Размещено на http://www.allbest.ru/

Областное государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

«Томский политехнический техникум»

( ОГБПОУ «ТПТ» )

Электроснабжение участка кузнечнопрессового цеха.

Пояснительная записка

Оглавление

Введение

1 Общая характеристика кузнечно-прессого цеха, виды установленного оборудования

2. Расчет электрической нагрузки

2.1 Расчет номинальной мощности

2.2 Расчет сменной мощности

2.3 Расчет и вабор компенсирующего устройства

2.4 Определяем максимальную расчетную мощность

3. Построение суточного и годового графиков нагрузки

4. Выбор числа и мощности трансформатора

5.Выбор питающих кабелей

6. Расчет токов короткого замыкания

7. Выбор схемы электроснабжения

8.Расчет и выбор электрооборудования при U ? 1000 В

9. Расчет распределительной сети U < 1000 В

10.Учет и экономия электроэнергии

11.Охрана труда, электробезопасность, пожарная безопасность и защита окружающей среды

Заключение

Введение

В данный момент времени происходит повышение эффективности производства, ускоряется научно-технический прогресс. При решении вопросов технического совершенствования производства предусматривается повышение уровня электрификации производства и эффективности использования электроэнергии, более широкое внедрение электротехнических и электротехнологических процессов.

Основные задачи, которые на данный момент являются актуальными для промышленности и их решение, будут отражены в данном проекте. Это экономичность и надёжность рационально выполненной современной системы электроснабжения, это безопасность и удобство её эксплуатации. Необходимо учитывать гибкость системы - это обеспечение возможности расширения при развитии предприятия без существенного усложнения и удорожания первоначального варианта. При этом должны по возможности применяться решения, требующие минимальных расходов цветных металлов и электроэнергии.

Основной целью данного проекта является электроснабжение кузнечно-прессового цеха. Для достижения данной цели следует выполнить следующие задачи:

Расчет и выбор оборудования внешних сетей электроснабжения.

Расчет и выбор оборудования внутренних сетей электроснабжения.

Выбор оптимального способа учета и экономии электроэнергии.

Уменьшение вредного влияния на окружающую среду.

Методы работы - сбор информации и анализ полученных данных; расчетный метод; графический метод.

Ожидаемый результат - результатом проделанной работы будет служить проект электроснабжения цеха обработки корпусных деталей.

Рекомендации по применению - данный проект может быть рекомендован профильному предприятию, к реализации при модернизации цеха обработки корпусных деталей.



1 Общая характеристика кузнечно-прессового цеха, виды установленного оборудования

Участок кузнечно-прессового цеха (КПЦ) предназначен для подготовки металла к обработке. Он имеет станочное отделение, в котором установлено оборудование: обдирочные станки типа РТ-21001 и РТ-503, электротермические установки, кузнечно-прессовые машины, мостовые краны, вентиляторы. Участок предусматривает наличие помещений для цеховой ТГ1, вентиляторной, инструментальной, складов для бытовых нужд и пр. ЭСН осуществляется от ГПП. Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 1,4 км, а от ЭСН до ГПП - 12 км. Напряжение на ГПП - 6 и 10 кВ. Количество рабочих смен - 2. Потребители участка имеют 2 и 3 категорию надёжности ЭСН.

Грунт в районе КПЦ - суглинок с температурой +15 °С. От этой же цеховой ТП намечается ЭСН при расширении станочного парка.

Дополнительная нагрузка КПЦ в перспективе составит: Рдоп =400 кВт, Qдоп =300 квар, Кп =0,5.

Каркас здания смонтирован из блоков-секций длиной 8 м каждая. Размеры участка АЧВЧН = 100Ч60Ч10м. Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень оборудования участка КПЦ дан в таблице 1. Мощность электропотребления (Рэп,кВт) указана для одного электроприёмника.

Расположение основного оборудования показано на плане.

Таблица 1 Перечень и мощность электрооборудования:

№ на плане	Наименование ЭО	Мощность, кВт	Кол-во ЭП	Примечание
1	Вентилятор вытяжной	30	1
2	Вентилятор приточный	30	1
3..5	Электротермическая установка	15	3
6	Кран мостовой	60 кВА	1	ПВ=40%
17,36	Кран мостовой	30 кВА	2	ПВ=25%
7..16	Станок обдирочный типа РТ-503	21	10
18,19	Кривошипный КШП	15	2
20	Кривошипный КШП	40	1
21,22,23	Фрикционный КПМ	4,5	3
24..35	Станок обдирочный типа РТ-21001	17	12
	Осветительная ЭУ	54,4

Все потребители условно делят на потребители первой, второй и третьей категории. Потребители третьей категории допускают перерыв электроснабжения на время доставки складского резерва, для их питания достаточно одного источника. Потребители второй категории допускают непродолжительные перерывы электроснабжения на время автоматического включения резерва или на время включения резервного питания оперативным персоналом, их рекомендуется обеспечить электроэнергией от двух независимых источников питания. У потребителей первой категории перерыв в их электроснабжении допустим на время автоматического включения резерва, их питание обеспечивается от двух взаимно резервирующих источников питания. Среди потребителей первой категории выделена особая группа: перерыв в электроснабжении, который недопустим вовсе. Потребители этой группы должны иметь третий автономный источник питания (больницы, шахты).

