Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Шахтные вентиляторные установки главного проветривания предназначены для систем шахтной вентиляции главного проветривания выработок шахт и рудников и состоят из рабочего и резервного вентиляторов с электроприводом, пускорегулирующей аппаратуры, аппаратуры режима работы (подачи и давления), контроля температуры подшипников, аппаратуры дистанционного и автоматизированного управления, защиты и сигнализации, комплекта средств для реверсирования воздушной струи и перехода с работающего вентилятора на резервный, главного, подводящего и вентиляционных каналов, строительных сооружений (зданий, фундаментов, диффузоров, глушителей шума и т. п.).

Вентиляторные установки главного проветривания размещают, как правило, в здании на поверхности земли у устьев герметически закрытых стволов, шурфов, скважин и штолен, они пропускают весь воздух, проходящий по действующим выработкам шахты или рудника за исключением тупиковых забоев.

Вентиляторы могут использоваться также в системах вентиляции для проветривания крупных цехов предприятий металлургической, химической и других отраслей промышленности, где их условия работы совпадают или близки к условиям основного назначения по указанному стандарту и при соответствии требованиям действующей нормативно-технической документации.

Шахтные вентиляторы главного проветривания в зависимости от направления движения воздушного потока в рабочем колесе изготавливают двух типов:

центробежные (радиальные) и осевые. Центробежные вентиляторы по конструкции рабочего колеса делятся на односторонние и двусторонние. Односторонние центробежные вентиляторы имеют рабочее колесо одностороннего всасывания, а двусторонние - двустороннего. Осевые вентиляторы по конструкции и числу рабочих колес делятся на одноступенчатые, многоступенчатые и встречного вращения.

Шахтные вентиляторы применяются для транспортирования шахтного воздуха при незначительном повышении его давления и представляют собой турбомашины, в рабочих колесах которых происходит приращение удельной энергии воздуха за счет взаимодействия лопаток колеса с обтекающим их потоком.

В центробежных вентиляторах воздушный поток через входной патрубок в осевом направлении засасывается из всасывающей или всасывающих (в вентиляторе двустороннего всасывания) коробок в рабочее колесо, где отклоняется на 90? в межлопаточном пространстве рабочего колеса и под действием центробежных сил выбрасывается лопатками в радиальном направлении в спиральный корпус (кожух), который отводит воздух в требуемом направлении, одновременно частично преобразуя динамическое давление потока в статическое. В осевых вентиляторах воздушный поток поступает в рабочее колесо в осевом направлении и выдается из межлопаточного пространства также в осевом направлении, например, в диффузор и далее в атмосферу (при работе вентилятора на всасывание).

Шахтные вентиляторы характеризуются подачей Q (мі/с), статическим Psv или полным Pv (в зависимости от того, работает вентилятор на всасывание или нагнетание) давлением (Па), мощностью электропривода N (кВт), статическим зs или полным з коэффициентом полезного действия.

В процессе эксплуатации шахтных вентиляторных установок главного проветривания сопротивление вентиляционной сети значительно изменяется, поэтому вентиляторы необходимо оборудовать средствами регулирования подачи и давления, т. е. конструкция вентилятора должна обеспечивать гибкое приспособление его аэродинамических характеристик к изменяющейся во времени характеристике сети.

Центробежные вентиляторы регулируют различными способами: поворотом лопаток направляющих аппаратов; с помощью поворотных закрылков, устанавливаемых на лопатках рабочих колес (редко из-за низкой надежности и сложности); изменением частоты вращения рабочего колеса, применяя регулируемый электропривод или заменяя на двигатель с другой частотой вращения, а также установкой на концах лопаток гибких элементов или жестких поперечных ребер определенной высоты и др. Наиболее распространено регулирование осевыми направляющими аппаратами и изменением частоты вращения рабочего колеса (регулируемый привод). Последний способ наиболее экономичен, однако регулируемый привод еще сложен, дорог и требует совершенствования.

Режим работы осевых вентиляторов главного проветривания регулируют, поворачивая лопатки рабочего колеса, направляющего и спрямляющего аппаратов, а также снимая часть лопаток с рабочих колес и изменяя их частоту вращения, например, заменив данный двигатель на двигатель с большим или меньшим числом оборотов. В настоящее время разрабатываются одноступенчатые осевые вентиляторы с поворотом рабочих лопаток на ходу, что позволит плавно регулировать параметры в широких пределах.

1. Категории электроприемников и обеспечение надежности

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории:

Электроприемники I категории -- электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники II категории -- электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники III категории -- все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников I категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить необходимой непрерывности технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников I категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление рабочего режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников II категории 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.

Допускается питание электроприемников II категории по одной ВЛ, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 сут. Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему длительному току ВЛ. Допускается питание электроприемников II категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату.

При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более 1 сут. допускается питание электроприемников II категории от одного трансформатора.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сут.

Вентилятор главного проветривания относится к электроприемникам 1 категории и должен питаться от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

2. Расчет электрических нагрузок

При проектировании систем электроснабжения вентилятора главного проветривания выполняется ряд расчетов, по результатам которых выбирается оборудование КТП, сечение и материал проводников, наиболее экономичные способы передачи электрической энергии, конфигурации сети, расположение трансформаторной подстанции. Расчетные электрические нагрузки и учет изменения их во времени, в этом случае, являются исходными данными для всего последующего проектирования.

