Электроснабжение и электрооборудование цеха по ремонту электрооборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ БУРЯТИЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«БУРЯТСКИЙ РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»

Специальность: «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования предприятий и гражданских зданий»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По МДК «Внутреннее электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий»

на тему «Электроснабжение и электрооборудование цеха по ремонту электрооборудования»

Выполнил:

Лютиков А.И.



Содержание

Введение

1. Характеристика цеха

2. Выбор рода тока. Напряжение и схемы внутренних сетей

3. Расчет электрических нагрузок

4. Компенсация реактивной мощности

5. Выбор числа и мощности трансформаторов КТП

6. Выбор распределительных щитов и защитных аппаратов

7. Расчет и выбор магистральных и радиальных распределительных сетей напряжением до 1 кВ

8. Расчет сечений проводов и кабелей до 1000 В

9. Выбор и расчет сетей высокого напряжения

10. Расчет токов короткого замыкания

11. Расчёт релейной защиты

12. Выбор высоковольтного оборудования на ГПП

13. Расчет заземляющегося устройства

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Сеть электроснабжения может иметь сложную структуру, обусловленную территориальным расположением потребителей, источников, требованиями надёжности и другими соображениями. В сети выделяют линии электропередач, которые соединяют подстанции. К подстанциям, как правило, подходят несколько линий. Внутри подстанции происходит преобразование напряжения и распределение потоков электроэнергии между подходящими линиями.

Для наглядного представления структуры сети используется специальное начертание схемы сети, однолинейная схема. На схеме отображаются линии, секции и системы шин, коммутаторы, трансформаторы, устройства защиты.

Структура сети электроснабжения может динамически изменяться путём переключения коммутаторов. Это необходимо для отключения аварийных участков сети, для временного отключения участков при ремонте. Структура сети также может быть изменена для оптимизации электрического режима сети.

Систему электроснабжения можно разделить на три основные части:

· Трёхфазная система электроснабжения - частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен (120).

· Многофазная (шести проводная) трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Тесла. Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока, выявил ряд преимуществ мало проводных трёхфазных систем по отношению к другим системам и провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем.

· Экономичность.

ѕ Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.

ѕ Меньшая материалоёмкость трёхфазных трансформаторов.

ѕ Меньшая материалоёмкость силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).

Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.

Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели трёхфазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.

Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений - фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».

Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта светильников на люминесцентных лампах путём размещения в одном светильнике трёх ламп (или групп ламп), питающих от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространены в современной электроэнергетике.



1. Характеристика цеха

Цех по ремонту электрооборудования (Эл.цех) предназначен для ремонта основного и вспомогательного технологического оборудования, ремонта обмоток и изоляции электрических машин.

Он является одним из цехов цементного завода, по производству цемента. Эл.цех имеет три отделения, в которых установлено штатное оборудование: печь для отжига эл.двигателей, токарный станок, кран-балки, вертикально-сверлильный станок, станок для ремонта роторов, печь для сушки эл.двигателей и др.

В цехе предусмотрены помещения; сварочный пост, инструментальной, для бытовых нужд и пр. Эл.цех получает электроснабжение от трансформаторного пункта (ТП УГ-1). Расстояние от ТП УГ-1 до цеховой РП - 0,15 км, а от ТП УГ-1 до КРУН - 0,5- км. Напряжение на КРУН - 6 кВ.

Количество рабочих смен - 1. Потребители электроэнергии цеха имеют 3 категорию надёжности электроснабжения.

Грунт в районе Эл.цеха - Дерново-подзолистая почва.

Конструктивные элементы здания; фундамент- ленточно/бутовый, стены- кирпичные.

Размер цеха АхВхН - 14х27х7 м.

Перечень оборудования Эл.цеха дан в таблице 1

Расположение основного оборудования показано на плане.

Таблица 1

Наименование электроприемника	Номе по плану	Кол-во	Мощность (кВт)	Ku
			Одного	Общая
Кран-балки мостовые	4,5,6	3	9	27	0,05	0,5	1,73
Печь для отжига электродвигателей	1	1	15,2	15,2	0,12	0,4	2,35
Печь для сушки электродвигателей	7	1	14,4	14,4	0,12	0,4	2,35
Вертикально- сверлильный станок	9	1	2,2	2,2	0,12	0,4	2,35
Заточные станки	2,3	2	2,2	4,4	0,17	0,65	1,15
Токарный станок	10	1	5,5	5,5	0,12	0,4	2,35
Сварочные аппараты	11,12,13	3	12,8	38,4	0,35	0,6	1,32
Станок для изготовления обмоток	14	1	3	3	0,12	0,4	2,35
Вентиляторы вытяжные	15,16,17	3	4,5	13,5	0,65	0,8	0,73
Станок для ремонта роторов	18	1	5	5	0,12	0,4	2,35
Тельфер	8,19	2	5	10	0,05	0,5	1,33

Ведомость потребителей электроэнергии

2. Выбор рода тока. Напряжение и схемы внутренних сетей

Для силовых электрических сетей промышленных предприятий в основном применяется трёхфазный переменный ток.

Для питания цеховых ТП применяется напряжение 6 кВ, если есть высоковольтные потребители на 6 кВ, если же таких нет, то чаще применяется более эффективное по потерям электроэнергии напряжение 10кВ. В курсовом проекте выбрано напряжение 6кВ. Для внутрицеховых электрических сетей применяется напряжение 380/220В.

Схемы внутреннего электроснабжения конструктивно исполняются с помощью распределительных пунктов или распределительного шинопровода. Схемы бывают радиальными, магистральными и радиально-магистральными ( смешанными) Выбор схемы производится по ТЭР -технико-экономическим расчетам. В данном курсовом проекте выбрана магистральная схема энергоснабжения, так как она экономичнее.



