Электроснабжение цеха металлорежущих станков

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 ЭСН, электрических нагрузок

Цех металлорежущих станков предназначен для серийного производства деталей по заказу.

Цех металлорежущих станков предусматривает наличие станочного отделения, вспомогательных и бытовых помещений. Металлорежущие станки различного назначения размещены в станочном, заточном и резьбошлифовальном отделениях. Станочное отделение относится к пыльному помещению, так как при механической шлифовке постоянно и в больших количествах выделяется пыль, которая удаляется системой вентиляции.

Транспортные операции выполняются кран-балкой и наземных электротележек.

Электроснабжение цех получает от собственной цеховой трансформаторной подстанции, расположенной на расстоянии 1,3 километра от главной понизительной подстанции. Подводимое напряжение - 10 или 35 кВ. Главная понизительная подстанция подключена к энергосистеме, расположенной на расстоянии 15 км.

По категории надежности электроснабжения - это потребитель 3 категории, а вентиляции и ОУ - 2 категория.

По электроснабжению цех относится к классу с повышенной опасностью, так как в цехе много токопроводящих частиц (пыли) металла, которые оседают на электрооборудование, бетонные полы. Также возможно соприкосновение обслуживающего персонала одновременно с корпусом электрооборудования и конструкциями, связанными с землей.

Прокладка электроснабжения должна быть защищена от агрессивной среды и механических повреждений.

Количество рабочих смен - 3.

Грунт в районе здания - глина с температурой + 5°С. Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 и 8 м каждый.

Размеры цеха А Ч В Ч Н = 50 Ч 30 Ч 8 м.

Помещения малого размера имеют высоту 3,6 метров.

Перечень электрооборудования цеха металлорежущих станков дан в таблице 1.

Расположение основного электрооборудования показано на плане 1.

Таблица 1. Перечень электрооборудования цеха металлорежущих станков

№ на плане	Наименование ЭО	Р эп, кВт	Примечание
1	2	3	4
1, 11, 40	Электроприводы раздвижных ворот	4,5	ПВ = 25%, 1 - фазные
2 … 4	Универсальные заточные станки	2,8
5,10	Заточные станки для червячных фрез	8,2
6,7	Резьбошлифовальные станки	6,4
8,9	Заточные станки для фрезерных головок	4,2
12,13,17 … 19	Круглошлифовальные станки	10
14 … 16	Токарные станки	7,8
20 … 22	Вентиляторы	5
23, 24, 29, 30, 36, 37	Плоскошлифовальные станки	18,5
25 … 28, 34, 35	Внутришлифовальные станки	12
31	Кран - балка	15	ПВ = 40 %
32, 33, 38, 39	Заточные станки	3,2

2. Расчетно - конструкторская часть

2.1 Расчет освещения цеха металлорежущих станков

двигатель металлорежущий электрический ток

2.1.1 Расчет нагрузки освещения станочного отделения методом коэффициента использования

Принимаем общую равномерную систему освещения. Освещенность выбираем по разряду зрительной работы из таблицы 51 стр. 114 (1).

При разряде зрительной работы III в и системе общего освещения освещенность составляет 300 лк и система комбинированного освещения 750 лк.

В процессе эксплуатации осветительной установки освещенность снижается из-за загрязнения ламп, уменьшения светового потока источников света в процессе горения и т.д. Поэтому при расчете мощности источника света, которая должна гарантировать нормированное значение освещенности на рабочих местах в течение всего времени эксплуатации осветительной установки, вводится коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности.

Величина коэффициента в зависимости от площади принимается либо по нормативам проектных организаций, либо по фактическим данным цеха. Например, для металлорежущих станков при площади свыше 20 м², рекомендуется принимать коэффициент, равный 1,5, при 10--20 м² --2, при 6--10 м² -- 2,5, при 4--6 м² --3 и т. д.

Для цеха металлорежущих станков коэффициент запаса принимается 1,5 табл. 55 стр. 24 (2).

Выбор источника света и осветительного прибора.

Выбор светильников должен определяться следующими основными условиями:

· характером окружающей среды;

· требованиями к светораспределению и ограничению слепящего действия;

· соображениями экономики.

