Электроснабжение термического цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

«Самарский государственный технический университет»

Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту на тему «Электроснабжение термического цеха»

СамГТУ.140400.38

Выполнил студент III - ЭТ - 3

Кандыба О.А.

Самара

2014г



Исходные данные

1.1. Термический цех

1.2. Категория надежности питания - II.

1.3. Среда помещения - нормальная.

1.4. Цех работает в две смены, Тм = 4000 часов в год.

1.5. Источник питания цеховой ТП - шины ГПП:

Номер вар-та	Номин. напряж., кВ	Мощность КЗ, МВА	Расстояние, км	Схема пит.	Норм. tgц	Vцп мин	Vцп макс
38	6	200	1	Магистральн.	0,2	+3%	+1%

1.6. Здание цеха выполнено из сборных железобетонных конструкций. Колонны сечением 500 х 500 мм располагаются с шагом 6000 мм (6 м), ширина пролета 24 м. Высота здания цеха от нулевой отметки до нижнего пояса ферм - 6 м. Здание состоит из двух пролетов.

Рис.1. План и разрез двухпролетного (2х24=48м) здания цеха.

№	Название ЭП	Кол	Pуст, кВТ	ПВ%	Sуст 100%	Cosц	tgц	Uн В	Ки
9	Тепловая завеса	2	3	100	3,75	0,8	0,75	380	0,7
18	Вентилятор	9	4	100	5	0,8	0,75	380	0,7
38	Ковочный пресс	6	11,5	100	13,529	0,85	1,17	380	0,22
39	Ковочный пресс	6	15	100	17,647	0,85	1,17	380	0,22
43	Пресс автоматический	4	12,5	100	15,625	0,8	1,17	380	0,17
44	Печь сопротивления проходная, трехфазная	12	35	100	36,842	0,95	0,33	380	0,77
45	Печь сопротивления закалочная, трехфазная	8	60	100	61,856	0,97	0,25	380	0,6
46	Печь сопротивления закалочная, трехфазная	12	20	100	21,053	0,95	0,33	380	0,8
47	Печь сопротивления закалочная, трехфазная	6	32	100	32,989	0,97	0,25	380	0,8
50	Печь индукционная однофазная, Cosц=0,4;380 B	2	32	100	32	0,4	2,29	380	0,7

Расчет электрических нагрузок в целом по цеху.

Дано: группа однофазных ЭП

№	Наименование ЭП	Кол	Sуст кВА	ПВ %	Sуст 100%	Cosц	tgц	Uн В	Ки
50	Индукционная печь	2	32	100	32	0,4	2,29	380	0,7

Активные установленные мощности ЭП:

Однофазные ЭП следует по возможности равномерно распределить по фазам:

Рис.1. Подключение однофазных ЭП.



Максимально загруженная фаза определяется по среднесменной мощности.

Установленные и среднесменные мощности, приведенные к фазам (кроме группы трех одинаковых ЭП):

Фаза А

Фаза В:

Фаза С:

Фаза С - максимально загруженная. Для нее определяется среднесменная реактивная мощность:

электрический компенсирующий отпайка освещение

Расчет эквивалентной трехфазной мощности нагрузки.

Неравномерность нагрузки фаз

Эквивалентная трехфазная мощность рассчитывается по максимально загруженной фазе:



Количество трехфазных эквивалентных ЭП: n=2шт.

Установленная мощность одного трехфазного эквивалентного ЭП:

Расчет нагрузок в целом по цеху

Ки<0,6
Наименование ЭП	Колич	Руст1	Руст	Ки	tgц	Pсм	Qсм	nэ	Км	Рм	Qм
Ковочный пресс	6	11,5	69	0,22	1,17	15,18	17,76
Ковочный пресс	6	15	90	0,22	1,17	19,8	23,166
Пресс автоматич.	4	12,5	50	0,17	1,17	8,5	9,945
Итого 1	16		209	0,2		43,48	50,871	16	1,12	48,697	56,976
Тепловая завеса	2	3	6	0,7	0,75	4,2	3,15
Вентилятор	9	4	36	0,7	0,75	25,2	18,9
Печь сопротивления	12	35	420	0,77	0,33	323,4	106,722
Печь сопротивления	8	60	480	0,6	0,25	288	72
Печь сопротивления	6	32	192	0,8	0,25	153,6	38,4
Печь сопротивления	12	20	240	0,8	0,33	192	63,36
Однофазные	2	22,35	44,7	0,7		31,291	38,573
Освещение 20Вт/м2			99,552	0,95	1,58	94,57	149,427
Итого2						1112,261	490,532		1	1112,261	490,532
Итого										1160,958	547,508

Расчет мощности компенсирующих устройств (КУ), выбор количества и мощности понижающих трансформаторов цеховой ТП, выбор рационального варианта размещения КУ.

Варианты минимальной мощности цеховых трансформаторов:

1. Однотрансформаторная ТП

. Выбирается Sн = 1600 кВА.

2. Двухтрансформаторная ТП

. Выбираем Sн = 2 х 1000 кВА.

При нормативном tgцн = 0.3 максимальная мощность, поступающая из энергосистемы

Требуемая мощность конденсаторной батареи

Вариант 1: один трансформатор1600 кВА.

Максимальная реактивная мощность, которую может пропустить трансформатор



Вариант 1а - всю реактивную мощность 547,508 кВАр, потребляемую на стороне НН, трансформатор пропустить не может. Поэтому на стороне ВН устанавливаем лишь часть конденсаторной батереи:

При этом Qт = 851,925 кВАр.

Рис.2. 1а:- вариант ТП и размещения КБ .

Вариант 1б - КБ полностью установлена на стороне НН.

Рис.3. 1б - вариант ТП и размещения КБ .



Мощность КБ в варианте 1б:

Вариант 2: два трансформатора по 1000 кВА.

