Проектирование электроснабжения промышленного предприятия

Размещено на http: //www. allbest. ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

ФИЛИАЛ ТЮМГНГУ В Г. ТОБОЛЬСКЕ

Кафедра Электроэнергетики

Направление подготовки 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»

Пояснительная записка к курсовой работе Вариант 34

по дисциплине «Электроснабжение»

Проектирование электроснабжения промышленного предприятия

Выполнил: Чуба А.М. группа ЭСбз-11

Проверил: Леонов Е. Н.

Тобольск 2014



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

ФИЛИАЛ ТЮМГНГУ В Г. ТОБОЛЬСКЕ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Проектирование электроснабжение промышленного предприятия

По дисциплине «Электроснабжение»

Студенту Чубе А.М.

Группа ЭСбз-11

Направление подготовки 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»

Рассчитать электрические нагрузки и выбрать электрооборудование для системы электроснабжения промышленного предприятия. Исходные данные для проектирования приведены в таблице 1.

Таблица 1 Исходные данные для проектирования

Энергосистема	ГПП	Цех
МощностьSс, МВ.А	Реактивное сопротивление xс, Ом	Длина линий W1, W2, км	Высшее напряжение UВН, кВ	Низшее напряжение UНН, кВ	Номинальная мощность трансформатора Sном.т, кВ.А	Средневзвешенный коэффициент мощности cosц	Коэффициент загрузки трансформатора kз	Длина линииW3, км	Наименование цеха	Номер подварианта
200	0,8	4	35	10	4000	0,82	0,71	0,28	1	2

Краткое содержание: Введение; расчёт электрических нагрузок; выбор числа и мощности цеховых трансформаторов; выбор схемы и способов прокладки цеховой электрической сети; выбор силового электрооборудования напряжением до 1 кВ; выбор сечений линий распределительной сети предприятия;выбор сечений линий цеховой электрической сети;выбор защитной аппаратуры;расчёт токов короткого замыкания;выбор высоковольтной коммутационной аппаратуры; заключение.



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет электрических нагрузок

2.2 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

3. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБОВ ПРОКЛАДКИ ЦЕХОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

4. ВЫБОР СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 КВ

4.1 Выбор силовых РП

4.2 Выбор комплектных шинопроводов

5. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ЛИНИЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ПРЕДПРИЯТИЯ

5.1 Выбор сечений по допустимому нагреву

5.2 Проверка сечений по потере напряжения

5.3 Выбор сечений по экономической плотности тока

6. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ЛИНИЙ ЦЕХОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

6.1 Выбор сечений по допустимому нагреву

6.2 Проверка сечений по потере напряжения

6.3 Проверка сечений на соответствие выбранному аппарату защиты

7. ВЫБОР ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

электроэнергия промышленный трансформатор напряжение

Основными потребителями электрической энергии являются промышленные предприятия.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приёмники электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электрических станций.

Объектом исследования в представленной работе является участок ремонтно-механического цеха. Предметом исследования-электроснабжение участка ремонтно-механического цеха.

Наша цель работы-овладеть практическими методиками проектирования систем электроснабжения, научиться пользоваться справочными и нормативными материалами для самостоятельного решения комплекса инженерных задач при проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий.



1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Рис. 1 План расположения электрооборудования ремонтно-механического цеха

Таблица 2 Перечень электроприемников ремонтно-механического цеха

Обозначение ЭП на плане цеха	НаименованиеЭП	Номинальная мощностьpн, кВт	Примечание
1,2	Вентиляторы	48
3 - 5	Сварочные агрегаты	10	ПВ = 40 %
6 - 8	Токарные автоматы	12
9 - 11	Зубофрезерные станки	15
12 - 14	Круглошлифовальные станки	4
15 - 17	Заточные станки	3	1-фазные
18, 19	Сверлильные станки	3,2	1-фазные
20 - 25	Токарные станки	9
26, 27	Плоскошлифовальные станки	8,5
28 - 30	Строгальные станки	12,5
31 - 34	Фрезерные станки	9,5
35 - 37	Расточные станки	11,5
38, 39	Краны мостовые	25	ПВ = 60 %



2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет электрических нагрузок

Перед расчетом электрических нагрузок приведем основные характеристики электроприемников цеха в соответствии с табл.1.

Где tgц(cosц) и К_и примем по данным Таб.П1.