Вентилятор - машина для перемещения газа со степенью сжатия менее 1,15 (или разностью давлений на выходе не более 15кПа).

Кран мостовой - представляет собой ферму (мост), которая при помощи специального электродвигателя может передвигаться по подкрановому пути. На мосту расположена тележка, оборудованная подъёмной лебёдкой и двумя двигателями: один для привода лебёдки, а другой для передвижения самой тележки по мосту. К мосту подвешена кабина крановщика с аппаратурой управления электродвигателями. Для привода крановых механизмов используют краново-металлургические электродвигатели повторно-кратковременного режима работы.

Понятие "электротермические установки" (или "электротермическое оборудование") включает электрические печи, плазменные реакторы, электрические нагревательные приборы коммунального и бытового назначения. Электрическая печь, плавильная или нагревательная печь, в которой используется тепловой эффект электрических явлений.

Кривошипный механизм, механизм для преобразования одного вида движения в другой, имеет вращающееся звено в виде кривошипа или коленчатого вала, связанное со стойкой и другим звеном вращательными кинематическими парами (шарнирами), к. м. обычно имеют вращательные и поступательные кинематические пары. К. м. делятся на плоские (с движением всех звеньев в параллельных плоскостях) и пространственные, четырёхзвенные и многозвенные. Наиболее распространённые плоские четырёхзвенные к. м. делятся на три группы: шарнирные четырёхзвенные, кривошипно-ползунные, кривошипно-кулисные. Фрикционный механизм, механизм для передачи или преобразования движения с помощью трения. К ф.м. относятся фрикционные передачи, фрикционные муфты и тормоза, механизмы фрикционного зажима и разжима. Освещение. Для промышленных предприятий характерно два вида освещения: рабочее и аварийное. Рабочее освещение обеспечивает надлежащую освещенность всего помещения и рабочих поверхностей. Аварийное освещение должно обеспечивать продолжение работы или безопасную эвакуацию людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения.

Классификация помещений по взрыво -, пожаро -, электробезопасности приведена в таблице 1.1

Таблица 1.1 Классификация помещений по взрыво -, пожаро -, электробезопасности

Наименование помещений	Условия окружающей среды	Категория взрыво- и пожароопасности	Категория электро-безопасности	Категория надежности
Инструментальный склад	Сухое, пыльное, t не превышает 30°С	Пожароопасное, класса П­IIa	БПО	???
Станочное отделение	Сухое, пыльное, t не превышает 30°С	Пожароопасное, класса П­IIa	БПО	???
Бытовая комната	Сухое, t не превышает 30°С	Отсутствует	БПО	???
Комната отдыха	Сухое, t не превышает 30°С	Отсутствует	БПО	???
Административное помещение	Сухое, t не превышает 30°С	Отсутствует	БПО	???
Трансфор-маторное помещение	Сухое, t не превышает 30°С	Пожароопасное, класса П­I	ОО	??
Вентиляционное помещение	Сухое, пыльное, t не превышает 30°С	Отсутствует	БПО	???
Склад	Сухое, пыльное, t не превышает 30°С	Пожароопасное, класса П­IIa	БПО	???



2. Расчет электрической нагрузки

При расчёте силовых электрических нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства; занижение нагрузки - к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприёмников.

Расчёт начинают с определения номинальной мощности каждого электроприёмника независимо от его технологического процесса средней мощности: мощности, затраченной в течение наиболее загруженной смены, и максимальной расчётной мощности участка, цеха, завода или объекта.

2.1 Расчет номинальной мощности

Для расчета номинальной мощности все электрооборудование нужно привести к длительному режиму. Для электродвигателей станков, насосов, вентиляторов, компрессоров номинальная мощность, приведенная к длительному режиму, определяется как Рн = Рп, где Рп - мощность, указанная в паспорте электродвигателя. Для электродвигателей с повторно - кратковременным режимом работы, номинальная мощность приводится к длительному режиму по формуле

В нашем случае для электродвигателя мостового крана при ПВ = 40% Рн будет равно:

Для многодвигательных станков Рн определяется как суммарная мощность установленных на станке электродвигателей.

Все номинальные мощности электрооборудования заносим в таблицу 2.1.

Наименование электро- приемников	Нагрузка установленная	Нагрузка средняя за смену	Нагрузка максимальная
	Рн кВт	n	Pн? кВт	Ки	cosц	tgц	Pсм кВт	Qсм кВт	nэ	Км		Рм кВт	Qм кВт	Sм кВА
Вентилятор вытяжной	30	1	30	0,6	0,8	0,75	18	13,5
Вентилятор приточный	30	1	30	0,6	0,8	0,75	18	13,5
Электротермическая установка	15	3	45	0,75	0,95	0,33	33,75	11,14
Кран мостовой		1	37,9	0,05	0,5	1,73	1,895	3,28
Кран мостовой		2	30	0,05	0,5	1,73	1,5	2,595
Станок обдирочный типа РТ-503	21	10	210	0,14	0,5	1,73	29,4	50,862
Кривошипный КШП	15	2	30	0,2	0,6	1,33	6	7,98
Кривошипный КШП	40	1	40	0,2	0,6	1,33	8	10,64
Фрикционный КПМ	4,5	3	13,5	0,2	0,6	1,33	2,7	3,59
Станок обдирочный типа РТ-21001	17	12	204	0,14	0,5	1,73	28,56	49,4
Электро- освещение
Осветительная установка	__	__	54,4	0,85	0,95	0,33	46,24	15,26
ВСЕГО по цеху			724,8	0,27	0,729		194,045	181,75	10	1,24	1	240,56	181,75	241,21



2.2 Расчет сменной мощности

Сменная мощность учитывает количество мощности, израсходованной в период наиболее загруженной смены.