При проектировании во первых находим расчетные нагрузки для групп электроприемников, получающих питание от КТП. Во вторых, с целью систематизации потребителей, составляем таблицу нагрузок (таблица 2.1). В таблицу сводим все известные данные: количество потребителей n, шт.; номинальная мощность потребителя , кВт; коэффициент спроса ; коэффициент мощности . По этим данным вычисляем остальные величины, по формулам приведённым ниже:

2.1 Суммарная установленная мощность , кВт

(2.1)

где - номинальная мощность потребителя, кВт;

- количество потребителей, шт.

2.2 Расчётная активная мощность Р_рас, кВт

Р_рас = Р_уст · k_сп (2.2)

где Р_уст. - установленная мощность потребителя, кВт;

К_сп. - коэффициент спроса.

2.3 Расчётная реактивная мощность Q_рас, кВар

Q_рас = Р_рас · tg ц (2.3)

где Р_рас - расчётная активная мощность, кВт:

tg ц - определяется по средневзвешенному коэффициенту мощности приёмника.

Полученные значения сводятся в таблицу 2.1 «Расчёт электрических нагрузок».

Таблица 2.1

Расчет электрических нагрузок

Потребитель		n,шт
По нагрузкам на 6 кВ
1.двигатель асинхронный ГВУ	2000	2	4000	0.95	0.85	0.61	3800	2318
По нагрузкам на 0.4кВ
2.двигатель лебедки	5	12	60	0.7	0,8	0,75	42	31.5
3.двигатель маслостанции	2	4	8	0.7	0,75	0,88	5.6	4.92
4.двигатель станции пожаротушения	90	1	90	0.85	0,85	0.61	76.5	67.32
5.двигатель вспомогательный	1.5	2	3	0.7	0.75	0.88	2.1	1,848
6.двигатель охлаждения маслостанции	1	2	2	0.7	0,75	0,88	1.4	1.232
7.двигатель вентиляции машзала	10	2	20	0.7	0.8	0.75	14	10.5
8.освещение	0.25	12	3	0,9	0,95	0.32	2,7	0.864
Итого:	1.По нагрузкам на 6 кВ	3800	2318
	2.По нагрузкам на 0.4 кВ	144.3	118.18

По нагрузкам на 6 кВ

(кВЧА) (2.4)

По нагрузкам на 0.4 кВ

2.3 Расчетное значение активной мощности нагрузки Р, кВт

Р_рас = Р_рас.1 + Р_рас.2 + Р_рас.3+….+Р_рас7 (2.5)

Р_рас = 144.4 (кВт)

2.4 Расчетное значение реактивной мощности нагрузки Q, кВар

Q_рас = Q_рас.1 + Q_рас.2 + Q_рас.3+….+Q_рас7 (2.6)

Q_рас = 118.18(кВар)

2.5 Расчётное значение полной мощности нагрузки S_рас, кВа

(2.7)

(кВЧА)

3. Выбор схемы электроснабжения

Система электроснабжения предприятия включает источник питания; линии электропередачи для канализации электроэнергии; понизительные, распределительные и преобразовательные подстанции с соединяющими их воздушными и кабельными линиями, а также токопроводы, обеспечивающие подвод электроэнергии к потребителям.

К электроснабжению предприятий предъявляется ряд требований, зависящих от потребляемой ими мощности, характера их электрической нагрузки, особенностей технологического процесса, климатических условий, факторов окружающей среды.

В зависимости от суммарной установленной мощности электроприемников все предприятия условно подразделены на малые (до 5000 кВт), средние (до 75 000 кВт) и крупные (с установленной мощностью до 100 МВт и более).

Схемы и конструктивная реализация системы электроснабжения должны обеспечивать перспективу развития и роста электропотребления без коренной реконструкции системы.

Основными источниками электроснабжения подавляющего большинства промышленных предприятий являются районные электрические системы. Сооружение на предприятии источника электроэнергии может потребоваться в следующих случаях:

а) при размещении предприятия в удалённых районах, не охваченных энергетической системой;

б) при наличии специальных требований к бесперебойности питания, когда собственный источник необходим для резервирования или как аварийный источник питания (для особой группы из электроприёмников первой категории по надёжности электроснабжения);

в) при значительной потребности в паре для производственных целей или же при наличии на объекте большого количества отходов, которые экономически целесообразно использовать, как топливо для электростанции (газы, опилки и т.д.).

В зависимости от общей схемы электроснабжения, величины потребляемой мощности, территориального размещения нагрузок, требуемой степени бесперебойности, а также от наличия или отсутствия собственного источника питания может быть подведено:

а) к одному общему для всего предприятия приёмному пункту (ГПП, ЦРП, РП). Схемы с одним приёмным пунктом электроэнергии применяются при отсутствии специальных требований к бесперебойности питания и при относительно компактном расположении нагрузок. При наличии нагрузок первой категории необходимо секционирование шин приёмного пункта и питание каждой секции по отдельной линии;

б) к двум и более пунктам. Схемы с двумя и более приёмными пунктами электроэнергии применяются:

– при наличии специальных требований к бесперебойности питания или при преобладании нагрузок первой категории;

– при развитии предприятия этапами и при целесообразности использования нескольких приёмных пунктов электроэнергии по территориальному расположению нагрузок;

– во всех других случаях, когда применение нескольких приёмных пунктов экономически целесообразно, например, в случаях, когда приёмные пункты одновременно выполняют функции РП, что удешевляет систему электроснабжения;

в) по схеме глубокого ввода на территории предприятия сквозной магистрали (воздушной или кабельной) для непосредственного присоединения к ней трансформаторных подстанций без сооружения промежуточных узлов (ГПП, ЦРП и т.д.). Глубокие вводы питающих линий на территорию предприятия и отпайки от проходящих линий энергетической системы становятся основными способами питания предприятий. Внешняя питающая сеть сливается с распределительной сетью первой ступени, распределение энергии на первой ступени происходит при повышенном напряжении, т.е. с минимальными потерями энергии и наименьшими затратами проводникового материала.

