220
	Люминесцентные лампы		0,95	0,33		100	220

2.1 Определение расчетной нагрузки в точке подключения одиночного приемника электроэнергии

Алгоритм расчета нагрузки в месте подключений одиночных приёмников зависит от режима работы и количества фаз приёмников электроэнергии. В соответствии с этими условиями ниже приведены расчёты нагрузки для

-трёхфазного приемника, работающего в продолжительном режиме,

-трёхфазного приемника, работающего в повторно-кратковременном режиме,

-однофазного приемника, работающего в продолжительном режиме

Определение расчётной нагрузки трёхфазного преемника, работающего в продолжительном режиме

Установленная (Руст), расчётная активная (Рр) и реактивная (Qр) мощность станка рассчитываем по формулам:

Руст+Рном

Рр =

Qр=РрЧ tg ц

Определение расчётного ( Iр ) и пикового ( Iпик) тока вычисляется по формулам

Iр = =

Для станков с асинхронным двигателем принимают 5-кратный номинальный ток

Iпик = 5Iр

Определение расчётной нагрузки трёхфазного приемника, работающего в повторно-кратковременном режиме

Установленная (Руст), расчётная активная (Рр) и реактивная (Qр) мощность станка рассчитываем по формулам:

Руст = Рном

Рр=

Qр=Рр tg цном

Определение расчётного (Iр) тока

Iр = =

Определение пикового ( Iпик) тока

Iпик = 5 Iр

Определение расчётной нагрузки однофазного приемника, работающего в продолжительном режиме

Руст = Рном

Рр=

Qр=Рр tg цном

Определение расчётного ( Iр ) тока

Iр =

Определение пикового ( Iпик) тока

Iпик = 5 Iр

Результаты определения нагрузки указаны в таблице 2



Таблица 2 Сводная ведомость нагрузок в точке подключения приёмников

Номера приёмников по плану	Наименование оборудывания	Рном кВт		ПВ%	ном	tgцном	Руст кВт	Рр	Qр	Iр	Iпик
1,2,40,41,46	Строгальные станки	7,5	0.77	100	0.65	1.17	7,5	9	11	21	105
3,5,6,7,28,29,3031	Токарно-револьверные	3,2	0.85	100	0.6	1.17	3,2	9	11	21	105
4,8,32,33,34	Одношпиндельные токарные автоматы	2,2	0.85	100	0.65	1.17	2,2	6	7	14	70
9,10,11,12,13,14,15,26,27	Токарные автоматы	5,5	0.85	100	0.65	1.17	5,5	9	11	21	105
16,17,19,20,44,45	Алмазносточные станки	4,8	0.80	100	0.65	1.7	4,8	6	7	14	70
18,2122,23,24,25,37,38	Фрезерные станки	2,8	0.78	100	0.65	1.17	2,8	4	5	24	120
35,36,50,51	Наждачные станки	12,5	0.68	100	0.60	1.33	12,5	16	19	38	175
39,47	Кран-балки	2,5	0.78	60	0.50	1.73	2,5	3		28	140
42,43,48,49,52,53	Заточные станки	10	0.68	100	0.60	1.33	10	13	15	30	150

2.2 Определение нагрузки в точке подключения группы приёмников

Струтктура внутрицеховой электропроводки

Выбирается радиальная схема электропроводки, которую применяют при наличии групп сосредоточенных нагрузок с неравномерным распределением их по площади цеха.

Выбор такой схемы объясняется у высокой надежностью, так как авария на одной линии не влияет на работу приёмников, подключённых к другой линии. Распределяем приёмники электроэнергии по группам, исходя из их расположения на плане цеха. Каждая группа будет подключена к отдельному распределительному пункту РП. Приёмники распределяем на девять РП, таким образом, чтобы однотипные приёмники были подключены к различным РП. Количество распределительных пунктов с указанием распределения приёмников по каждому из РП показана на структурной схеме

Расчёт нагрузки распределительного пункта с трёхфазными симметричными приёмниками

Для расчёта нагрузки применяется метод коэффициента максимума.