(3,стр. 6)

- коффициент использования электроприёмника

(3, стр. 6)

Величена , , опредиляется из таблицы Таблица 1. (3. стр 38)

Для расчета приемники объединяют в группы с одинаковым режимом работы и, следовательно с одинаковым , ,. Расчитанные данные так же приведены в таблице 2.

Пример расчета для некоторого электрооборудования.

Определяем сменную мощность вентилятора вытяжного:

Определяем сменную мощность вентилятора приточного:

Определяем сменную мощность электротермических установок:

Определяем сменную мощность крана мостового ПВ=40%:

Определяем сменную мощность крана мостового ПВ=25%:

Определяем сменную мощность станков обдирочных типа РТ-503:

Определяем среднее значение :

о.е.; (3,стр 9)

-коэффициент использования электроприемника среднее значение;

-Полная сменная суммарная мощность;

-Полная номинальная сменная суммарная мощность;

-реактивная сменная суммарная мощность;

о.е.;

Определяем среднее значение для данного участка цеха:

;

Расчет электрической нагрузки производится для выбора питающей трансформаторной подстанции, которая выбирается общей для цеха, или для нескольких цехов, расположенных в непосредственной близости друг от друга. Трансформаторная подстанция питает исключительно механический цех серийного производства.

2.3 Расчет и вабор компенсирующего устройства

Расчетная величена . Согласно ПУЭ п 7.5.14 для действующих электроустановок требуется нормированное значение не ниже 0,98.

Поэтому необходимо принять меры для повышения до принятого нормируемого значения. Для проектируемого цеха должен быть принят ряд мероприятий, которые обеспечивают повышения недостаточно, поэтому необходимо выбрать компенсирующее устройство. Наиболее распространенным методом компенсации реактивной мощности является применения конденсаторных устаовок, которые устанавливают на подстанции в шинах 0,4 кВ.

Определяем расчетную мощность конденсаторных установок:

(3, стр 8)

При , приняв опредиляем =0,34 из справочной таблицы.

Претполагается, что на проектируемой подстанции цеха будет установленно два трансформатора (так как электрическая нагрузка представлена в основном потребителями второй категории), необходимо выбрать две канденсаторные установки.

Выбераем две комплектные конденсаторные установки типа:

АУКРМ-0,4-40-10-УХЛ4 с и U=0,4 кВ.

Где: АУКРМ (УКМ 58) - тип комплектные конденсаторные установки(автоматическая установка компенсации реактивной мощности);

0,4 - номинальное напряжение, кВ;

40 - номинальная мощность, кВар;

10 - мощность ступени регулирования, кВар;

УХЛ4 - климатическое исполнение и категория размещения.;

2.4 Определяем максимальную расчетную мощность.

Максимальная мощность- Это наибольшая мощность, в течении смены за 30 минут.

(3, стр. 9)

Значение определяют из справочной таблицы (3, стр. 41) в зависимости от эффективного числа электроприемников и среднего значения .

может быть определенно по соотношению :



где - суммарная номинальная мощность ЭП всей группы.

Рассмотрим упрощенный способ вычисления эффективного числа элетроприемников.

Значение показателя силовой сборки равно:

где и - номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности наибольшего и наименьшего ЭП в группе.

При m>3 и ?0,3, эффективное число электроприемников определяется по соотношению:

- единичная мощность электроприемника.

Выбираем

Из справочной таблицы выбираем



Т.к. то

Теперь можно определить полную расчетную мощность с учетом выбранной КУ.



3. Построение суточного и годового графиков нагрузки

Режим работы потребителей электроэнергии изменяется в часы суток и месяцы года. При проектирование пользуются типовыми графиками, у которых по оси ординат указывается изменение нагрузки в течение суток или года в % на основание анализа работы действующих предприятий различных отраслей промышленности.

На основание расчетов для суточного графиков нагрузки строиться годовой график.

100% по типовому графику соответствует или .

Рисунок 1 - Суточный график нагрузок для кузнечно-прессового цеха

Продолжительность работы в году с определенной нагрузкой учитывается:

По формулам

где Рст - мощность активной нагрузки в определенное время суток, кВт;

n - ордината соответствующей ступени типового графика, %;

Рм - максимальная активная нагрузка, кВт;

Sст - полная мощность в определенное время суток, кВА;

Sм - максимальная полная мощность, кВА;

Производим вычисления:

Аналогично производим остальные вычисления. Полученные данные заносим в таблицу 3.1

Таблица 3.1

Часы суток	n, %	Рст кВт	Sст кВА
1	35	67,91	84,42
2	35	67,91	84,42
3	35	67,91	84,42
4	35	67,91	84,42
5	35	67,91	84,42
6	35	67,91	84,42
7	80	155,24	192,97
8	100	194,05	241,21
9	100	194,05	241,21
10	95	184,34	229,15
11	80	155,24	192,97
12	50	97,025	120,61
13	70	135,83	168,85
14	90	174,64	217,09
15	84	163,002	202,62
16	75	145,53	180,91
17	80	155,24	192,97
18	90	174,6	217,09
19	84	163,002	202,62
20	100	194,05	241,21
21	95	184,34	229,15
22	65	126,13	156,79
23	55	106,72	132,67
24	55	106,72	132,67

По данным строится суточный график нагрузки активной мощности.