3. Расчет электрических нагрузок

Результирующий расчет нагрузок для каждой трансформаторной подстанции, и выбор мощности трансформаторов выполняются по нагрузке цеха с учетом освещения и компенсирующих устройств. Результирующая нагрузка на стороне высокого напряжения определяется с учётом средств компенсации реактивной мощности и потерь мощности в трансформаторах.

Расчет нагрузок производится методом коэффициента максимума (метод упорядоченных диаграмм), расчет производится для каждого узла питания, а также по цеху в целом.

Все электроприёмники разбиваются на однородные по режиму работы группы с одинаковыми значениями коэффициента использования КИ и коэффициента мощности cos ц. Для электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы их номинальная мощность не приводится к длительному режиму. Все расчеты сводятся в таблицу 2 приложение П.1

Порядок расчёта:

1. Заносим в первую графу таблицы наименование электроприемников распределительного пункта,

2. во вторую графу таблицы 2- количество одноименных ЭП.

3. В третью графу заносим номинальную мощность одного ЭП.

4. Находим общую номинальную мощность Pн= npн, заносим в графу 4

5. По справочным данным определяются КИ - коэффициенты использования ЭП, вносятся в графу 5

6. и коэффициент мощности -cosц/tg ц - в графу 6

7. Находим среднесменную активную и реактивную мощности:

Рсм= Рн*КИ - графа 7,

Qсм= Рн* tg ц, , графа 8



Где, Рсм- мощность средне сменная,

Рн-мощность номинальная

Ки- коэффициент использования

В графу 9 таблицы 2 заносим произведение np2н

8. Определяем эффективное число электроприемников графа 10

nэ=

9. Определяем коэффициент расчетной нагрузки Кр по таблице П.7 в зависимости от группового средневзвешенного коэффициента использования Ки=Рсм/Рр.ном и nэ - графа 11.

10. Определяем расчетную мощность Pp= Кр* Рсм - графа 12.

11. Определяем расчетную реактивную мощность (для РП)- графа

13. Qр=1,1* Qсм , если nэ?10 и Qр= Qсм , если nэ>10, для шин трансформаторной подстанции Qр= Рр*tgцр.

12. Определяем расчетную полную мощность, -графа 14

Sр=

13. Определяется расчетный ток, - графа 15

Iр=

Освещение цеха

Освещение цеха определяется по методу удельной мощности.

Рр= Руд*S*(кВт)

где

Руд - удельная мощность Вт/м2, равна 16Вт/м2

S- площадь цеха м2 , равна 378м2

Кс - коэффициент спроса, принимается равным 1

Рр = *= 16*378=6кВт.

У люминесцентных ламп cosц=0,92

Sp=6/0,92=6,52кВА

Qр осв=vS2осв-P2осв=v42,51-36=2,55 кВАр

4. Компенсация реактивной мощности

Установленные на предприятии электроприемники потребляют активную и реактивную мощность. Путем снижения потребления реактивной мощности электроприемников, можно уменьшить установленную мощность генератора, силовых трансформаторов, увеличить пропускную способность системы электроснабжения, не увеличивая сечения кабелей или проводов.

Для уменьшения реактивной мощности применяются:

- конденсаторные установки.

- синхронные двигатели.

- синхронные компенсаторы

Для уменьшения реактивной мощности цеха применяются комплектные конденсаторные установки, присоединяемые к шинам 6-10 или 0,4 кВ цеховых подстанций.

Мощность компенсирующего устройства определяется:

Qку = Рр*(tgцp - tgцЭ),

где Рр - расчетная активная мощность, кВт

tg цр= - Расчетный тангенс угла нагрузок цеха

tg цЭ - оптимальный тангенс угла, соответствующий установленным предприятию условиям получения от энергосистемы мощностей нагрузки равные 0,32-0,33 Соответствует cos цэ = 0,95

Расчетную мощность КУ округляют до ближайшей стандартной мощности КУ.

После компенсации расчетная реактивная мощность определяется:

Qp1=Qp- Qку

Уточняется коэффициент мощности. Оптимальный коэффициент мощности cos ц составляет 0,92-0,95

Расчет компенсирующего устройства

На шинах цеховой подстанции:

=44,26 кВт, = 43,21 кВАр

tg== = 0,97 что соответствует cos= 0,71

Qку = *(tg-tg)=0,9*44,26*(0,97-0.33)= 25,49 кВар

Выбираем конденсаторную батарею:

КРМ-0,4-100-25 У3

Проверяем: реактивная мощность после компенсации:

tg= tg-Qк.ст /а*Рр= 0,97-50/0,9*44,26= 0,28

По tgц ф определяется фактический коэффициент мощности cosц ф: что соответствует cos=0,96

Вывод: компенсирующее устройство выбрано правильно.



5. Выбор числа и мощности трансформаторов КТП

Количество цеховых трансформаторов и их мощность определяются в зависимости от нагрузки цеха и категории его электроприемников по надежности электроснабжения.

Двух трансформаторные цеховые подстанции следует применять при преобладании нагрузок 1 категории.

Для питания электрических нагрузок 3 и 2 категории следует применять одно трансформаторные подстанции 6-10/0,4 кВ при соблюдении условий:

- возможности резервирования по низкой стороне напряжения от подстанции другого цеха

- наличия складского резерва трансформаторов.

Мощность цеховых трансформаторов определяется по формуле:

Sтр=

где Sр - расчетная нагрузка цеха

n- количество силовых трансформаторов

Кз - нормативный коэффициент загрузки трансформаторов, устанавливается при :

Кз = 0,65-0,7 при преобладании нагрузок 1 категории по надежности

Кз = 0,7-0,85 при преобладании нагрузок 2 категории по надежности

Кз = 0,85-0,95 при преобладании нагрузок 3 категории по надежности.

