Проектирование электроснабжения ремонтно-механического цеха машиностроительного завода. Составление технологической карты на текущий ремонт асинхронного двигателя типа 4А 100S2 мощностью 5,5 кВт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Тверской области государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«Вышневолоцкий колледж»

Курсовой проект

Проектирование электроснабжения ремонтно-механического цеха машиностроительного завода. Составление технологической карты на текущий ремонт асинхронного двигателя типа 4А 100S2 мощностью 5,5 кВт

г. Вышний Волочек

2015 год

Содержание

трансформатор электроснабжение подстанция

Введение

1. Расчет нагрузки первого уровня

2. Расчет нагрузки второго уровня

3. Расчет нагрузки третьего уровня. Выбор силового трансформатора

4. Выбор марок и сечения питающих проводов и кабелей

5. Выбор оптимальной схемы электроснабжения

6. Определение необходимости установки компенсирующих устройств

7. Выбор высоковольтной ячейки и высоковольтного кабеля

8. Расчет токов трехфазного и однофазного КЗ

Введение

Повышение эффективности, надежности и экономичности электроснабжения производства зависит от правильного проектирования системы электроснабжения, правильное проектирование должно учитывать не только требования ПУЭ, ПТЭ, СНИП но и технико-экономические показатели.

В данном курсовом проекте будет рассмотрено проектирование электроснабжения ремонтно-механического цеха машиностроительного завода. Методика производства расчета и выбора основных элементов сети в данном курсовом проекте практически подходит и для выбора и расчета основных элементов сети другой отрасли производства.

Из двух схем электроснабжения цеха, будет выбран наиболее оптимальный вариант с учетом надежности и технико-экономических показателей, все выбранные защитные аппараты будут проверены по чувствительности и надежности, все выбранные сечения отходящих кабелей будут проверены по допустимой потери напряжения. Методика расчета приведенная в курсовом проекте позволяет более точно выбрать мощность понижающих силовых трансформаторов, а это наиболее важный показатель эффективности электроснабжения т.к. если трансформатор будет не догружен это вызовет дополнительные потери электроэнергии в силовом трансформаторе, а если трансформатор будет сильно перегружен то это приведет к значительному уменьшению срока службы трансформатора.

Т.к. все работы в электроустановках ведутся согласно перечню работ выполняемых в порядке текущей эксплуатации, технологическим картам ,проекту производства работ- который имеет фактически разовый характер и прикреплен к определенному месту и оборудованию, и связи с тем что зачастую на многих предприятиях эти проекты и технологические карты фактически не составляются или отсутствуют , поэтому изучение вопросов составления и разработки технологических карт носит актуальный характер.

Исходные данные

Категория потребителя-3 ,число рабочих смен -1 ,значение тока трехфазного КЗ в точке К1 -7 кА

Таблица 1. Перечень установленного оборудования

Наименование распределительного пункта	Наименование оборудования	Номинальная мощность механизма, кВт
РП-1	1) Тельфер ПВ=0,36	2,5
	2) МРС	8.7
	3) МРС	8.7
	4) МРС	8.7
	5) МРС	6.2
	6) МРС	6.2
	7) МРС	6.2
	8) МРС	13
РП-2	9) Тельфер ПВ=0,25	4,2
	10) МРС	5.5
	11) МРС	5.5
	12) МРС	2.2
	13) МРС	5.5
	14) МРС	2.2
	15) МРС	26
	16) МРС	11
ОСВЕЩЕНИЕ	15

Примечание: МРС - металлорежущий станок

Таблица 2. Монтажная длинна проводов, м

W1	W2	W3	W4	W5	W6	W7	W8	W9	W10	W11	W12	W13	W14	W15	W16	W17	W18	W19	W20	W21
19	18	17	16	15	14	13	4	7	8	9	10	14	15	2	16	40	40	40	20	80

1. Расчет нагрузки первого уровня

Расчет первого уровня нагрузки как правило производится для линий электрической сети связывающих отдельные электроприемники с распределительным пунктом{1}.

Рм1=К3 *Рном, кВт

Iм1= Рном / ( *з*Uном*cos fном)

Qм1= Рм1*tg fном квар

Где з - КПД АСД; Uном - номинальное напряжение АСД кВ

Рном - номинальная мощность электроприемника (ЭП) кВт

Кз - коэффициент загрузки ЭП по активной мощности

tg fном - номинальный коэф. реактивной мощности

Следует учитывать, что для электродвигателей (ЭД) длительного режима работы Рном=Рпасп, где Рпасп - номинальная мощность на валу ЭД., а для повторно-кратковременного режима ___

Рном= Рпасп*

Где ПВ - паспортная продолжительность включения двигателя в относительных единицах (о.е.)