Максимальная реактивная мощность, которую могут пропустить трансформаторы

Qт = 539,052кВАр.

Вариант 2а: КБ полностью установлена на стороне ВН.

Принимаем Qнв = 0 и корректируем Qвв:

При этом Qм= 412 кВАр, т.е. трансформаторы будут имеет Кз несколько выше 0,64:

, что можно считать допустимым.



Рис.4. Вариант ТП и размещения КБ 2а.

Вариант 2б: КБ полностью установлена на стороне НН.

Рис.5. Вариант ТП и размещения КБ 2б.



Qт = 232,192 кВАр, Qвв = 0,

Технико-экономический расчет сравнения вариантов.

Расчетные затраты по варианту

, где

- затраты на КБ НН, не зависящие от ее мощности.

- затраты на 1 Мвар КБ НН.

- затраты на КБ ВН, не зависящие от ее мощности.

- затраты на 1 Мвар КБ ВН.

- стоимость электроэнергии.[46]

Вариант 1а.

Трансформатор ТМЗ 1600/6, ?Рк = 16,6 кВт, ?Рх = 2,65 кВт.

Проходная КТП 1 х 1600 кВА со шкафом ввода ВН (шкаф УВН) стоит Кт = 553 тыс. руб.

Приведенные затраты Зт = е * Кт = 0,2 * 553 = 110,6 тыс/(руб*год).

Где е = 0,2 - нормативный коэффициент окупаемости капиталовложений.

Приведенные затраты по варианту 1а: Qнв = 0 МВАр, Qвв = 0,619733 МВАр,

З = 40 * 0 + 18*0,619733 + 3,196 * 16,096 + 110,6 = 173,198 тыс. руб./год.

Вариант 1б.

Qнв = 0,315316 МВАр, Qвв = 0, Qт =232,192 кВАр.

Потери мощности в трансформаторе

Приведенные затраты по варианту 1б:

З = 7 + 40 * 0,315316 + 3,196 * 11,739 + 110,6 =167,73тыс. руб./год

Вариант 2а.

Двухтрансформаторная проходная КТП 2 х 1000 кВА стоит Кт = 2 * 407 = 814 тыс руб

Приведенные затраты Зт = е * Кт = 0,2 * 814 = 162,8 тыс/(руб*год).

Qвв = 0,315316 МВАр, Qт = 0,547508 МВАр, Qнв = 0 квар.

Мощность, передаваемая через один трансформатор: Рт1 = 580,479 кВт,

Qт1 = 273,754 кВАр.

Каталожные данные трансформатора ТМЗ 1000/6: [46]

Потери мощности в одном трансформаторе:

Потери мощности в двух трансформаторах: ?Рт = 2 * 6925 = 13,85 кВт

Приведенные затраты по варианту 2а:

З = 18 + 20 * 0,315316 + 3,196 * 13,85 +162,8 = 231,371тыс. руб/год.

Вариант 2б.

Qвв = 0 квар, Qт = 0,232192 МВАр, Qнв = 0,315316 МВАр

Потери мощности в одном трансформаторе:



Потери мощности в двух трансформаторах: ?Рт = 2 * 6,18 = 12,36 кВт.

Приведенные затраты по варианту 2а:

З = 7 + 40 * 0,315316 + 3,196 * 12,36 + 162,8 =221,96,тыс. руб/год.

Наименьшие затраты (167,73 тыс руб/год) соответствуют варианту 1б.

Выбираем комплектную конденсаторную установку УКМ 58-0,4-337,5-37,5-У3:

УК - установка конденсаторная,

М - автоматически регулируемая по реактивной мощности,

58 - заводской номер схемы,

0,4 - номинальное напряжение, кВ,

268 - номинальная мощность, квар,

67 - мощность ступени регулирования (мощность секции), квар,

У - климатическое исполнение (для умеренного климата),

3 - категория размещения (3 - помещение без искусственного климата).

Выбор местоположения цеховой ТП, определение схемы и конфигурации цеховой распределительной сети.

Минимальные приведенные затраты на распределительную цеховую эл.сеть НН имеют место при размещении ТП в центре электрических нагрузок (ЦЭН), координаты которого определяются по формулам

, где

- установленная мощность i-того ЭП,

Xi, Yi - координаты i-того ЭП относительно произвольно назначенных осей координат.

Разместить цеховую ТП В центре нагрузок часто не удается из-за размещенного там технологического оборудования. В этом случае нужно стремиться разместить ее на ближайшем к ЦЭН доступном месте.

В данном примере КТП располагается рядом с бытовыми помещениями. С помощью магистрального шинопровода, проложенного по нижнему поясу ферм поперек пролетов, питание подается к распределительным шинопроводам, которые монтируются вдоль пролетов и к которым подключаются ЭП. Также от магистрального шинопровода получают питание распределительные силовые пункты (распределительные шкафы).

Рис. 6. Расположение КТП и конфигурация силовой распределительной сети 0,4 кВ.

Расчет нагрузок на отдельные участки цеховой сети, выбор сечений участков, выбор коммутационной и защитной аппаратуры.

Выбор магистрального шинопровода

В цеховых распределительных сетях, выполненных по схеме трансформатор- магистраль, сечение магистрального шинопровода выбирают по номинальному току трансформатора с учетом его допустимой перегрузки:

Выбираем магистральный шинопровод ШМА 3200

I =3200 A, Ro = 0.015, Xo = 0.05 Ом/км,

сопротивление петли фаза - ноль Zф-о =0,053Ом/км,

динамическая стойкость iдин = 210 кА.