Расчет силового трансформатора

2 категории по важности ЭСН

= 47.85 кВа



===59,81 кВа

Выбираем силовой трансформатор ТМГ-63/6/0,4 У1 (ХЛ1)

Проверяем перегрузочную способность трансформатора в аварийном режиме по условию

kав.п. < 1,4 - коэффициент аварийной перегрузки.

= =0,75

Такая перегрузка трансформатора по условию допускается в течение 6 часов 5 суток.

Выбираем 1 трансформатор мощностью 63 кВа при соблюдении условий:

1) Наличие складского резерва трансформатора 63 кВа

2) Наличие резервной перемычки на подстанцию другого цеха.

6. Выбор распределительных щитов и защитных аппаратов

Таблица 3

Наименование щита	Количество ЭП	I Р , А	Тип вводного автомата	Тип щита
РП-1	5	362	ВА51-31 400А	ПР 11Р-1-54-УХЛ3
РП-2	3	249,7	ВА51-33 250А	ПР 11Р-1-54-УХЛ3
РП-3	11	186	ВА51-31 200А	ПР 11Р-1-54-УХЛ3

Распределительные пункты РП выбираются по таблице [Л.9] типа ПР 11Р-1-54-УХЛ3 с автоматическими выключателями ВА51-35М2-34 или с предохранителями и заносятся в таблицу 3.

Для защиты электрических сетей напряжением до 1 кВ применяются плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле магнитных пускателей.

Магнитные пускатели

Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором мощностью до 100 кВт, для защиты двигателя и линии в них устанавливается тепловое реле.

Технические данные магнитных пускателей ПМЛ с тепловым реле РТЛ приведены в таблице 4 приложения П.2

Условия выбора:

Uн=Uс

Iн>Iнд

Iт.р>Iнд

где Uн - номинальное напряжение, на которое выпушен аппарат (В)

Iн - номинальный ток аппарата (А)

Uс - напряжение сети (В)

Iнд - номинальный ток двигателя (А)

Iт.р- ток теплового реле

Пример: Выбрать магнитный пускатель для двигателя IНД = 27А, Uн = 380В

По таблице приложения П.2. принимаем магнитный пускатель типа ПМЛ-2161ДМ с номинальным током IН = 32 А с тепловыми реле РТЛ-1023 с максимальным током теплового элемента IТ.Э = 32А

Плавкие предохранители

Плавкий предохранитель предназначен для защиты электрических установок от токов короткого замыкания.

Выбор предохранителя и плавкой вставки производится по условиям:



U р пр= Uс, , I н пр > Ip ,

I н вст > I p max I н вст > I n /а,

или I н вст = Iпуск / a= (5-7)*I p max /а

Где U н пр - номинальное напряжение предохранителей, В

I н. пр - номинальный ток предохранителя, А

I p max - максимальный рабочий ток, A

I н вст - номинальный ток плавкой вставки.

Iпуск - пусковой ток двигателя , А

a = 2,5 для ЭП с длительным режимом работы и легким пуском (металлорежущие станки, вентиляторы, насосы…)

a = 1,6 для ЭП с повторно- кратковременным режимом работы и с тяжелым пуском двигателя (краны, дробилки, центрифуги…)

Для защиты сварочных аппаратов и крановых двигателей, лифтов и других электроприемников повторно- кратковременного режима работы

Iпв ? 1,2* Iу

ПВ - продолжительность включения.

Iпв -ток плавкой вставки, А., Iу - установленный паспортный ток ,А

Пример: Выполнить защиту крана предохранителями,

PП =30кВт, ПВ = 25%, =5, cos = 0,5

Находим Рн = Pу* =30*v0,25=15кВт

Находим Iн =РН/v3*U*cosц = 15/1,73*0.38*0,65 = 45.6А

Находим Iп= *=5*45,6=228А ===142,6А

Выбираем предохранитель ПН 2-250/160 А



25045.6А 142.6160А

Автоматические выключатели

Автоматический выключатель предназначен для автоматического включения и отключения нагрузки. Основными элементами автоматического выключателя являются расцепители, при срабатывании которых автоматы отключаются мгновенно или с выдержкой времени.

По принципу действия расцепители разделяются на электомагнитные от токов короткого замыкания и на тепловые от перегрузки. Током уставки расцепителя называют наименьший ток, при протекании которого расцепитель срабатывает:

Uн > Uс Iн авт > Iр max

Iтр > 1,25 Iр max Iсэр > 1,2 * Iп

где- Iр max- максимальный рабочий ток

Iн авт - номинальный ток автомата

Iтр - ток установки теплового расцепителя

Iсэр - ток уставки электромагнитного расцепителя

Iп - пусковой ток

Iн=

Таблица 4

Электроприемники	Рном кВт	Iн А		Автома- тический выключатель	Проводкабель	Iд А	Cosц
Кран-балки г.п. 5т	9	27	ПМЛ-32А РТЛ-32	ВА51-31 31,5А	КГХЛ-4х4	30,3	0,5
Заточные станки	2,2	5,1	ПМЛ-6,3А РТЛ-6	ВА51-31 6,3А	АВВГ- 4х4	5,71	0,65
Вентилятор вытяжной	4,5	8,5	ПМЛ-10А РТЛ-10	ВА51-31 10А	АВВГ- 4х4	9,4	0,8
Вертикально- сверлильный станок	2.2	8,3	ПМЛ-10А РТЛ-10	ВА51-31 10А	АВВГ- 4х2,5	9,2	0,4
Станок для изготовления обмоток	3	7	ПМЛ-16А РТЛ-13	ВА51-31 16А	АВВГ- 4х4	7,8	0,65
Станок для ремонта роторов	5	10,8	ПМЛ-25А РТЛ-25	ВА51-31 25А	АВВГ- 4х4	12	0,7
Токарный станок	5,5	11,9	ПМЛ-25А РТЛ-25	ВА51-31 25А	АВВГ- 4х6	13,2	0,7

7. Расчет и выбор магистральных и радиальных распределительных сетей напряжением до 1 кВ

Схемы электрических сетей цеха бывают:

а) радиальные - каждый распределительный пункт питается отдельной линией от КТП.;

б) магистральная - определенное число распределительных пунктов питаются по магистрали , а от КТП отходит несколько магистральных линий.

