ФГОУ СПО Чебоксарский техникум строительства и городского хозяйства
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Пояснительная записка
200_
Содержание
1. Введение.
2. Краткая характеристика проектируемого объекта.
3. Разработка схемы электроснабжения объекта.
4. Определение расчетных силовых нагрузок.
5. Расчет и выбор питающих и распределительных линий.
5.1 Выбор питающих линий.
5.2 Выбор распределительных линий.
6. Расчет защиты.
6.1 Расчет и выбор защиты питающих линий.
6.2 Расчет и выбор защиты распределительных линий.
7. Выбор места и типа силовых и распределительных пунктов.
8. Выбор компенсирующих устройств.
9. Выбор числа и мощности трансформаторов на ТП.
10. Расчет тока короткого замыкания.
10.1 Расчет токов короткого трехфазного замыкания.
10.2 Расчет токов короткого однофазного замыкания.
11. Проверка оборудования на действие токов короткого замыкания.
12. Список литературы.
Введение
В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Основное достоинство электрической энергии — относительная простота производства, передачи, дробления, и преобразования.
В системе электроснабжения объектов можно выделить три вида электроустановок:
по производству электроэнергии — электрические станции; по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии — электрические сети и подстанции;
по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых нуждах — приемники электроэнергии.
Электрической станцией называется предприятие, на котором вырабатывается электрическая энергия. На этих станциях различные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, ветра, атомная и т. д.) с помощью электрических машин, называемых генераторами, преобразуется в электрическую энергию.
В зависимости от используемого вида первичной энергии все существующие станции разделяются на следующие основные группы: тепловые, гидравлические, атомные, ветряные, приливные и др.
Совокупность электроприёмников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединённых с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем.
Совокупность электрических станций, линий электропередачи подстанций тепловых сетей и приемников, объединенных общим непрерывным процессом выработки, преобразования, распределения тепловой электрической энергии, называется энергетической системой.
Электрические сети подразделяются по следующим признакам:
1) Напряжение сети. Сети могут быть напряжением до 1 кВ — низковольтными, или низкого напряжения (НН), и выше 1 кВ высоковольтными, или высокого напряжения.
2) Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока.
Электрические сети выполняются в основном по системе трёхфазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом может производиться трансформация электроэнергии.
3) Назначение. По характеру потребителей и от назначения территории, на которой они находятся, различают: сети в городах, сети промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети в сельской местности.
Кроме того, имеются районные сети, Сети межсистемных связей и др.
Раздел 1
Краткая характеристика проектируемого объекта
Ремонтно-механический цех (РМЦ) предназначен для ремонта и настройки электромеханических приборов, выбывающих из строя.
Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. РМЦ имеет два участка, в которых установлено необходимое для ремонта оборудование: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр.
РМЦ получает ЭНС от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 0,9 км, а от энергосистемы (ЭНС) до ГПП - 14 км. Напряжение на ГПП - 6 и 10 кВ.
Количество рабочих смен - 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭНС. Грунт в районе РМЦ - чернозем с температурой +20 С. Каркас
здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 м. каждый.
Размеры цеха
Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.
Перечень оборудования РМЦ дан в таблице 1.
Мощность электропотребления указана для одного электроприемника.
Расположение основного оборудования показано на плане.
Таблица 1 Перечень ЭО ремонтно-механического цеха.
| № на плане |
Наименование ЭО |
, кВт |
| 1,2 |
Вентиляторы |
48 |
| 3 … 5 |
Сварочные агрегаты |
10 |
| 6 … 8 |
Токарные автоматы |
12 |
| 9 … 11 |
Зубофрезерные станки |
15 |
| 12 … 14 |
Круклошлифовальные станки |
4 |
| 15 … 17 |
Заточные станки |
3 |
| 18,19 |
Сверильные станки |
3,2 |
| 20 … 25 |
Токарные станки |
9 |
| 26,27 |
Плоскошлифовальные станки |
8,5 |
| 28 … 30 |
Строгальные станки |
12,5 |
| 31 … 34 |
Фрезерные станки |
95 |
| 35 … 37 |
Расточные станки |
11,5 |
| 38,39 |
Краны мостовые |
25 |
Раздел 2
Разработка схемы электроснабжения объекта
Для распределения электрической энергии внутри цехов промышленных предприятий служат электрические сети напряжением до 1000В.