Согласно {1} мощность выбранного трехфазного АСД должна удовлетворять сл. условию: Рном асд? Рном мех

Для тельфера № 1:

с Рном мех=2,7 кВт Рм1(1) = Рпасп* =2,5 х = 1,62 кВт выбираем следующий тип АСД для данного тельфера: 4А90 L2 с Рном асд=3 кВт>1,62 кВт з= 0,85 cos fном=0,88 Uном= 0,38 кВ

Далее определяем реактивную нагрузку и ток первого уровня для данного тельфера:

Qм1(1)= Рм1*tg fном =1,62х 0,54 =0,81 квар

Iм1= Рном / ( *з*Uном*cos fном)=1,62/ ( * 0,85 *0,38*0,88)= 3,3 А

Для металлорежущего станка № 2:

Рном мех=8,7 кВт Рм1(2) = 8,7 кВт выбираем следующий тип АСД для данного МРС: 4А100 S2 с Рном асд=5,5 кВт>4,5 кВт з= 0,88 cos fном=0,91 Uном= 0,38 кВ

Далее определяем реактивную нагрузку и ток первого уровня для данного МРС:

Qм1(2)= Рм1*tg fном =8,7 х 0,45 = 3,92 квар

Iм1(2)= Рном / ( *з*Uном*cos fном)=8,7/ (* 0,88 *0,38*0,91) = 16,5 А

Т.к. для остальных МРС и тельфера №9 расчет идентичен для простоты расчета расчетные параметры и выбранные АСД введем в табл. 3

Таблица 3. Расчетная нагрузка 1-го уровня

Номер механизма и тип	Рном мех, кВт	Рм1, кВт	Тип выбранного АСД	Рном асд	з	cosf	Qм1, квар	Iм1, А
1. Тельфер ПВ=0,36	2,5	1,62	4А90L2	3	0,85	0,88	0,81	3,3
2. МРС	8.7	5,22	4А100S2	5,5	0,88	0,91	2,82	10,61
3. МРС	8.7	5,22	4А100S2	5,5	0,88	0,91	2,82	10,61
4. МРС	8.7	5,22	4А112М2	5,5	0,88	0,91	2,82	10,61
5. МРС	6.2	3,72	4А112М2	7,5	0,88	0,88	2,00	7,56
6. МРС	6.2	3,72	4А112М2	7,5	0,88	0,88	2,00	7,56
7. МРС	6.2	3,72	4А112М2	7,5	0,88	0,88	2,00	7,56
8. МРС	13	7,8	4А180М4	30	0,91	0,9	4,21	15,85
Итого по РП-1	36,24	_____	_______	___	___	19,48	73,66
9. Тельфер ПВ=0,25	4,2	2,10	4А90L2	3	0,85	0,88	1,13	8,17
10. МРС	5.5	2,75	4А9160S2	15	0,88	0,91	1,48	5,22
11. МРС	5.5	2,75	4А90L2	3	0,85	0,88	1,48	5,22
12. МРС	2.2	1,1	4А90L2	3	0,85	0,88	0,59	2,08
13. МРС	5.5	2,75	4А132М2	11	0,88	0,9	1,48	5,22
14. МРС	2.2	1,1	4А132М2	11	0,88	0,9	0,59	2,08
15. МРС	26	13	4А180S4	22	0,9	0,9	7,02	24,66
16. МРС	11	5,5	4А132М2	11	0,88	0,9	2,97	10,43
Итого по РП-2	33,95	_______	_________	___	___	15,61	54,91
Итого по РП-1 и РП-2	70,19	______	________	___	___	35,09	128,57

2. Расчет нагрузки второго уровня

На 2 уровне электроснабжения включающем в себя линии распределительной сети напряжением до 1000В обеспечивающем связь РП с цеховой подстанцией, расчетная нагрузка выбирается по методу упорядочных диаграмм{2}.

Рм2= Км?Киi* Рномi, кВт

Qм2= КмQ?Киi* Рномi tg fном i, квар

Где Киi - коэф. использования отдельного приемника для металлорежущих станков МРС Ки=0,2 для тельфера Ки=0,15 {1}

Км; КмQ - коэффициент максимума группы ЭП по активной и реактивной мощности

На основании расчетной нагрузки 2-го уровня выбираются линии W17…W20

Расчёт производится отдельно для каждого узла нагрузки - РП. При этом

Км=f(зэ, Ки гр)

где зэ - эффективное число ЭП в группе Ки гр - групповой коэф. использования в наиболее загруженную смену.