	Расчет нагрузок на распределительный шинопровод ШР1
Наименование ЭП	Кол	Руст1	Руст	Ки	tg ц	Рсм	Qсм	nэ	Км	Рм	Qм
Первая группа Ки<0,6
Ковочный пресс	6	15	90	0,22	1,17	19,8	23,166	6	2,1	41,58	48,648
Итого1		41,58	48,648
Вторая группа Ки?0,6
Печь сопротивления	6	32	192	0,8	0,25	153,6	38,4
Тепловая завеса	1	3	3	0,7	0,75	2,1	1,575
Вентилятор	2	4	8	0,7	0,75	5,6	4,2
Итого группа 2		161,3	44,175			161,3	44,175
Итого по ШР1		202,88	92,823

Полная мощность

Расчетный ток шинопровода

Выбираем распределительный шинопровод ШРА-4-400

I =400 A, Ro = 0,15, Xo = 0,17 Ом/км, динамическая стойкость iдин = 25 кА , сопротивление петли фаза - ноль Zф-о =0,46 Ом/км.

Автоматический выключатель к распределительному шинопроводу установленный в ответвительной секции магистрального шинопровода :

Iн > = Ip, ВА -51-37, Iн = 400

А, номинальный ток расцепителя Iнр > Ip, Iнр >338 А, Iнр = 400 А, кратность тока отсечки Котс = 10, ток отсечки Iотс = 400 * 10 = 4000 А, отключающая способность (ПКС) Ics = 25 кА.

Среди ЭП можно выделить

а) Печь сопротивления закалочная, трехфазная Sн = 32,989 кВА, Uн = 380 В, имеющую номинальный рабочий ток

,

кратность пускового тока Кп = 1.

При этом пиковый ток группы составляет Iпик = 338,974 + (1 - 1) * 58,968 = 338,974 А ,

Расчетный пиковый ток составляет 338,974 А, 1,3 * 338,974 < 4000 А, что говорит о том, что в момент пуска самого мощного ЭП при работающих остальных ЭП группы, отсечка автоматического выключателя не сработает (не будет ложного отключения).

Выбор сечения кабельной линии ответвления от магистрального к распределительному шинопроводу.

Кабель АВВГ (алюминиевые жилы, изоляция жил и оболочка из ПВХ, без защитного покрова - голый) проложен открыто по стенам и конструкциям здания с креплением скобами .

При Тм < 5000 часов в год, сеть напряжением ниже 1000 В, в соответствии с ПУЭ сечение проводников должно выбираться по нагреву рабочим током.

Выбираем два параллельных кабеля АВВГ 2 х (3 х 95 + 1 х 70) с Iдд = 170 А. Полная пропускная способность двух кабелей составляет Iдд = 2 * 170 = 340 А.

Проверка согласования уставки защитного аппарата Iз с выбранным сечением Iдд (наличие защиты от перегрузки): Iз <= Кз * Iдд, где нормативный

Кз = 1,176 Iз = 320, Iдд = 340, 320 ?1,176* 340, условие соблюдается 

	Расчет нагрузок на распределительный шинопровод ШР2/ШР3
Наименование ЭП	Кол	Руст1	Руст	Ки	tg ц	Рсм	Qсм	nэ	Км	Рм	Qм
Вторая группа Ки?0,6
Печь индукционная	1	32	32	0,7	2,29	22,4	51,296
Печь сопротивления	6	35	210	0,77	0,33	161,7	53,361
Вентилятор	1	4	4	0,7	0,75	2,8	2,1
Итого группа 2		186,9	106,757			186,9	106,757
Итого по ШР2/ШР3		186,9	106,757

Полная мощность

Расчетный ток шинопровода

Выбираем распределительный шинопровод ШРА-4-400

I =400 A, Ro = 0,15, Xo = 0,17 Ом/км, динамическая стойкость iдин = 25 кА , сопротивление петли фаза - ноль Zф-о =0,46 Ом/км.

Автоматический выключатель к распределительному шинопроводу установленный в ответвительной секции магистрального шинопровода :

Iн > = Ip, ВА -51-37, Iн = 400 А, номинальный ток расцепителя Iнр > Ip, Iнр >318 А, Iнр = 400 А, кратность тока отсечки Котс = 10, ток отсечки Iотс = 400 * 10 = 4000 А, отключающая способность (ПКС) Ics = 25 кА.

Среди ЭП можно выделить

а) Печь сопротивления проходная, трехфазная Руст=35кВт, Uн = 380 В, имеющую номинальный рабочий ток

,



кратность пускового тока Кп = 1.

При этом пиковый ток группы составляет Iпик = 327,023 + (1 - 1) * 62,195 = 327,023 А ,

Расчетный пиковый ток составляет 327,023 А, 1,3 * 327,023 < 4000 А, что говорит о том, что в момент пуска самого мощного ЭП при работающих остальных ЭП группы, отсечка автоматического выключателя не сработает (не будет ложного отключения).

Выбор сечения кабельной линии ответвления от магистрального к распределительному шинопроводу.

Кабель АВВГ (алюминиевые жилы, изоляция жил и оболочка из ПВХ, без защитного покрова - голый) проложен открыто по стенам и конструкциям здания с креплением скобами .

При Тм < 5000 часов в год, сеть напряжением ниже 1000 В, в соответствии с ПУЭ сечение проводников должно выбираться по нагреву рабочим током.

Выбираем два параллельных кабеля АВВГ 2 х (3 х 95 + 1 х 70) с Iдд = 170 А. Полная пропускная способность двух кабелей составляет Iдд = 2 * 170 = 340 А.

Проверка согласования уставки защитного аппарата Iз с выбранным сечением Iдд (наличие защиты от перегрузки): Iз <= Кз * Iдд, где нормативный

Кз = 1,176 Iз = 320, Iдд = 340, 320 ? 1,176* 340, условие соблюдается

	Расчет нагрузок на распределительный шинопровод ШР4
Наименование ЭП	Кол	Руст1	Руст	Ки	tg ц	Рсм	Qсм	nэ	Км	Рм	Qм
Первая группа Ки<0,6
Ковочный пресс	6	11,5	69	0,22	1,17	15,18	17,76	6	2,1	31,878	37,296
Итого1		31,878	37,296
Вторая группа Ки?0,6
Печь сопротивления	6	20	120	0,8	0,33	96	31,68
Тепловая завеса	1	3	3	0,7	0,75	2,1	1,575
Вентилятор	2	4	8	0,7	0,75	5,6	4,2
Итого группа 2		103,7	37,455			103,7	37,455
Итого по ШР4		135,578	74,751

Полная мощность

Расчетный ток шинопровода

Выбираем распределительный шинопровод ШРА-4-250

I =250 A, Ro = 0,21, Xo = 0,21 Ом/км, динамическая стойкость iдин = 15 кА , сопротивление петли фаза - ноль Zф-о =0,55 Ом/км.