Найдём средние активную и реактивную мощности групп приёмников на примере РП-1

Сменная активная (Рсм.гр) мощность группы приёмников определяется формулой:

Рсм.гр = Рн

Где Ки коэффициент использования электроприёмников,определяется по таблице 1.5.1 (Расчет и проектирование схем электроснабжения В. П. Шеховцов)

Рн - номинальная активная мощность приёмника

Группвой коэффициент использования Ки.гр найдем как средневзвешенный коэффициент использования всех приемников, входящих в группу.

Ки.гр =

Эффективное число группы приёмников n опредялется по формуле

n =

Найдём коэффициент максимума Км.гр

Км.гр = 1 +

Теперь, когда известна средняя активная мощность группы (Рсм.гр), и по значениям n и Ки.гр определен коэффициент максимума Км.гр ,нетрудно определить расчетную активную мощность.

Рр.гр = Км.гр Рсм.гр

Средняя реактивеая мощность группы приемников Qсм.гр может быть найдена как сумма средних реактивных мощностей отдельных приемников.

Qсм.гр = Рр tgном

По значениям Pсм.гр и Qсм.гр определяем коэффициент мощности cosсм.гр

Группы приёмников при средней нагрузке, поскольку отношение этих мощностей определяет тангенс угла сдвига фаз тока и напряжения в этой группе.

cosсм.гр = cos(arctg )

Расчетная реактивная мощность Qр.гр группы приемников зависит от эффективного числа приемников и сменой групповой мощности

Qр.гр = 1,1 Qсм.гр

Полная расчетная мощность Sр.гр и расчетный ток Iр.гр группы приемников определяются следующим образом

Sр.гр =

Iр.гр =

Пиковый ток Iпик.гр группы, включающий в себя не более пяти приемников, определяют из условия наличия наибольшего пикового тока в одном из них при работе других приемников в номинальном режиме. Рассчитываем пиковый ток по формуле

Iпик.гр = max (Iпик) +

Расчет нагрузки распределительного пункта с трёхфазными и однофазными приемниками

К РП - 9 подключены четыре однофазных приемника, которые будут неравномерно распределены по фазам, поэтому необходимо определить величину неравномерности.

Схема присоединения двух преемников A - N, остальных B - N и C - N соответственно.

Определение мощности наиболие загруженной фазы.

PA =

PB =

PC =

Определение величины неравномерности (H)

H= 100%

Где - мощность наиболее и наименее загруженной фазы, кВт

Приведение мощности наиболее нагруженной фазы к условной 3-фазной мощности

Ру = 3

Находим активную мощность группы приемников

Рсм.гр = ?Кш Рш

Расчет осветительной нагрузки

Осветительная нагрузка определяется методом удельных мощностей.

Для освещения цеха приминяются люминесцентные лампы ДРЛ.активная мощность осветительных приборов Росв определяется по удельной мощности осветительной нагрузки Руд = Вт/ми площади цеха.

Находим площадь цеха, учитывая, что вспомогательные помещения двухэтажные

S = (aп bп) =(4830)=1440 м

Росв = Pл S = 10 1440 =14400Вт = 14кВт

Определяем расчетную активную нагрузку осветительной установки

Рр.осв = РосвКс Кп = 14 0,95 1,2 =16кВт

Где Кс = 0,95 - коэффициент спроса, для производственных зданий.

Кп - Коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре для люминесцентных ламп со стартерными схемами включения.

Определяем расчетную реактивную нагрузку, учитывая тангенс угла

Qр.осв = Рр.осв tg = 14 0.33 = 5квар

Расчет нагрузки цеха

Сменная активеая Рсм.гр мощность определяется суммой сменных мощностей оборудывания

Рсм.гр = ?Кш Рш = 0,17 25 6 + 0,17 18 8 +,017 13 5 + 0,17 9 17 +0,17 6 5 + 0,1 6 2 + 0,16 2 4 +0,16 3 6 = 97кВт

Найдем групповой коэффициет использования Ки.гр

Ки.гр = = = 0,20

Эффективное число группы приемников nэ определяется по формуле

nэ = = = 70.37

Найдем коэффициент максимума Км.гр

Км.гр = 1 + =1 + = 0,36

Определим расчетную активную и реактивную мощность

Рр.гр = Км.гр Рсм.гр = 0,36 97 = 35кВт

Qсм.гр = ?Ки Руст = 0,17 10 6 1,17 + 0,17 14 81,17 + 0,1710 5 1,17 + 0,17 7,5 17 1,17 + 0,17 5 5 1,17 + 0,1 5 2 1,73+ +0,16 1,5 4 1,33 + 0,16 2,3 6 1,33 = 92квар