зэ=(?Рномi² ) \ ? Рномi²

Ки гр= (?Киi* Рномi)\ ? Рномi

Используя значения зэ, Ки гр по справочному графику находим Км {3} .Значение КмQ принимается равным 1 при зэ?10 или 1,1 при зэ<10

Определяем зэ для РП-1:

зэ=(?Р² номi) \ ? Р² номi =36,24²/(1,62²+5,22²+ 5,22² +5,22² + 3,72²+3,72²+3,72²+7,8²) = 3,83

согласно графику {3} для РП-1

Км= 2,65 КмQ=1,1 т.к. зэ=3,83<10

Определяем зэ для РП-2

зэ=(?Р² номi) \ ? Р² номi = 33,95²/(2,10²+2,75²+ 2,75² +1,1² + 2,75²+1,1²+13²+5,5²) = 5,03

согласно графику {3} для РП-1

Км= 2,35 КмQ=1,1 т.к зэ=5,49<10

Например для тельфера № 1

Рм2(1)= Км*Киi* Рномi =2,65*0,15*1,62=0,64кВт

Qм2(1)= КмQ*Киi* Qм1(1) =1,1*0,15*0,81=0,13 квар

Для МРС№ 2

Рм2(2)= Км*Киi* Рномi =2,65*0,2*5,22=2,76 кВт

Qм2(2)= КмQ*Киi* Qм1(2) =1,1*0,2*2,02=0,44квар

Для удобства расчет второго уровня нагрузки введем в табл. 4.

Таблица 4. Расчетная нагрузка второго уровня

Номер механизма и тип	Рм1, кВт	Qм1, квар	Ки	Км	КмQ	Рм2, кВт	Qм2, квар
1. Тельфер ПВ=0,36	1,62	0,81	0,15	2.65	1,1	0,64	0,13
2. МРС	5,22	2,82	0,2	2.65	1,1	2,76	0,62
3. МРС	5,22	2,82	0,2	2.65	1,1	2,76	0,62
4. МРС	5,22	2,82	0.2	2.65	1,1	2,76	0,62
5. МРС	3,72	2,00	0,2	2.65	1,1	1,97	0,44
6. МРС	3,72	2,00	0,2	2.65	1,1	1,97	0,44
7. МРС	3,72	2,00	0,2	2.65	1,1	1,97	0,44
8. МРС	7,8	4,21	0,2	2.65	1,1	4,13	0,92
Освещен. от РП-1			0,95	____	_____		-
Итого по РП-1 без осв	36,24	19,48	_____	______	___	18,96	4,23
9. Тельфер ПВ=0,25	2,10	1,13	0,15	2,35	1,1	0,98	0,18
10. МРС	2,75	1,48	0,2	2,35	1,1	1,29	0,32
11.МРС	2,75	1,48	0,2	2,35	1,1	1,29	0,32
12.МРС	1,1	0,59	0.2	2,35	1,1	0,52	0,13
13.МРС	2,75	1,48	0,2	2,35	1,1	1,29	0,32
14.МРС	1,1	0,59	0,2	2,35	1,1	0,52	0,13
15.МРС	13	7,02	0,2	2,35	1,1	6,11	1,54
16.МРС	5,5	2,97	0,2	2.35	1,1	2,58	0,65
Освещение от РП-2			0,95	____	_____	8,55	_
Итого по РП-2 без осв.	33,95	15,61	____	_____	_____	13,6	3,41
Итого по РП-1 и РП-2 без осв	70,19	35,09	_____	______	_____	32,56	7,64

При расчете учитывалась и осветительная нагрузка причем она распределяется равномерно на два РП, согласно[1] Ки=0,95 - для освещения использующие лампы накаливания, а реактивная мощность освещения равна нулю т.е.Qосв=0.