Условия среды освещаемого помещения определяют конструктивное исполнение светильника. Светораспределение светильника является основной характеристикой, определяющей светотехническую эффективность применения светильника в заданных условиях.

Для высоких Н = 6 - 18 метров, производственных помещений наиболее эффективно использование ламп ДРЛ.

С учетом рекомендаций для шлифовального цеха по (2) выбираем полностью пылезащищенный светильник СПЗ-500 с кривой света (КСС) Г - 1, применяем в данном случае ртутную дуговую лампу ДРЛ, с защитой IP 20.

Размещение осветительных приборов.

Светильники размещаются рядами, параллельными длинной стороне помещения.

При таком расположении направление света светильников совпадает направлением естественных источников света, уменьшается прямая и отраженная блескость и оказывается меньшей протяженность групповой сети. Кроме того, при наступлении сумерек есть возможность включать освещение только в глубине помещения.

Расположим светильники в 11 рядов по 6 светильников в каждом. Расстояние между светильниками L = 4 метра, от светильников до стены - 2 метра по всему периметру. Общее количество светильников - 66 штук.

Светильники расположены на высоте h_п = H - h_c = 8 - 0,8 = 7,2 м (Н - высота помещения, h_c - расстояние от светильников до перекрытия («свес»)).

Расчетная высота h = h_c - h_p = 7,2 - 0,8 = 6,4 м (h_p - высота рабочей поверхности).

Таблица 2

Цех шлифовальный	Среда цеха	Площадь станочного отделения, a Ч b, м	Шаг колонн, м	Высота, м	Разряд работ
Станочное отделение	нормальная	50 Ч 30	4	8	III в

Расчет освещенности методом коэффициента использования.

Световой поток каждой лампы находится по формуле:

_л = , где

N - число светильников;

E - заданная минимальная освещенность, лк;

K_з - коэффициент запаса для ламп;

S - освещаемая площадь, м^2;

z - отношение , принимается равным 1,15;

Ф_л - световой поток одной лампы, лм.

Однако необходимо учитывать, что не весь поток падает на освещаемую поверхность, т.к. он частично теряется в светильнике, частью падает на стены и другие поверхности, и также на потолок помещения. Отношение потока, падающего на освещаемую поверхность, ко всему потоку ламп называется коэффициентом использования светового потока з. Зависимость з от площади помещения, высоты и формы учитывается индексом помещения i.

Индекс помещения рассчитывается по формуле:

= 2,92

Из таблицы 52 (2) при коэффициентах отражения с_пот = 65%; с_ст =35%; с_пол =10% и индексе помещения i = 5,50, коэффициент использования светового потока з = з_с Ч з_п = 0,71 Ч 0,73 принимается равным 0,52.

Необходимый световой поток определяется:

Ближайшее номинальное значение светового потока имеет стандартная лампа ДРЛ 400, световой поток лампы 22 500 лм, табл.95 (4). Наименьшая высота расположения светильника по условиям ослепленности составляет 7,0 метров, табл. 18,6 (6).

Мощность сети потолочного освещения станочного отделения цехаметаллорежущих станков:

Р_осв. = N Ч Р_л = 66 Ч 0,7 = 46,2 кВт

Q_осв. = P _осв. Ч tg ц = 0,33 Ч 46,2 = 15,24 квар.

2.1.2 Расчет освещенности остальных помещений цеха металлорежущих станков

Остальные помещения цеха металлорежущих станков рассчитываем методом удельной мощности.

Удельной мощностью, Вт/м², называется отношение установленной мощности ламп к величине освещаемой площади.

Так как воздушная среда производственных и подсобных помещений предприятия, как правило, содержит большое количество пыли, газов, химически активных веществ, при выборе осветительных приборов следует обращать особое внимание на их конструктивное исполнение.

С учетом требований для подсобных помещений цеха металлорежущих станков выбираем светильник ЛСП - 01 с облегченной конструкцией для запыленных помещений, а также на территориях промышленных предприятий относящихся к пожароопасным зонам класса П-М. Тип кривой света - Д (ГОСТ 17677-82). Класс светораспределения - П (ГОСТ 17677-82).

Светильник ЛСП - 01 имеет степень защиты по ГОСТ 14254 - 96 - IP65.