в) смешанная - присутствует оба вида схем электроснабжения.

В радиальной схеме электроснабжения ток линии равен току того РП, к которому эта линия подходит, а мощность линии - мощность РП.

В магистральной схеме электроснабжения ток линии равен сумме токов тех РП, которые установлены на магистрали данной линии.

Выбор схемы электроснабжения производится технико-экономическим расчетом (ТЭР) по следующим формулам:

З = Рн*К + СЭ = 0,125*120000+6684,3 = 21684,3

0,125*128000+7465 = 23465

0,125*136000+7041,8 = 24041,8

Магистральная схема;

0,125*150000+9768,9 = 28518,9

0,125*20000+1166,2 = 3666,2

0,125*20000+939,1 = 3439,1

где РН = 0,125 - коэффициент эффективности капитальных вложений

К=КЛ - стоимость сооружений линии, вычисляется по произведению стоимости кабеля на его длину (прокладка 1 м кабеля вместе с монтажом сечением до 120 мм2 равна 800 руб. свыше 120мм2 равна 1000 руб. )

СЭ - ежегодные эксплуатационные расходы, находятся по формуле:

СЭ = СП Э+ СА =1884,3+4800 = 6684,3.руб

2345+ 5120 = 7465 руб

1601,8+ 5440 = 7041,8 руб

Магистральная схема;

3768,9+6000 = 9768,9 руб

366,2+800 = 1166,2 руб

139,1+800 = 939,1 руб

где СПЭ - стоимость потерь электроэнергии, находится по произведению стоимости одного кВт/час на потери эл. энергии в линии:

СПЭ = Т*ДW = 2,66*708,4 = 1884,3 руб

2,66*881,6 = 2345 руб

2,66*602,2 = 1601,8 руб

Магистральная схема;

2,66*1416,9 = 3768,9 руб

2,66*137,7 = 366,2 руб

2,66*52,3 = 139,1 руб

где Т - тарифная плата за электроэнергию

Радиальная схема;

ДWЛ = ДР*L*ф =2,4*0,15*1968 = 708,4 кВт.ч.

2,8*0,16*1968 = 881,6 кВт.ч.

1,8*0,17*1968 = 602,2 кВт.ч.

Магистральная схема;

4,8*0,15*1968 = 1416,9 кВт.ч.

3,5*0,02*1968 = 137,7 кВт.ч.

1,33*0,02*1968 = 52,3 кВт.ч.

где ф = 1968 время потерь для электрических сетей 0,38 кВ;

L - суммарная длина электрических сетей км.

?Р - средние удельные нагрузочные потери мощности на 1 км линии 0,38 кВ, рассчитываемые по формуле:

Радиальная схема;

?Р=3*I2 *Ro =3*41.62*0.46 = 2,4 кВт/км

3*38,52*0,64 = 2,8 кВт/км

3*47,12*0,27 = 1,8 кВт/км

Магистральная схема;

3*127,22*0,1 = 4,8 кВт/км

3*85,62*0,16 = 3,5 кВт/км

3*47,12*0,2 = 1,33 кВт/км

где R0 - удельное сопротивление линии Om

I - ток линии, А

СА - стоимость амортизационных отчислений; находится по формуле:

САМ = 0,04*К = 0,04*120000 = 4800 руб

0,04*128000 = 5,120 руб

0,04*136000 = 5440 руб

Магистральная схема; 0,04*150000 = 6000 руб

0,04*20000 = 800 руб

0,04*20000 = 800 руб

К - стоимость сооружений линий;

При расчете сравнивается стоимость годовых расходов радиальной, магистральной или смешанной схемы по таблицам 5и 6.

Выбирается более дешевая схема.

8. Расчет сечений проводов и кабелей до 1000 В

Расчёт сечений проводов и кабелей напряжением до 1000 В осуществляется по трём условиям:

1. По допустимому току нагрева электрическим током

Условие допустимого тока нагрева заключается в том, что в нормальном режиме температура нагрева провода, кабеля не должна превышать допустимой температуры, которая зависит от марки провода, кабеля, условия прокладки .

Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наибольшая длительная допустимая температура нагрева проводника, называется предельно допустимым током по нагреву Iдоп. Значение Iдоп приведены в ПУЭ для различных проводов, кабелей и способа их прокладки.

Iдоп ? Iр

Iр - расчётный ток ЭП

Значения Iдоп приведены в таблицах 1.3.4-1.3.11 ПУЭ для нормальных условий прокладки проводников: температура воздуха +25 є С, земли + 15є С, при условии, что в траншее на глубине 0,7-1 м, проложен один кабель. Если условия прокладки проводников отличается от нормальных, то допустимый ток нагрузки определятся с поправкой на температуру (Кп1) и количество прокладываемых кабелей в одной траншее (Кп2)

Iдоп = Кп1* Кп2* Iдоп



Значения Кп1, Кп2 приведены в ПУЭ таблицы 1.3.3 - для Кп1 1.3.26 - для Кп2

2. Выбор сечений с учётом защитных аппаратов.

Iдоп ? Кз* Iз (А) Iп в = Iз Iз= I т.р

Где, Кз - коэффициент защиты значения, которого приведены в (Л2) таблица 3.10

Iз - ток срабатывания защитного аппарата, предохранителя

Iп.в. - ток плавкой вставки,

Iт.р. - ток теплового расцепителя автомата

3. По потере напряжения.