Находим ток второго уровня нагрузки для РП-1 без учета освещения:

Iм2рп-1= м2рп-1 / (*Uном*cos fсм) = =/ /(*0,38*0,8)= 36,93 А. Согласно[1] cos fсм=0,8

Находим ток второго уровня нагрузки для РП-2 без учета освещения:

Iм2рп-2= м2рп-2 / (*Uном*cos fсм) = / /(*0,38*0,8)=26,65 А

Находим ток второго уровня нагрузки для освещения от РП-1 с учетом равномерного распределения осветительной нагрузки по фазам:

Iм2рп-1 осв= Рм2рп-1 осв / ( * 0,38)=8.55/ *0,38=12,99 А

Т.к. осветительная нагрузка распределена равномерно между РП-1 и РП-2 то

Iм2рп-1 осв= Iм2рп-2 осв=12,99 А

Находим суммарный ток по РП-1 и РП-2 без учета освещения:

Iм2рп-1 и рп-2= Iм2рп-1 + Iм2рп-2= 36,93+26,65 = 63,58 А

3. Расчет нагрузки третьего уровня. Выбор силового трансформатора

Определение электрических нагрузок 3 уровня т.е. на шинах 0,4кВ ЦТП, осуществляется по выражениям {1}:

Рм3=л Км? Киi* Рномi, кВт

Qм3 = лКмQ?Киi* Рномi tg fном i, квар

Sм3=

Где л - справочный коэф. учитывающий избыточность технологического оборудования Л=0,9 - для ремонтно-механического цеха в машиностроение.

При расчете необходимо учитывать и осветительную нагрузку. В цеховых сетях 10 кВ рекомендуется применение однотрансформаторных подстанций при нагрузках 3 категории и односменной работе.

Т.е. Sт? Sм3

Sм3= = 35,23 кВА

Выбирается трансформатор типа ТМГ-100/10 с Sт=100кВА>35,23кВА

4. Выбор марок и сечения питающих проводов и кабелей

При выборе марок проводов и кабелей надо учитывать, что преимущественно используются медные проводники полимерной, поливинилхлоридной изоляцией.

Сечение проводников в сетях напряжением до 1кВ выбирается по длительно допустимому току I дд минимальные сечения приведены в табл., после чего проверяется электрическая сеть по потере напряжения {3}.

I дд ? Imax=I mj, А

Imax - максимальный рабочий ток линии, А

I mj - рабочий ток соответствующего уровня, А

При использовании приведенного выше выражения следует учитывать и способ прокладки проводников.

ДU=?( Imj *Rj*cos fj + Imj * Хj *Sin fj)

где cos fi =0,8

Rj; Хj - активное и реактивное сопротивление соответствующих участков цепи.

Выбирается способ прокладки кабеля в каналах, изол. провода в трубах.

Тогда для линии W1 питающей тельфер № 1 выбирается кабель ПВС 4х2,5 с расщеплённой токоведущей жилой с I дд=25А> Iм1(1)=3,3А

Для линии W2 питающей МРС № 2 выбирается провод ПВ 4х2,5 с I дд=25А> Iм1(2)= 8,54А

Для линии W3 питающей МРС № 3 выбирается провод ПВ 4х2,5 с I дд=25А> Iм1(3)= 8,54А

Для линии W5 питающей МРС № 4 выбирается провод ПВ 4х2,5 с I дд=25А> Iм1(4)= 8,54А

Для линии W5 питающей МРС № 5 выбирается провод ПВ 4х2,5 с I дд=25А> Iм1(5)= 12,75А

Для линии W6 питающей МРС № 6 выбирается провод ПВ 4х2,5 с I дд=25А> Iм1(6)= 12,75А

Для линии W7 питающей МРС № 7 выбирается провод ПВ 4х2,5 с I дд=25А> Iм1(7)= 12,75А

Для линии W8 питающей МРС № 8 выбирается провод ПВ 4х16 с I дд=75А> Iм1(8)= 55,65 А

Для линии рабочего освещения от РП-1 с Росв= 9кВт выбираем провод ПВ 4х1,5 с с I дд=19А> Iм2рп-1 осв=12,99 А

Для линии W9 питающей тельфер № 9 выбирается кабель ПВС 4х2,5 расщеплённой токоведущей жилой с I дд= 25А> Iм1(9)= 4,26 А

Для линии W10 питающей МРС № 10 выбирается провод ПВ 4х4 с I дд= 30А> Iм1(10)= 24,66 А

Для линии W11 питающей МРС № 11 выбирается провод ПВ 4х2,5 с I дд= 25А> Iм1(11)= 4,47 А

Для линии W12 питающей МРС № 12 выбирается провод ПВ 4х2,5 с I дд= 25А> Iм1(12)= 4,47 А

Для линии W13 питающей МРС № 13 выбирается провод ПВ 4х2,5 с I дд= 25А> Iм1(13)= 18.22 А

Для линии W14 питающей МРС № 14 выбирается провод ПВ 4х2,5 с I дд= 25А> Iм1(14)= 18.22 А