Рисунок 2 - Суточный график активной мощности

Для планирования годового потребления и выработки электроэнергии составляют годовые графики нагрузки. Годовой график представляет собой кривую изменения убывающей нагрузки в течение года.

По суточным графикам строятся годовой график по продолжительности для активной мощности в порядке убывания. Так как годовой график имеет ступенчатую форму, то нагрузку необходимо расположить в убывающем порядке, начиная с наибольшей.

Данные для построения годового графика активной нагрузки сводим в табл. 3.2.

Таблица 3.2 Данные для построения годового графика активной нагрузки.

№ ступени графика	Р, %	Рст., кВт	ti , ч	Wа, кВт·ч W = Рст ·ti
1	100	194,05	365·3 = 1095	194,05·1095 = 212484,8
2	95	184,35	365·2 = 730	134575,5
3	90	174,65	365·2 = 730	127494,5
4	84	163	365·2 = 730	118990
5	80	155,2	365·3 = 1095	169944
6	70	135,8	365·2 = 730	99134
7	65	126,1	365·1 = 356	46026,5
8	55	106,7	365·2 = 730	77891
9	50	97	365·1 = 365	35405
10	35	67,9	365·6 = 2190	148701
ИТОГО	8760	1170646

Годовой график активной нагрузки будет иметь вид, представленный на рис. 3.2.

Рисунок 3 - Годовой график активной нагрузки

По графику годовой активной нагрузки определяем активную электроэнергию, потребляемую заводом:

Wa = 1170646 кВт·ч;

Максимальное число часов использования максимальной нагрузки:



4. Выбор числа и мощности трансформатора

электроснабжение цех трансформатор

Выбор типа, и мощности трансформатора на подстанции обусловлен величиной и характером нагрузок. ТП должны размещаться как можно ближе к центру нагрузок, поэтому рекомендуется применять ТП, встроенные в цех.

При наличии потребителей 2 и 3 категории, а также при наличии неравномерного графика применяют двух трансформаторные подстанции. Число трансформаторов более двух применяется в исключительных случаях при надлежащем обосновании. Каждый трансформатор должен быть рассчитан на покрытие всех нагрузок 1 и основных нагрузок 2 категории при аварийном режиме.

Для двух трансформаторной подстанции, при аварийном отключении одного из трансформаторов, второй на время ликвидации аварии должен быть загружен не более чем на 140% согласно ПУЭ.

На проектируемом участке цеха:

Sр мах = кВА

U1= 10 кВ - напряжение питающей сети.

U2=0,4 кВ - напряжение распределительной сети цеха.

Нагрузка представлена потребителем 2 и 3 категории. Выбираем встроенную в участок цеха комплектную двух трансформаторную подстанцию, с трансформаторами Sнт= 250 кВА. При работе трансформаторов каждый имеет коэффициент нагрузки:

В аварийном режиме, при отключение одного из двух трансформаторов , то есть перегрузки меньше доступной 140%.

Выбираем трансформатор по каталогу и его технические данные заносим в таблицу 4.1

Таблица 4.1 Технические данные трансформатора.

Тип трансформатора	Sном кВА	Uном обмоток, кВ	Потери. кВт	Uкз %	Iхх %
		ВН	НН	ХХ	КЗ
ТМЗ-250	250	10	0,4	1,31	3,7	5,5	1,2

Определяем реактивные потери мощности в трансформаторах:

Приняв Кэк=0,05 кВт/кВар коэффициент потерь, экономический эквивалент реактивной мощности (задается энергосистемой), определяем приведенные потери активной мощности:

+Кэк

+Кэк

Нагрузка цеха изменяется по графику, который приведен выше. При малых нагрузках (например, в ночные часы суток). Экономически более целесообразно держать в работе только один трансформатор, поэтому определить Sкр - критическую мощность, при которых необходимо подключить второй трансформатор:

Где: n количество работающих трансформаторов.

Следовательно, при мощности Sкр=150кВА необходимо включать в работу второй трансформатор подстанции.

Рассчитываем приведенные потери мощности и потере энергии за год согласно приятого графика:

Кзагр=Sнагр/Sнтр - коэффициент загрузки трансформатора, определяется для каждой ступени графика.

Для первой ступени нагрузки (начиная с максимальной)

Так как Sн=241,21 кВА 203,9кВА работают два трансформатора.

Так как Sн= кВА 203,9кВА работает один трансформатор.

Далее проводятся аналогичные расчеты для всех ступеней и соответсвующие результаты расчета заносим в таблицу 4.2.

Определяем общее потери энергии:

Таблица 4.2 Приведенные потери мощности и потери энергии за год согласно принятого графика.