Таблица 3 Характеристики электроприемников цеха

Обозн. ЭП на плане цеха	Наименование ЭП	Номин. мощность pн, кВт	Номин. ток каждого ЭП Iн, А	К-нт реактивной мощности tg (cos)	К-нт использования Kи	КПД з, %
1,2	Вентиляторы	48	113,95	0,8	0,8	0,8
3 - 5	Сварочные агрегаты	10	18,84	0,6	0,3	0,85
6 - 8	Токарные автоматы	12	45,58	0,5	0,14	0,8
9 - 11	Зубофрезерные станки	15	60,77	0,5	0,14	0,75
12 - 14	Круглошлифовальные станки	4	15,19	0,5	0,14	0,8
15 - 17	Заточные станки	3	9,29	0,5	0,14	0,85
18, 19	Сверлильные станки	3,2	10,53	0,5	0,14	0,8
20 - 25	Токарные станки	9	36,46	0,5	0,14	0,75
26, 27	Плоскошлифовальные станки	8,5	32,29	0,5	0,14	0,8
28 - 30	Строгальные станки	12,5	47,48	0,5	0,14	0,8
31 - 34	Фрезерные станки	9,5	36,08	0,5	0,14	0,8
35 - 37	Расточные станки	11,5	43,68	0,5	0,14	0,8
38, 39	Краны мостовые	25	69,23	0,5	0,35	0,85

Номинальные токи для трехфазных электродвигателей определяются по формуле:



Номинальные токи для трехфазных электроприемников определяются по формуле:

Номинальные токи для однофазных электродвигателей определяется по формуле :

Для кранов мостовых и для сварочных агрегатов, работающих в повторно кратковременном режиме, приведем установленную мощность к длительному режиму по формуле:

;

Тогда I_н для мостовых кранов и для сварочных агрегатов рассчитывается по формуле:

Расчет номинальных токов для ЭП

Для трехфазных ЭП:

Вентиляторы (1,2):

I_н=;

Для остальных трехфазных станков расчёт производится аналогично и сведен в табл. 3.

Для однофазных ЭП:

Заточные станки ( 15-17):

I_н=;

Сверлильные станки (18,19):

I_н=;

Расчетные величины:

Для вентиляторов:

P_n=2*48=96 кВт;

tgц;

=;

=0,8*96=76;

=0,8*96*0,75=57,6;

=2*48²=4608;

Для остальных трехфазных станков расчёт производится аналогично и сведен в табл. 3.



Ки.гр=143,82/465,4=0,31;

P_p=1,12*143,82=161,07;

=170,09;

S_P=(161,07²+170,09²)*1,05=245,97 кВА;

I_p=245,97/*380=373,71А;

Таблица 4 Расчет электрических нагрузок (форма Ф636-92)

Исходные данные	Расчетные величины	Эффект. число ЭП**	К-нт расч. Нагр. Кр	Расчетная мощность	Расч. ток, А
по заданию технологов	по справ. дан.						активная, кВт	Реакт., кВАр** при при	полная кВА
Наименование ЭП	К-во ЭП, шт.* n	Номинальная (устан.) мощность, кВт*	К-нт испол. Ки	К-нт реакт. Мощ-ти
		Одн. ЭП	общая
Вентиляторы	2	48	96	0,80	1,07	76,80	57,60	4608	23	1,12	161,07	170,09	245,97	373,71
Сварочные агрегаты	3	10	30	0,30	0,45	9,00	12,00	300
Токарные автоматы	3	12	36	0,14	0,29	5,04	8,73	432
Зубофрезерные станки	3	15	45	0,14	0,29	6,30	10,91	675
Круглошлиф. станки	3	4	12	0,14	0,29	1,68	2,91	48
Заточные станки	3	3	9	0,14	0,29	1,26	2,18	27
Сверлильные станки	2	3,20	6,4	0,14	0,29	0,90	1,55	20,48
Токарные станки	6	9	54	0,14	0,29	7,56	13,09	486
Плоскошлиф. станки	2	8,50	17	0,14	0,29	2,38	4,12	144,5
Строгальные станки	3	12,5	37,5	0,14	0,29	5,25	9,09	468,75
Фрезерные станки	4	9,5	38	0,14	0,29	5,32	9,21	361
Расточные станки	3	11,5	34,5	0,14	0,29	4,83	8,37	396,75
Краны мостовые Итого:	2	25	50 465.4	0,35	0,29	17,50 143,82	30,31 170,09	1250 9217,48

2.2 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

Для питания электропотребителей цеха (отнесем его ко второй категории по надежности электроснабжения) выберем двухтрансформаторную КТП с маслонаполненными трансформаторами.