Схема внутрицеховой сети определяется технологическим процессом производства, планировкой помещений цеха, взаимным расположением ЭП, ТП и вводов питания, расчетной мощностью, требованиями бесперебойности электроснабжения, условиями окружающей среды, технико-экономическими соображениями.
Питание ЭП цеха обычно осуществляется от цеховой подстанции ТП или ТП соседнего цеха.
Внутрицеховые сети делятся на питающие и распределительные.
Питающие сети отходят от центрального распределительного щита цеховой ТП к силовым распределительным шкафах СП, к распределительным шинопроводам ШРА или к отдельным крупным ЭП. В некоторых случаях питающая сеть выполняется по схеме БТМ ("Блок - трансформатор - магистраль").
Распределительные сети - это сети, идущие от силовых распределительных шкафов или шинопроводов непосредственно к ЭП. При этом ЭП подсоединяется к распределительным устройствам отдельной линией. Допускается подсоединять одной линией до 3-4 ЭП мощностью до ЗкВ, соединенные в цепочку.
По своей структуре схемы могут быть радиальными, магистральными и смешанными.
Радиальные схемы с использованием СП применяются при наличии сосредоточенных нагрузок с неравномерным их расположением по площади цеха, а также во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах с химически активной и пыльной средой. Они обладают высокой надежностью и применяются для питания ЭП любых категорий. Сети выполняются кабелями или изолированными проводами.
Магистральные схемы целесообразно применять для питания нагрузок распределительных относительно равномерно по площади цеха, а также для питания групп ЭП принадлежащих одной технологической линии. Схемы выполняются шинопроводами или кабелями. При нормальной среде для построения магистральных сетей можно использовать комплексные шинопроводы.
Для питания ЭП проектируемого цеха применяем трехфазную четырехпроходную сеть напряжением 380/220В частоты 50Гц. Питание электрооборудования будет осуществляться от цеховой ТП. Т.к. потребители по надежности электроснабжения относятся к 2 и 3 категории, то на ТП устанавливаем 1 трансформатор и предусматриваем низковольтную резервную перемычку от ТП соседнего цеха.
Раздел 3
Определение расчетных силовых нагрузок
Правильное определение ожидаемых (расчётных) электрических нагрузок (расчётных мощностей и токов) на всех участках СЭС является главным основополагающим этапом её проектирования. От этого расчёта зависят исходные данные для выбора всех элементов СЭС - денежные затраты на монтаж и эксплуатацию выбранного оборудования (ЭО).
Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала сетей, к неоправданному увеличению установленной мощности трансформаторов и другого ЭО.
Занижение - может привести к уменьшению пропускной способности электрических сетей, перегреву проводов, кабелей, трансформаторов, к лишним потерям мощности.
Для распределительных сетей расчётная мощность определяется по номинальной мощности (паспортной) присоединённых ЭП. При этом мощность ЭП работающих в повторно кратковременном режиме приводят к длительному режиму.
Для линий питающих узлы электроснабжения (распределительные силовые пункты, шинопроводы, цехи и предприятия в целом) расчёт ожидаемых нагрузок осуществляется специальным методом. Расчётная ожидаемая мощность узла всегда меньше суммы номинальных мощностей присоединенных ЭП из-за не одновременности их работы, случайным вероятным характером их включения и отключения, поэтому простое суммирование ЭП приводит к существенному завышению нагрузки по сравнению с ожидаемой. Основным методом расчёта нагрузки является метод упорядоченных диаграмм. Метод применим, когда известны номинальные данные всех ЭП и их размещение на плане цеха.
Порядок определения расчетных силовых нагрузок по методу упорядоченных диаграмм.
1. Все ЭП, присоединенные к данному узлу группируют по одинаковому технологическому процессу , но не по одинаковой мощности, при этом мощности ЭП, работающих в повторно-кратковременном режиме приводят к длительному режиму.
.
2. Для каждой группы определяют общую мощность , коэффициент использования , тригонометрические функции и по [2] с. 52, таблица 2.11.