При выборе схемы электроснабжения вентилятора главного проветривания необходимо учитывать категорию потребителя в отношении электроснабжения.

Т.к. здесь представлен элекроприемник 1 категории то выбираем радиальную схему электроснабжения потому что она более надежна в эксплуатации.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.1 схема электроснабжения вентиляторов главного проветривания

4. Выбор и расчет трансформаторов

При выборе трансформаторов опираемся на выбранную схему электроснабжения рис. 3.1 и выводы о категории электроприёмников в отношении надёжности электроснабжения в разделе 1.

Для выбора типа и исполнения трансформаторов учитываем условия установки и применения трансформаторов, температуру и состояние окружающей среды. Вентилятор главного проветривания имеет 1 категорию т.е. требует установки резервного трансформатора для питания потребителей по 0,4 кВ.

Мощность трансформаторов, устанавливаемых в КТП для питания нагрузки из табл. 2.1.

Полная мощность трансформатора S_рас, кВа в участковой понизизительной подстанции (УПП), для цепей 0,4 кВ

(4.1)

где Р_рас - расчетная активная мощность, кВт;

Q_рас - расчётная реактивная мощность, кВАр.

(кВЧА)

4.1 По расчетной мощности трансформатора (S_рас) и по перечисленным выше условиям применения, по таблице справочника выбираем марку трансформатора ТТА-RES-160/6

Таблица 4.1

Технические данные трансформатора ТТА-RES-160/6

Тип тр-ра	Мощ-ность кВ А.	Напряжение обмотки, кВ.	Потери в трансформаторе	Ток xy, %	Напряжение Uкз
		ВН	НН	Рхх, кВт	Ркз, кВт
ТТА	160	6.3; 10	0.4; 0.23	0.46-0.54	2.65-3.1	2.4	6.5-6.8%

4,2 Проверка выбранных трансформаторов по коэффициенту загрузки в₁, он должен быть в пределах 70 - 80 %

(4.2)

Коэффициент загрузки при аварийном выходе из строя одного трансформатора



Далее рассчитываю потери в трансформаторе для активной и реактивной

Мощности.

= (4.3)

= (4.4)

= (4.5)

=

= (4.6)

=

=

=

Определяем расчётную мощность трансформатора с учётом активных и реактивных потерь.

(4.7)

= 201,44

Выбранный трансформатор проверяем по условию надежной работы.

(4.8)

(4.9)

Принимаем к установке два трансформатора типа ТТА-RES-160/6 технические данные которого представлены в таблице 4.1

5. Выбор компенсирующих устройств

электроснабжение вентилятор электрический трансформатор

При подключении к электрической сети активно - индуктивной нагрузки ток отстает от напряжения U на угол сдвига . Косинус этого угла называется коэффициентом мощности. Электроприемники с такой нагрузкой потребляют как активную Р, так и реактивную Q мощность.

Активная энергия, потребляемая электроприемниками, преобразуется в другие виды энергии, механическую, тепловую, энергию сжатого воздуха и газа и т. п. Реактивная энергия мощность Q не связана с полезной работой ЭП и расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, линиях.

Прохождение в электрических сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах, дополнительные потери напряжения, требует увеличения номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает пропускную способность всей энергосистемы.

Мерами по снижению потребления реактивной мощности: естественная компенсация без применения специальных компенсирующих устройств; искусственная компенсация, называемая чаще просто компенсацией, с применением КУ.

В данном курсовом проектировании производим расчет искусственной компенсации.

Компенсация реактивной мощности, потребляемой электроэнергии осуществляется:

- за счет реактивной мощности с опережающим , выделяемой в сеть синхронными электродвигателями;

- за счет батарей статических конденсаторов, устанавливаемых на шинах 6 кВ подстанции.

5.1 Определим угол сдвига фаз до компенсации cosц₁:

(5.1)

По [3] принятым нормативным значениям коэффициента мощности, выбираем cosц₂ = 0,93

5.2 Вычислим величину требуемой реактивной мощности компенсирующего устройства:

(5.2)

где P - активная нагрузка предприятия, кВт;

ц₁ - угол сдвига фаз до компенсации;

ц₂ - угол сдвига фаз после компенсации;

5.3 Определим ёмкость одной фазы конденсаторной батареи при соединении треугольником:

, (5.3)

где w - угловая скорость, рад·с, w = 2пf;

Выбираем предварительно конденсатор марки КС2-6300-50

Таблица 5.1

Технические характеристики конденсатора КС2-6300-50

тип	Напряжение, В	Мощность, кВАр	Емкость мкФ.
КС2-6300-50	6300	50	46

5.4 Определяем число конденсаторов на фазу при параллельном соединении:

(5.4)

где С_ф - суммарная ёмкость одной фазы конденсаторной батареи при соединении треугольником:

С_к, - емкость одного конденсатора, табл.5.1;

n - число конденсаторов, шт

Всего конденсаторов в батарее:

m = 3?n = 3?1= 3(шт)

5.5 Определяем реактивную мощность батареи конденсаторов при соединении треугольником:

Q_к = m ? Q_c,кВар, (5.5)

Где Q_c - реактивная мощность одного конденсатора, кВар.