№	Sнагр кВА	Число трансформаторов в работе	Т, час	ДР, кВт	ДW, кВт·ч
1	241,21	2	1095	4,96	5434,88
2	229,15	2	730	4,76	3477,82
3	217,1	2	730	4,58	3339,96
4	202,62	1	730	11,09	8098,21
5	193	1	1095	10,30	11274,74
6	168,9	1	730	9,54	6965,05
7	156,8	1	365	8,69	3170,90
8	132,7	1	730	8,15	5951,50
9	120,6	1	365	6,93	2528,54
10	67,9	1	2190	6,37	13958,79
ИТОГО	8760		64200,39



5.Выбор питающих кабелей

Питание цеховых ТП выполняется от главной понизительной подстанции ГПП. Напряжение сети внешнего энергоснабжения принимается 10 кВ. Наиболее вероятным вариантом выполнения сети внешнего электроснабжения является использование кабельных линий (КЛ). Воздушные линии (ВЛ) применяется только в случаях. Когда они проходят по незаселенной местности.

Сечение кабелей U1000 согласно ПУЭ выбирается по экономической плотности тока jэк, величина которой выбирается из справочной таблицы в зависимости от Тмах и типа изоляции проводника. Питающий кабель U=10кВ будем выбирать с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией. При расчетном значение Тмах=6033час.

Из справочной таблицы определяем:

jэк=1,2 А/мм2

расч - ток, протекающий через кабель при работе двух трансформаторов на п/ст.

IрМАХ=2=2=13,8А

Выбираем 3-х жильный кабель типа ААБл-10 (3х16) Iдоп=74 А.

Расшифровка буквенного обозначения кабеля марки ААБЛ 3Х16: А - токопроводящая алюминиевая жила; А - алюминиевая оболочка; Б - броня (2 стальные ленты); Л - одна дополнительная лавсановая лента, которая находится в подушке под броней.

При аварийном режиме, в случае отключении одного из трансформаторов или Так как Iдоп=74 А> IрМАХ=13,8 А, следовательно выбранный кабель допускает передачу всей нагрузки в аварийном режиме.

Кабель типа ААБл предназначен для прокладки в траншее в почве.

Длина питающего кабеля - 1.4 км.



6. Расчет токов короткого замыкания

В электроустановках могут возникать различные виды коротких замыканий, которые сопровождаются резким увеличением тока в цепи, соединяющей источник питания с местом повреждения и снижением напряжения. Электрооборудование, которое установлено в системах электроснабжения должно быть устойчиво к токам короткого замыкания.

Для правильного выбора и проверки необходимо выполнить расчет, при котором нужно определить возможные наибольшие значения токов короткого замыкания. Источником питания всегда можно считать систему бесконечной мощности Sс=?, т.к. мощность любого конкретного потребителя электроэнергии неизмеримо меньше мощности питающей электросистемы. Расчет токов короткого замыкания можно произвести в относительных единицах, при котором сопротивление всех элементов схемы, связывающих точку кз. с источником питания, приводят к базисным условиям. Необходимо при этом задаться базисной мощностью Sб и базисным напряжением Uб. За Sб обычно принимают величину, удобную для расчета, чаще всего Sб=? мВА. За Uб принимается напряжение той ступени, где произошло к.з., причем при расчете используют среднее номинальное напряжение по шкале:

Uср.н=0,4;6,3;10,5;37;115;230кВ.

Для расчета задается схема с которой питание ТП осуществляется от ГПП завода по КЛ. В свою очередь ГПП завода связана с питающей энергосистемы

Sс=? по ВЛ.

Рисунок 6.1 Расчетная схема токов короткого замыкания.

Uсрк1=115 кВ. L1=12 км.

Uсрк2=10 кВ. L2=1,4 км

Uсрк3=0,4 кВ. Sнт1=10 кВА.

Sнт2=250 кВА Х0=0,08Ом/м

Uкз1=10,5 % ?Ркз=3,7 кВт.

Uкз2=4,5 %

Расчет необходимо выполнить в 3-х указанных точках к.з. При расчете тока к.з. в цепях U ? 400 В. учитывается в основном только индуктивные сопротивления всех элементов, активными можно пренебречь вследствие их малости. Необходимо учесть активное сопротивление у кабелей т.к. при малых сечениях оно может быть даже больше индуктивного.

Для выбираемого электрооборудования желательно принять такой режим работы схем, при котором величины токов к.з. будут наименьшими.

В реальных схемах электроснабжение для ограничения величин токов к.з. применяется раздельная работа трансформаторов на П/СТ и питающих линий, т.е. в нормальном режиме работы секционные аппараты на шинах П/СТ отключены. Поэтому схема замещения составляется только для одной цепи, и рассчитывается в относительных единицах сопротивление всех элементов.



Рисунок 6.2 Схема замещения токов короткого замыкания.

-Определяем в относительных единицах сопротивление ВЛ:

[1, стр. 44]

-Определяем в относительных единицах сопротивление трансформатора от ГПП:

[1, стр. 44]

Для кабельной линии, сечение которой S=16 рассчитывается в относительных единицах активное и индуктивное сопротивление:

[1, стр.44]

[1, стр.44]

y=32 1Ом/м- удельная проводимость для алюминия.

-Определяем в относительных единицах активное и индуктивное сопротивление трансформатора ТП

Производим расчет в точке к.з. к 1

Рисунок 6.3 Схема замещения

- Определяем результирующие сопротивление для точки К1:

-Определяем базисный ток:

кА

-Определяем действующие значение периодической составляющей тока к.з.