Автоматический выключатель к распределительному шинопроводу установленный в ответвительной секции магистрального шинопровода :

Iн > = Ip, ВА -52-35, Iн = 250 А, номинальный ток расцепителя Iнр > Ip, Iнр > А, Iнр = 250 А, кратность тока отсечки Котс = 12, ток отсечки Iотс = 250* 12 = 3000 А, отключающая способность (ПКС) Ics = 40 кА.

Среди ЭП можно выделить

а) Печь сопротивления закалочная, трехфазная Руст=20 кВт, Uн = 380 В, имеющую номинальный рабочий ток

,

кратность пускового тока Кп = 1.

При этом пиковый ток группы составляет Iпик = 235,223 + (1 - 1) * 35,54 = 235,223А ,

Расчетный пиковый ток составляет 235,223А, 1,3 * 235,223А < 3000 А, что говорит о том, что в момент пуска самого мощного ЭП при работающих остальных ЭП группы, отсечка автоматического выключателя не сработает (не будет ложного отключения).

Выбор сечения кабельной линии ответвления от магистрального к распределительному шинопроводу.

Кабель АВВГ (алюминиевые жилы, изоляция жил и оболочка из ПВХ, без защитного покрова - голый) проложен открыто по стенам и конструкциям здания с креплением скобами .

При Тм < 5000 часов в год, сеть напряжением ниже 1000 В, в соответствии с ПУЭ сечение проводников должно выбираться по нагреву рабочим током.

Выбираем кабель АВВГ 3 х 185 с Iдд = 270 А. Проверка согласования уставки защитного аппарата Iз с выбранным сечением Iдд (наличие защиты от перегрузки): Iз <= Кз * Iдд, где нормативный

Кз = 0,926 Iз = 250, Iдд = 270, 250 ? 0,926* 250, условие соблюдается

	Расчет нагрузок на распределительный шинопровод ШР5
Наименование ЭП	Кол	Руст1	Руст	Ки	tg ц	Рсм	Qсм	nэ	Км	Рм	Qм
Первая группа Ки<0,6
Пресс автоматический	2	12,5	25	0,17	1,17	4,25	4,9725	2	1	4,25	4,9725
Итого1		4,25	4,9725
Вторая группа Ки?0,6
Печь сопротивления	4	60	240	0,6	0,25	144	36
Вентилятор	1	4	4	0,7	0,75	2,8	2,1
Итого группа 2		146,8	38,1			146,8	38,1
Итого по ШР4		151,05	43,0725

Полная мощность

Расчетный ток шинопровода 

Выбираем распределительный шинопровод ШРА-4-250

I =250 A, Ro = 0,21, Xo = 0,21 Ом/км, динамическая стойкость iдин = 15 кА , сопротивление петли фаза - ноль Zф-о =0,55 Ом/км.

Автоматический выключатель к распределительному шинопроводу установленный в ответвительной секции магистрального шинопровода :

Iн > = Ip, ВА -52-35, Iн = 250 А, номинальный ток расцепителя Iнр > Ip, Iнр > А, Iнр = 250 А, кратность тока отсечки Котс = 12, ток отсечки Iотс = 250* 12 = 3000 А, отключающая способность (ПКС) Ics = 40 кА.

Среди ЭП можно выделить

а) Печь сопротивления проходная, трехфазная Руст=60 кВт, Uн = 380 В, имеющую номинальный рабочий ток

,

кратность пускового тока Кп = 1.

При этом пиковый ток группы составляет Iпик = 268,645 + (1 - 1) * 110,56 = 268,645А ,

Расчетный пиковый ток составляет 268,645А, 1,3 * 235,223А < 3000 А, что говорит о том, что в момент пуска самого мощного ЭП при работающих остальных ЭП группы, отсечка автоматического выключателя не сработает (не будет ложного отключения).

Выбор сечения кабельной линии ответвления от магистрального к распределительному шинопроводу.

Кабель АВВГ (алюминиевые жилы, изоляция жил и оболочка из ПВХ, без защитного покрова - голый) проложен открыто по стенам и конструкциям здания с креплением скобами .

При Тм < 5000 часов в год, сеть напряжением ниже 1000 В, в соответствии с ПУЭ сечение проводников должно выбираться по нагреву рабочим током.

Выбираем кабель АВВГ 3 х 185 с Iдд = 270 А. Проверка согласования уставки защитного аппарата Iз с выбранным сечением Iдд (наличие защиты от перегрузки): Iз <= Кз * Iдд, где нормативный

Кз = 0,926 Iз = 250, Iдд = 270, 250 ? 0,926* 250, условие соблюдается

	Расчет нагрузок на распределительный шинопровод ШР6/ШР7
Наименование ЭП	Кол	Руст1	Руст	Ки	tg ц	Рсм	Qсм	nэ	Км	Рм	Qм
Первая группа Ки<0,6
Пресс автоматический	1	12,5	12,5	0,17	1,17	2,125	2,486	1	1	2,125	2,486
Итого1		2,125	2,486
Вторая группа Ки?0,6
Печь сопротивления	3	20	60	0,8	0,33	48	15,84
Печь сопротивления	2	60	120	0,6	0,25	72	18
Вентилятор	1	4	4	0,7	0,75	2,8	2,1			122,8	35,94
Итого группа 2		146,8	38,1			122,8	35,94
Итого по ШР4		124,925	38,426

Полная мощность

Расчетный ток шинопровода

Выбираем распределительный шинопровод ШРА-4-250

I =250 A, Ro = 0,21, Xo = 0,21 Ом/км, динамическая стойкость iдин = 15 кА , сопротивление петли фаза - ноль Zф-о =0,55 Ом/км.