Рис. 2 Схема двухтрансформаторной подстанции: QF1, QF2 - вводные автоматические выключатели; T1, T2 - силовые трансформаторы; QF3 - секционный автоматический выключатель

Номинальная мощность силовых трансформаторов определяется по условию:

где S_р - полная расчетная мощность цеха, кВА;

N - количество трансформаторов;

K_з - коэффициент загрузки трансформатора.

По приложению таб.П4 выбираем трансформатор ТМ-250/10 с характеристиками:

S_ном.т =250 кВА

U_вн=10 кВ

U_нн =0,4 кВ

Примем группу соединений обмоток Д/У_н-11

Потери холостого хода Р_хх=0,7 кВт

Потери короткого замыкания Р_к=3,7 кВт

Ток ХХ i_х =2,3%

Напряжение КЗU_к = 6,5%

Габаритные размеры длина высота=131010501760 мм.

Определим потери напряжения во вторичных обмотках цеховых трансформаторов по формуле:

где - коэффициент загрузки трансформаторапо полной мощности;U_ка, U_кр - соответственно активная и индуктивная составляющие напряжения короткого замыкания трансформатора, %;

cos_ср - средневзвешенный коэффициент мощности трансформатора.

Коэффициент загрузки трансформаторапо полной мощности определяется по формуле:



где S_р.т - расчетная нагрузка силового трансформатора, кВА.

Активная и индуктивная составляющие напряжения короткого замыкания трансформатора определяются по формулам:

где P_к - мощность потерь короткого замыкания, кВт;U_к - напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Определим средний коэффициент мощности по формуле:

соsц_ср= ;

соsц_ср= =0,57;



sinц_ср= ;

sinц_ср= =0,82;

.



3. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБОВ ПРОКЛАДКИ ЦЕХОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

В цеховых электрических сетях различают питающую
и распределительную сети. Линии цеховой электрической сети, отходящие от цеховой трансформаторной подстанции, образуют питающую сеть, а линии, непосредственно подводящие электрическую энергию от распределительных пунктов или шинопроводов к электроприемникам, - распределительную сеть.

Схемы цеховых электрических сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

При магистральной схеме распределение электрической энергии от цеховых трансформаторных подстанций к отдельным узлам нагрузки и мощным электроприемникам осуществляется по отдель-ным линиям.

Подключение магистрали к сборным шинам распределительного устройства КТП осуществляется через линейные автоматические выключатели (рис. 3) или без коммутационного аппарата, т. е. наглухо (рис. 4).

Рис.3 Схема подключения магистралей к КТП через автоматические выключатели отходящих линий



Рис. 4 Схема блока трансформатор - магистраль

Магистральные схемы рекомендуется применять в энергоемких производствах, при частых заменах технологического оборудования, а также при создании модульных электрических сетей для производств с нагрузкой, равномерно распределенной по площади цеха. Магистральные схемы выполняются, как правило, шинопроводами.

Магистрали выполняются неизолированными шинами или комп-лектными шинопроводами типа ШМА. Для распределения электроэнергии используются комплектные шинопроводы типа ШРА. Электроприемники подключаются к шинопроводам ШРА через ответвительные коробки с помощью кабелей. При глухом присоединении магистрали к трансформатору (блок трансформатор - магист-раль) схемы отличаются простотой,надежностью и экономично-стью. Схемы блоков трансформатор - магистраль применяются, как пра-вило, с числом отходящих от КТП магистралей, не превышающим числа установленных трансформаторов.

Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, относятся к высоконадежным элементам системы электроснабжения. Они при-меняются для питания электроприемников любой категории по надежности электроснабжения. Если требуется резервирование питания, то применяются двухтрансформаторные подстанции с установкой АВР на секционном выклю-чателе.

Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, прокла-дывают в зонах, где их повреждение технологическим транспортом или перемещае-мыми механизмами является маловероятным.



4. ВЫБОР СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 КВ

4.1 Выбор силовых РП

Запитанных от Iс.ш.цеховой КТП-2Ч250/10/0,4кВ

РП-1:

I_р=365 А;

Подключенные приемники:

Трехфазные-

Токарные автоматы-3 ед.;

I_н=45,58 А;

Зубофрезерные станки-3 ед.;

I_н=60,77 А;

Круглошлифовальные станки -3 ед.;

I_н=15,19 А;

Количество отходящих линий-9 ед.

В качестве РП-1 выбираем распределительный пункт типа ПР8503 со следующими техническими характеристиками:

Номинальный ток ввода I_н=400 А;

Тип вводного автоматического выключателя ВА 57-39;

Автоматические выключатели на трехфазных отходящих линиях ВА 57-31;

РП-2:

I_р=354 А;

Подключенные приемники:

Трехфазные-

Вентиляторы-2 ед.;

I_н=113,95 А;

Сварочные агрегаты-3 ед;

I_н=18,84 А;

Кран мостовой-1 ед;

I_н=69,23 А;

Количество отходящих линий-6 ед.