Отклонением (падением) напряжения у электроприемника называется алгебраическая разность между фактическим (действительным) напряжением сети и номинальным напряжением электроприемника. Номинальное допустимое отклонение напряжения у наиболее удаленного ЭП (согласно ГОСТу 13 1 09-87) должно быть не более 5%

ДU% = *P*?*(R0+x0*tgц) ? 5% , где ? - длина в км.

U -напряжение в В, I - ток в линии А, P- активная мощность кВт,

R0, x0 -активное и индуктивное сопротивление линии .

Расчет кабелей на падения напряжения.

ТП - РП1

ВВГнг- 4х185 мм2

?U=105/3802*p*?*(R0+x0*tgц)=105/3802*38,26*0,15*(0,1+0,059*0,4)= 4,9% < 5%



ТП - РП2

АВВГ- 4х150 мм2

?U=105/3802*p*?*(R0+x0*tgц)=105/3802*25,5*0,02*(0,12+0,059*0,4)= 0,5%<5%

ТП - РП3

АВВГ- 4х120 мм2

?U=105/3802*p*?*(R0+x0*tgц)=105/3802*22,05*0,02*(0,24+0,06*0,98)=0,82%<5%

Падение напряжения в кабелях соответствует норме.

9. Выбор и расчет сетей высокого напряжения

Высоковольтный кабель, провод напряжением выше 1000В выбираются по условиям:

1) По допустимому току нагрева.

Iдоп приведены в таблице 1.3.4 - 1.3.11 (л-6) для нормальных условий прокладки проводников: температура воздуха +25С, земли +15С при условиях, что в траншее (Кп2)

Iдоп = (Кп1)*(Кп2)* Iдоп

2) По экономической плотности тока

S=,

Где-

S- сечение проводника,мм2

Iр- расчетный ток,А

J - экономическая плотность тока, приведена в таблице 1.3.36 (Л6), зависит от числа использования максимума нагрузки и от вида проводника. (при двух сменной работе кабеля с алюминиевыми жилами

3) По термической устойчивости к токам короткого замыкания. (для кабелей выше 1000 В )

Smax = , мм2

Smax - максимальное сечение кабеля по термической устойчивости к току к.з

Iк. з. - трехфазный ток короткого замыкания,А

С - коэффициент, соответствующий разнице выделенной теплоты в проводниках после и до короткого замыкания.

tотк = tсз+tсв=1сек- время отключения

tсз - время срабатывания защиты,сек

tсв - время срабатывания выключателя,сек

С-91- для кабелей с алюминиевыми жилами

С-130- для кабелей с медными жилами

4) По потере напряжения

?U%=*Р* ? (r0+x0*tgц),

Р - активная мощность кВт

Uн - напряжение в сети В

? - длина линии в км

r0 - активное сопротивление проводов ом/км

x0 - индуктивное сопротивление проводов ом/км

r0 , x0 приведены в таблице приложения П.9 и, таблице п 2.5 (Л5)

Выбрать силовой кабель к КТП мощностью 63/6/0,4

1) По допустимому току нагрева:

Iр= = 4,6 А

Iдоп = 75 А

Выбираем кабель ААБ-10-(3*16)мм2

Сечение на 6кВ выбирается не меньше 16мм2,т.к малых сечений кабели не изготавливаются на 6 кВ

Выбираем кабель ААБ-10 (3*16)мм2 , Iдоп = 75А >12,26А

2) По экономической плотности тока

S= = 2,7 мм2

так как разрешен сдвиг на 2 ступени кабель ААБ- (3*16)мм2 проходит по экономической плотности тока.

3) По термической устойчивости

Smax = = = 21,3 мм2

Кабель ААБ-10-(32 не проходит по термической устойчивости.

Выбираем кабель большего сечения ААБ-10-(32

4) По падению напряжения выбираем кабель большего сечения 25мм2:

tgц=Qp/Pp== 0,41

*P* ? (r0+x0*tgц) =105/62*44,26*0,5*(0,062+2,63*0,41)=0,07

0,07<5% Кабель ААБ-10-(3мм2 проходит по падению напряжения. реактивный мощность трансформатор замыкание

10. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора и проверки электрооборудования по условиям короткого замыкания, для выбора уставок релейной защиты и автоматики. Расчет производится в именованных единицах. Считается, что периодическая составляющая тока короткого замыкания будет неизменна с течением времени:

ударный ток йу = v3*Iк*Куд

Куд - ударный коэффициент

Куд = 1,8 при к.з на присоединении повышенного напряжения на подстанции Куд = 1,4 при к.з на кабельной линией 6-10 кВ

Для расчета токов короткого замыкания составляется расчетная однолинейная схема электроснабжения, на ней указывается точки, в которых необходимо определить токи короткого замыкания.

На основе расчётной схемы составляющаяся схема замещения, где все элементы схемы заменены сопротивлениями. На схеме замещения также намечают точки для расчета токов короткого замыкания

1. Рассчитываются все сопротивления по схеме замещения:

Сопротивление системы:

Xc = = ,

Где;

Iк , Sк- ток и мощность трехфазного короткого замыкания задаются системой (кА), (мВА)

Uср ном - среднее номинальное напряжение сети (6,3; 10,5; 37; 115) кВ

Сопротивление двух обмоточного трансформатора:

Xтр =

- напряжение короткого замыкания

Sном, Uном - мощность и напряжение трансформатора паспортные величины

Сопротивление трехобмоточного трансформатора:

Xтр = Uквс

Xтр = Uкс паспортные данные тр-ра

Xтр = Uквн

Сопротивление линии:

Хл = Худ* L ; rл = rуд* L ; Zл =

L - длина линии в км

Хл , rл, - реактивное и активное сопротивление приведены в приложении

Zл - полное сопротивление линии

2. Определяем сопротивление для каждой точки короткого замыкания с учетом напряжения

3. Определяем трехфазный ток короткого замыкания по формуле:



I(3)= , кА

4. Определяем ток двухфазного короткого замыкание по формуле:

I(2) = кА I(2) =0.87 I(3)

Ударный ток iу = 2,55 *I(3)

Результаты расчета заносят в таблицу.