Автоматический выключатель к распределительному шинопроводу установленный в ответвительной секции магистрального шинопровода :

Iн > = Ip, ВА -52-35, Iн = 250 А, номинальный ток расцепителя Iнр > Ip, Iнр > А, Iнр = 200 А, кратность тока отсечки Котс = 12, ток отсечки Iотс = 250* 12 = 2400 А, отключающая способность (ПКС) Ics = 40 кА.

Среди ЭП можно выделить

а) Печь сопротивления проходная, трехфазная Руст=60 кВт, Uн = 380 В, имеющую номинальный рабочий ток

,

кратность пускового тока Кп = 1.

При этом пиковый ток группы составляет Iпик = 268,645 + (1 - 1) * 110,56 = 268,645А ,

Расчетный пиковый ток составляет 268,645А, 1,3 * 235,223А < 3000 А, что говорит о том, что в момент пуска самого мощного ЭП при работающих остальных ЭП группы, отсечка автоматического выключателя не сработает (не будет ложного отключения).

Выбор сечения кабельной линии ответвления от магистрального к распределительному шинопроводу.

Кабель АВВГ (алюминиевые жилы, изоляция жил и оболочка из ПВХ, без защитного покрова - голый) проложен открыто по стенам и конструкциям здания с креплением скобами .

При Тм < 5000 часов в год, сеть напряжением ниже 1000 В, в соответствии с ПУЭ сечение проводников должно выбираться по нагреву рабочим током.

Выбираем кабель АВВГ 3 х 120 с Iдд = 200 А. Проверка согласования уставки защитного аппарата Iз с выбранным сечением Iдд (наличие защиты от перегрузки): Iз <= Кз * Iдд, где нормативный

Кз = 1 Iз = 250, Iдд = 200, 200 ? 1* 200, условие соблюдается

Расчеты и выбор проводов ответвлений к ЭП и аппаратов защиты ответвлений.



№ ЭП	Наименование ЭП	Ном. мощн	Iн 100 А	I пик А	Iдд А	Марка пров.	F кв мм	Спос. прокл	Авт выкл	Iнр А	Iотс А
9	Тепловая завеса	3 кВт	6	36	20	АПВ	2,5	Тр.15	АЕ	10	120
18	Вентилятор	4 кВт	8	48	20	АПВ	2,5	Тр.15	АЕ	10	120
38	Ковочный пресс	11,5 кВт	22,84	137,04	32	АПВ	6	МР	АЕ	25	300
39	Ковочный пресс	15 кВт	29,8	179	32	АПВ	6	МР	АЕ	31,5	378
43	Пресс автоматический	12,5 кВт	24,8	149	32	АПВ	6	МР	АЕ	25	300
44	Печь сопр. проход	35 кВт	65,85	65,85	80	АПВ	25	МР	АЕ	80	960
45	Печь сопр. проход	60 кВт	117,47	117,47	130	АПВ	50	МР	АЕ	125	1500
46	Печь сопр. Закал.	20 кВт	35,54	35,54	47	АПВ	10	МР	АЕ	40	480
47	Печь сопр. Закал.	32 кВт	55,692	55,692	80	АПВ	25	МР	АЕ	63	756
50	Печь индукц. Однофаз.	32 кВА	84	84	100	АПВ	50	МР	АЕ	100	1200

В представленной таблице:

ЭП 50 - однофазная индукционная печь, Uн = 380 В, номинальный ток, приведенный к ПВ100%: , рабочий ток , пиковый ток Iпик = Кп * Iр = 1 * 84=84 А.

Ответвление трехпроводное: фаза, нейтраль и РЕ, рабочих проводников - 2, сечение по нагреву - 50 кв.мм, Iдд = 100 А, 100 > 84, [. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ (Б-ка эл.монтера), Энергоатомиздат, Ленинград, 1988.], способ прокладки - в металлорукаве (МР), номинальный ток автоматического выключателя АЕ 2056М Iна = 100 А, номинальный ток расцепителя Iнр >= Iн, Iнр = 100 А, ток отсечки Iотс = Котс * Iнр = 12 * 100 = 1200 А.

Условие защиты ответвления от перегрузки выполняется, т.к. Iнр <= Iдд, 100 < =100 А.

ЭП 38- ковочный пресс, приводимый в движение трехфазным асинхронным электродвигателем, имеющим номинальный ток

, Кп = 6,

пиковый ток Iпик = 22,84* 6 = 137,04 А. Ответвление выполнено четырёхпроводным в системе TNC, сечением 6 кв. мм в металлорукаве, Iдд = 32 А. Автоматический выключатель

АЕ 2056М Iна = 100 А, номинальный ток расцепителя Iнр >= Iн, Iнр = 25 А, ток отсечки Iотс = Котс * Iнр = 12 * 25 = 300 А.

Условие защиты ответвления от перегрузки выполняется, т.к. Iнр < Iдд, 25< 32 А.

Выбор ячейки 6 - 10 кВ, расчет сечения высоковольтного кабеля, расчет уставок защит на стороне 6 - 10 кВ.

Расчетный ток кабеля 6 кВ в нормальном режиме

Кабель с бумажной изоляцией марки ААБ (алюминиевые жилы, бумажная изоляция, алюминиевая оболочка, бронированный), проложен в земле. Экономическая плотность тока при Тм = 4000 - Jэ = 1,4 А / кв.мм,

Экономическое сечение

Предварительно выбираем кабель ААБ 3 х 95, Iдд = 225 А

Расчетный ток в режиме допустимой 20%-ной перегрузки трансформатора

< 225 A - кабель проходит по нагреву.