В качестве РП-2 выбираем распределительный пункт типа ПР8503 со следующими техническими характеристиками:

Номинальный ток ввода I_н=400 А;

Тип вводного автоматического выключателя ВА 57-39;

Автоматические выключатели на трехфазных отходящих линиях ВА 57-31;

Запитанных от IIс.ш. цеховой КТП-2Ч250/10/0,4кВ

РП-3:

I_р=418 А;

Подключенные приемники:

Трехфазные-

Строгальные станки-3 ед.;

I_н=47,48 А

Фрезерные станки-4 ед.;

I_н=36,08 А

Расточные станки-3 ед.;

I_н=43,68 А

Количество отходящих линий-10 ед.

В качестве РП-3 выбираем распределительный пункт типа ПР8503 со следующими техническими характеристиками:

Номинальный ток ввода I_н=500 А;

Тип вводного автоматического выключателя ВА 57-39;

Автоматические выключатели на трехфазных отходящих линиях ВА 57-31;

РП-4:

I_р=401 А;

Подключенные приемники:

Однофазные-

Заточные станки-3 ед.;

I_н=9,3 А

Сверлильные станки-2 ед.;

I_н=10,53 А

Трехфазные-

Токарные станки-6 ед.;

I_н=36,46 А

Плоскошлифовальные станки-2 ед.;

I_н=32,3 А

Кран мостовой-1 ед.;

I_н=69,3 А

Количество отходящих линий-14 ед.

В качестве РП-4 выбираем распределительный пункт типа ПР8503 со следующими техническими характеристиками:

Номинальный ток ввода I_н=500 А;

Тип вводного автоматического выключателя ВА 57-39;

Автоматические выключатели на трехфазных отходящих линиях ВА 57-31;

Выбор силовых распределительных пунктов производится по номинальному току ввода, по числу отходящих линий, по комплектации (типу защитного аппарата), по номинальному току отходящих присоединений, по степени защиты.

Номинальный ток распределительного пункта не должен превышать расчетный ток группы электроприемников I_р:

,



где I_н - номинальный ток распределительного пункта, А.

Число присоединений к распределительному пункту не должно превышать числа отходящих от распределительного пункта линий и их допустимые токи:

,

гдеN_прис - число присоединений к распределительному пункту; N_л - число отходящих линий; I_р.прис- максимальный рабочий (расчетный) ток присоединения, А;I_доп - длительно допустимый ток, А.

,

4.2 Выбор комплектных шинопроводов

Магистральные и распределительные шинопроводы выбираются по условию длительного нагрева максимальным рабочим (расчетным) током и проверяются по потере напряжения, а также на термическую и электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания (КЗ).

Выбор шинопроводов по длительному нагреву максимальным рабочим (расчетным) током производится по условию:

,

где I_р1 и I_p2- расчетный ток нагрузки первого и второго шинопровода соответственно, А; I_н - номинальный ток шинопровода, А.

По рабочему току выбираем шинопровод магистральный ШМА73УЗ.



Таблица 5

Характеристики	Тип шинопровода
	ШМА73УЗ
Номинальный ток	1600
Электродинамическая стойкость (амплитудное значение), кА	70
Термическая стойкость, кА	20
Сопротивление на фазу, Ом/км: активное при температуре шин 20 °С индуктивное	0,031 0,022
Сопротивление петли фаза - нуль (полное), Ом/км	0,16
Линейная потеря напряжения на 100 м при номинальном токе (нагрузка сосредоточена в конце линии, cosц = 0,8) , В	11,5
Количество и размеры шин на фазу, мм	2 (90Ч8)
Поперечное сечение прямой секции (ширинаЧвысота), мм2	300Ч160
Степень защиты по ГОСТ 14254-96	IP20

Потери напряжения в шинопроводе определяются по формуле:

,

где - сумма моментов токовых нагрузок шинопровода, А·м; I_pi - расчетный ток i-й нагрузки, А;l_i - длина шинопровода от ввода до точки подключения i-й нагрузки, км; U_н - номинальное напряжение шинопровода, В;r₀, x₀ - удельные активное и индуктивное сопротивления шинопровода соответственно, Ом/км; cosц_ср - средневзвешенный коэффициент мощности.



5. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ЛИНИЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ПРЕДПРИЯТИЯ

Выбор сечений линий распределительной сети предприятия производится в зависимости от технических и экономических факторов.