Перевод сопротивлений к другой ступени напряжения производится по формуле:

Хр = Хс()2 (ом)

Пример: для перевода с 115 кВ на 6,3 кВ

Xp 6,3=X115()2 (ом)

Однолинейная схема электроснабжения

Схема замещения



Точка. К-1

I(3)= ср/*XT.k-1=37/1,73*3,8=5,63 кА



Iy=K* Ik(3)=2,55*5,63=14,07

Ik(2)=0,87* Ik(3)=0,87*5,63=4,89 кА

Skp=*Ik3*Uср=1,73*5,63*37=360,37 МвА

Точка. К-2

Ik(3)=Ucp/*(Xc+Xвл)=37/1,73*(3,8+4)=2,74 Ка

Xвл=X0*1=0,4*10=4 Ом

Iy=2,55*Ik2=2,55*2,74=6,85 кА

Ik(2)=0,87*2,74=2,38 кА

Skp=*Ik3*Ucp=1,73*2,38*37=152,34 МвА

Точка. К-3

Xk-3=XC+XВЛ+ХТР=3,8+4+14,9=22,7 Ом

Х6,3=Х37*U2/U2=22,7*6,32/372=0,65 Ом

Ik(3)=Ucp/*X6,3=6,3/1,73*0,65=2,36 Ка

iy=2,55*Ik3=2,55*2,36=6,01 кА

I2k-3=0,87*2,36=2,05 кА

Sk-3=*Ik2*Ucp=1,73*2,36*6,3=25,72 МвА

Точка. К-4

RКЛ=R0*1=0,92*1,7=1,56 oM

Xk-4=Xk-3+XКЛ=1,81+0,18=1,99 Oм

Zk-4=====2,52Ом

Ik(3)=Ucp/*(Zk-4)=6,3/1,73*2,52=1,44 Ка

XК-Л=X0*1=0,11*1,7=0,18 Ом



iy=2,55*Ik3=2,55*9,17=23,3 кА

I2k-4=0,87*1,4=1,21 кА

Sk-3=*I2k k-4*Ucp=1,73*9,17*6,3=99,94 МвА

Расчетные величины токов к.з заносятся в таблицу 7.

Таблица 7

Наименование	Точки короткого замыкания
	U = 37кВ	U = 37	U = 6,3	U = 6,3
	К-1	К-2	К-3	К-3	К-4
Реактивное сопротивление Х (ом)	3,8	7,8	22,7	1,81	1,99
Активное сопротивление R (ом)	-	-	-	-	1,56
Полное сопротивление Z (ом)	-	-	-	-	2,52
Ток трехфазного к.з. I (кА)	5,63	2,74	-	2,36	9,17
Ток двухфазного к.з. I (кА)	4,89	2,38	-	2,05	1,21
Ударный ток iу	14,07	6,86	-	6,01	23,3

11. Расчёт релейной защиты

Релейной защитой называется специальное устройство, обеспечивающее автоматическое отключение повреждённой части электроустановки и сетей.

Защита, установленная на силовом трансформаторе должна обеспечивать его отключение при межфазных и витковых КЗ, а также при замыкании на землю или подавить сигнал о ненормальном режиме работы трансформатора.

Основные требования:

1. Селективность защиты - это способность защиты отключить при КЗ только защитный повреждённый участок сети.

2. Защита должна обладать достаточной чувствительностью значения, которые для разных токов защиты реле указываются в ПУЭ.

3.Надёжность - требование надёжности состоит в том, что защита должна надёжно работать при КЗ в пределах, установленных для них.

Время срабатывания защиты характеризуется выдержкой, обеспечивающей избирательность действий защиты.

t = tвыд + tреле, где

tвыд = 0,01 - 0,1сек

tреле = 0,05 - 0,12сек

Релейная защита выбирается по условиям

1. Защита не должна приходить в действие при прохождении по защищаемому объекту максимального тока нагрузки.

2. Защита должна надежно действовать при к.з на защищаемом участке, имея коэффициент чувствительности при к.з в конце участка не менее 1,5.

3. Защита должна действовать при к.з на смежном участке, осуществляя резервирование и имея коэффициент чувствительности не ниже 1,2.

Максимально токовая защита с ограниченной зонной действия называется токовой отсечкой

Выбираем трансформатор тока по номинальному току линии

Максимально-токовая защита

Ток срабатывания защиты, А

,

где:

Iр - номинальный расчетный ток линии

Кн - коэффициент надёжности, учитывающий погрешность реле (1,1-1,25)

Ксз - коэффициент самозапуска, который зависит от вида нагрузки (2-3)

Кв - коэффициент возврата (0,8-0,85)

Ток срабатывания реле

Iсрр =

Ктт - коэффициент трансформации трансформаторов тока;

Ксх - коэффициент схемы, определяемый схемой соединений трансформаторов тока;

Ксх = 1 для схем соединенных в звезду;

Ксх = - для схем соединенных в треугольник или на разность токов двух фаз.

Выбранный ток срабатывания защиты проверяется на чувствительность.

Выбор уставок по времени действия МТЗ

Тс.з.посл = Тс.з пред + ДТ

ДТ - ступень селективности = 0,5 сек

Тс.з.посл - время срабатывания последующей защиты

Тс.з пред - время срабатывания предыдущей защиты

Уставки реле

РТ - 40/60; РТ - 40/2; РТ- 40/20; РТ - 40/50; РТ - 40/100; РТ - 40/200.