Для линии W15 питающей МРС № 15 выбирается провод ПВ 4х6 с I дд= 40А> Iм1(15)= 35,64 А

Для линии W16 питающей МРС №16 выбирается провод ПВ 4х2,5 с I дд= 25А> Iм1(16)= 17,26 А

Для линии аварийного освещения мощностью 0,5кВт получающего питание от 3-х фазного дизель-генератора с Uном=380 В Рном=1,5кВт> Рав.осв=0,5 кВт выбираем провод ПВ 4х1,5 с с I дд=19А> Iав.осв=0,5/(v3 *0,38)=0,76 А

Для линии рабочего освещения от РП-2 с Росв= 9кВт выбираем провод ПВ 4х1,5 с с I дд=19А> Iм2рп-2 осв=12,99 А

Для линии W17 питающей РП-1 выбирается кабель ВВГнг 4х25 с I дд= 90А> Iм2рп-1+ Iм2рп-1 осв= 36,93 +12,99= 49,92 А

Для линии W18 питающей РП-2 выбирается кабель ВВГнг 4х16 с I дд= 75А> Iм2рп-2+ Iм2рп-2 осв= 26,65 +12,99= 36,64 А

Для линии W19 питающей РП-2 и РП-1 для варианта схемы электроснабжения (б) выбирается кабель ВВГнг 4х70 с I дд= 185А> Iм2рп-1+ Iм2рп-1 осв+ Iм2рп-2+ Iм2рп-2 осв= 36,93+12,99+ 26,65+12,99=89,56 А

Для линии W20 питающей РП-2 для варианта схемы электроснабжения (б) выбирается кабель ВВГнг 4х16 с I дд= 75А> Iм2рп-2+ Iм2рп-2 осв= 26,65 +12,99=39,64 А

Отклонение напряжения от номинального на зажимах АД допускается в пределах + 5% {4}. При номинальном напряжении 380 В это составляет +19В. Таким образом напряжение у каждого АД должно быть в нормальных пределах от 361В до 399В.

Для этого находится потеря напряжения для самого удаленного приемника.

Рассчитывается потеря напряжения для удаленного приемника от РП-1 для варианта схемы электроснабжения (а), это тельфер № 1:

ДU= ((Iм2рп-1+ Iм2рп-1 осв) *Rw17*cos fсм + Iм1(1) *Rw1*cos fсм) + ((Iм2рп-1+ Iм2рп-1 осв ) * Х w17 *Sin fсм + Iм1(1) * Х w1 *Sin fсм)

ДU = (78, 96* 0,86 * 30 * 0,001*0,8 +3,3*9,78*20*0,001*0,8+

+78, 96*0,089*30*0,001*0,6+3,3*0,105*20*0,001*0,6)= 3,11 В < ДU=19В

Рассчитывается потеря напряжения для удаленного приемника от РП-2 для варианта схемы электроснабжения (а), это МРС№16:

ДU= ((Iм2рп-2+ Iм2рп-2 осв) *Rw18*cos fсм + Iм1(16) *Rw16*cos fсм) + ((Iм2рп-2+ Iм2рп-2 осв) * Х w18 *Sin fсм + Iм1(16) * Х w16 *Sin fсм)

ДU = (73,34 *1,33*30*0,001*0,8+17,26*9,78*16*0,001*0,8 +

+73,34*0,09*30*0,001*0,6 +17,26*0,105*16*0,001*0,6)=8,1 В < ДU=19В

Рассчитывается потеря напряжения для удаленного приемника от РП-2 для варианта схемы электроснабжения (б), это МРС № 16:

ДU= (Iм2рп-1+ Iм2рп-1 осв + Iм2рп-2+ Iм2рп-2 осв)) *Rw19*cos fсм + ((Iм2рп-2+ Iм2рп-2 осв) *Rw20*cos fсм + Iм1(16) *Rw16*cos fсм) + ((Iм2рп-1+ Iм2рп-1 осв + Iм2рп-2+ Iм2рп-2 осв)) * Х w19*cos fсм + ((Iм2рп-2+ Iм2рп-2 осв) * Х w20 *Sin fсм + Iм1(16) * Х w16 *Sin fсм)

ДU = (152,3 * 0.3 * 30 * 0,001 * 0,8 + 73,34 * 1,33 * 15 * 0,001 * 0,8+17,26 * 9,78 * 16 * 0,001 * 0,8 + 152,3 * 0.073 * 30 * 0,001 * 0,6 + 73,34 * 0,09 * 15 * 0,001 * 0,6 + 17,26 * 0,105 * 16 * 0,001 * 0,6) = 8,16 В< ДU=19В

Все выбранные проводники и кабели проходят по потери напряжения.