5.1 Выбор сечений по допустимому нагреву

Выбор сечений по допустимому нагреву длительно протекающим максимальным рабочим (расчетным) током производится по условию:

,

где I_р - максимальный рабочий (расчетный) ток нагрузки, А; K_т - поправочный коэффициент на длительно допустимый ток в зависимости от температуры земли и воздуха; K_п - поправочный коэффициент на длительно допустимый ток, учитывающий способ прокладки;I_доп - длительно допустимый ток, А.

Расчетный ток определяется по формуле:

,

I_p=245,97/*0,38=342,24 А;

где S_р - расчетная нагрузка, кВА; U_н - номинальное напряжение линии, кВ.

Длительно допустимые токи кабелей установлены
в каталогах заводов-изготовителей.

Примем для нашего цеха кабели с бумажной пропитанной изоляцией-данные из таб.П10.

Кабели одножильные с алюминиевыми жилами сечением 185мм²;

Длительный допустимый ток -405А;

Прокладка-на воздухе;

К_т=0,85

К_п=1

Сечение кабеля соответствует условию допустимого нагрева.

5.2 Проверка сечений по потере напряжения

Целью проверки сечений по потери напряжения является определение уровня напряжения, подводимого к потребителям, и установление его достаточности для обеспечения нормальной работы потребителей.

Проверка сечений по потере напряжения производится по условию:

,

где ДU_т - потери напряжения в силовом трансформаторе, %
ДU_л - потери напряжения в линии, %; ДU_доп - допустимые потери напряжения, % (принимаются равными 5 %).

Потери напряжения в линии определяются по формуле:

,



где I_р - расчетный ток линии, А; l - длина линии, км; U_н - номинальноенапряжение линии, В; r₀, x₀ - удельные активное и индуктивное сопротивления линии соответственно, Ом/км; cosц_ср - средневзвешенный коэффициент мощности.

5.3 Выбор сечений по экономической плотности тока

Сечения проводников должны быть проверены по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение S_э определяется по формуле:

,

где I_р - расчетный ток в час максимума нагрузки энергосистемы, А; j_э - нормированное значение экономической плотности тока, для заданных условий работы, А/мм² (табл. 5).

СечениеS_э, полученное в результате указанного расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения-240мм².



6. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ЛИНИЙ ЦЕХОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Силовые линии цеховых электрических сетей подразделяются на распределительные и питающие. Распределительной линией называется линия, непосредственно питающая один электроприемник или группу электроприемников. Питающей линией называется линия, которая питает группу электроприемников, но непосредственно к ним не присоединяется.

Сечения силовых линий цеховой электрической сети выбираются по допустимому нагреву длительно протекающим максимальным рабочим (расчетным) током и проверяются по потере напряжения и по условию соответствия выбранному аппарату защиты.

6.1 Выбор сечений по допустимому нагреву

Выбор сечений линий цеховой электрической сети по допустимому нагреву длительно протекающим максимальным рабочим (расчетным) током производится аналогично выбору сечений линий распределительной сети.

За расчетный ток распределительной линии, питающей одиночный электроприемник, принимается номинальный ток данного электроприемника:

.

Для линий, выполненных медными проводниками сечением более 6 мм² и алюминиевыми проводниками сечением более
10 мм², питающих электроприемники с повторно-кратковремен-ным режимом работы, расчетный ток приводится к длительному режиму работы по формуле:



, (43)

где I_н - номинальный ток электроприемника, А; ПВ - продолжительность включения электроприемника, о. е.

Для распределительной линии, питающей группу одновременно запускаемых электроприемников, расчетный ток равен сумме номинальных токов электроприемников, входящих в данную группу:

. (44)

Для магистральных шинопроводов и питающих линий определяется расчетная нагрузка группы электроприемников по методу коэффициента расчетной активной мощности, а затем определяется расчетный ток.

В таблице П13 приведены значения длительно допустимых токов для кабелей с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией,
в таблице П14 - для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена,
в таблице П15- для гибких кабелей с резиновой изоляцией.

6.2 Проверка сечений по потере напряжения

Сечения силовых линий, выбранные по допустимому нагреву длительно протекающим максимальным рабочим (расчетным) током, должны быть проверены по потере напряжения по условию:

, (45)



где ДU_т - потери напряжения во вторичной обмотке цехового трансформатора, %; ДU_п.л - потери напряжения в питающей линии, %; ДU_р.л - потери напряжения в распределительной линии, %; ДU_доп- допустимые потери напряжения (принимаются равными 10 %).