РТ - 85: уставки 4,5,6,7,8,9,10

Привод ПП - 67 Привод ВМПП - 10

РТВ I (5;6;7,5;10) РТВ I (5;6;7;8;9;10)

РТВ II (10;12,5; 15; 17,5) РТВ II (10;12;14;16;18;20)

РТВ III (20;25;30;35) РТВ III (20;22;24;27;30;35)

Токовая отсечка без выдержки времени

Ток срабатывания отсечки Iсро - отстройка от короткого замыкания в конце линии Iсро = Кн * Iкз.max

Iкз.max - максимальный ток короткого замыкания в конце линии трехфазный;

Кн - коэффициент надёжности: 1,2- 1,3 (РТ - 40); 1,5 - 1,6 (РТ - 80); 1,4 - 1,5 (РТМ) отстройка от бросков токов намагничивания силовых трансформаторов.

,

- сумма номинальной мощности всех силовых трансформаторов питающихся по линии;

Uн - среднее номинальное напряжение.

Ток срабатывания реле Iсрр =

Icрo - ток срабатывания отсечки;

- коэффициент схемы;

Ктт - коэффициент трансформации трансформаторов тока.

- определяется ток уставки реле Iуст;

- уточняется Iсро;

- определяется чувствительность отсечки.

Кч = > 1.2 (ПУЭ т.к. отсечка дополнительная защита)

- ток короткого замыкания в месте установки отсечки

Уставки реле

Привод ПП - 67 Привод ВМПП - 10

РТМ - I (5; 7,5; 10; 15) РТМ - I (5;9)

РТМ - II (10; 15; 20;25) РТМ - II (9;15)

РТМ - III (30; 40; 50;60) РТМ - III (15;25)

РТМ - IV (75; 100; 125;150) РТМ - IV (25;40)

РТМ - V (40;80)

РТМ - VI (80;200)

Ток срабатывания защиты, А

= = 20,7А

По справочнику выбираем трансформатор тока по расчетному току линии

Iр = 4,6А

Выбираем тип трансформатора ТПЛ10-15/5А

Ток срабатывания реле

Iср.р = = = 6,9

Ктт = 3

Выбираем реле РТ - 40/50

Токовая отсечка

= = 2832А

= 944А

Проверяем МТЗ и ТО на чувствительность

Кч.МТЗ = Iк-3(3)/Iср.рз = 2360/20,7 =114



МТЗ чувствительна, так как 114 > 1,5

Кч.ТО = Iк-4(2)/Iср.р =1210/944 = 1,28

Кч.ТО чувствительна, так как 1,28 > 1

12. Выбор высоковольтного оборудования на ГПП

В соответствии с ПУЭ всё электротехническое оборудование ячеек 6-10 кВ должно быть выбрано по каталогам, исходя, из условий нормального длительного режима работы электроустановки и проверены на термическую и электродинамическую стойкость по режиму максимальных токов короткого замыкания.

Высоковольтные ячейки выбираются по условиям:

1. По расчетному току

Iном. я? IP

2.По напряжению ячейки

Uяч ?Uсети

где Uсети - напряжение сети, Uяч - напряжение ячейки.

3. По термической устойчивости

I (3)maхк.з? Iуст. яч

где I (3)maxк.з -максимальный трехфазный ток короткого замыкания

4. Динамической стойкости к току короткого замыкания

i у? Iдин. уст. яч



где iу - ударный ток короткого замыкания

iу = Ку* I(3)к.з

Данные ячеек приведены в каталогах

Выбираем ячейку К-59 с вакуумным выключателем ВВУ-СЭЩ- 10/1600 У2 (Самарский Завод «Электрощит»)

Проверяем ячейку:

1) По расчетному току

Iном яч. ? Ip; 1600А>4,6А

2) По напряжению

Uяч>Uсети ; 10кВ > 6кВ

3) По термической устойчивости к током КЗ

I(3) кз? Iт.уяч; 2,36 кА< 20 кА

5) По динамической устойчивости к токам КЗ

iy? iд.уяч; 6,40кА< 51 кА

Выбранная ячейка К-59 с вакуумным выключателем ВВУ-СЭЩ- 10/1600 У2

Подходит по всем условиям окончательно выбираем ее.



13. Расчет заземляющегося устройства

При обслуживании электроустановки опасность представляют не только неизолированные токоведущие части находящиеся под напряжением, но и те конструктивные части электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением при поврежденной изоляции (корпуса электродвигателей, баки трансформаторов, кожухи шинопроводов и т.д.). Одной из мер защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции является заземление.

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение какой-либо части электроустановки с заземляющим устройством. ПУЭ -устанавливает допустимое сопротивление заземляющего устройства Rз. Если заземляющее устройство является общим для установок на различные напряжение, то за расчетное сопротивление заземляющего устройства принимают наименьшее из допустимых.

В электроустановках выше 1000 В с глухо-заземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть не менее 0,5 Ом (подстанции 110 кВ)

В электроустановках выше 1000 В с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 10 Ом (подстанции 35 кВ)

В электроустановках напряжением до 1000 В заземляющее устройство должно быть не более 4 Ом (подстанции 10-6/0,4 кВ)

Эквивалентное удельное сопротивление земли

Песок - Рэ - 700 Ом

Супесь - Рэ - 300 Ом

Суглинок - Рэ - 100 Ом

Скала - Рэ - 1000 Ом

Речная вода - Рэ - 50 Ом

Для определения расчетного сопротивления грунта Рр вводят повышающий коэффициент Кс, учитывающий высыхание грунта летом и промерзание зимой

Рэ = Кс*Р Кс = 3-4 для районов Сибири

Заземлители делятся на искусственные и естественные.

Естественные - обсадные трубы артезианских скважин, стальная броня силовых кабелей, металлические конструкции зданий и сооружений. В качестве искусственных заземлителей, используются вертикально забитые в землю стальные электроды круглые или угловые, соединенные стальной полосой круговой или угловой.