По сменной реактивной мощности определяем расчетную реактивную мощность

Qр.гр = 1,1 Qсм.гр = 1.1 92 =101квар

По значениям Qр.гр и Рр.гр определяем средневзвешенное значение коэффициентов мощности tgс и cosс цеха при средней нагрузке

tgс = = = 0.34

cosс = cos(arctgс) = cos(arctg) = 0.94



2.3 Определение нагрузки на шинах НН ТП

Нагрузка на шинах НН складывается из мощности цеха и мощности осветительной нагрузки

Определение расчетных активной Рр, реактивной Qр и полной Sр мощностей

Рр.нн =Рсм+Росв=98+16=114кВт

Qр.нн = Qсм+Qосв=92+5=97 квар

Sр.нн ===405 кВа

По значениямРр и Qр определяем средневзвешенное значение коэффициента мощности cos и tg цеха.

tg = = = 1,05

cos = cos(arctg) = cos(arctg) = 0.69

2.4 Расчет и выбор компенсирующего устройства

Определяем расчетную мощность КУ

Qк.р = Рм (tg - tg) = 0,9 563 (1,08-0,33) =380квар

Где - коэффициент, учитывающий повышение cos естественным способом.

tgкоэффициент, реактивной мощности до и после компенсации.

Выбераем две установки компенсации реактивной мощности КРМ 0,4- 200-12,5-УЗ

Определяем фактические значения, cos и tg после компенсации реактивной мощности

tgф = tg - =0,63- =0,31

cos = cos(arctg) = cos(arctg) = 0,95

2.5 Определение нагрузки на шинах НН ТП с учетом КУ

Определение расчетных активной Рр.ку, реактивной Qр.ку и полной Sр.ку мощностей

Рр.ку =Рр.нн = 114кВт

Q р.ку = (Q к.р - Q р.нн)+ =380 - 97=283 квар

S р.ку ===305 кВа

2.6 Определение нагрузки на шинах высшего напряжения(ВН) трансформаторной подстанции (ТП)с учетом КУ

Расчетнуюнагрузку на стороне высшего напряжения цеховой трансформаторной подстанции определяют с учетом активной ?Р, реактивной ?Q,состовляющих мощности потерь в трансформаторе, которые принимают в размере 2% от полной мощности для ?Р и

Определение расчетных активной Рр.ку, реактивной Qр.ку и полной Sр.ку мощностей

Рр.вн =Рр.нн + 0,02 Sр.нн =114+0,02 305=120кВт

Qр.вн = Qр.нн + 0,1 Sр.нн =283+0,1 305=314квар

Sр.вн ===336кВа

Определим расчетный ток I р.вн для линии питающей подстанцию

I р.вн == =37A

Таблица 3

Наименованее премников	cos	tg	Рр	Qр	Sр
шины НН	0,68	1,08	114	97	150
шины НН с учетом КУ			114	283	305
шины ВН			120	314	336
Компенсирующее устройство				400



3. Расчет и выбор элементов системы электроснабжения

3.1 Выбор трансформаторов

Исходя из условий надёжности питания потребителей, необходимо выбрать двух-трансформаторную подстанцию устанавливаемую в цехе с двумя секциями шин высшего и низшего напряжения, предусмотрев секционирующий выключатель на стороне высшего напряжения, и секционирующий выключатель на стороне низшего напряжения. Питание потребителей со стороны низшего напряжения, осуществляется через установленные выключатели.

Выбор трансформаторов осуществляется по полной мощности на шинах НН Sр.нн, при коэффициенте нагрузки, К1= 0.7 поскольку КПД трансформатора максимален

Мощность трансформатора S1 определяется по формуле

S1 = = = 420 кВа

Где n=2 - количество трансформаторов

По мощности S1 = 430кВа выбираются трансформаторы с номинальной мощностью Sт.ном = 630кВа каждый.