Для распределительной линии, питающей одиночный электроприемник, потери напряжения определяются по формуле

,

где I_р - расчетный ток линии, А;r₀, x₀ - удельные активное и индуктивное сопротивления линии соответственно, Ом/км
(таблица П16); l - длина линии, км; cosц_ср - средневзвешенный коэффициент мощности группы электроприемников.

Потери напряжения в магистральном шинопроводе определяются по формуле:

где I_pi - расчетный ток i-й нагрузки, А;l_i - длина шинопровода от ввода до точки подключения i-й нагрузки, км; U_н - номинальное напряжение шинопровода, В;r₀, x₀ - удельные активное и индуктивное сопротивления шинопровода соответственно, Ом/км.

Потери напряжения в питающей линии определяются по формуле:



Если электроприемники, запитанные от одного распределительного пункта или распределительного шинопровода, имеют одинаковую мощность, то проверку сечений по потере напряжения следует производить для наиболее удаленного электроприемника.

6.3 Проверка сечений на соответствие выбранному аппарату защиты

Данная проверка производится после выбора защитной аппаратуры. Для выбора защитной аппаратуры необходимо определить пиковые нагрузки силовых линий, которые возникают при пуске электроприемников.

Для распределительной линии, питающей одиночный электроприемник, пиковый ток равен пусковому току данного электроприемника:

,

где I_п - пусковой ток электроприемника, А.

При отсутствии паспортных данных пусковой ток может быть принят равным:

- для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и синхронных - 5I_н;

- для асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей постоянного тока - 2,5I_н;

- для печных и сварочных трансформаторов - 3I_н (без приведения к ПВ = 100 %).

Для распределительной линии, питающей группу одновременно запускаемых электроприемников, пиковый ток равен сумме пусковых токов данных электроприемников:

где I_пi - пусковой ток i-го электроприемника, А.

Для магистрального шинопровода пиковый ток определяется по формуле:

где I_п.max - наибольший пусковой ток электроприемников в группе, А; I_нi - номинальный ток i-го электроприемника в группе (кроме электроприемника с наибольшим пусковым током), А.

Для питающей линии пиковый ток определяется по
формуле:

где I_п.max - наибольший пусковой ток электроприемников в группе, А;I_р - максимальный расчетный ток электроприемников, питающихся от данной линии, А; K_и - коэффициент использования электроприемника с наибольшим пусковым током; I_н.max - номинальный ток электроприемника с наибольшим пусковым током, А.

Для того чтобы протекание токов перегрузки и токов короткого замыкания по проводникам не приводило к их перегреву, выбранное сечение должно быть согласовано с аппаратом защиты по условию:

где I_доп - длительно допустимый ток, А; I_з - ток аппарата защиты, А; K_з - коэффициент защиты ( таблица П17).

Приведём пример выбора сечений для одной питающей и одной распределительной линии:

Питающая линия №1 (часть ШМА от Т1 до РП1);

I_р=718 А;

I_доп=1600 А;

7181600- По допустимому нагреву соответствует.

УДU=ДU_пл+ДU_т=0,17+4,23=4,4 %

Для расчетов используем станок №1-вентилятор-АД с короткозамкнутым ротором;



I_п=5*113,9=569,5 А;

Для распределительной линии пиковый ток равен сумме пусковых токов данных электроприемников:

Для магистрального шинопровода пиковый ток равен:

I_пик=569,5+(113,5+18+18+18+45,5+45,5+45,5+60+60+60+15,2+15,2+15,2+69)=1169,8 А

Для питающей линии пиковый ток определяется по формуле:

,

I_пик=569,5+(353,65-0,65*113,95)=848,55 А

Для того, чтобы протекание токов перегрузки и токов короткого замыкания по проводникам не приводило к их перегреву, выбранное сечение должно быть согласовано с аппаратом защиты по условию:

Кз или IдопIз*Кз

Кз=1, IдопIз



В качестве аппарата защиты по таблице П19 принимаем АВ53-41 со следующими техническими характеристиками:

Номинальный ток I_н=1000 А;

Номинальный ток теплового расцепителяI_н.т.р=1000 А;

Характеристика срабатывания электромагнитного расцепителя

I_н.э.р.= I_н.т.р;

Отключающая способность I₀=25 кА.

16001000- соответствует.

Распределительная линия №-3

Потребитель линии-сварочный агрегат (№3).

I_р=1,14*I_н*=1,14*18*=12,98А.

К_т=1-поправочный коэффициент на длительно допустимый ток в зависимости от температуры земли и воздуха (принимаем его для наиболее неблагоприятных условий).

К_п=1-поправочный коэффициент на длительно допустимый ток, учитывающий способ прокладки, в нашем случае для однослойной прокладки в кабельных лотках по стенам цеха.