Q_к = 3 ?50 = 150 кВар

Сравниваю:150 кВ Ар 912,4 кВ Ар

Данное условие не выполняется следовательно увеличиваем число конденсаторов до 21.

Q_к = 21 ?50 = 1100 кВар

Сравниваю:1100 кВ Ар 912,4 кВ Ар

Выполняется.окончательно принимаю к установке конденсатор КС2-6300-50. технические характеристики приведены в таблице 5.1.

На месте необходимо выполнить следующие условия для повышения cosц естественным путём - предусмотреть рациональное использование и качественную эксплуатацию электрооборудования.

Последнее может быть достигнуто проведением следующих мероприятий:

1. повышением загрузки электродвигателей за счёт рационального изменения технологического процесса: двигатели работающие с постоянной недогрузкой, следует заменять менее мощными;

2. ограничением времени работы двигателей на холостом ходу;

3. повышением качества ремонта электродвигателей;

4. улучшением работы трансформаторов, переводя их нагрузки на другие трансформаторы или отключая их во время её уменьшения;

5. заменой асинхронных двигателей с фазным ротором во всех случаях, когда это возможно, короткозамкнутыми асинхронными двигателями, имеющими, как правило, более высокий cos ц;

6. заменой, где это возможно, асинхронных двигателей на синхронные, работающие с перевозбуждением.

6. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжения до 1000В

Особенность расчетов токов короткого замыкания в сетях до 1000В является то, что необходимо учитывать как индуктивное и активное сопротивление энергетической цепи.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 6.1 схема расчетная

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6.2 Схема замещения в сетях выше 1000 В.

6.1 Находим ток КЗ на шинах подстанции.

(6.1)

где- мощность КЗ на шинах подстанции, МВА

6.2 Индуктивное сопротивление Хс

(6.2)

6.3 Индуктивное сопротивление кабельной линии

, (6.3)

где - длина кабельной линии,км

,

6.4 Результирующее сопротивление от секции шин 6 кВ до двигателя в точке К1

Ом,

6.5 Ток короткого замыкания в точке К1

= , (6.4)

где- ток короткого замыкания в точке, А;

А,

6.6 Индуктивное сопротивление кабельной линии

, (6.5)

где - длина кабельной линии,м

,

6.7 Результирующее сопротивление в точке

Ом,

6.8 Ток короткого замыкания в точке

 = , (6.6)

где- ток короткого замыкания в точке, А;

А,

6.9 Ударный ток короткого замыкания в каждой расчетной точке сети напряжением выше 1000В

, (6.7)

6.10 Действующее значение тока короткого замыкания в каждой расчетной точке

, (6.8)

6.11 Ток короткого двухфазного замыкания в каждой точке

, (6.9)

6.12 Амплитудное значение в каждой точке

, (6.10)

6.13 Ток термической устойчивости в каждой точке

, (6.11)

6.14 Мощность короткого замыкания в каждой точке

(6.12)

Таблица 6.1

Расчетные значения токов и мощности короткого замыкания

Точка	Iкз,кА	Iуд,кА	Iу,кА	Iа,кА	IкІ,кА	Iтерм,кА	Sк,МВА
К	9,17	23,38	13,94	12,93	7,93	0,917	95,18
К1	9,01	22,97	13,69	12,70	7,79	0,901	93,52
К2	8,91	22,72	13,54	12,56	7,71	0,891	92,49



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6.3 Схема замещения в сетях до 1000 В.

6.1 Индуктивное сопротивление обмоток трансформатора (ОМ)

(6.13)

Где фактическая нагрузка трансформатора (кВА)

6.2 Активное сопротивление обмоток трансформатора (ОМ)

R, (6.14)

где - мощность КЗ (потери в обмотках трансформатора) принимаем по паспортным данным трансформатора.

I - номинальный ток обмотки вторичной напряжения трансформатора, А;

- номинальное напряжения вторичной обмотки трансформатора, В,

400В

Найдем номинальный ток

I А,

Ом,

6.3 Полное сопротивление обмоток трансформатора

, (6.15)

где - полное сопротивление обмоток трансформатора, Ом.