ЛД 40 - люминесцентная лампа с номинальной мощностью 40 Вт, номинальным световым потоком 3500 лм, средней продолжительностью горения 10 000 часов.

Определив общее число светильников, определяем мощность, Вт, одной лампы ЛД:

,

где S - освещаемая площадь помещения, м^2; n - число светильников.

Таблица 3

Помещение	Освещаемая площадь, м2	Высота помещения, м	Освещенность, лк	Коэффициент удельной мощности, Вт/ м2	Количество светильников, шт	Мощность светильников, Вт	Мощность лампы, Вт	Общая мощность светильников, Вт
Бытовка	36	3,5	30	8,6	2	80	40	160
Вентиляторная	10	3,5	30	8,6	2	80	40	160
Инструментальная	36	3,5	150	10,4	2	80	40	160
Кладовая	20	3,5	100	8,6	2	80	40	160
Склад	36	3,5	150	10,4	2	80	40	160
Заточное отделение	144	3,5	300	21	4	160	80	320
Резьбошлиф. отделение	48	3,5	300	25,5	4	160	80	320
Станочное отделение	1056	7,2	300	19	66	500	400	26 400
Кабинет нач-ка цеха	36	3,5	100	8,6	2	80	40	80
Щитовая	24	3,5	100	8,6	2	80	40	80

Здание двухэтажное, поэтому все мощности удваиваем:

Р_осв. = N Ч Р_л = 40 Ч 0,7 = 28 кВт Ч 2 = 56 кВт

Q_осв. = P _осв. Ч tg ц = 0,33 Ч 56 = 18,48 квар. Ч 2 = 36,96 квар

Следовательно, общая мощность освещения цеха:

_{Робщ. осв.} = 46,2 + 56 = 102,2 кВт

_{Qобщ.осв.} = 15,24 + 36,96 = 52,2 квар

2.2 Расчет электрических нагрузок компенсирующего устройства и трансформатора

Расчет выполняем по форме Ф636 - 90 (7).

Расчет электрических нагрузок производится для каждого узла питания (распределительный пункт), а также по цеху в целом.

Расчетные данные заносим в сводную таблицу-ведомость нагрузок (Таблица 4).

Для расчета нагрузок группируем все ЭП (исходя из расположения оборудования в це ху) по характерным категориям с одинаковыми К_и и tg ц на 4 распределительных пункта (РП) и на 2 щитка освещения (ЩО).

Рассчитаем РП 1:

· Исходящие данные для расчета берем из таблицы № 4 и заполняем на основании задания из таблицы № 3;

· Определяем групповую номинальную активную мощность, следовательно сумма активных номинальных мощностей будет равна Р_н = Р₆ + Р₇ + Р₁₂ + Р₁₃ + Р₁₉ + Р₂₇ + Р₂₈ + Р₃₄ + Р₃₅ + Р₁ = 6,4 + 6,4 + 10 + 10 + 10 + 12 + 12 + 12 + 12 + 4,5 = 95,3 кВт

· Данные для расчета заполняем согласно справочным материалам, которые приведены в таблице № 4 (столбцы 5,6), в них приведены значения коэффициентов использования и реактивной мощности индивидуальных электроприемников.

· Определяем средние активные и реактивные мощности данной группы электроприемников:

Р_с = Р_н Ч К _и = 95,3 Ч 1,27 = 121,03 кВт

Q_{с =} Р_с Ч tgц = 121,03 Ч 1,98 = 239,64 квар

К_и - коэффициент использования мощности Р_ср(отношение средней потребляемой мощности приемника или группы за рассматриваемое время к номинальной Р_уст(установочной) мощности)

_и =

Мы выбираем по таблице среднее значение К_и для данного типа потребителей, он составляет 1,27 и tgц = 1,98, так как ЭП относится к группе ЭД повторно-кратковременного режима работы.

· Определяем эффективное число электроприемников по выражению

n_э = = ,

где Р_{н max} - номинальная мощность наиболее мощного ЭП, полученное значение заносится в таблицу № 4 (графа 9).