кА

-Определяем амплитудное значение тока к.з. ударный ток (Ку=1,8- ударный коэффициент, в случае когда не учитывается активное сопротивление)

кА

Производим расчет тока к.з. в точке к 2

Рисунок 6.4 Схема замещения

-Определяем результирующие индуктивное сопротивление:

-Определяем результирующие активное сопротивление:

-Определяем полное результирующие сопротивление:

-Определяем периодический ток короткого замыкания:

кА

-Для определения Ку находим отношение:

По кривой определяем Ку=1,05 [7, стр1]

-Определяем ударный ток к.з.

Ка

Производим расчет токов к.з. в точке К 3

Рисуок 6.5 Схема замещения

Определяем результирующие индуктивное и активное сопротивлений:

-Определяем полное результирующие сопротивление:

-Определяем базисный ток:

кА

-Определяем периодический ток к.з.

кА

-Определяем ударный ток:

Ку=1,2

кА

На основании выполненных расчетов для точек К1 и К2 необходимо определить tпр -приведенное время к.з., которое необходимо для проверки ЭО на термическую устойчивость.

-Определяем tпр для точки к.з. К1

tпр= tпра+tпр

Для определения обеих составляющих tпр необходимо знать:

А) Коэффициент затухания

в''=

Так как источником в схеме является бесконечной мощности Sc=?, то I''=I?=In, следовательно, в нашем примере расчета в''=1

Б) Действительное время протекания тока Куtg=tзащ+tвыкл

tзащ- Время работы релейной защиты;

tвыкл- Время отключения цепи выключателем.

Приняв tзащ=0,01 сек, tвыкл=0,09 сек tg=0,1+0,09=0,19

Периодическая составляющая приведенного времени определяется по кривым в зависимости от в'' и tgtпрп=0,21 сек, следовательно: tпр=0,05+0,21=0,26 сек.

Для точки из К2

в''=1 tg=0,08

tпра=0,05*=0,05 сек.

tпрп=0,1 сек

tпр=0,05+0,1=0,15 сек.



7. Выбор схемы электроснабжения

Для примера (рисунок 7.1), взята схема по типу 10-4Н «Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий»), схема ГПП, на ней изображено два силовых трансформатора 10кВ и отходящие от нее линии на трансформаторы ТП, согласно ПУЭ установка счетчиков электрической энергии должна производиться на границе балансовой принадлежности объекта электроэнергетики сетевой организации и потребителя (между линией и трансформатором) в доступном для обслуживания месте.

Но допускается установка счетчиков на стороне низшего напряжения трансформаторов в случаях, когда трансформаторы тока, выбранные по току КЗ или по характеристикам дифференциальной защиты шин, не обеспечивают требуемой точности учета электроэнергии, а также когда у имеющихся встроенных трансформаторов тока отсутствует обмотка класса точности 0,5.

Для наглядности установка счетчиков произведена и на стороне НН и на стороне ВН, в реальной жизни необходимо отталкиваться от конфигурации реальной сети.

Рисунок 7.1 - Общая схема внешнего и внутризаводского электроснабжения

Схемы внутреннего электроснабжения могут быть радиальными, магистральными или смешанные. В нашем примере выбираем радиальную схему, в которой все электроприемники цеха присоединены к силовым распределительным пунктам ПР. Применяют в основном 2 вида ПР, у которых в качестве защитных аппаратов используют предохранители или автоматические выключатели. Наиболее распространенным типом ПР являются силовые пункты с автоматическими выключателями серии ВА-51, ВА-52, типа ПР8501, которые рассчитаны на 6, 8, 10 или 12 присоединений.

При радиальной схеме электроснабжение распределительная сеть выполняется кабелями или проводами, для которых необходимо выбрать способ прокладки.

Рис.7.2 Упрощенная схема электроснабжения цеха.



8.Расчет и выбор электрооборудования при U ? 1000 В

Для питания КТП от сети U ? 1000 В. применяют три варианта выполнения высоковольтного ввода.

А) Глухое соединение кабеля;

Б) Подключение трансформатора через разъединитель и предохранитель;

В) Подключение трансформатора при помощи выключателя нагрузки.

Питающий кабель U ? 1000 В. был выбран ранее. После выполнения расчета токов к.з. кабель необходимо проверить на термическую устойчивость.

При проверке рассчитывается минимальное допустимое сечение по нагреву токам к.з Smin

[2, стр.70]

-периодический ток к.з.

С=Ак-Ан-коэффициент для кабелей U=6-10 кВ с алюминиевыми жилами. с=85

Проверяем выбранный кабель.

Выбранный ранее кабель сечением 25 не обеспечивает условия термической устойчивости, поэтому сечение кабеля необходимо увеличить.

Окончательно выбираем кабель АББЛ-10 3*50 с Iдоп=132 А.

Расшифровка кабеля АББЛ-10 3*50:

А - алюминиевая токопроводящая жила;

А - алюминиевая оболочка;

Б - броня из стальных оцинкованных лент;

Л - слой из полиэтилентерефталатных лент в подушке под броней;

3 - Количество токопроводящих жил.

50 - Номинальное сечение жилы (мм2).