Ом,

6.4 Ток короткого замыкания на секции шин 0,4 кВ в точке

= , (6.16)

где - ток короткого замыкания на шинах 0,4 кВ,А ;

- номинальное напряжение обмотки НН трансформатора, В;

1,05 - коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжения в системе на 5% от номинального напряжения;

,

6.5 Индуктивное сопротивление кабельной линии

, (6.17)

где - длина кабельной линии,км

,

6.6 Активное сопротивление кабельной линии до распределительного щита.Ом

(6.18)

6.7 Полное сопротивление кабельной линии до распределительного шкафа

, (6.19)

где - - полное сопротивление кабельной линии, Ом;

Ом,

6.8 Результирующее сопротивление от секции шин 0,4 кВ до распределительного шкафа в точке

Ом,

6.9 Ток короткого замыкания в точке

= , (6.20)

где- ток короткого замыкания в точке, А;

А,

6.10 Индуктивное сопротивление кабельной линии

, (6.21)

где - длина кабельной линии,м

,

6.11 Полное сопротивление кабельной линии

, (6.22)

где - - полное сопротивление кабельной линии, Ом;

Ом,

6.12 Результирующее сопротивление в точке

Ом,

6.13 Ток короткого замыкания в точке

= , (6.23)

где- ток короткого замыкания в точке, А;

А,

6.14 Ударный ток короткого замыкания в каждой расчетной точке сети напряжением до 1000В

, (6.24)

6.15 Действующее значение тока короткого замыкания в каждой расчетной точке

, (6.25)

6.16 Ток короткого двухфазного замыкания в каждой точке

, (6.26)

6.18 Результаты расчетов короткого замыкания в сетях до 1000В заносим в таблицу 6.2

Таблица 6.2

Расчет токов короткого замыкания до 1000 В

Точка
	0.47	0.869	0,52	0,406
	0.411	0,76	0,45	0,356
	0.401	0,742	0,44	0,347

7. Выбор и расчет электрических сетей

Передача электроэнергии от источника питания до приёмного пункта осуществляется по воздушным и кабельным линиям.

Конечная цель расчета электрических сетей - определение наименьшего сечения проводов жил воздушных и кабельных линий по техническим и экономическим условиям.

К техническим условиям относят:

· выбор сечений по нагреву рабочим током;

· выбор сечений по нагреву от кратковременного выделения тепла при токе короткого замыкания;

· проверка сечения по допустимым потерям напряжения при передаче электроэнергии;

· проверка механической прочности проводов и кабелей.

К экономическим условиям выбора относят расчет сечения по экономической плотности тока - то есть определение сечения линии, приведенные затраты на сооружение которой будут минимальными. По экономической плотности тока рассчитываются провода для стационарных линий, питающих подстанции карьеров, фабрик или отдельных цехов предприятия.

По экономической плотности тока не проверяются:

· временные передвижные линии сроком службы менее 5 лет;

· ответвления к мелким приемникам;

· осветительные сети;

· линии напряжением до 1000 В при длительности использования максимума нагрузки до 4000 - 5000 часов в год.

Окончательное сечение провода или жилы кабеля выбирается наибольшее, путем сравнения результатов расчетов по разным условиям выбора, с учетом того, что потребители распределены равноудалено.

7.1 Расчетный ток нагрузки для выбора кабеля, питающего электродвигатель каждого отдельного потребителя согласно таблице 2.1.

, А (7.1)

где расчетная мощность на шинах подстанции КВА

U-номинальное напряжение сети В

7.2 Рассчитываем значение тока линии РУ- 6 кВ

(7.2)

7.3 Рассчитываем значение тока линии РУ-0,4кВ

(7.3)

7.4 Расчетный ток нагрузки для выбора кабеля питающего группу эл. Двигателей

 (7.4)

7.5 Рассчитываем экономически целесообразное сечение

(7.5)

Принимаем для линий РУ J=2.7, для всех двигателей J=3.5

7.6 Потери напряжения в кабельных линиях

(7.6)

Расчет представлен в таблице 7.1

Таблица 7.1

Расчет рабочих токов линий

№	Наименование потребителя	Кол-во	Длина кабеля,м				Марки кабеля
1	Линия от секции шин 6 кВ до высоковольтного двигателя	2	60	503,7	0,2	144	НРГ 3х150
2	Линия от секции шин 6 кВ до трансформатора	2	200	27.2	0.23	10	НРГ 3х25
3	Линия от трансформатора до СШ - 0.4 кВ	2	100	359,3	2,1	120	НРГ 4х120
4	лебедка	6	120	43,3	1,3	12	ВВГ 4х16
5	маслостанция	2	50	5,9	0,5	2,9	ВВГ 4х4
6	станция пожаротушения	1	120	134	2,3	48	ВВГ 4х50
7	двигатель вспомогательный	1	120	2,3	2,1	0,8	ВВГ 4х1,5
8	двигатель охлаждения маслостанции	1	50	1,6	0,5	0,5	ВВГ 4х1,5
9	вентиляция машзала	1	60	14,8	1,7	5	ВВГ 4х6
10	освещение	12	100	0,3	0,2	0,08	ВВГ 4х1,5

8. Выбор и расчет электрооборудования

Надежная работа электрооборудования обеспечивается правильным выбором коммутационной аппаратуры.

В данном разделе производится выбор электрической аппаратуры высокого и низкого напряжения, который производится на основе сравнения напряжения, расчетных токов нагрузки, токов короткого замыкания, пусковых токов в расчетных точках с данными из каталогов и справочников.

Электрическая аппаратура должны удовлетворять ряд требований, обеспечивающих безопасность и надежность ее в эксплуатации.

К числу таких требований можно отнести:

1. закрытое исполнение для защиты от проникновения пыли и влаги;

2. повышенная механическая прочность для защиты от внешних повреждений;

3. наличие блокировочных устройств и приспособлений, исключающих возможность от прикосновений к токоведущим частям при включенном положении;

4. обеспечения автоматического контроля непрерывности заземления в случаи применения аппаратуры для передвижных приемников на выемочных участках, а также других соответствующих требований.

Для удобства выбора все каталожные и расчетные величины сведены в таблицы.