Выбирается двух-трансформаторная подстанция

2КТП-630/10/0,4 которая имеет два трансформатора марки

ТМГ 630-10/0,4 мощностью 630 кВа каждый

Загруженность трансформаторов Кз рассчитывается по формуле

Кз = = = 0,48 кВа



3.2 Выбор распределительных устройств

В качестве распределительных пунктов (РП) по таблице А.7 исходя из значения номинального тока Iном,

Выбираются распределительные пункты, с соответствующим числу приемников электроэнергии количеством присоединении. Типы выбранных распределительных пунктов приведены в таблице 4.

На РП-3 и РП-8 на вводе устанавливаются автоматический выключатель ВА-51-33, на остальных РП автоматический выключатель ВА-51-35

Таблица 4 Типы распределительных пунктов

№РП	Тип распределителного пункта	Iном А	Iраб А	Количесво присоединений
				1-пол	3-пол
РП-1	Пр85-3-058-54-УЗ	162	250		4
РП-2	Пр85-3-062-54-УЗ	186	250		6
РП-3	Пр85-3-051-54-УЗ	14	160		4
РП-4	Пр85-3-061-54-УЗ	242	250	6	4
РП-5	Пр85-3-073-54-УЗ	163	250		10
РП-6	Пр85-3-067-54-УЗ	156	250		8
РП-7	Пр85-3-067-54-УЗ	156	250		8
РП-8	Пр85-3-051-54-УЗ	132	160		4
РП-9	Пр85-3-061-54-УЗ	172	250	6	4

3.3 Выбор кабельных линий внутри цеха

Выбор системы электроснабжения

В соответствии с пунктом 1.7.131 Выбирается система электроснабжения типа TN-C, в которой нулевой рабочий N проводник и нулевой защитный РЕ проводник образуют совмещенный PEN проводник для заземления приемников электроэнергии.

Выбор электропроводки и способа монтажа

Устройство электропроводок от распределительного устройства 0.4кВ до РП, и от РП приемников осуществляется силовым медным кабелем марки ВВГ

В соответствии с таблицей А2 выбираем способ монтажа кабеля открытая прокладка кабеля по строительной конструкциям проложенные горизонтально с креплением к стенам.

Выбор сечения жил кабеля

По значениям расчетного тока группы приемников выбираем значение длительного допустимого тока Iдл.доп для трехжильных кабелей

Iдл.доп ?Iр.р

Для кабелей, прокладываемых от РУ 0.4 кВ к остальным РП, выбор кабельных линий производится аналогично.

3.4 Выбор кабельной линии 10кВ

Для электроснабжения цеха от главной понизительной подстанции (ГПП) используются два трехжильных кабеля марки ААШв предназначенные для прокладки в земле.

По расчетному току Iр.р = 37А выбераем по таблице 1.3.16(ПУЭ)

Сечение жил кабеля в соответствии с условием Iдл.доп ?Iр.р

Iдл.доп =75А?Iр.р=37А

Что соответствует сечению токопроводящей жилы 16 м. Марка кабеля ААшв - 3х16



3.5 Проверка кабельных линий на потери напряжения

Потери напряжения на участке ГПП - ТП

[%] =

Потери напряжения на участке ТП - РП, РП - приемник ЭЭ производятся аналогично

Потери напряжения на участке ГПП - приемник ЭЭ

[%] =?[%]

3.6 Расчет и выбор аппаратов защиты

Расчет номинального тока автомата

Автоматические выключатели выбираются по номинальному току автомата Iн.а и расчетному току приемника, имеющего электродвигатель Iр

Для линий с одним электродвигателем должно выполнятся условие

Iн.р?1,25 Iр

Где Iн.р - номинальный ток расцепителя автоматического выключателя

автоматический выключатель выбераем по таблице А.6 (Методическое пособие В.П.Шеховцов)

Выбор кратности уставки электромагнитного расцепителя

Для предотвращения срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя при пуске двигателя рассчитаем его кратность уставки.

Кратность уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя для линии с электродвигателем выберается в соответствии с условием

Iу ?

Где Iу - ток уставки приемника

Ку =

По таблице А.6(Методическое пособие В.П.Шеховцов) выбераем кратность уставки электромагнитного расцепителя Ку =7



4. Расчет токов короткого замыкания

Трехфазная система симметрична;

Индуктивное сопротивление элементов электроустановки, подверженных дейсвию ТК3, не зависят от ТК3;

Токи нагрузки системы электроснабжения считаются равными нулю;

Ток холостого хода трансформатора принимаются равный нулю.