Проверка кабеля на термичекую стойкость при КЗ.

Ток трехфазного КЗ в начале кабельной линии (точка К1):

.

Максимально-токовая защита (МТЗ) выключателя Q1 отстраивается по времени от срабатывания выключателя Q2 (t = 0.3 c), поэтому время выдержки защиты на выключателе Q1

tз = t + ?t = 0,3 +0,3 = 0,6 c, где ?t - ступень селективности.

Кроме МТЗ на выключателе Q1 обычно устанавливается токовая отсечка, которая имеет tз = 0.

Время протекания тока КЗ tп = tз + tв + Та, где

tв - время действия выключателя (примерно 0,1 с),

Та = 0,01 с - время апериодической слагающей тока КЗ.

Минимальное термически устойчивое сечение кабеля

Рис. 7. Схема питания ТП.



, где С = 92 из справочника.

При надежной работе токовой отсечки (ТО) tп = tв + Та = 0,1 +0,01 = 0,11 с,

.

Если существует определенная вероятность отказа ТО, то в качестве резервной защиты будет выступать МТЗ. Тогда tп = 0,6 + 0,1 + 0,01 = 0,71 с,

,

т.е. сечение кабеля следует увеличить более, чем в два раза.

В данном примере, полагая отказ ТО маловероятным, примем стандартное сечение кабеля F = 70 кв.мм, Ro = 0.44 Ом/км, Xо = 0,09 Ом/км.

Выбор ячейки отходящей линии 6 кВ.

По максимальному току линии к КТП 1600 кВА Iм = 184,752 А выбираем:

Вариант 1: шкаф КРУ 6 кВ типа КМВ - 2 - 10 с вакуумным выключателем (Ишлейский завод высоковольтной аппаратуры), Iн = 630 А, Uн = 6 кВ.

Расчетные величины	Каталожные данные
Iм = 184,752 А	Iн = 630 А
Uн = 6 кВ	Uн = 6 кВ
Iк = 19,245 кА	Ток отключения Iотк = 20 кА
Тепловой импульс	Допустимый тепловой импульс
Ударный ток i у = 1,41 * Ку * Iк = 1,41 * 1,37 * 19,245 = 37,1756 кА	Электродинамическая стойкость iд = 51 кА

Вариант 2: : шкаф КРУ 6 (БЭМП), Iн = 630 А, Uн = 10 кВ.

Расчетные величины	Каталожные данные
Iм = 184,752 А	Iн = 630 А
Uн = 6 кВ	Uн = 6 кВ
Iк = 19,245 кА	Ток отключения Iотк = 16 кА
Тепловой импульс	Допустимый тепловой импульс
Ударный ток i у = 1,41 * Ку * Iк = 1,41 * 1,37 * 19,245 = 37,1756 кА	Электродинамическая стойкость iд = 51 кА

Выбранный шкаф не проходит по току отключения: 19,425 > 16.

Выбираем первый шкаф КРУ 6 кВ типа КМВ - 2 - 10 с вакуумным выключателем (Ишлейский завод высоковольтной аппаратуры), Iн = 630 А, Uн = 6 кВ.

Расчет уставок релейной защиты на стороне 6 кВ.

Виды защит.

а) Токовая отсечка.

б) Максимально токовая с выдержкой времени.

в) Защита от перегрузки.

г) Токовая защита от замыканий на землю с действием на сигнал.

д) Защита минимального напряжения.

Все защиты реализованы с помощью микропроцессорного блока защиты, контроля и управления, установленного в шкафу отходящей линии КРУ.

а) Расчет первичного тока отсечки и коэффициента чувствительности (первая ступень токовой защиты).

Ток трехфазного КЗ на стороне 0,4 кВ КТП:

Спротивление цепи КЗ включает в себя сопротивления (рис. 7):

- питающей системы Хс,

- кабельной ЛЭП Rк, Xк,

- трансформатора Rт, Xт, .

Сопротивление системы, приведенное к напряжению 6 кВ:

По справочнику для кабеля 70 кв. мм: Ro = 0,44 Ом/км, Хо = 0,09 Ом/км,

Rк = 0,44 * 1 = 0,44 Ом, Хк = 0,09 * 1 = 0,09 Ом.

Трансформатор ТМЗ 1600 - 6 / 0,4 - У3 : Uк = 6%, ?Рк = 16,5 кВт = 16500 Bт.

Ток, протекающий через выключатель Q1 при трехфазном КЗ в точке К3:

.

Первичный ток уставки токовой отсечки: Iто = Кн * Iк3 = 1,27 * 1,998 = 2,537 кА,

где Кн - коэффициент надежности.

При КЗ на шинах 0,4 кВ ТП отсечка работать не будет, т.к. ее ток уставки выше тока КЗ:

2,537кА > 1,998 кА.

Коэффициент чувствительности ТО проверяется по току двухфазного КЗ в конце кабельной ЛЭП (точка К2, рис.7).

Ток трехфазного КЗ:

,

Ток двухфазного КЗ:

Коэффициент чувствительности ТО:

,

где Кч = 2 - нормируемый нижний предел чувствительности для основной защиты. Констатируем: трехкратныйзапас чувствительности.

б) Расчет первичного тока МТЗ и коэффициента чувствительности (вторая ступень).

Ток возврата МТЗ должен быть больше пикового тока группового самозапуска, который протекает при возобновления питания после кратковременного перерыва (рис.8). 

Рис.8. Ток через Q1 при КЗ в точке К4: 1 - момент появления КЗ, 2 - момент отключения КЗ, 3 - окончание самозапуска двигателей на оставшихся в работе фидерах,

Iсз - начальный ток самозапуска, Iвзв - ток возврата МТЗ, Iуст - ток уставки (ток срабатывания) МТЗ.