8.1 Выбор разъеденителей

Производиться по следующим параметрам:

(8.1)

(8.2)

Таблица 8.1

технические характеристики разъеденителя РВ -6/600У1

Расчетные величины	Каталожные величины
Uрасч = 6 кВ Iрасч =503,7 А Iу = 13,94 кА Iуд = 23,38 кА Iтерм = 0,917 кА	Uном = 6 кВ Iном =600 А Iу = 35 кА Iуд = 60 кА Iтерм = 14 кА

8.2 Выбор высоковольтных выключателей

Производиться по следующим параметрам:

(8.3)

(8.4)

Таблица 8.2

технические характеристики высоковольтного выключателя ВВТЭ(П) -10 - 20УХЛ2

Расчетные величины	Каталожные величины
Uрасч = 6 кВ Iрасч =503,7 А Iу = 13,94 кА Iуд = 23,38 кА	Uном = 10 кВ Iном =630 А Iу = 20 кА Iуд = 52 кА

8.3 Выбор шкафов КРУ

Производиться по следующим параметрам:

(8.5)

(8.6)

Таблица 8.2

технические характеристики шкафа КМ - 1Ф - 10(6) - 31.5УЗ

Расчетные величины	Каталожные величины
Uрасч = 6 кВ Iрасч =503,7 А Iуд = 23,38 кА	Uном = 6,3 кВ Iном =630 А Iуд = 31,5 кА

8.4 Выбор автоматических выключателей для каждого ответвления

Производиться по следующим параметрам:

(8.7)

(8.8)

(8.9)

(8.10)

Таблица 8.1

Выбор автоматических выключателей для каждого ответвления и технические данные

Наименование			Модель	Номинальный ток	Уставка тока расцепителя I,А
Линия от трансформатора до РУ - 0.4 кВ	359,3	2592	ВА04-36	400	3200
лебедка	43,3	365.9	ВА04-36	50	400
маслостанция	5,9	54	S233RC20	20	100
станция пожаротушения	134	1159.2	ВА04-36	160	1250
двигатель вспомогательный	2,3	19.5	S233RC10	10	40
двигатель охлаждения маслостанции	1,6	12.7	S233RC10	10	40
вентиляция машзала	14,8	122	ВА04-36	16	250
Освещение	0,3	2,25	S233RC10	10	40

Таблица 8.2

Выбор и технические данные электромагнитных пускателей

Наименование		Тип пускателя			Тепловые Реле,А	Предельный откл. ток,кА
лебедка	43,3	ПАЕ-500	380	106	70….97,5	10
маслостанция	5,9	ПМ12	380	25	7…….10	10
станция пожаротушения	134	ПАЕ-600	380	140	85….114	10
двигатель вспомогательный	2,3	ПМ12	380	10	7……..10	10
двигатель охлаждения маслостанции	1,6	ПМ12	380	10	7…….10	10
вентиляция машзала	14,8	ПМ12	380	40	21,3….25	10

9. Расчет заземляющего устройства

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землёй металлических не токоведущих частей, нормально находящиеся без напряжения, но на которых оно может появиться в результате повреждения изоляции, с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство - совокупность электрически соединённых между собой заземлителей и заземляющих проводников.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлении и заземляющих проводников. Заземлителем называется металлический проводник или группа проводников, находящихся непосредственном соприкосновением с землей. Заземляющим проводником называется проводник, соединяющие заземленные части электроустановок с заземлителем.

Расчет проводим согласно [2] разделу 8.2 «Расчет заземляющих устройств»

Для заземляющего устройства ремонтного бокса принимаем: в качестве вертикальных электродов - угловую сталь с шириной сторон 50 мм, толщиной стенки 6 мм; в качестве горизонтального контура - круглую сталь диаметром 10 мм. Длина вертикальных электродов - 2 м; длина контура по периметру здания 142 м (размеры ремонтного бокса - 40Ч30 м). Верхние концы вертикальных электродов расположены на глубине 0,5 м. Почва вокруг здания - суглинок.

По [2] формуле (8.6) для сетей напряжением выше 1 кВ согласно ПУЭ с изолированной нейтралью сопротивление заземлителя R₃ в любое время года должно быть не более 4 Ом

, Ом (9.1)

9.1 Расчетные значения удельного сопротивления грунта для вертикальных электродов

, Ом•м (9.2)

где - расчетные значения удельного сопротивления грунта для вертикальных электродов, Ом •м.;

- повышающие коэффициенты, по [1], ;

- средние удельное сопротивление грунта, Ом, по [1] ;

4,5 • 80 = 360 Ом• м;

9.2 Расчетные значения удельного сопротивления грунта для горизонтальных электродов

, Ом•м (9.3)

где - расчетные значения удельного сопротивления грунта для 9.3 горизонтальных электродов, Ом• м.

Ом•м

9.4 Сопротивление растеканию горизонтальных электродов, приваренных к верхним концам вертикальных электродов

, Ом (9.4)

где R_г - сопротивление горизонтальных полосы, Ом;

_расч.г. - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом м;

- ширина полосы, м (принимаю полосу 50 6 мм²);

- длина стальной полосы равная периметру бокса, м, равная 140м.