3. Для каждой группы определяют сменную активную , реактивную по формулам
,
Где - это среднее значение активной мощности потребляемая узлом.
4. Для всего узла определяют , , среднее значение коэффициента использования для всего узла
=
средневзвешенные значения тригонометрических функций
, .
5. Для узла определяют коэффициент сборки , где - номинальная мощность самого мощного ЭП, - номинальная мощность самого маломощного ЭП. m может быть больше, равен или меньше 3.
6. Для узла определяют эффективное число электроприемников - это условное число одинаковых по мощности и режиму работы ЭП, которые потребляли бы за смену такое же количество электроэнергии, как и реальные ЭП. Значение определяют по [2] с. 55, 56 формулы 2.35 – 2.42.
7. По значениям и определяют коэффициент максимума активной нагрузки с. 54, таблица 2.13.
8. Определяют максимальную расчетную активную мощность узла:
.
9. Определяют максимальную расчетную реактивную мощность узла: , где - это коэффициент максимума реактивной мощности.
при .
при .
10. Определяют максимальную расчетную полную мощность узла:
.
11. Определяется максимальный расчетный ток узла
.
Расчет по СП – 1.
Определяем модуль сборки:
=
Находим активную сменную мощность группы одинаковых ЭП за наиболее загруженную смену:
кВт;
кВт;
кВт;
Находим реактивную сменную мощность группы одинаковых ЭП за наиболее загруженную смену:
кВа;
кВа;
кВа;
Определяем средний коэффициент использования:
.
При расчете максимальной нагрузки выбираем условия расчета эффективного числа . Так, для СП-1 , эффективное число не определяется, а максимальная потребляемая активная мощность рассчитывается по коэффициенту загрузки . кВт.
Определяем реактивную максимальную мощность:
кВа.
Определяем полную максимальную мощность:
кВа.
Определяем максимальный ток нагрузки силового пункта СП-1:
Расчёт нагрузок по СП-2 - СП-7 аналогичен. Все результаты расчётов сведены в таблицу 2.
Таблица 2 Сводная ведомость нагрузок
| Наименование электроприемников |
Заданная нагрузка, приведенная к длительному режиму |
m |
Сменная нагрузка |
|
|
Максимальная нагрузка |
||||||||||||
| n |
кВт |
кВт |
|
|
|
, кВт |
, кВар |
, кВт |
, кВар |
, |
, А |
|||||||
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|||
| СП1 Токарные автоматы Зубофрезерные станки Круглошлифовальные станки |
3 3 3 |
12 15 4 |
36 45 12 |
0,17 0,17 0,14 |
0,65 0,65 0,5 |
1,17 1,17 1,73 |
6,12 7,65 1,68 |
7,16 8,95 2,9 |
− − − |
− − − |
− − − |
− − − |
− − − |
− − − |
||||
| Итого |
9 |
4 -15 |
93 |
0,16 |
0,63 |
1,23 |
|
15,45 |
19,0 |
− |
КЗ
|
13,9 |
20,9 |
25,1 |
38,6 |
|||
| СП2 Сварочные агрегаты |
3 |
10 |
18,97 |
0,3 |
0,6 |
1,3 |
5,69 |
7,4 |
− |
− |
− |
− |
− |
− |
||||
| Итого |
3 |
10 |
18,97 |
0,3 |
0,6 |
1,3 |
|
5,69 |
7,4 |
|
2,14 |
12,2 |
8,14 |
14,7 |
22,6 |
|||
| СП3 Вентиляторы Кран мостовой |
2 1 |
48 25 |
96 19,36 |
0,6 0,15 |
0,8 0,5 |
0,75 1,73 |
57,6 2,9 |
43,2 5,0 |
− − |
− − |
− − |
− − |
− − |
− − |
||||
| Итого |
3 |
25-48 |
115,36 |
0,52 |
0,78 |
0,8 |
|
60,5 |
48,2 |
|