Расчет токов короткого замыкания производится для самого дальнего приймника - токарного станка (номер27 на схеме)

План ведения расчета:

- по расчетной схеме составить схему замещения, выбрать и пронумеровать иочки КЗ

- рассчитать сопротивление

- определить в каждой точке токи короткого замыкания

Составление расчетной схемы и схемы замещения цепи

Короткого замыкания

Расчетная схема составляется при помощи однолинейной схемы электроснабжения, представленной на рисунке 2.1 В систему входят:

- кабельная линия ГПП - ТП КЛ 1

- контрольная точка №1ШВН (К1)

- трансформатор №1 ТМГ1

- автоматический выключатель ISF

- контрольная точка №2 на ШНН (К2)

- автоматический выключатель 19SF

- контрольная точка №3 (КЗ)

- автоматический выключатель 7.3SF

- кабельная линия РП-7 - токарный станок КЛ 3

- контролбная точка №4(К4)

По расчетной схеме составляется схема замещения при котором учитывается следующие сопротивления:

- индуктивное сопротивление системы электроснабжения Хс

- активным сопротивлением ввиду его малой велечины можно принебречь

- активное Rкл и индуктивное Хкл сопротивление кабельной линии от ГПП до ШВН.

- активное Rт и индуктивное Xт сопротивление трансформатора

- значения переходных сопротивлений на ступенях распределения RCТ на распределительном устройстве подстанции, и RC2 - на первичном распределительном цеховом пункте

- активное RISF, индуктивное ХISF сопротивление катушки расцепителя автомата ISF, и активное переходное сопротивление неподвижных контактных соединений автомата 10SF- R10SF

- активное RISF, индуктивное ХISF сопротивление кабелбных линии от ТП до РП 7

- активное RISF, индуктивное ХISF сопротивление катушки расцепителя автомата 7.3SF и активноу переходное сопротивление неподвижных контактных соединений автомата 7.3SF - R7SF

- активное Rкл3 и индуктивное Х кл3 сопротивление кабельной линии от РП 7 до токарного станка

- активное RД сопротивление Электрической дуги в месте К3



Рисунок 1 Расчетная схема

Определение параметров схемы замещения

Индуктивное сопротивление системы Хс при Uвн = 10кВ и токе короткого замыкания на шинах НН ГПП Iк.л=15кА, определяется выражением

Х'с== = 0,40

Индуктивное сопротивление системы Хс приводится к НН

Хс= Х'с () = ( 1= 0,6мОм

Активное RКЛ1 и индуктивное сопротивление кабельной линии при напрежении UВН = 10 кВ определяется выражением

RКЛ1 = r0 LКЛ1 =1.951400=2730мОм

ХКЛ1 = х0 LКЛ1=0,06751400 = 94,5 мОм

Активное и индуктивное сопротивление линии приводится к НН

RКЛ1 = RRK1 () = (= 3.9мОм

ХКЛ1 = ХRK1 () = (= 0,14мОм

Определяется активное R, индуктивное Х и полнее Z для трансформатора ТМГ 630-10/0,4 по таблице 1.9.1 (Методическое пособие В.П.Шеховцов)

По таблице 1.9.3(Методическое пособие В.П.Шеховцов) Определяется активное ISF, индуктивное ISF сопротивление катушки расцепителя, и активное переходное сопротивление неподвижных контактных соединений - ISF, для автоматического выключателя 10SF, 19SF резельтаты вносятся в таблицу 5.

Удельные активные r0 и индуктивные x0 сопротивления КЛ2 определяются по таблице 1.9.5(Методическое пособие В.П.Шеховцов)

Значения переходных сопротивлений на ступенях распределения определяются по таблице 1.9.4(Методическое пособие В.П.Шеховцов)