Расчетный ток ЛЭП : Ip = 113,526 A (см. выше).

Ток уставки МТЗ

, где

Кн - коффициент надежности, для микропроцессорных реле Кн = 1,2;

Ксз - коэффициент самозапуска, Ксз = 3;

Кв - коэффициент возврата, для электромагнитных реле Кв = 0,8 - 0,9, для микропроцессорных реле Кв = 0,93 - 0,94.

МТЗ должна быть чувствительной к двухфазным КЗ на шинах 0,4 кВ ТП.

Ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ: Iк3 = 1,998 кА (см. выше).

Коэффициент чувствительности



> 1,2,

где Кч = 1,2 - нормируемый нижний предел чувствительности для резервной защиты. Констатируем: имеется значительый запас чувствительности.

Выдержка времени МТЗ.

Вводной выключатель 0,4 кВ КТП (Q2) селективного исполнения имеет выдержку времени t = 0,3 с. Для обеспечения селективности работы защиты при КЗ в точках К4 или К3 необходимо, чтобы МТЗ на выключателе Q1, которая "видит" эти замыкания, имела выдержку времени tз = t + ?t = 0,3 +0,3 = 0,6 c, где ?t = 0,3 с - ступень селективности для микропроцессорных защит.

в) Расчет первичного тока защиты от перегрузки с действием на сигнал (третья ступень).

Ток уставки

, где

Кв - коэффициент возврата, для микропроцессорных реле Кв = 0,93 - 0,94.

Время выдержки защиты от перегрузки t = 9 с.

Расчет токов трехфазного КЗ в сети 0,4 кВ и проверка электрооборудования на устойчивость.



Рис.9. Расчетные точки КЗ.

Выбор расчетных точек.

К1 -за вводным выключателем Q2 - для проверки Q2 на отключающую и включающую способность и шинопровода М1 на динамическую стойкость;

К2 - за выключателем Q3 - для его проверки на отключающую и включающую способность;

К3 - в начале шинопровода ШР1 - для его проверки на динамическую стойкость;

К4 - в начале ответвления от распределительного шинопровода к ЭП - для проверки выключателя Q4 на отключающую и включающую способность;

К5 - в конце шинопровода Ш4 - для проверки чувствительности защиты от однофазных КЗ.

Расчет сопротивлений элементов эл. сети и эквивалентных сопротивлений до выбранных расчетных точек КЗ.

сопротивление системы, приведенное к 0,4 кВ

;

сопротивление кабельной ЛЭП 10 кВ, приведенное к 0,4 кВ

мОм;

мОм;

сопротивление трансформатора, приведенное к 0,4 кВ

мОм;

мОм.

Автоматический выключатель Q2 типа Э-25В Iн = 2500 А, Rа = 0,13 мОм, Ха = 0,07 мОм,

переходное сопротивление контактных соединений до точки К1 Rд = 15 мОм

Эквивалентное сопротивление до точки К1

мОм;

мОм.

Точка К2 расположена за автоматом ответвления к ближайшему распределительному шинопроводу:

Сопротивление участка магистрального шинопровода длиной 1,47м

мОм

мОм,

сопротивление автомата Q3 ВА 52-35, установленного в ответвительной секции магистрального шинопровода

Rа = 1,1 mОм, Ха = 0,5 мОм,

переходное сопротивление контактных соединений Rд = 5 мОм.

Эквивалентное сопротивление до точки К2

мОм;

мОм.

Точка К3 расположена в начале распределительного шинопровода ШР6 типа ШРА-250:

Сопротивление кабеля АВВГ 3 х 120 длиной 5,21 м ответвления от магистрального к распределительному шинопроводу

Rк = Rо * l = 0,261 * 5,21 = 1,3598 mОм,

Хк = Хо * l = 0,08 * 5,21 = 0,41689мОм,

переходное сопротивление контактных соединений Rд = 5 мОм.

Эквивалентное сопротивление до точки К3

мОм;

мОм.

Точка К4 расположена непосредственно за автоматом Q4 типа АЕ 2063, Iн = 160 А:

Rа = 1,3mОм, Ха = 0,7 mОм,

Эквивалентное сопротивление до точки К4

мОм;

мОм.

Периодическая слагающая тока трехфазного КЗ в точке К1:

кА.

Ударный коэффициент можно определить по в зависимости от отношения Х / R = 7,0966 / 17,725 = 0,4, Ку = 1

кА.

Вводной выключатель КТПП-1600 Q2 типа Э25-В имеет номинальную рабочую наибольшую отключающую способность Ics = 50 кА : 50 > 12,095- проходит.

Ток динамической стойкости вводного шкафа ШНВ-10.0 составляет 25 кА: 25 > 17,105-проходит.

Ток динамической стойкости магистрального шинопровода ШМА 3200 равен 210 кА : 210 > 17,105 - шинопровод проходит по динамической стойкости.

Периодическая слагающая тока трехфазного КЗ в точке К2:

кА

Автоматический выключатель Q3 типа ВА 52-35, установленный в ответвительной секции ШМА имеет номинальную рабочую наибольшую отключающую способность Ics = 40 кА : 40 > 9,219 - проходит.

Периодическая слагающая тока трехфазного КЗ в точке К3:

кА

Х / R = 8,086 /30,2 = 0,267, Ку = 1,

кА.

Динамическая стойкость распределительного шинопровода ШРА-250 кА > 10,445кА - шинопровод проходит.

Периодическая слагающая тока трехфазного КЗ в точке К4:

кА

Автоматический выключатель Q4 типа АЕ 2056, установленный в ответвительной коробке ШРА 250 имеет номинальную рабочую наибольшую отключающую способность Ics = 3,5 кА [Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ (Б-ка эл.монтера), Энергоатомиздат,

Ленинград, 1988]: 3,5 < 6,1 - по отключающей способности выключатель не проходит.