1,65 |
99,8 |
53 |
113 |
173,8 |
|||
| Итого по СП1, СП2, СП3 |
15 |
4-48 |
227,33 |
0,36 |
0,74 |
0,91 |
81,64 |
74,6 |
− |
− |
125,9 |
82 |
150,3 |
231,1 |
||||
| СП4 Заточные станки Токарные станки |
3 4 |
3 9 |
9 36 |
0,12 0,12 |
0,4 0,4 |
2,29 2,29 |
1,08 4,32 |
2,47 9,9 |
− − |
− − |
− − |
− − |
− − |
− − |
||||
| Итого |
7 |
3-9 |
45 |
0,12 |
0,4 |
2,29 |
=3 |
5,4 |
12,36 |
− |
− |
4,86 |
13,6 |
14,5 |
22,3 |
|||
| СП5 Сверильные станки Токарные станки Плоскошлифовальные станки |
2 2 2 |
3,2 9 8,5 |
6,4 18 17 |
0,12 0,12 0,17 |
0,4 0,4 0,65 |
2,29 2,29 1,17 |
0,77 2,16 2,89 |
1,76 4,95 3,38 |
− − − |
− − − |
− − − |
− − − |
− − − |
− − − |
||||
| Итого |
6 |
3,2-9 |
41,4 |
0,16 |
0,54 |
1,54 |
|
6,55 |
10,1 |
− |
КЗ
|
5,89 |
11,11 |
12,57 |
19,34 |
|||
| Итого по СП4 и СП5 |
13 |
3-9 |
86,4 |
0,14 |
0,47 |
1,9 |
11,95 |
22,46 |
10,75 |
24,71 |
26,94 |
41,45 |
||||||
| СП6 Строгальные станки Фрезерные станки |
3 2 |
12,5 9,5 |
37,5 19 |
0,17 0,14 |
0,65 0,5 |
1,17 1,73 |
6,38 2,66 |
7,46 4,6 |
− − |
− − |
− − |
− − |
− − |
− − |
||||
| Итого |
5 |
9,5-12,5 |
56,5 |
0,16 |
0,6 |
1,3,4 |
|
9,04 |
12,1 |
− |
КЗ
|
8,14 |
13,3 |
15,6 |
24 |
|||
| СП7 Фрезерные станки Расточные станки Кран мостовой |
23 1 |
9,5 11,5 25 |
19 34,5 19,36 |
0,14 0,14 0,15 |
0,5 0,5 0,5 |
1,73 1,73 1,73 |
2,66 4,83 2,9 |
4,6 8,35 5,0 |
− − − |
− − − |
− − − |
− − − |
− − − |
− − − |
||||
| Итого |
6 |
9,5-25 |
72,9 |
0,14 |
0,61 |
1,28 |
|
10,4 |
13,35 |
− |
КЗ
|
9,36 |
14,68 |
17,4 |
26,8 |
|||
| Итого по СП6 и СП7 |
11 |
9,5-25 |
129,4 |
0,15 |
0,6 |
1,3 |
19,44 |
25,45 |
− |
− |
17,5 |
27,98 |
33,0 |
50,8 |
||||
Раздел 4
Расчет питающих и распределительных сетей
Согласно ПУЭ сечения проводников силовой сети напряжением до 1 кВ при числе использования максимума нагрузки в год меньше 4000 выбирают по нагреву или по допустимому току нагрузки.
Известно, что ток, проходя по проводнику, нагревает его. Количество выделенного тепла определяется по закону Джоуля-Ленца . Чем больше ток, тем больше температура нагрева проводника. Чрезмерно высокая температура может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений, а также пожарной опасности. Поэтому ПУЭ устанавливает предельно допустимые температуры нагрева проводников в зависимости от марки и материала изоляции проводника.
Ток, длительно протекающий по проводнику, при котором устанавливается наибольшая допустимая температура, называется длительно допустимым током по нагреву .
Значение токов 1ДОП
для проводников различных марок и сечений, с учётом температуры окружающей среды и условий прокладки определены расчётно, проверены экспериментально и приведены в справочниках. При этом значения допустимых токов приведены для нормальных условий прокладки ─ температура воздуха + 25 °С, температурой земли + 15 °С и в траншеи проложен один кабель.
Если условия прокладки отличаются от нормальных, то допустимый ток определяется с поправками на температуру и поправкой на количества кабелей проложенных в одной траншее, тогда
.