Таблица 5. Сводная ведомость сопротивлений

наименование приемника	Обозначение на схеме	ISF мОм	мОм	Х мОм	Z мОм	r0 мОм	x0 мОм
Катушка расцепителя		0,25	11,12	0,13
автоматический выключатель	10SF	0.4	0.15	0.17
автоматический выключатель	19SF	0,6	0.4	0.5
автоматический выключатель	7 ISF	0,75	3,1	13,6
Трансформатор	ТМГ		3,1	13,6	14
Кабель от КТП доРП-7	КЛ2		55,68	3,24		1,16	0,0675
Кабель от РП-7 до станка	КЛ3		12,76	0,72		1,16	0,0675
Ступень распределителя 1	СТ1		15
Ступень распределителя 2	СТ2		20

Вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ

Между точками К и К1

RЭ1 = RКЛ1 = 3,9мОм

ХЭ1=ХС+ХКЛ1 = 0,6 + 0,14 = 0,74мОм

Между точками К1 и К2

RЭ2 =RТ + + + RСТ1 = 3,1+11,12+0,25+15=29,47мОм

ХЭ2 = ХТ +=13,6+0,13=13,73

Между точками К2 и К3

RЭЗ= + + RКЛ2 +++RСТ2=

=0,15 + 0,4 + 55,68 + 3,24 + 0,4 + 0,6 + 20 = 80,47мОм

ХЭ3 =+ ХКЛ2 = 0,17 + 0,5 + 3,24=3,91мОм

Между точками К3 и К4

RЭ4 = RКЛ3 + + = 12,76 + 1,3 + 0,75 = 14,81мОм

ХЭ3 = ХКЛ3 = 0,72 + 1.2 = 1,92мОм

Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ

Между точками К и К1

RК1 = RЭ1 = 3,9мОм

ХК1= ХЭ1 = 0,74мОм

ZК1== =4мОм

Между точками К и К2

RК2 = RК1 + RЭ2 = 3,9 + 29,47 = 33,37мОм

ХК2 = ХК1 + ХЭ2 = 0,74 + 13,93 = 14,67мОм

ZК2== = 36мОм

Между точками К и К3

RК3 = RК2 + RЭ3 = 33,37 + 80,47 = 103,84мОм

ХК3 = ХК2+ ХЭ3 = 14,67 + 3,91 = 18,58мОм

ZК3== = 105мОм

Между точками К и К4

RК4 = RК3 + RЭ4 = 103,84 + 14,81 = 118,65мОм

ХК4 = ХК3 + ХЭ4 = 18,58 + 1,92 = 20,5мОм

ZК4== = 120мОм

Расчет трехфазных токов короткого замыкания в точках К2, К3, К4

IКЗ(2) = = = 6кА

IКЗ (3) = = = 2кА

I'КЗ (4) = = = 2кА

Расчетный ток короткого замыкания в точке К4, найденный без учета влияния дуги, корректируется путем умножения на поправочный коэффициент КС, который находится по регрессионной зависимости для установившегося тока К3

КС=0,55 - 0,002ZK4 + 0.1 - 0.12 = 0.55 - 0.002 120+0.1

- 0.12 = 0.8

IКЗ (4) = I'КЗ (4)КС = 2 0,8кА=1,6кА

Определение ударного коэффициента КУ

Ударный коэффициент определяется по графику 1.9.1(Методическое пособие В.П.Шеховцов), где его зависемость имеет вид

Ку = F =1

Определение ударного тока короткого замыкания iу в расчетных точках К2, К3, К4

iу2 =Ку2 IКЗ(2)=16 =8,5кА

iу3 =Ку3 IКЗ(3)=12 =3 кА

iу4 =Ку4 IКЗ(4)=12 =2,3 кА

4.2 Расчет однофазных токов короткого замыкания

Расчет однофазных токов КЗ производится для самого удаленного приемника токарного станка (номер 27 на схеме)

Составляется упрощенная схема замещения, на которой представлены следующие сопротивления

- активное RПКЛ2 и индуктивное ХПКЛ2 сопротивление петли «фаза-нуль», прокладывается от ШНН до РП-7

- активное RПКЛ3 и индуктивное ХПКЛ3 сопротивление петли «фаза-нуль», прокладываемого от РП-7 до приемника ЭЭ

- значения переходных сопротивлений на ступенях распределения RСТ на распределительном устройстве подстанции, и RC2 на первичном распределительном цеховом пункте.