Заменяем его на более совершенный автоматический выключатель типа АЕ 2050М2 с номинальным током 100 А, номинальная рабочая наибольшая отключающая способность Ics = 6 кА, номинальная предельная наибольшая отключающая способность Icu = 8 кА.

Расчет тока однофазного КЗ в удаленной точке сети 0,4 кВ и проверка

чувствительности работы защиты.

Расчетная точка К5 выбрана в конце распределительного шинопровода ШР1 длиной 44,155 м.

Параметры цепи КЗ:

- сопротивление системы Хс = 0,8 мОм;

- сопротивление кабеля 6 кВ, приведенное к напряжению 0,4 кВ Rк = 1,564 mОм, Xк = 0,32 мОм;

- сопротивление трех последовательностей трансформатора 1600 кВА треугольник - звезда Zт3 = 16,8 мОм ;

- сопротивление автоматического выключателя Q2 Rа2 = 0,13, Ха2 = 0,07 мОм;

- сопротивление петли фаза-ноль ШМА длиной 34 м мОм;

- сопротивление автоматического выключателя Q5 Rа5 = 0,65, Ха5 = 0,17 мОм;

- сопротивление петли фаза-ноль кабельной вставки АВВГ 2 х (3 х 95 + 1 х 70) длиной 3,096 м. к распределительному шинопроводу ШР1 мОм ;

- сопротивление петли фаза-ноль распределительного шинопровода ШР1 типа ШРА-400 длиной 44,155 м мОм ;

-сопротивление контактных соединений мОм;

Ток однофазного КЗ в точке К5

, где

мОм - сумма сопротивлений ШМА, кабельной вставки и ШРА, для которых в справочниках приводятся полные сопротивления Z;



- сумма сопротивлений системы, кабеля 6 кВ, автоматов Q2 и Q5 и контактных соединений, для которых в справочниках приводятся активные и индуктивные сопротивления раздельно.

кА.

Замечание: полное сопротивление петли фаза-ноль 55,126 мОм определено с некоторой ошибкой в сторону завышения, т.к. его слагаемые имеют различные фазовые углы.

Проверка чувствительности защиты в голове ШР1 (трансформатор треугольник - звезда).

При однофазном КЗ на ШР1 должна сработать отсечка автоматического выключателя ответвления ВА -51-37, Iн = 400 А, Iнр = 400 А, Iотс = 4000 А, с коэффициентом чувствительности не менее 1,4.

Коэффициент чувствительности

.

Требуемая чувствительность не обеспечивается. Заменить автомат ВА -51-37, у которого уставка электромагнитного расцепителя (отсечки) не регулируется, на автомат с полупроводниковым регулируемым расцепителем, например ВА-53-37, Iна = 400 А, Iнр = 400 * 1 = 400 А, Iотс = 400 * 5 = 2000 А. Тогда коэффициент чувствительности > 1,4 обеспечивается.

Проверка чувствительности защиты в голове ШР1 (трансформатор звезда - звезда).

Сопротивление трех последовательностей Zт3 = 54 mОм ;

кА;

коэффициент чувствительности ? 1,4 -обеспечивается.

2.8. Расчет потерь напряжения в электрической сети и выбор положения переключателя отпаек силового трансформатора.

Расчет сопротивлений элементов сети.

Кабельная линия 6 кВ Zк = 0,44 + j * 0,09 Ом;

Понижающий трансформатор 6/ 0,4 кВ Zт = 1,031 + j * 5,9066 мОм ;

Магистральный шинопровод длиной l = 34 м. с нагрузкой, равномерно распределенной по длине, ,

мОм.

Распределительный шинопровод ШР1

мОм.

Расчет потерь мощности в понижающем трансформаторе Sн =1600 кВА, ?Рхх = 2,65 кВт, Iхх = 1%, Sм = 1179,8 кВА .

=

Рис.10. Расчет потерь напряжения.

Расчетная мощность на стороне 6 кВ кВА.

Потери напряжения в элементах сети в максимальном и минимальном режимах.

Кабельная линия 6 кВ

,

?U' = Kз' * ?U'' = 0.25 * 2,179 = 0.545%.

Трансформатор

?U' = Kз' * ?U'' = 0,25 * 1,523 = 0,38%

Магистральный шинопровод М1

?U' = Kз' * ?U'' = 0,25 * 0,476 = 0,119 %

Распределительный шинопровод ШР1

?U' = Kз' * ?U'' = 0,25 * 0,834 = 0,2085 %

Суммарная потеря напряжения до удаленных ЭП в максимальном режиме

?U'' = 2,179 + 1,523 + 0,476 + 0,834 = 5,012 %.

Суммарная потеря напряжения до ближайших ЭП в минимальном режиме

?U' = 0,545+0,38+0,119+0,2085 = 1,25 %.

Отклонение напряжения на зажимах ЭП: Vэп = Vрп - ?U + D, где

Vрп - отклонение напряжения на шинах РП;

?U - суммарная потеря напряжения от РП до ЭП;

D - добавка напряжения, зависящая от положения переключателя отпаек. Выбираем положение переключателя отпаек по минимальному режиму из условия допустимого отклонения напряжения на зажимах ближайшего ЭП: Vближ = + 1 %.

D = V'эп - V'рп + ?U' = 1 - 3 + 1,25 = -0,75 %

Принимаем D = 0 %, что соответствует отпайке +2 %.

Отклонение напряжения на зажимах ближайшего ЭП при D = 0 % в минимальном режиме: V'эп = V'рп - ?U' + D = 1 - 1,25 + 0 = -0,25 %.

Отклонение напряжения на зажимах удаленного ЭП при D = 0 % в максимальном режиме: V''эп = V''рп - ?U'' + D = 3 - 5,012 + 0 = - 2,012 %.

Все отклонения напряжения соответствуют Гост 13109-97, т.к. находятся в пределах +5 -5 %.

Размещено на Allbest.ru

...