Сечение жил проводников выбирают по условию , где ─ это максимальный расчётный ток в рассматриваемой линии.
lign:center;">4.1 Расчёт и выбор питающих линий
Вид и марку проводника сети выбирают в зависимости от среды, характеристики помещений его конфигурации, размещения оборудования, способу прокладки сетей.
Питающие сети будут выполняются кабелем АВВГ (АВРГ).
Результаты расчетов приведены в таблице 3.
Таблица 3 Питающие линии
| Питающие линии |
, А |
, А |
Четырехжильный кабель до 1 кВ |
| К СП1, СП2, СП3 |
231,1 |
240 |
АВВГ мм2
|
| К СП4, СП5 |
41,45 |
65 |
АВВГ мм2
|
| К СП6, СП7 |
50,8 |
65 |
АВВГ мм2
|
| К КТП |
315 |
345 |
АВВГ мм2
|
4.2 Расчет и выбор распределительных линий
Распределительные линии предполагается выполнять поливинилхлоридным проводом марки АПВ, уложенным в трубе. Сечение провода выбирается по условию . Ток расчётный определяется по формуле
, где = 0,85.
Находим СП1.
1) =33,3 А..
2) =41,7 А..
3) =14,5 А..
Длительно допустимый ток для любой распределительной линии определяется по [2] стр. 42 таблица 2,7 для четырех одножильных проводников.
=37 А.
=37 А.
=37 А.
Расчёты по СП 2 - СП 7 производятся аналогично. Результаты расчета и выбора распределительных линий сведены в таблицу 4.
Таблица 4 Распределительные линии
| Наименование линии |
, А |
, А |
Марка провода |
| СП 1 Токарные автоматы 6 … 8 Зубофрезерные станки 9 … 11 Круглошлифовальные станки 12 … 14 |
33,3 41,7 14,5 |
37 35 19 |
АПВ мм2
АПВ мм2
АПВ мм2
|
| СП 2 Сварочные агрегаты 3 … 5 |
30,2 |
30 |
АПВ мм2
|
| СП 3 Вентиляторы 1,2 Кран мостовой 38 |
108,6 90,6 |
120 120 |
АПВ мм2
АПВ мм2
|
| СП 4 Заточные станки 15 … 17 Токарные станки 20 ,21,23,24 |
13,6 40,7 |
19 55 |
АПВ мм2
АПВ мм2
|
| СП 5 Сверильные станки 18,19 Токарные станки 22,25 Плоскошлифовальные станки 26,27 |
14,5 40,7 23,7 |
19 55 27 |
АПВ мм2
АПВ мм2
АПВ мм2
|
| СП 6 Строгальные станки 28 … 30 Фрезерные станки 31,32 |
34,8 34,4 |
37 37 |
АПВ мм2
АПВ мм2
|
| СП 7 Фрезерные станки 33,34 Расточные станки 35 … 37 Кран мостовой 39 |
34,4 41,7 90,6 |
37 55 120 |
АПВ мм2
АПВ мм2
АПВ мм2
|
Раздел 5
Расчет защиты
При эксплуатации электрических сетей возможны нарушения их нормального режима работы, при которых ток в проводниках резко возрастает, что вызывает повышение их температуры выше величины допустимых ПУЭ.
К таким аварийным режимам относя короткое замыкание и перегрузка.
При коротком замыкании токи могут достигать значений в десятки раз превышающих номинальные токи электроприёмников и допустимые токи проводников.
При перегрузках электроприёмников по обмоткам трансформаторов, двигателей и по проводникам протекают повышенные токи. Поэтому как электроприёмники так и участки сетей должны защищаться аппаратами защиты, отключающие участок при аварийном режиме.
Для защиты электрический сетей напряжением до 1000 В плавкие предохранители, автоматические выключатели и тепловые реле магнитопускателей.
Плавкие предохранители защищают от токов короткого замыкания.
Автоматические выключатели имеют либо тепловые, либо электромагнитные, либо комбинированные (тепловой и электромагнитный) расцепители. Тепловые расцепители осуществляют защиту от перегрузок, а электромагнитные от токов короткого замыкания.
Выбор предохранителей проводится в следующим условиям:
1)
для одиночных ЭП не имеющих предохранителей выбор проводится по следующим условиям , где — номинальный ток плавкой вставки, — расчётный ток лини.