Схема замещения представлена на рисунке 2

Рисунок 2 Схема замещения цепи

Определение активных RПКЛ3 и индуктивных ХПКЛ3 сопротивлений петли «фаза нуль» для однофазных токов К3 кабеля марки ВВГ - 4х16, прокладываемого от ШНН до РП-9

RПКЛ2 = r0 LКЛ1 =21,16=111,36мОм

ХПКЛ2 = х0П LКЛ2=0,1548 = 7,2мОм

где r0 = 2 r0 - для любых линий

Определение активных RПКЛ3 и индуктивных ХПКЛ3 сопротивлений петли «фаза нуль» для однофазных токов К3 кабеля марки ВВГ - 4х16, прокладываемого от РП-9 до приемника ЭЭ

RПКЛ3 = r0 LКЛ1 =21,16=25,52мОм

ХПКЛ3 = х0П LКЛ2=0,1511 = 1,65мОм

Значения переходных сопротивлений на ступенях распределения определяются по таблице 1.9.4(Методическое пособие В.П.Шеховцов) RС1=15мОм, RС2 = 20мОм

Расчет активных RП, индуктивных ХП и полных ZП сопротивлений петли «фаза нуль» в линии:

Между точками К и К2

ZП = RП2= RСТ =15мОм

Между точками К и К3

RП3 = RП2+ RПКЛ2=15+11,36=126,36мОм

ХПЗ = ХПКЛ2 = 7,2мОм

ZК4== = 126,6мОм

Между точками К и К4

RП4 = RП3+ RПКЛ3+ RС2 =126,36 + 25,52 +20=171,88мОм

ХП4 = ХПЗ +ХПКЛ4 = 7,2 +1,65=8,85мОм

ZК4== = 126,6мОм

Расчет однофазных токов короткого замыкания петли «фаза нуль» в точках К2, К3, К4UФ.Н ZП2+

IКЗ(2) = = =4кА

IКЗ(3) = = =1,4кА

I'КЗ(4) = = =1,1кА

Расчетный ток короткого замыкания в точке К4, найденный без учета влияния дуги, корректируется путем умножения на поправочный коэффициент КС, который находится по регрессионной зависимости для установившегося тока К3

КС=0,55 - 0,002ZK4 + 0.1 - 0.12 = 0.55 - 0.002 172,1+0.1 - 0.12 = 0.9

IКЗ (4) = I'КЗ (4)КС = 2 0,9кА=1,8кА

Полученные результаты вносим в таблицу 6

Таблица 6 Сводная ведомость токов КЗ для самого дальнего приемника

Точка КЗ	RК мОм	XК мОм	ZК мОм		I'КЗ	КУ кА	iу кА	ZП мОм	IК.З кА
К2	33,37	14,67	36	2,3	6	1	8,5	15	4
К2	103,84	18,58	105	5,6	2	1	4	126,6	1,4
К2	11,65	20,5	120	5,8	1,6	1	2,3	172,1	1,8

5. Расчет заземляющего устройства ЗУ

Расчет заземляющего устройства в электроустановок с изолированной нейтралью заключается в следующем

- определить расчетный ток замыкания IЗ на землю и сопротивление заземляющего устройства RЗУ

- выбрать электроды и рассчитать их сопротивление

Для заземления выбирается

Вертикальный электрод - стальной уголок (75х75)длиной LВ=3м

Горизонтальный электрод - полоса(40х4мм)

Вид заземляющего устройства - контурное

5.1 Определяется расчетный ток замыкания IЗ на землю

IЗ = = = 1,4А

Согласно 1.7.101 ПУЭ сопротивление заземляющего устройства,

к которому нейтраль трансформатора, в любое время года должно быть не более 4Ом при линейном напряжении 380В

RЗУ ? 4Ом

5.2 Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода

rВ = 0,3 Ксез = 0,3 50 1,5 = 45Ом

где = 50 Ом - удельное сопротивление грунта (чернозем), определяется по таблице 1.13.3 (Методическое пособие В.П.Шеховцов)

Ксез = 1.5 - коэфицен сезонности определяется по таблице 1.13.2 (Методическое пособие В.П.Шеховцов) для III климатической зоны

Определяется количество вертикальных электродовRЗУ

N'В = = = 11

С учетом экранирования

NВ = = = 16

Где = 0,69 - коэффициент использования электродов, по таблице 1.13.5(Методическое пособие В.П.Шеховцов)