Для питания ТП выполняем присоединение питающего кабеля через выключатель нагрузки с ручным приводом.

Производим выбор и проверку разъединителя и предохранителя. Расчетной точкой короткого замыкания для проверки этих аппаратов является точка к-2.

Составляем таблицу сравнения расчетных данных и допустимых 8.1

Таблица 8.1 Технические параметры аппаратов.

Расчетные данные	Данные разъединителя ВНРП-10/400-103 УЗ	Данные предохранителя ПКТ-101-10-20-12, 5-УЗ-КЭАЗ
Uн=10 кВ	Uном=10 кВ	Uном=10 кВ
Ipmax=13,8А	Iном=400 А	Iном=20 А
Iу= кА	Imax=400 A	---
tпр=	t=
Iп= кА	---	12,5 кА



9. Расчет распределительной сети U < 1000 В

При расчете распределительной сети необходимо выбрать аппараты защиты: предохранители или автоматы, сечение проводов или кабелей для всех электроприемников и произвести проверку их на потерю напряжения. Порядок расчета выполняем на примере одного из силовых пунктов цеха ПР 1серии ПР8501.

Питание электроприемников от ПР 1 выполнено проводами серии АВВГ.

К расчитываему ПР присоединены вентилятор и мостовой кран. При разработки схемы желательно иметь резервные ячейки на нескольких ПР цеха, для присоединения переносного электрооборудования или для питания вновь устанавливаемых объектов при реконструкции.

Для расчета распределительных схем необходимо знать величину расчетных токов на всех ее участках, поэтому в начале определяем для всех работающих от этого ПР электродвигателей номинальные и пусковые токи.

Рассчитываем ПР 1.

[2, стр.42]

[2, стр. 43]

Состовляем таблицу 9.1 с характеристиками электродвигателей, рассчитываем и заносим в эту же таблицу токи

Таблица 9.1 Технические характеристики электродвигателей ПР1

Р, кВт	cosц, о.е.	?, %	Кп=In/Iн	Iном, А	Iп, А
30	0,76	89	---
5,5	0,86	85,5	7
5,5	0,86	85,5	7
5,5	0,86	85,5	7
5,5	0,86	85,5	7
5,5	0,86	85,5	7
5,5	0,86	85,5	7

Рассчитываем номинальные и пусковые токи электродвигателя мостового крана.

А

Выбираем автоматические выключатели и сечение питающих проводов. Iн=Iдл, А

При выборе сечения провода необходимо обеспечить выполнение двух условий:

А) По условию нагрева длительным расчетным током Iдоп ? Iдл

Б) По условию соответствия выбранному аппарату защиты Iдоп ? Iн.защ.ап.

Iдл. определяем ка суммарный номинальный ток электродвигателей, одновременно работающих на станке, а Iкр.max определяется припуске наибольшего электродвигателя, при условии, что остальные работают в номинальном режиме.

1) Для мостового крана Р=30кВт.

Iнд1=Iдл= А

К=1,25 -коэффициент запаса.

А

Iкр=Iпуск=А

Выбираем автомат ВА 5131-1 Iном=100 А. Iн.р=100 А, Iср.эл=10*100=1000 А

Iср.эл задается в каталогах кратностью по отношению к Iном.расц., которая может быть 3,7 или 10. Приняв для выбранного автомата кратность равную 10, Iср.эл=10*100=1000 ? Iкр.max= 62,75 А.

Условие выполнено, следовательно автомат не отключится при пуске электродвигателя.

Выбираем кабель КПГН2У (4*25) Iдоп.=105 А.

2) Рассчитываем номинальные и пусковые токи электродвигателей вентиляционноц установки:

Для вентиляторов Р=5,5кВт.

Iнд1=Iдл=А

К=1,25 -коэффициент запаса.

А

Iкр=Iпуск=А

Выбираем автомат ВА 5125 Iном=25 А. Iн.р=12,5 А, Iср.эл=10*12,5=125 А. Выбираем кабель ВВГ (4*2,5) с Iдоп.=18 А.

По результатам расчетов состовляем сводную таблицу токоприемников силового пункта ПР 1.Данные расчета сводятся в таблицу 9.2

Таблица 9.2 Сводная таблица токоприемнтков силового пункта ПР-1.

Наименнование потребителя	Р, кВт	Iдл, А	Iкр. max* 1,25 А	Iкр., А	Тип авто мата	Iн.а, А	Iн.тр, А	Iэл. ср.	Тип кабеля	S,	Iдоп, А
Мостовой кран	30		62,75		ВА-51-31-1	100	100	1000	КПГН 2У	25	105
Вентиляторы	5,5				ВА-51-25	25	8	80	ВВГ	2,5	18

Для выбора кабеля питающего ПР 1определяем суммарный длительный ток:

А.

Расчетный ток:

А.

Где =0,8 коэффициент, который учитывает одновременност работы электроприемников и степень их загрузки.

Iкр. определяем как минимальный кратковременный ток одного из потребителей плюс длительный ток прочих.

А.

Выбираем групповой аппарат ВА 51-33 Iном=160 А. Iн.р=160 А, Iср.эл=10*160=1600 А.

Выбираем кабель ВВГ (3*50+1*25) с Iдоп.= 192А.