2)
для ЭП имеющих один двигатель
а) ;
б) ;
;
— коэффициент запаса;
= 1,6 для тяжёлых условий пуска;
= 2,5 для лёгких условий пуска;
3) для линий питающих группу ЭП с двигателем
а) ;
б) ;
Выбор автоматических выключателей проводится по следующим условиям.
.
Ток срабатывания электромагнитных или комбинированных расцепителей проверяется по максимальному кратковременному току линии
ПУЭ наряду с проверкой проводников по допустимому нагреву устанавливают определенное соотношение между токами защитного аппарата и допустимыми токами провода , где - ток защитного аппарата, К3
- коэффициент защиты [2] стр. 46, таблица 2.10
5.1 Расчет и выбор защиты питающих линий
Защита питающих распределительных линий будет, осуществляется с помощью включателей серии A3700.
Защита питающих распределительных линий осуществляется автоматическими включателями серии А 3700.
Расчет и выбор выключателей питающих линий выполняется в следующей последовательности.
Определяется пиковый ток линии СП:
, где
=;
= 231,1 А; КИ
= 0,6;
= 817,6;
Определяется ток отсечки выключателя:
А.
А.
Определяется ток предельного отключения:
кА.
Определяем ток защищаемой линии:
, где КЗ
=1, IЗ
=250 А.
, условие выполняется.
Расчеты по СП4,СП5 и СП6,СП7 проводятся аналогично. Результаты расчета и выбора выключателей сводим в таблицу 5.
Таблица 5 Выбор защитных аппаратов питающих линий
| Наименование линии |
|
|
|
|
|
|
|
Тип защитного аппарата |
| К СП1 К СП2 К СП3 |
231,1 |
250 |
817,6 |
1022 |
250 |
1 |
250 |
А3720ФУЗ |
| К СП4 К СП5 |
41,45 |
80 |
280,1 |
351 |
80 |
1 |
80 |
А3710Б |
| К СП6 К СП7 |
50,8 |
80 |
296 |
370 |
80 |
1 |
80 |
А3710Б |
| К КТП |
315 |
400 |
887,3 |
1109 |
400 |
1 |
400 |
А3710Б |
5.2 Расчет и выбор защиты распределительных линий
Защита распределительных линий предусматривается с помощью плавких предохранителей. Расчет и выбор предохранителей отходящих линий выполняется в следующей последовательности;
Определяется пусковой ток электроприёмников распределительного пункта СП-1:
Для ЭП 6…8
:
= 199,2 А.
Для ЭП 9…11
:
= 250,2 А.
Для ЭП 12…14
:
= 87 А.
Определяется номинальный ток плавкой вставки электроприемников СП-1 по формуле [1] главы 3 стр. 160. табл. 3.9.
Для ЭП 6…8
:
Для ЭП 9…11
:
Для ЭП 12…14
:
По таблице 3.5 [1] стр. 139 принимаются нормированные значения токов установок.
Для ЭП6…8
;
Для ЭП9…11
;
Для ЭП12…14
.
Расчеты по СП2 — СП7 проводится аналогично. Результаты расчетов сводим в таблицу 6.
Таблица 6 Защита распределительных линий
| Электроприемники по плану |
IНОМ
|
IПУСК
|
|
IПЛ.ВС.