5. Выбор оптимальной схемы электроснабжения

Из двух вариантов оптимальным считается тот приведенные затраты по которому меньше{1}.

З=Ен*К + И +У, тыс. р/год

Где Ен=0,12 1/год - нормативный коэф. эффективности

К - капиталовложения с учетом стоимости монтажных работ тыс. руб./год

У - ущерб от перерывов электроснабжения, обусловленный отказом оборудования тыс. руб./год

И - ежегодные издержки эксплуатации

Стоимость монтажных работ по установке:

3-х фазного АВ до 32 А - 0,2 тыс. руб.; средняя стоимость 3-х ф. АВ до 32А - 0,5 т. руб.

3-х фазного АВ свыше 32 А до 100А - 0,3 тыс. руб.; средняя стоимость 3-х ф. АВ свыше 32 А до 100А- 0,8

3-х фазного АВ свыше 100А до 250 А - 0,4 тыс. руб.; средняя стоимость 3-х ф. АВ свыше 100 А до 250А- 1,7

Стоимость монтажных работ по прокладке четырехжильного кабеля в трубах:

Сечением жилы до 16 мм² - 0,15 тыс. руб./метр

Сечением жилы свыше 16 мм² до 35 мм² - 0,2 тыс. руб./метр

Сечением жилы свыше 35 мм до 95 мм - 0,27 тыс. руб./метр

Стоимость кабеля ВВГнг 4х16 - 0.19 тыс. руб./метр

Стоимость кабеля ВВГнг 4х25 - 0,34 тыс. руб./метр

Стоимость кабеля ВВГнг 4х35 - 0,41 тыс. руб./метр

Стоимость кабеля ВВГнг 4х50 - 0,61 тыс. руб./метр

Стоимость кабеля ВВГнг 4х70 -0,78тыс. руб./метр

Для сравниваемых вариантов можно принять:

Ка-Кб = ДК = КF17 + КF18 + KW17 + KW18 - КF19 - KW19 - KW20 = 0,3+0,8 + 0,3+0,8+(0,2+0,34)*30+(0,15+0,19)*30 - 0,4 - 1,7 - (0,27+0,78)*30 - (0,15+0,19)*15= - 10,1 тыс. руб.

Иа-Иб=ДИ=Со(Ра-Рб) тыс. руб. /год

Со - стоимость максимальных актив. потерь руб./год

Со=52 руб./год

ДИ=Со*3(Iмw²17 *R w17 + Iмw²18 *R w18 - Iмw²19 *R w19 - Iмw²20 *R w20)*10 ^-3тыс. руб. год

Iмw - расчетный ток второго уровня соответствующих линий, А

R w - активное сопротивление этих линий

ДИ= 52 *3 (78,96²*0.86*30 + 73,34²*1,33*30 - 152,3²*0,3*30 - 73,34²*1,33*15)10^-3 * 10^-3 = 9,266 тыс. руб.

Ущерб от аварийного недооттпуска электроэнергии будет определятся методом удельных показателей:

Уа - Уб=ДУ=Уо (W а - Wб) тыс. руб./год

Уо - удельная составляющая ущерба тыс. руб./кВт *час Уо=4 руб./кВт *час

W - годовая аварийно недоотпущенная энергия

W=Wг*л?*TВ? кВт*ч/год

Wг -годовое потребление электроэнергии кВт*ч/год

л? - частота отказов 1/год

TВ? - суммарное среднее время восстановления после отказа, год

Wг=Рм2 *tсм*n

tсм - продолжительность рабочей смены , час tсм=8 час n - число смен в году n=320

Тогда

ДУ=Уо (Рм2рп1 *(лF17 + лW17*LW17)*Тв?17 + Рм2рп2 *(лF18 + лW18*LW18)*Тв?18 - Рм2рп1 *(лF19 + лW19*LW19)*Тв?19 - Рм2рп2 *(лF19 + лW19*LW19 + лW20*LW20)*Тв?20 )* tсм * n

лF18 =лF19= лF18=0,01 1/ год

лW18*LW18 =лW17*LW17 = лW19*LW19 =0,025*30*0,001 =0,000755 1/год

лW20*LW20=0,025*15*0,001=0,0003775 1 /год

Тв?17= (2*0.01+11*0,000755)*0,001/(0,01+0,000755)=2,63 *0,001 лет

Тв?19=Тв?18= Тв?17

Тв?20=(2*0,01+11*0,000755+11*0,0003775)*0,001/(0,01+0,000755+0,000375) =2,92 *0,001 лет

ДУ=4*(42,58*(0,01+0,000755)*0,00263 +39,55(0.01 +0.000755)*0,00263 - 42,5*(0,01+0,000755)*0,00263 -39,55(0.01+0.000755+0,0003775)*0.00293) *8*320= - 1,74 тыс. руб./ год.