- коэффициент использования соединительной полосы в контуре, чем больше периметр контура заземления, тем меньше коэффициент использования;

глубина расположения соединительной полосы, м;

=9,45 (Ом)

9.5 Сопротивление растекания одного вертикального электрода

, Ом (9.5)

где R_в - сопротивление растекания вертикального электрода, Ом;

_расч.в. - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом• м;

- длина электрода, м;

- диаметр электрода, м;

t- расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода, м, рассчитывается:

; (9.6)

где глубина заложения верхнего конца электрода, м;

=2;

=60 (Ом)

9.6 Далее определяю уточненное сопротивление растекания вертикальных электродов

, Ом (9.7)

где - сопротивление растекания горизонтальной полосы, Ом;

- сопротивление заземляющего устройства, Ом;

=6,93 (Ом)

9.7 Определяется число вертикальных электродов

, шт (9.8)

где - сопротивление растекания вертикальных электродов, Ом;

- коэффициент использования вертикальных электродов, учитывающий увеличения сопротивления заземлителя, вследствие экранирования соседних электродов;

-уточненное сопротивление растекания вертикальных электродов, Ом;

=13,5 шт

Окончательно принимаем в количестве 14 шт.

9.8 Определение общего сопротивления заземляющего контура:

, Ом (9.9)

= 1,22 Ом.

Общее значение не превысило более 4 Ом.

Так как периметр контура вокруг здания Р = 150 м, то при количестве электродов n = 14 шт расстояние между электродами получится

; (9.10)

(м)

Так как расстояние между электродами по правилам безопасности должно быть не более 2ч3 м. Расположим заземляющий контур в виде сетки возле помещения. (рис.9.1)

Рисунок 9.1 План расположения заземляющего устройства

Позиция:

1. здание

2. заземляющий контур, круглая сталь диаметром 10 мм;

3. заземляющие электроды, угловая сталь шириной 50 мм и толщиной стенки 6 мм.

10. Выбор устройств защиты и автоматики

В системе мероприятий по созданию надежной работы электроустановок существенная роль отводится защите электродвигателей.

В соответствии с «Правилами устройства электротехнических установок» электродвигатели напряжением до 1 кв должны иметь защиту от коротких замыканий без выдержки времени. Электродвигатели длительного.режима работы, как правило, должны быть защищены от перегрузок при помощи плавких предохранителей или же автоматических выключателей, при этом номинальный ток плавкой вставки должен составлять около 100% номинального тока электродвигателя, а выключатель должен отключать электродвигатель при длительной нагрузке его током, превышающим на 20% номинальный ток двигателя.

Защита от перегрузок не обязательна для. электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы, а также для электродвигателей с длительным режимом работы при номинальном токе их менее 4а, если они защищены плавкой ставкой на 4а.

Защита от перегрузок также не обязательна для электродвигателей, перегрузка которых по условиям работы электропривода мало вероятна (вентиляторы, центробежные насосы и т. п. ).

В ряде случаев для электродвигателей необходимо предусматривать защиту минимального напряжения, в частности, эта защита необходима для двигателей, включение которых непосредственно в сеть не допускается, и в случаях, когда самопуск электродвигателя недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности обслуживающего персонала.

Уставки защиты минимального напряжения выбирают обычно одинаковыми, равными 60% номинального напряжения для всех двигателией.

Защита электродвигателей от перегрузки может осуществляться максимальными реле, тепловыми реле, плавкими вставками предохранителей.

Защита электродвигателем от токов короткого замыкания может осуществляться плавкими вставками предохранителей и максимальными реле или максимальными катушками автоматов.

Максимальные защитные реле

Для защиты крановых электродвигателей применяются максимальные реле.

Катушка реле 1 (рис. 10.1) включается последовательно в цепь электродвигателя. При перегрузке, достигающей 2--2,5-кратной величины номинального тока, металлический якорь, помещенный в трубке 2, втягивается внутрь катушки и шпилькой 3, закрепленной в верхней част якоря, поднимает контактную коробку 4. Контакты реле размыкаются и отключают двигатель.

Максимальные реле такого типа применяются для двигателей постоянного и переменного тока и при хорошей настройке вполне обеспечивают защиту двигателя от перегрузки и от токов короткого замыкания.

В качестве максимальной защиты электродвигателей применяются также электромагнитные реле постоянного тока РЭ-70 и для переменного тока РЭ-2111.

Конструкция реле РЭ-2111 показана на рис. 10.2. Магнитопровод реле состоит из якоря 1 и ярма -- сердечника 2 -П-образной формы, на котором крепится втягивающая катушка 3

Якорь вращается на валике, закрепленном на крайних листах пакета ярма, и оттягивается регулировочной пружиной 4, с помощью которой можно менять величину противодействующею момента. Регулирующим винтом 5 можно менять натяжение пружины и тем самым устанавливать реле на определенную величину тока.

Жестко с якорем на изоляционном угольнике 7 крепятся подвижные контакты мостикового типа 6. Неподвижные контакты 8 выполняются в виде проходящих винтов с контактными гайками.

Реле максимального тока РЭ-2111 нормально работают при разомкнутом магнитопроводе.

При достижении током значения, соответствующего току уставки, якорь притягивается к сердечнику и размыкает цепь оперативного тока своими контактами.

Втягивающие катушки реле выпускаются на номинальные токи от 5 до 600 а и до 600 в. Реле регулируется на ток срабатывания в пределах 110-350 % номинального тока катушки.

Реле типа РЭ-2111 обеспечивает точность срабатывания в пределах ± 10% уставки.