· В зависимости от средневзвешенного К_{и гр} = и n_э определяем коэффициент расчетной нагрузки К_р = 1,35

· Определяем в зависимости от средней мощности Р_с и значение К_р расчетную активную мощность группы электроприемников (столбец 11 таблица № 4),

Р_р = К_р Ч Р_с = 1,35 Ч 121,03 = 163,39 кВт

· Определяем расчетную реактивную мощность в зависимости от n_э: при n_э ? 10, Q_p = 1,1 Ч Q_c = 1,1 Ч 163,39 = 179,72 квар (столбец 12 таблица № 4); при n_э ? 10, Q_p = Q_c, а для определения активной мощности в целом по цеху Q_p = К_р Q_c.

Определим полную расчетную мощность (столбец 13 таблицы № 4)

Sp = = 243,11 кВА

· Определяем токовую расчетную нагрузку (столбец 14 таблица № 4)

Ip = = А

Аналогично рассчитываем остальные РП и заносим в сводную таблицу - ведомость № 4

Рассчитываем нагрузку собственной комплектной трансформаторной подстанции (КТП)

Заносим в сводную таблицу-ведомость нагрузок рассчитанные активную и реактивную мощности освещения: P_осв = 102,2 кВт Q_осв = 52,2 квар

Определяем потери в трансформаторе, результаты также заносим в сводную таблицу-ведомость нагрузок

Д P_т = 0,02 S_p (НН) = 4,86

Д Q_т = 0,01S_p (НН) = 2,43

Д ST = 5,43 кВА

Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности.

S_T = = 247 кВт

I_T (BB) = А

Выбираем КТП с двумя сухими трансформаторами ТСЗ - 250/10/0,4

Ориентировочная мощность трансформатора: S_op = S_p/К_ав (n - 1), где

К_ав = 1,4 - коэффициент аварийной перегрузки трансформатора;

n = 2 - количество трансформаторов;

S_ор = 173,65 кВА

На высокой стороне 10 кВ у каждого трансформатора по линейному разъединителю.

На низкой стороне 0,4 кв установлены два линейных и один секционный выключатель В-0,4.

Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели. Прохождение в электрических сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери активной мощности.

При этом необходимо принять меры направленные на снижение реактивной мощности. Для этого необходимо применять компенсирующие устройства. Определим целесообразность применения компенсирующего устройства в данном случае.

Q_цел = = 271,57 квар, где

n - количество трансформаторов; в = 0,6 …0,7 (если два трансформатора).

Q_цел = 271,57 квар; Q_р = 179,72 квар так как Q_цел ? Q_р - компенсирующее устройство не нужно.

Результаты также заносим в сводную таблицу № 4

Таблица № 4

№ на плане	Наименование электроприемника	Рн, кВт	N	Kи	cos ц	tgц
РП 1
12,13,19	Круглошлифовальные станки	10	3	0,16	0,6	1,33
27,28,34,35	Внутришлифовальные станки	12	4	0,16	0,6	1,33
6,7	Резьбошлифовальные станки	6,4	2	0,16	0,6	1,33
1	Электропривод раз-ных ворот	4,5	1	0,1	0,5	1,73
РП2
32,33,38,39	Заточные станки	3,2	4	0,16	0,6	1,33
25,26	Внутришлифовальные станки	12	2	0,16	0,6	1,33
17,18	Круглошлифовальные станки	10	2	0,16	0,6	1,33
5,10	Заточные станки для червячных ф.	8,2	2	0,16	0,6	1,33
2,3,4	Универсальные заточные станки	2,8	3	0,16	0,6	1,33
8,9	Заточные станки для фрез. головок	4,2	2	0,16	0,6	1,33
31	Кран - балка	15	1	0,1	0,5	1,73
40	Электропривод раз-ных ворот	4,5	1	0,1	0,5	1,73
РП3
23,24,29,30,36,37	Плоскошлифовальные станки	18,5	6	0,16	0,6	1,33
РП4
14,15,16	Токарные станки	7,8	3	0,16	0,6	1,33
20,21,22	Вентиляторы	5	3	0,7	0,8	0,75
11	Электропривод раз-ных ворот	4,5	1	0,1	0,5	1,73

Расчет кабельной лини 10 кВ.