Окончательно:

За -З б= - 10,1*0,12 + 9,266 - 1,74 =6,326 тыс. руб./ год.

Таким образом, при сроке окупаемости 8,3 года оптимальным вариантом является вариант схемы электроснабжения б.

6. Определение необходимости установки компенсирующих устройств

Необходимость установки КУ определяется по формуле:

Qку =Qм3*К - Qэ, квар

Где Qку; Qм3; Qэ -реактивные мощности компенсирующей установки ,расчетная потребителя, передаваемая энергосистемой. К - коэф. учитывающий несовпадение по времени Qм3 и Qэ определяется по справочнику {1;2}но для курсового проекта допускается принять К=0,9.

Qэ= Рм3 *tg f э, квар

tg f э - коэф.реактивной мощности энергосистемы, для курсового проекта разрешается принять tg f э=0,3

Qэ= Рм3 *tg f э =(0,9*18,96+0,9*13,06+0,9*8,55*2)*0,3=13,26 квар

Qм3=(6,956+7,006)*0,9=12,56 квар

Qку =Qм3*К - Qэ =12,56*0,9 - 13,26= - 1,956 квар

Т.к. Qку = - 1,956 квар < 0 то компенсирующие устройства устанавливать не надо.

7. Выбор высоковольтной ячейки и высоковольтного кабеля

В настоящей задаче достаточно определить тип коммутационного аппарата Q - вакуумный выключатель или выключатель нагрузки c предохранителями ,в первом случае кабель W21 выбирается по трем условия во втором по двум (2;1):

I дд ? I раб. макс (1)

Fэ? I раб. макс / jэ (2)

jэ=1,4 А/мм*2

Fк? с* I к2⁽³⁾ * (3)

Где Fэ, Fк соответственно допустимые по нагреву экономические и термические стойкости сечения кабеля А/мм*2

Iк ⁽³⁾ - ток трехфазного КЗ кА

tп - приведённое время действия тока трехфазного КЗ, с

tп - меняется от 0,6 до 1,2 с в курсово проекте принять tп=1

с - постоянный коэф равный для аллюминевых жил 10,5……12 в курсовом проекте принять с=11

I к2⁽³⁾ =Uном / ( *

Хс⁽³⁾ =Iк1⁽³⁾ / *Uном)

где Uном =10 кВ, Iк1=7 кА

Находится длительно допустимый ток линии W21

I раб.макс= S т ном/ ( * Uном )= 100/ (( *10)=5,77 А

Выбирается ячейка типа КРУ с вакуумным выключателем типа BB/ TEL-10-1000-20, который имеет I ном=1000 А> I раб.макс=5,77 А

I окл= 20кА > Iк1=7 кА

Принимаем по рекомендации {5} для прокладки в земле кабель ААШпУ тогда;

Fэ? I раб. макс / jэ т.е Fэ? (5,77/ 1,4)=4,12 мм*2

Т.к. минимальное сечение кабеля ААШпУ напряжением 10 кВ составляет 16 мм*2 , с I ном=75 А? I раб. макс =5,77А

Хс=Iк1⁽³⁾ / ( *Uном ) = 7/( *10)=0,4 Ом

Х21=0,1*60 *0,001=0.006 Ом

R21 = 1,95*60 *0,001 = 0,117 Ом

Теперь проверяем выбранной кабель по 3 условию:

I к2⁽³⁾ = Uном / ( *

I к2⁽³⁾ = 10 / ( * = 13,74 кА

Fк? с* I к2⁽³⁾ * =10,5*13,74* =144 мм*2

Тогда принимается сечение жилы 150 мм*2 и повторяется расчет

Х21=0,072*60 *0,001=0.00432 Ом

R21 = 0,21*60 *0,001 = 0,0126 Ом

I к2⁽³⁾ = Uном / ( *

I к2⁽³⁾= 10 / (v3 * = 14,28 кА

Fк? с* I к2 * =10,5*14,28* =148,9 мм*2

Т.е окончательно применяется кабель ААШпУ 3х150

Следует отметить. что экономически выгоднее применить в данном случае ячейку с выключателем нагрузки , что позволило бы принять кабель ААШпУ 3х16 и более дешёвую ячейку РУ.