5.3 Размещение заземляющего устройства

Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1м по периметру, то длина по периметру равна

LП = (А+2) 2 + (В+2) 2 = (6+2) 2 + (6+2) 2 = 32

По углам устанавливаются по одному электроду, а оставшиеся - между ними, тогдаВ1nNnB-1 электроснабжение приемник радиальный

аA= аB = = = 2

Схема размещения ЗУ показана на рисунке 3

Рисунок 3 - план размещения ЗУ

5.4 Определение фактического сопротивления ЗУ

Для уточнения принимается среднее значение отношения

= ) = ) = 0.6

по таблице 1.13.2 (Методическое пособие В.П. Шеховцов) определяются значения коэффициентов использования

=0,47 =0,27

Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов

RГ = сез2lg =

= lg = 4.8Ом

Где сез2 =2.3 по таблице 1.13.2(Методическое пособие В.П. Шеховцов), для горизонтального вида заземлителя

b =м - ширина полосы

t = 0.8м - глубена заложения горизонтальных заземлителей

RВ = = = 6Ом

Определяется фактическое сопротивление ЗУ

RЗУ= ==2,6

RЗУФ(2,6) RЗУ(4)

Следовательно заземляющее устройство эффективно



6. Расчет молниезащиты

Размеры здания в плане составляют 48х30х8м.Принимаем тип защиты - двухстержневой металлический молниеотвод одинаковой высоты. Стержни высотой по 35 метров каждый. Степень надежности защиты данного здания составляют 99,5%

Высота вершин конусов молниеотводов h0 определяются следующим выражением

h0 = 0,85 h = 0,85= 29,8

Вычисляется радиус защиты на уровне земли r0

r0 = (1,1-2 h) h = (1,1-2

Находится радиус защиты r0 на высоте защищаемого сооружения h = 9м

Rх = (1.1 - 2 h h - 1,2 hх)=

=(1,1 - 2 35) (35 - 1,2 8) = 24,9м

Высота hС и ширена rсх средней части определяется выражением

hС = h0 - (0,17+3

(0,17 + 3 35) (48-35) = 27,5

Где L = 48м - расстояние между двумя стержневыми молниеотводами

Rсх = r0 (hc - hx) = 36,1(27.5-9)= 24.3м

Определяется возможная поражаемость защищаемого объекта

N=[(В + 6х) (А + 6х) - 7,7] =

=[(28 + 6) (48 + 6) - 7,7]

Где А и В длина и ширена цеха

N=7 - среднегодовое число ударов молний в 1 к земной поверхности в месте нахождения цеха

Зона защиты двухстержневого молниеотвода представлена на рисунке 4



Заключение

В данной работе произведен расчет электроснабжения инструментального цеха промышленного предприятия, целью которой является выбор наиболее оптимального варианта схемы электроснабжения цеха, который позволит обеспечить необходимую надежность электроснабжения и бесперебойную работу цеха.

Для электросети цеха была выбрана радиальная схема электроснабжения, которая представляет собой совокупность линии сети, отходящих от РУ и предназначенных для электроснабжения приемников электроэнергии, расположенных в разных местах цеха.

В ходе выполнения курсового проекта был произведен расчет электрических нагрузок, выбрано необходимое количество и мощность трансформаторов с учетом оптимального коэффициента их загрузки и категории питающихся электроприемников. Определена мощность компенсирующих устройств. Выбрано наиболее оптимальное сечение проводов и кабелей, произведен расчет токов короткого замыкания и выбраны устройства защиты элементов электрической сети от их воздействия, произведен расчет заземляющего устройства, выполнен расчет молниезащиты.

На основе произведенных расчетов можно, сделать вывод, что выбран наиболее оптимальный и рациональный вариант электроснабжения инструментального цеха.



Список литературы

1 Шеховцов .В. П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования

2 Дьков. В. И. Типовые расчеты по электроснабжению

3 ПУЭ. Седьмое издание

4 Электрический справочник, том 2

5 А. Я. Шихин. Электротехника, Издание третье

6 Ю. Г. Бабарыкин. Справочник по проектированию электроснабжения

7 В. И. Купович. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудывания

8 Электроснабжение цехов промышленных предприятий

Размещено на Allbest.ru

...