Рис 10 Максимальное реле Рис 10.2. Электромагнитное реле

Максимальная токовая защита

Воздушные и кабельные линии подвергаются повреждениям значительно чаще, чем все остальное электрооборудование. Для защиты воздушных и кабельных линий применяют максимальную токовую защиту.

Максимальной токовой защитой называют защиту, действующую в случаях, когда ток в защищаемой цепи превышает значение, равное максимальному рабочему току этой цепи. Эта защита является наиболее надежной и простой по выполнению. Ее применяют также для защиты трансформаторов и электродвигателей напряжением свыше 1кВ. Максимальная токовая защита относится к защитам с выдержкой времени.

Для обеспечения селективности действия защиты последовательно соединенных участков сети максимальные токовые защиты должны иметь различное время срабатывания, возрастающее в направлении к источнику питания.

Для применяемых реле и выключателей ступень времени (разница между временем действия двух смежных защит) принимается равной 0,5 -- 0,6 с.

Схема максимальной токовой защиты со встроенными в привод выключателя реле прямого действия КА1 и КА2 типа РТВ показана на рис. 10.3, а.

ДЛЯ быстрого отключения линии при КЗ предусматривается токовая отсечка. Отличие отсечки от максимальной токовой защиты заключается в том, что ток срабатывания отсечки определяется по току КЗ при повреждении в конце линии.

Рисунок 10.3 Схема двухрелейной токовой отсечки электродвигателя: а - цепи тока; б - цепи оперативного постоянного тока

Защита силовых трансформаторов. Для силовых трансформаторов должны предусматриваться устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы: многофазных замыканий в обмотках и на их выводах; витковых замыканий в обмотках; однофазных замыканий на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью; внешних коротких замыканий; длительных перегрузок; понижения уровня масла.

Виды защит, устанавливаемых на трансформаторе, определяются мощностью трансформатора, его назначением и местом установки.

При выборе схемы защиты трансформатора в первую очередь рекомендуется применять плавкие предохранители в сочетании с разъединителями или выключателями нагрузки, если эти аппараты соответствуют параметрам сети, обеспечивают селективность и чувствительность действия. Применение плавких предохранителей значительно упрощает и удешевляет всю установку. Если плавкие предохранители применять нельзя, стремятся использовать схемы защиты с реле прямого действия. При необходимости повышения чувствительности и улучшения селективности действия защиты прибегают к применению схем с реле косвенного действия.

Защита от внутренних повреждений в трансформаторе осуществляется газовым реле. Повреждения внутри трансформатора, вызванные витковыми и междуфазными замыканиями, сопровождаются выделением газа и понижением уровня масла. При всех видах повреждений образовавшиеся в результате разложения масла и изоляции проводов газы направляются через реле, установленное на трубопроводе, соединяющем бак трансформатора с расширителем, и вытесняют масло из камеры реле в расширитель. В результате этого уровень масла в газовом реле понижается, установленные в реле поплавки опускаются и поворачивают прикрепленные к ним колбочки с ртутными контактами, которые действуют на отключение через указательные и промежуточное реле.

Максимальная токовая защита от сверхтоков при внешних КЗ осуществляется реле КА типа РТВ.

Защита от перегрузки осуществляется реле косвенного действия КА/Т типа ИТ с ограниченной зависимой характеристикой. Она действует па сигнал или отключение с выдержкой времени, которая на ступень больше выдержки времени максимальной токовой защиты от сверхтоков при внешних КЗ.

Защита электрических двигателей. Двигатели должны быть защищены от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы: междуфазных замыканий в обмотках и на ихвыводах; однофазных замыканий обмотки статора на землю; токов перегрузки, перегрева и значительных снижений напряжения.

На рисунке 10.4 показана схема защиты асинхронного двигателя напряжением свыше 1 к В мощностью до 2000 кВт.

Рисунок 10.4 Схема защиты асинхронного двигателя напряжением свыше 1 кВ мощностью до 2000 кВт

11. Расчет электрического освещения

Для решения перечисленных задач в практике курсового проектирования используется метод коэффициента основного потока.

Метод светового потока учитывает не только поток, падающий на данную рабочую поверхность непосредственно от светильника, но и поток, отраженный от стен и потолка при данной их окраске, при заданных размерах помещения и типа светильника путем введения так называемого коэффициента использования осветительной установки.

Рассчитываем освещение внутреннего помещения машзала ГВУ с размерами: длина А = 50 м, ширина В = 20 м высота Н=10 м. Минимальная освещенность предписанная ПБ [24] E_min = 10 лк.

Рассчитываю площадь освещаемого помещения закрытого распределительного устройства

S = a•b, м² (11.1)

где S - площадь освещаемого помещения, м;

S = 1000 м²

По таблице справочника выбираю по [6] табл. 4.1, принимаем минимально допустимую освещенность для данного помещения

Еmin = 200 лк.

Высота подвеса светильника над рабочей поверхностью

H = h_к - h_n - h_у, м (11.2)

где h_к = 10 м - высота здания;

h_n = 1 м - высота подвеса;

h_у = 0,8 м - высота уровня рабочей поверхности над полом;

h = 10 - 1 - 0,8 = 8,2 м

Определяю показатель помещения

I=; (11.3)

Принимаем светодиодный светильник ССП-02-154 со световым потоком 36900 лк, по коэффициенте отражения потолка Р=...