Определить сечение кабельной линии можно по экономической плотности тока:

где I_p - расчетный ток кабальной линии в нормальном режиме, А;

j_эк - экономическая плотность тока, А/мм².

где n - количество кабельных линий.

Принимаем ближайшее большее стандартное сечение и выбираем марку кабеля для прокладки в траншее согласно ПУЭ.

Так как со стороны высокого напряжения ток составляет - 187 А. По справочнику выбираем разъединители внутренней установки в трехполюсном исполнении РВ -35/630 УЗ с рычажным приводом ПР - 3У3.

2.3 Расчет и выбор элементов схемы

Электрическая сеть - совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями, установленными в соответствии с ПУЭ.

Выбор типа проводки, способа прокладки проводки, а также марок кабелей определяется исходя из окружающей среды, размещения технологического оборудования и источников питания в цехе. При выборе используют данные проектной и производственной практики в соответствии с ПУЭ.

Прокладка электрических сетей производится изолированными и неизолированными проводниками.

Изолированные проводники (провода и кабели) выполняются защищенными и незащищенными. В защищенных проводниках поверх изоляции токопроводящих жил, наложена металлическая или другая оболочка. Для защиты от механических повреждений кабеля внутри здания прокладываются в каналах, при этом необходимая защита обеспечивается перекрытием каналов несгораемыми плитами.

Схемы электрических сетей внутрицехового распределения электроэнергии должны выполняться с учётом обеспечения необходимой степени надёжности питания электроприемников, наглядности, удобства и безопасной эксплуатации.

Внутрицеховые сети условно подразделяют на питающие и распределительные.

Питающие сети - проводники, отходящие непосредственно от РУ к первичным силовым пунктам и щитам.

Распределительные сети - проводники, отходящие от силовых пунктов и щитов непосредственно к электроприемникам.

Для питающей сети, в цехе с такими нагрузками, выбираем радиальную схему, с распределением нагрузки от ШНН (шины низкого напряжения). ШНН разделена на две секции с секционным выключателем и АВР. На каждой секции ШНН имеется свой вводной выключатель и выключатели на отходящие кабели до распределительных пунктов (РП). Кабели от ШНН до РП прокладываются в специальных кабельных коробах по стенам помещения.

Для распределительной сети - выбираем также радиальную схему. Электроприемники подключаются к распределительным пунктам с автоматическими выключателями.

В цехе устанавливаем четыре РП серии ПР-8503 с автоматами ВА 52-33 и один щит освещения серии ОЩВ-12 (25 А) с автоматами АЕ.

Пункты распределительные серии ПР 8503 предназначены для распределения электрической энергии и защиты электрических установок при перегрузках и токах короткого замыкания, для нечастых оперативных переключений электрических цепей и пусков асинхронных двигателей.

Пункты серии ПР 8503 рассчитаны для эксплуатации в цепях с номинальным напряжением до 600 В переменного тока с частотой 50 и 60 Гц.

От распределительных пунктов (РП), до электроприемников кабель прокладываем в кабельных лотках и в закладных стальных трубах в цементном полу.

Выбор двигателей и расчет пусковых токов

Номинальные и пусковые токи рассчитываем по формулам

, где

P_H - мощность установки, кВт; з_Н - КПД установки;

,

где - кратность пускового тока

Например: Позиция 23 на плане. Плоскошлифовальный станок, выбираем двигатель:

Тип двигателя 4А180М 2У3, мощность 30 кВт; кпд - 0,9%, cos ц = 0,9 (5;табл.9,6)

Все остальные данные определяем аналогично и заносим в таблицу № 5.