Выбираем кабель алюминиевый, четырехжильный, марки АПВ, с сечением жилы S_ж=10 мм².

I_доп=45 А

I_р К_т*К_П*I_доп=1*1*45=45 А



12,9845 - соответствует.

U_п.л=0,13 % - для сварочного агрегата питающей является линия 1

ДU_р.л=*(r₀*cosц_ср+x₀*sinц_ср)=*(3,1*0,57+0,073*0,82)=0,14%

УДU=ДU_п.л+ДU_р.л+ДU_т=0,14+0,14+4,23=4,51 %5%-соответствует

Результаты выбора сечений линий цеховой электрической сети сведём в таблицу:

Таблица 6 Выбор сечений линий цеховой электрической сети

№ станка	Марка провода	Iном, А	Iпик	cos ?	sin ?	Сечение жилы, мм2	Iдоп, А	l, км	R0, Ом/км	X0, Ом/км	?Uл,?Uш %	?UУ?5%	Ток аппарата защиты, Iз,А	№ станка
РП-2	ШМА73У3	352	880	0,57	0,82	300*160	1600	0,03	0,022	0,031	0,14	4,32	1000	РП-2
1	ААБл 4*70	113,5	569,5	0,57	0,82	70	75	0,015	0,26	0,0612	0,07	4,32	100	1
2	ААБл 4*70	113,5	569,5	0,57	0,82	70	95	0,007	0,26	0,0612	0,02	4,27	100	2
3	ААБл 4*10	18	90	0,57	0,82	10	95	0,003	3,1	0,073	0,10	4,35	20	3
4	ААБл 4*10	18	90	0,57	0,82	10	60	0,007	3,1	0,073	0,03	4,28	20	4
5	ААБл 4*10	18	90	0,57	0,82	10	60	0,0094	3,1	0,073	0,23	4,48	20	5
38	ААБл 4*35	69	172,5	0,57	0,82	35	45	0,009	1,94	0,0675	0,24	4,42	50	38
РП-1	ШМА73У3	364	910	0,57	0,82	300*160	1600	0,015	0,022	0,031	0,13	4,31	1000	РП-1
6	ААБл 4*16	45,5	227,90	0,57	0,82	16	60	0,008	1,94	0,0675	0,29	4,54	1,94	6
7	ААБл 4*16	45,5	227,90	0,57	0,82	16	60	0,0022	1,94	0,0675	0,20	4,45	1,94	7
8	ААБл 4*16	45,5	227,90	0,57	0,82	16	60	0,002	1,94	0,0675	0,09	4,34	1,94	8
9	ААБл 4*25	60,7	303,87	0,57	0,82	25	75	0,0114	1,24	0,0662	0,10	4,35	1,24	9
10	ААБл 4*25	60,7	303,87	0,57	0,82	25	75	0,0042	1,24	0,0662	0,38	4,63	1,24	10
11	ААБл 4*25	60,7	303,87	0,57	0,82	25	75	0,0042	1,24	0,0662	0,25	4,50	1,24	11
12	ААБл 4*10	15,2	75,97	0,57	0,82	10	45	0,014	3,1	0,073	0,10	4,35	3,1	12
13	ААБл 4*10	15,2	75,97	0,57	0,82	10	45	0,0084	3,1	0,073	0,06	4,31	3,1	13
14	ААБл 4*10	15,2	75,97	0,57	0,82	10	45	0,0084	3,1	0,073	0,10	4,35	3,1	14
РП-3	ШМА73У3	417	1042	0,57	0,82	300*160	1600	0,035	0,022	0,031	0,48	4,66	1000	РП-3
15	ААБл 4*10	9,29	46,44	0,57	0,82	10	45	0,0194	3,1	0,073	0,06	4,31	25	15
16	ААБл 4*10	9,29	46,44	0,57	0,82	10	45	0,0166	3,1	0,073	0,09	4,34	25	16
17	ААБл 4*10	9,29	46,44	0,57	0,82	10	45	0,0124	3,1	0,073	0,14	4,39	25	17
18	ААБл 4*10	10,53	52,63	0,57	0,82	10	45	0,0134	3,1	0,073	0,08	4,33	16	18
19	ААБл 4*10	10,53	52,63	0,57	0,82	10	45	0,0086	3,1	0,073	0,05	4,30	16	19
20	ААБл 4*10	36,46	182,32	0,57	0,82	10	45	0,011	3,1	0,073	0,14	4,39	31,5	20
21	ААБл 4*10	36,46	182,32	0,57	0,82	10	45	0,006	3,1	0,073	0,19	4,44	31,5	21
22	ААБл 4*10	36,46	182,32	0,57	0,82	10	45	0,0066	3,1	0,073	0,19	4,44	31,5	22
23	ААБл 4*25	36,46	182,32	0,57	0,82	25	75	0,006	3,1	0,073	0,28	4,53	31,5	23
24	ААБл 4*25	36,46	182,32	0,57	0,82	25	75	0,002	3,1	0,073	0,22	4,47	31,5	24
25	ААБл 4*16	36,46	182,32	0,57	0,82	16	60	0,002	3,1	0,073	0,33	4,58	31,5	25
26	ААБл 4*16	32,29	161,43	0,57	0,82	16	60	0,0134	3,1	0,073	0,20	4,45	50	26
27	ААБл 4*16	32,29	161,43	0,57	0,82	16	60	0,0056	3,1	0,073	0,12	4,37	50	27
39	ААБл 4*35	69	172,5	0,57	0,82	35	45	0,009	1,94	0,0675	0,24	4,42	50	39
РП-4	ШМА73У3	401	1002,5	0,57	0,82	300*160	1600	0,018	0,022	0,031	0,08	4,26	1000	РП-4
28	ААБл 4*16	47,48	237,40	0,57	0,82	16	60	0,027	1,94	0,0675	0,27	4,52	80	28
29	ААБл 4*16	47,48	237,40	0,57	0,82	16	60	0,001	1,94	0,0675	0,18	4,43	80	29
30	ААБл 4*16	47,48	237,40	0,57	0,82	16	60	0,0066	1,94	0,0675	0,09	4,34	80	30
31	ААБл 4*10	36,08	180,42	0,57	0,82	10	45	0,006	3,1	0,073	0,14	4,39	31,5	31
32	ААБл 4*10	36,08	180,42	0,57	0,82	10	45	0,0062	3,1	0,073	0,04	4,29	31,5	32
33	ААБл 4*10	36,08	180,42	0,57	0,82	10	45	0,002	3,1	0,073	0,25	4,50	31,5	33
34	ААБл 4*10	36,08	180,42	0,57	0,82	10	45	0,002	3,1	0,073	0,16	4,41	31,5	34
35	ААБл 4*16	43,68	218,41	0,57	0,82	16	60	0,0164	1,94	0,0675	0,15	4,40	25	35
36	ААБл 4*10	43,68	218,41	0,57	0,82	10	45	0,01	1,94	0,0675	0,11	4,36	25	36
37	ААБл 4*10	43,68	218,41	0,57	0,82	10	45	0,0062	3,1	0,073	0,12	4,30	25	37