|
Тип защиты аппарата |
| СП1 ЭП 6 …8
ЭП 9…11
ЭП12…14
|
33,3 41,7 14,5 |
199,2 250,2 87 |
79,68 100 34,8 |
80 100 40 |
ПН2-250-80 ПН2-250-100 ПН2-250-40 |
| СП2 ЭП3…5
|
30,2 |
36,24 |
40 |
ПН2-100-40 |
|
| СП3 ЭП1,2
ЭП38
|
108,6 90,6 |
651,6 543,6 |
260,6 217,4 |
250 |
ПН2-400-300 ПН2-250-250 |
| СП4 ЭП15…17
ЭП20,21,23,24
|
13,6 40,7 |
81,6 244,2 |
34,8 97,7 |
40 100 |
ПН2-100-40 ПН2-100-100 |
| СП5 ЭП 18,19
ЭП 22,25
ЭП26,27
|
14,5 40,7 23,7 |
87 244,2 142,2 |
34,8 97,7 56,9 |
40 100 60 |
ПН2-100-40 ПН2-100-100 ПН2-100-60 |
| СП6 ЭП28…30
ЭП31,32
|
34,8 34,4 |
208,8 206,4 |
83,5 82,6 |
80 80 |
ПН2-250-80 ПН2-250-80 |
| СП7 ЭП 33,34
ЭП 35…37
ЭП39
|
34,4 41,7 90,6 |
206,4 250,2 543,6 |
82,6 100 217,4 |
80 100 250 |
ПН2-250-80 ПН2-250-100 ПН2-250-250 |
Раздел 6
Выбор места и типа силовых распределительных пунктов СП
Распределительные сети электроснабжения цеха силовые пункты строятся с использованием силовых распределительных устройств — это силовых распределительных пунктов СП и распределительных шинопроводов. СП применяются при расположении ЭП компактными группами на плане цеха, а также в цехах с пыльной или агрессивной средой. ШР применяются при расположении ЭП вряд.
СП - это законченное комплектное устройство заводского изготовления для приёма и распределения электроэнергии, управления и защиты ЭП от перегрузок и короткого замыкания содержащими рубильники, предохранители, выключатели, счётчики.
ШР — это комплектный шинопровод заводского изготовления собираемый из отдельных секций и могущих принимать любую конфигурацию.
СП следует размещать нагрузок для экономии проводникового материала.
В разрабатываемой схеме электроснабжения применены четыре силовых распределительных пункта. Электроприёмники большой мощности необходимо подключать непосредственно к шинам низкого напряжения цеховой подстанции.
Для проектирования цеха приняты силовые распределительные шкафы с рубильником на вводе и с предохранителями на отходящих линиях. В качестве СП используем распределительный трехфазный шкаф серии ШР 11. см. [1] стр. 137. таблица 3.3.
Технические данные СП представлены в таблице 7
Таблица 7 Технические данные СП
| Наименование СП |
Тип шкафа |
Аппарат на вводе |
Аппарат защиты |
Число предохранительных групп |
| СП1 ЭП 6 … 8
ЭП 9…11
|
ШР 11 - 73505 |
Р 16-373 |
ПН 2-250-80 ПН 2-250-100 |
|
| СП2 ЭП3…5
ЭП12…14
|
ШР 11 - 73509 |
Р 16-373 |
ПН 2-100-40 ПН 2-100-40 |
|
| СП3 ЭП1,2
ЭП38
|
ШР 11 - 73708 |
Р 16-373 |
ПН 2-250-250 ПН 2-400-300 |
|
| СП4 ЭП15…17
ЭП20,21,23,24
|
ШР 11 - 73509 |
Р 16-373 |
ПН 2-100-40 |
|
| СП5 ЭП 18,19
ЭП 22,25
ЭП26,27
|
ШР 11 - 73509 |
Р 16-373 |
ПН 2-100-40 ПН 2-100-100 ПН 2-100-60 |
|
| СП6 ЭП28…30
ЭП31,32
|
ШР 11 - 73505 |
Р 16-373 |
ПН 2-250-80 ПН 2-250-80 |
|
| СП7 ЭП 33,34
ЭП 35…37
ЭП39
|
ШР 11 - 73506 |
Р 16-373 |
ПН 2-250-80 ПН 2-250-100 ПН 2-250-250 |
|
Раздел 7
Выбор компенсирующих устройств
Большинство ЭП помимо активной мощности потребляют и реактивную. Основными потребителями реактивной мощности являются АД, сварочные трансформаторы, газоразрядные лампы. Между значениями реактивной мощности вырабатываемой генераторами электростанций и значениями реактивной мощности потребляемой ЭП должен существовать баланс. Нарушение этого баланса за счет высокого потребления реактивной мощности приводит к отрицательным последствиям (перегрузка по току генераторов, увеличение токовой нагрузки в линиях, увеличение капитальных затрат и потеря напряжения в линии), поэтому важной задачей является снижение потребления реактивной мощности от системы (через трансформаторы подстанций предприятий и цехов). Реактивную мощность могут генерировать не только генераторы электростанций, но и другие источники: воздушные и кабельные ЛЭП, а также специальные устройства, которые называются компенсирующими (КУ). В качестве КУ используют синхронные компенсаторы и статические конденсаторы. В качестве КУ на коммунальных и промышленных предприятиях обычно применят батареи статических конденсаторов.