Таблица 5

№ позиции по плану	Тип двигателя	Мощность PH (кВт)	КПД (%)	cos ц	Кратность (КП)	Номинал.ток, А (IH)	Пусковой ток, А (IП)
Формула
8,9	4А132 М4У3	4,2	0,87	0,85	7,5	10,41	78,12
25,56,27,28, 34,35	4А160 S4У3	12	0,89	0,88	7	29,13	203,93
23,24,29,30, 36,37	4А180М 2У3	18,5	0,9	0,9	7	54,54	381,81
5,10	4А132 М4У3	8,2	0,87	0,85	7,5	15,62	117,18
12,13,17,18, 19	4А180 S4У3	10	0,9	0,9	7	33,96	237,73
1,11,40	4А132 М4У3	4,5	0,87	0,85	7,5	10,41	78,12
6,7	4А132 М4У3	6,4	0,87	0,85	7,5	15,6	117,10
14,15,16	4А132М 6У3	7,8	0,88	0,91	7	29,13	203,93
21,22,23	4А132 S4У3	5	0,87	0,86	7,5	10,41	78,12
31	4А160 S2У3	15	0,91	0,92	7	29,13	203,93
19	4А160М S4У3	8,5	0,88	0,91	7	29,13	203,93
32,33,38,39	4А90L 2У3	3,2	0,88	0,91	7	29,13	203,93

2.4 Расчет и выбор аппаратов защиты, кабельных линий

Кабели, выбранные по номинальному или максимальному току, в нормальном режиме могут испытывать нагрузки, значительно превышающие допустимые из-за перегрузок электроприемников, а также токов КЗ, поэтому участки сети и электроприемники должны быть защищены защитными автоматами.

Главные функции аппаратуры управления и защиты:

· включение и отключение электроприемников и электрических цепей;

· электрическая защита от перегрузки, коротких замыканий, понижения напряжения и самозапуска;

· регулирование числа оборотов электродвигателей;

· реверсирование электродвигателей;

· электрическое торможение.

Автоматические выключатели (АВ) являются наиболее совершенными и на дежными аппаратами защиты, срабатывающими при перегрузках и КЗ в защищаемой линии.

Чувствительными элементами автоматов являются расцепители: тепловые, электромагнитные, полупроводниковые.

Наиболее современные автоматические выключатели серии ВА разработок 51, 52, 53, 55, 57 предназначены, для отключений при возникновении токов КЗ и пере грузках в электрических сетях, отключений при недопустимых снижениях напряжений.

Для прокладки к отдельным электроприемникам, выбирается кабель АВВГ (кабель с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией в поливинилхлоридной оболочке без защитного покрова). Кабель марки ААШвУ (кабель с алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке с поливинилхлоридным шлангом, усовершенствованный).

Расчет и выбор автоматических выключателей.

На вводе РУ выбираем два одинаковых выключателя для 1 и 2 секций:

При условии, что рабочий ток равен:



Наибольший ток 34,9 А (поз. 10) потребляет плоскошлифовальный станок:

Выбираем ближайшее большее значение, и принимаем К_о = 7,0.

Выбираемее автоматические выключатели типа ВА 53-39-3.

Данные автоматы имеют следующие характеристики:

· U_н.а. = 380 В;

· I_н.а. = 400 А;

· I_н.р. = I_н.а Ч 0,63 = 400 Ч 0,63 = 252 А;

· I_у(кз) = К_о Ч I_н.р = 5 Ч 252 = 1260 А;

· I_откл. = 20 кА.

Т.к. I_н.р. - регулируется ступенчато: 0,63 I_н.а, 0,8 I_н.а, 1,0 I_н.а. необходимо выбрать ступень, в нашем случае выберем 0,8 I_н.а = 0,8 Ч 400 = 320 А;

Время срабатывания в зоне КЗ составляет 0,25 с.

Рассчитываем и выбираем секционный выключатель, через него при включении будет проходить не более половины нагрузки РУ, поэтому всю нагрузку делим на два.



Выбираем ближайшее большее значение, и принимаем К_о = 3,0.

Выбираем АВ типа ВА 53-39-3

Данные автоматы имеют следующие характеристики:

· U_н.а. = 380 В;

· I_н.а. = 400 А;

· I_н.р. = I_н.а Ч 0,63 = 400 Ч 0,63 = 252 А;

· I_у(кз) = К_о Ч I_н.р = 3 Ч 252 = 756 А;

· I_откл. = 20 кА.

Т.к. I_н.р. - регулируется ступенчато: 0,63 I_н.а, 0,8 I_н.а, 1,0 I_н.а. необходимо выбрать ступень,

в нашем случае выберем 0,8 I_н.а = 0,8 Ч 400 = 320 А;

Время срабатывания в зоне КЗ составляет 0,25 с.