Примечание: в - прокладка на воздухе (в коробах), з - прокладка в земле.

7. ВЫБОР ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ

Аппаратом защиты называется аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при возникновении в ней коротких замыканий или перегрузок.

Автоматические выключатели (АВ) лишены большинства недостатков, присущих плавким предохранителям, а номенклатура позволяет широко применять их в промышленных электрических сетях. По сравнению с предохранителями автоматические выключатели имеют значительно меньший разброс тока срабатывания зашиты. Уставки и выдержки времени автоматических выключателей могут быть регулируемыми.

Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям:

- по номинальному напряжению:

,

где U_н.а - номинальное напряжение автоматического выключателя, В

U_с - номинальное напряжение электрической сети, В;

- по номинальному току:

,

где I_н.а - номинальный ток автоматического выключателя, А; I_р-- расчетный ток нагрузки, А;

- по номинальному току теплового расцепителя:

,



где I_н.т.р - номинальный ток теплового расцепителя, А;

- по номинальному току электромагнитного расцепителя:

,

где I_н.э.р - номинальный ток электромагнитного расцепителя, А;I_пик - пиковый ток защищаемого электроприемника, А.

Автоматические выключатели проверяются по отключающей способности по условию:

,

где I₀ - отключающая способность автоматического выключателя, кА; - ток трехфазного КЗ на выходе автоматического выключателя, кА.

Номинальные токи расцепителей автоматических выключателей, последовательно включенных в цепь на разных уровнях системы электроснабжения, должны различаться не менее чем на одну ступень. Номинальные токи расцепителей автоматического выключателя, ближайшего к источнику питания (вводного), должны быть не менее чем в 1,5 раза выше по сравнению с наиболее удаленным. Выполнение указанных условий обеспечивает селективность срабатывания тепловых расцепителей. При коротких замыканиях селективность защиты обеспечиваться не будет, т. к. электромагнитные расцепители при токах, равных или больших их токов уставки, срабатывают практически ...