Для подстанций напряжение 3-35 кВ расчет производится по формуле:

Rз = 0,44

Рр - расчетное сопротивление грунта , Ом*м,

S - площадь заземления, м2

nэ- количество вертикальных заземлителей шт.

lэ - длина вертикального заземлителя или железобетонных стоек

Выполнить расчет заземления КТП

Грунт в районе цеха --супесь с температурой 0єС, окружающая среда не агрессивная. Каркас здания цеха фундамент- ленточно/бутовый, стены- кирпичные.

В качестве заземлителей принимаем круглую сталь диаметром 12 мм - вертикальные заземлители , сталь диаметром 10 мм - горизонтальные заземлители.

Rзу=0,44*+= 2,33 Ом



Rз=2,33 Ом что < 4 Ом окончательно выбираем контур 60х60.

Спецификация на проектируемое электрооборудование.

Таблица №8

№ п.п	Наименования электрооборудования кабелей и проводов, материалов	Ед. изм.	Кол-во	Примечание
1	Подстанция трансформаторная КТП-63 с трансформатором ТМГ-63/6/0,4 У1	ком- плект	1	ООО «ИЗЭМИ»
2	Трансформатор силовой с защитным азотным слоем типа ТМГ-63/6/0,4УГ1	шт.	1	-//-
3	Высоковольтная ячейка К-59 с вакуумным выключателем ВВУ-СЭЩ- 10/1600 У2	ком-плект	1	Самарский завод «Электрощит»
4	Щит распределительный силовой с автоматом: ВА 51-31 тип ПР85: ПР 11Р-1-54-УХЛ3ПР-85-048	шт.	19	ООО «СИБЭЛ»
5	Пускатели магнитные типа ПМЛ: ПМЛ-2161ДМ УХЛ4Д ПМЛ-3100 УХЛ4 ПМЛ-1101УХЛ4 ПМЛ-1100 УХЛ4 ПМЛ-1160ДМ УХЛ4 Д ПМЛ-2100 УХЛ4 Б ПМЛ-4100 УХЛ4 Б	шт. шт. шт. шт. шт. шт. шт.	6 1 5 1 1 4 1	ПО «Электротехник»
6	Тепловое реле тип РТЛ: РТЛ-1023 РТЛ-2055 РТЛ-1010 РТЛ-1012 РТЛ-1016 РТЛ-1022 РТЛ-2059	шт. шт. шт. шт. шт. шт. шт.	3 4 5 1 1 4 1	ПО «Электротехник»
	Провода и кабели
7	Кабель силовой высоковольтный 10кВ трех жильный с алюминиевыми жилами, бумажной изоляцией, алюминиевой оболочкой с броней из двух стальных лент ААБ-10-3*25м	м	500	ООО Иркутск- кабель
8	Кабель низковольтный с медными жилами с ПВХ изоляцией ВВГнг 4х185		150
	Кабель низковольтный с алюминиевыми жилами с ПВХ изоляцией АВВГ АВВГ 4х10 АВВГ 4х4 АВВГ 4х150 АВВГ 4х2,5 АВВГ 4х120 АВВГ 4х25 АВВГ 4х6	м	10 72 20 8 20 8 13	ООО Иркутск-кабель
9	Кабель низковольтный с медными жилами с резиновой изоляции, хладостойкий КГ-ХЛ КГ-ХЛ 4х4 КГ-ХЛ 4х2,5	м	100 26	ООО Иркутск- кабель
10	Провод монтажный, гибкий с медными жилами ПВХ изоляцией ПВ3 1х2,5	м	300	ООО Иркутск- кабель
	материалы
11	Труба стальная водогазопроводная Условный проход Ш 20 Условный проход Ш 32 Условный проход Ш 15	кг кг кг	263,2 88,3 25
12	Сталь круглая катаная диаметр 12мм диаметр 10 мм	кг кг	212,8 960,9	Для за- земления
13



Заключение

В курсовом проекте мною выполнены расчеты и проектирование электрических сетей цеха по ремонту электрооборудования, выбор конструкции подстанции и расстановка распределительных щитов.

· расчет нагрузок цеха методом коэффициента максимума;

· выбор защитных аппаратов;

· расчет и выбор сечений проводов и кабелей до и выше 1000В и способы их прокладки;

· выбор электрооборудования цеха и подстанций;

· технико-экономический расчет и выбор схемы электроснабжения;

· расчеты токов коротких замыканий и релейной защиты;

· выбор высоковольтного оборудования КРУ на ГПП;

· составлена спецификация оборудования и материалов для данного проекта;

В графической части проекта показаны электросети на плане цеха и расчетная схема распределительных щитов и подстанции.

В результате выполнения курсового проекта мною освоены методы расчетов и проектирования электросетей реального промышленного объекта, получены навыки и приемы выполнения чертежей в электронных программах AVTOCAD и VISIO.

Считаю, что знания и умения, полученные при курсовом проектировании, будут полезны при выполнении дипломного проекта и в дальнейшей работе по специальности.



Список используемой литературы

1. Руководящие материалы по расчету электрических нагрузок РТМ 36,18. 32.4 - 92. «Тяжпромэлектропроект» Москва 1992г.

2.Постников Н.П. Электроснабжение промышленных предприятий. «Стройиздат», 1980г.

3.Справочник по проектированию электроснабжения под редакцией Ю.Г Барыбина и др. Москва Энергоатомиздат, 1991г.

4.Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д., «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» Москва ,Энергоатомиздат, 2010г.

5. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования под редакцией Ю.Г. Барыбина и др. Москва Энергоатомиздат.1991г.

6.ПУЭ Москва Энергоатомиздат 2010г.

Размещено на Allbest.ru

...