Выбираем автоматический выключатель, отвечающий следующим требованиям:

1. - для линии без ЭД;

2. - для линии с одним ЭД;

3. - для групповой линии с несколькими ЭД,

где I_н.а. - номинальный ток автомата, А;

I_н.р. - номинальный ток расцепителя, А;

I_дл. - длительный ток в линии, А;

I_м. - максимальный ток в линии, А;

U_н.а. - номинальное напряжение автомата, В;

U_с - номинальное напряжение сети, В.

4. - для линии без электродвигателей;

5. - для линии с одним электродвигателем;

6. - для групповой линии с несколькими электродвигателями, где

K_o - кратность отсечки;

I_o - ток отсечки, А;

I_n - пусковой ток, А.

7. , где I_n - номинальный ток, А;

K_n - кратность пускового тока (K_n= 6,5…7,5 для асинхронных двигателей).

Расчет сечения кабеля и выбор марки кабеля.

1. Сечение проводов и кабелей напряжением до 1000 В выбираем по условию нагрева:

, где

· I дл.доп. - длительный допустимый ток провода кабеля, А;

· Ip - расчетный ток, А;

· Kn - поправочный коэффициент на количество кабелей проложенных вместе;

· K_т - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;

I дл.доп. определяем по ПУЭ в таблице 1.3.7 на странице 19.

2. Выбранное сечение проверяем по допустимой потере напряжения

где ДU - расчетное значение потерь напряжения, В;

ДU_доп. = 0,05ЧU_н = 20 В;

Расчетное значение определяем по формуле:

где l - длина токоведущей части, км;

r_o, x_o - удельные сопротивления для выбранного сечения, Ом/км.

3. Проверяем выбранное сечение на соответствие току защитного автомата.

К_з - равен 1, коэффициент защиты для невзрыво и непожароопасных производственных

помещений;

I_з - ток защитного автомата, А. Принимается равным по номинальному току срабатывания теплового расщепителя.

Пример: Расчет кабеля для подключения плоскошлифовального станка к РП - 3:

Определяем расчетный ток по формуле:

По полученному значению выбираем кабель марки АВВГ 3 Ч 16 + 1 Ч 6 = 60 А.

Проверяем правильность расчетов и выбора кабеля по допустимой потере напряжения:

= 1,73 Ч 28,03 Ч 0,05 Ч (1,95Ч 0,92 + 0,095 Ч 0,39) =4,42 В,

что составляет 1,47 % от 380 В следовательно кабель выбран верно т.к. допустимые потери 20В больше расчетных потерь 5,6В.

Все дальнейшие расчеты сечения кабеля заносим в таблицу 6.

Расчет токов короткого замыкания

Рассчитаем токи короткого замыкания (КЗ):

· по расчетной схеме составить схему замещения, выбрать токи КЗ;

· рассчитать сопротивления;

· определить в каждой выбранной точке 3-фазные и 1-фазные токи КЗ, заполнить «Сводную ведомость токов КЗ».

Схемы замещения представляют собой вариант расчетной схемы, в которой все элементы заменены сопротивлениями, а магнитные связи заменены электрическими связями.

Выбираем самый удаленный электроприемник поз. 11.

Точки КЗ выбираем на ступенях распределителя - на ШНН-2, на кабеле до РП-4 и на кабеле до станка поз. 11.

Для определения токов КЗ используем следующие формулы:

Для однофазного тока КЗ - ;

Для трехфазного тока КЗ - .

Расчет токов короткого замыкания 1-фазных линий.

x_A, r_A - индуктивные и активные сопротивления автомата;

r_n - активные переходные сопротивления неподвижных контактных соединений;

x_о, r_о - удельные индуктивные и активные сопротивления кабеля;

x_тр., r_тр. - индуктивное и активное сопротивление трансформатора;

z_тр/з - полное сопротивление трансформатора при однофазном токе К.З.