Автомат ВА 51-33 установлен в ВРУ-0,4 кВ. секции-1 КТП.

Приводим схему подключения электрооборудования к ПР-5 в приложении Б

Состовляем таблицу 9.3 с характеристиками электродвигателей, рассчитываем и заносим в эте же таблицу токи.

Таблица 9.3 Технические характеристики электродвигателей ПР 5.

Р, кВт	cosц, о.е.	?, %	Кп=In/Iн	Iном, А	Iп, А
9,5	0,875	0,87	7,5
9,5	0,875	0,87	7,5
9	0,875	0,88	7
9	0,875	0,88	7
9	0,875	0,88	7
9	0,875	0,88	7
9	0,875	0,88	7

Рассчитываем номинальные и пусковые токи электродвигателей для Зубофрезерных полуавтоматов.

А

Рассчитываем номинальные и пусковые токи электродвигателей для фрезерных полуавтоматов:

Выбираем автоматические выключатели и сечение питающих проводов для всех присоединений ПР5.

Iн=Iдл, А

При выборе сечения провода необходимо обеспечить выполнение двух условий:

А) По условию нагрева длительным расчетным током Iдоп ? Iдл

Б) По условию соответствия выбранному аппарату защиты Iдоп ? Iн.защ.ап.

Iдл. определяем ка суммарный номинальный ток электродвигателей, одновременно работающих на станке, а Iкр.max определяется припуске наибольшего электродвигателя, при условии, что остальные работают в номинальном режиме.

1) Для Зубофрезерных полуавтоматов Р=9,5 кВт.

Iнд1=Iдл= А

К=1,25 -коэффициент запаса.

А

Iкр=Iпуск=А

Выбираем автомат ВА 5125 Iном=25 А. Iн.р=25 А, Iср.эл=7,5*25=187,5 А. Выбираем провод ВВГ (4*2,5) Iдоп=20 А.

2) Для фрезерных полуавтоматов Р=9 кВт.

Iнд1=Iдл=А

К=1,25 -коэффициент запаса.

А

Iкр=Iпуск=А

Выбираем автомат ВА 5125 Iном=25 А. Iн.р=25 А, Iср.эл=7,5*25=187,5 А. Выбираем провод ВВГ (4*2,5) Iдоп=20 А.

По результатам расчетов состовляем сводную таблицу токоприемников силового пункта ПР 5.Данные расчета сводятся в таблицу 9.4

Таблица 9.4 Сводная таблица токоприемнтков силового пункта ПР-5.

Наименнование потребителя	Р, кВт	Iдл, А	Iкр. max* 1,25 А	Iкр., А	Тип авто мата	Iн.а, А	Iн.тр, А	Iэл. ср.	Тип кабеля	S,	Iдоп, А
Электротермическая установка	9,5	18,98	142,37	177,96	ВА51-25	25	25	187,5	ВВГ	2,5	20
Кривошипный КШП	9	17,78	124,45	155,56	ВА51-25	25	25	187,5	ВВГ	2,5	20

Для выбора кабеля питающего ПР 5 определяем суммарный длительный ток:

А.

Расчетный ток:

А.

Где =0,8 коэффициент, который учитывает одновременност работы электроприемников и степень их загрузки.

Iкр. определяем как минимальный кратковременный ток одного из потребителей плюс длительный ток прочих.

А.

Выбираем групповой аппарат ВА 51-33 Iном=160 А. Iн.р=160 А, Iср.эл=10*160=1600 А.

Выбираем кабель ВВГ (3*50+1*25) с Iдоп.= 192А..

Автомат ВА 51-33 установлен в ВРУ-0,4 кВ. секции-2 КТП.

Состовляем сводную таблицу 9.5 для силовых пунктов ПР1 и ПР5.

Таблица 9.5 результаты расчетов для силовых пунктов ПР1 и ПР5.

№	УIдл, А	Iр, А	Iкр, А	Тип автомата	Iн.а., А	Iн.р., А	Iср. эл., А	Тип кабеля	Sосн.	Sнул.	Iдоп., А
ПР1				ВА 51-33	160	100	1600	ВВГ	50	25	160
ПР2				ВА 51-33	160	100	1600	ВВГ	50	25	160

После расчета и выбора аппаратов, кабелей для силовых пунктов, необходимо выбрать защитные аппараты, установленные на КТП в цепи силового трансформатора, секционный автомат и питающий кабель для конденсаторной установки.

Для выбора в цепи силового трансформатора необходимо опредилить максимальный расчетный ток, это ток опредеяется в режиме аварийного отключения одного из двух работающих трансформаторов, считая, что оставшийся в работе трансформатор перегружен на 40 %.

[2, стр.42]

А.

Выбираем автоматический выключатель типа ВА52-39 Iном.=630 А.

Проверяем выбранный автомат по отключающей способности в режиме короткого замыкания. Рассчетной точкой короткого замыкания является точка к.з.,для которой в пунке 6 определена величина тока короткого замыкания

Iп= кА.

Для выбранного автомата действующие значение тока отключения Iоткл.=40кА, выбранный автомат обеспечивает надежное отключение цепи в режиме короткого замыкания.

[8, стр.33]

Выбираем автомат ВА 51-31 Iн=400 А., Iоткл=15кА.

Выбираем автомат в цепи питания конденсаторной установки:

[8, с...