8. Расчет токов трехфазного и однофазного КЗ

Расчет будет производится на стороне 0,4 кВ, где точка К7 точка к.з. на зажимах наиболее удаленного двигателя от РП-1 это тельфер№1 , точка К8 точка к.з. на зажимах наиболее удаленного двигателя от РП-2 это МРС № 16. Расположение точек К1, К2 ,К3 , К4, К5, К6 нанесены на выбранной схеме электроснабжения цеха.

Для удобства данные расчетов по сопротивлению элементам сети занесены в табл. 5.

Расчет токов К.З. в сетях напряжением до 1000 В имеет ряд особенностей приходится учитывать активные и индуктивные сопротивления всех элементов сети, включая сопротивления контактов , сопротивление дуги Rд в месте К.З., влияние элекектродвигателей непосредственно связанных с точкой К.З.

Кроме того при расчете ударного тока К.З. iуд допускается принимать значение ударного коэф. Куд=1,3 на шинах 0,4 кВ в ЦТП ,а также в местах подключения кабелей и шинопроводов , в остальных случаях Куд=1

Для АСД:

Rм= 0,63 * Рном* 10⁶ / (Кп*Iном)², мОм

Хм=5,86* Рном* 10⁶ / (Кп*Iном)², мОм

Где Rм, Хм - активное и сверхпроводноеиндуктивное сопротивление АСД,

Рном - номинальная мощность АСД кВт

Кп - кратность пускового тока

Rд=15 мОм

Начальное действующее значение токов трехфазного К.З. от источникаи питания равно:

Ikg ⁽³⁾= Uср.ном / (v3 vR1²? + X1²?, кА

Следует учитывать что подпитку от АСД мы не учитываем.

Uср. ном=400В

R1?, X1? - суммарное активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности мОм.

Полное значение ударного тока трехфазного К.З. равно:

Iку⁽³⁾= Куд v2 Ikg

Начальное действующее значение периодической составляющей тока однофазного К.З. равно:

Ik ⁽¹⁾= Uср.ном / , кА

R0?, X0? - суммарное сопротивление нулевой последовательности мОм.

Сопротивление до точки К2 должно приводится к напряжению 4000В

Хс=Хс/Кт Кт² - коэф. трансформации сил. тр-ра

Для кабелей: R0=10 R1 X0= 4X1;

Для шин: R0=10 R1 X0= 10X1 где Х1= 0,65 мОм R1 =1,0 мОм {5}

Для АВ: R0= R1 X0= 2X1 где Х1= 0,3 мОм R1 =0,2 мОм; {5}

Для контактов R1=R0 =0,15 мОм

Для дуги R1=15 мОм

Сопротивление высоковольтного кабеля в виду его малости в расчетах не учитывается.

Хс=Хс/Кт² =0.4/(10/0,4)²= 0,64 *0,001 Ом

Согласно справочным данным {5} для силового тр-ра типа ТМГ-100/10:

R1т=31,5*0,001 Ом

Х1т=65*0,001 Ом

R0т= 254 *0,001 Ом

Х0т=582*0,001 Ом

R0w19= 10*0,3*30*0,001=90 *0,001 Ом

Х0w19= 4 * 0,073*30*0,001=8,76 *0,001 Ом

R1w19= 0,3*30*0,001=9 *0,001 Ом

Х1w19= 0,073*30*0,001=2,19 *0,001 Ом

R0w20= 10*1,33*15*0,001=199,5*0,001 Ом

Х0w20= 4*0,09*15*0,001=5,4*0,001 Ом

R1w20= 1,33*15*0,001=19,95*0,001 Ом

Х1w20= 0,09*15*0,001=1,35*0,001 Ом

R0w1= 10*9,78*20*0,001=1956*0,001 Ом

Х0w1= 4*0,105*20*0,001=8,4*0,001 Ом

R1w1= 9,78*20*0,001=195,6*0,001

Ом Х1w1= 0,105*20*0,001=2,2*0,001 Ом

R0w16= 10*9,78*16*0,001=1564,8*0,001 Ом

Х0w16= 4*0,105*16*0,001=6,72*0,001 Ом

R1w16= 9,78*16*0,001=156,48*0,001 Ом

Х1w16= 0,105*16*0,001=1,68*0,001 Ом

Размещено на Allbest.ru

...