r_A1 = 0.15 мОм - x_A1 = 0.17 мОм - r_m =0.4 мОм

r_A2 = 0.7 мОм - x_A2 = 0.7 мОм - r_m =0.7 мОм

r_A3 = 1.3 мОм - x_A3 =1.2 мОм - r_m =0.75 мОм

r_{П ААШвУ2} = 0,043 мОм - x_{o ААШвУ2} = 0,063 мОм - r_{о ААШвУ2} = 0,625 мОм

r_{П ААШвУ3} = 0,056 мОм - x_{o ААШвУ3} = 0,088 мОм - r_{о ААШвУ3} = 0,894 мОм

z тр/з = 312 мОм

Длина кабеля до второй точки КЗ - 1 _ААШвУ = 60 метров (по плану)

Длина кабеля до третьей точки КЗ - 1 _АВВГ = 25 метров (по плану)

Для первой точки К.З.:

R₁ = r_A1 + r_П1 = 0,15 + 0,4 = 0,55 мОм

Х₁ = х_А1 = 0,17 мОм, тогда ток

=

k - коэффициент чувствительности для автомата более 100 А ? 1,2

k = (защита эффективна).

Для второй точки К.З.:

, тогда ток

=k =

(защита эффективна).

Для третьей точки К.З.:

, тогда ток

=

k = - что допускается для автоматов с номинальным током не более 100 А.

Расчет токов короткого замыкания 3 - фазных линий.

Для проверки автоматов и кабеля на динамическую стойкость необходимо определить ударный ток при 3-х фазном замыкании в точках К1, К2, К3. Схема замещения для 3-х фазного К.З. (стр.21) данной работы.

r_A1 = 0.15 мОм - x_A1 = 0.17 мОм - r_m =0.4 мОм

r_A2 = 0.7 мОм - x_A2 = 0.7 мОм - r_m =0.7 мОм

r_A3 = 1.3 мОм - x_A3 =1.2 мОм - r_m =0.75 мОм

r_{П ААШвУ2} = 0,043 мОм - x_{o ААШвУ2} = 0,063 мОм - r_{о ААШвУ2} = 0,625 мОм

r_{П ААШвУ3} = 0,056 мОм - x_{o ААШвУ3} = 0,088 мОм - r_{о ААШвУ3} = 0,894 мОм

Z_T (3ф) = 28,7 мОм

R_T = 8.4 мОм

Х_Т = 25,1 мОм

Длина кабеля до второй точки КЗ - 1 _ААШвУ = 50 метров (по плану)

Длина кабеля до третьей точки КЗ - 1 _АВВГ = 35 метров (по плану)

Для первой точки К.З.:

R₁ = R_T + r_A1 + r_П1 = 8,4 + 0,15 + 0,4 = 8,95 мОм

Х₁ = Х_Т + х_А1 = 25,1 + 0,17 = 25.27 мОм, тогда ток

=

К_у1 = 1,32 - ударный коэффициент [4, c.60]

Так как автоматический выключатель ВА 53-39-3, защищающий шины ЦТП, имеет предельную коммутационную способность 20 кА [10, с.75, табл.25], то ударный ток защитный автомат выдержит, и селективность защиты обеспечит:

14739,79 А <25 кА [25 кА I_отк табл.6]-защита эффективна

Для второй точки К.З.:

Z_T = , тогда ток КЗ

=,

тогда ударный ток

при К_у2= 1,3 -ударный коэффициент

4524,89 А <25 кА [25 кА I_отк табл.6]-защита эффективна.

Для третьей точки К.З.:

,

тогда ток

=,

тогда ударный ток

при К_у3= 1,39 -ударный коэффициент

3242,25 А <25 кА [25 кА I_отк табл.6]-защита эффективна.

Литература

1. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. - М:ФОРУМ:Инфа-М, 2004 г.

2. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию.:Пособие 7-е изд., перераб.и доп. -М.:Высшая школа, 1991 г.

3. ПУЭ. Седьмое издание, переработанное и дополненное, с изменениями. Москва Главэнергонадзор России, 2007 г.

4. Электрический справочник, том 2

5. Справочник по проектированию электроснабжения. Под редакцией Ю.Г.Бабарыкина и др. - М.:Энергоатомиздат, 1990 г.

6. Электроснабжение цехов промышленных предприятий. - М.:НТФ «Энергопрогресс»,2003 г.

7. Атабеков В.Б., Крюков В.И. Городские электрические сети: Справочник. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1987. - 384 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru

...