Мощность КУ определяется выражением
, где
фактический расчетный коэффициент реактивной мощности.
─ наиболее активная расчетная мощность подстанций.
─ оптимальный коэффициент реактивной мощности задаваемой электросистемой, обычно составляет ;
кВар.
─ реактивная мощность, которая может быть передана потребителю энергосистемой в режиме максимума активных нагрузок.
Значение зависит от ; = 0,03 – 0,98;
В качестве КУ применяем комплектную конденсаторную установку типа УК [3] с.90, таблица.8.1. с мощностью 75 кВар
Таблица 8.1
| Тип установки |
Мощность, кВар |
Количество ступеней |
Габариты (длина Ч ширинаЧ высота), мм |
| УК2-0,38-75УЗ |
75 |
2 |
375Ч430Ч650 |
Раздел 8
Выбор числа и мощности трансформаторов на ТП
Количество трансформаторов на цеховой подстанции определяется категорией потребителей. Для электроснабжения ЭП 1 и 2 категории сооружают двух трансформаторные подстанции. Для питания потребителей 2 категории допускают сооружение однотрансформаторной подстанции при наличии низковольтных перемычек включаемых вручную или автоматически.
Однотрансформаторные подстанции используются для питания неответственных потребителей 3 категории, если замена трансформатора или его ремонт производится в течение не более 1 суток.
Сооружение однотрансформаторной подстанции обеспечивает значительную экономию капитальных затрат.
Мощность трансформаторов выбираются по условию:
при установке одного трансформатора: ;
при установке двух трансформаторов: ;
где ─ максимальная расчетная мощность на шинах низкого напряжения подстанции:
.
Трансформаторы, выбранные по последнему условию, обеспечивают питание всех потребителей в нормальном режиме при оптимальной загрузке трансформаторов 0,6-0,7 загрузки, а в послеаварийном режиме оставшийся в работе один трансформатор обеспечивает питание потребителей с учетом допустимой аварийной перегрузки трансформатора на 40% от SH
0
M
.
=235 кВа.
В качестве цеховой подстанции выбираем комплектную ТП заводского изготовления серии КТП, технические данные КТП приведены в таблице [6] таблица 9.11.
Выбираем трансформатор:
Таблица 9.11
| Параметры |
КТП-250 |
| Номинальная мощность трансформатора, кВЧА |
250 |
| Тип силового трансформатора |
ТМФ |
| Тип шкафа на стороне 6 (10) кВ |
ШВВ (1,2 ,3) |
| Тип шкафа на стороне 0,4 кВ: Вводной: Линейный: Секционный: |
ШВН (1,2,3) ШЛН (1,2) ШСН (1,2,3) |
| Габариты шкафов 6 (10) кВ, мм: Ширина Глубина Высота |
1120 1020 2075 |
| Габариты шкафов 0,4 кВ, мм: Ширина Глубина Высота |
375 624 2075 |
| Масса шкафов, кг: На стороне 6 (10)кВ На стороне 0,4 кВ |
125 160 |
Раздел 9
Расчёт токов короткого замыкания
По электрической сети и электрооборудованию в нормальном режиме протекают токи, допустимые для данной установки.
При нарушении электрической прочности изоляции проводов или короткого замыкания оборудования возникает аварийный режим короткого замыкания, вызывающий резкое повышение токов во много раз превышающий допустимые токи.
Значительные по величине токи к.з. представляют большую опасность для элементов электрической сети и оборудования, т. к. чрезмерный нагрев токоведущих частей и создают большие механические усилия, которые могут привести к разрушению электрического оборудования.
Поэтому для правильной эксплуатации электросетей и оборудования их выбирают не только по условиям нормального режима работы, но и аварийного режима, чтобы они выдерживали без повреждений действия наибольших возможных токов к.з. Определение токов к.з. необходимо для выбора выключателей на коммутационную способность и электродинамическую и термическую устойчивость.
Кроме того, в 4-х проводных сетях напряжением 380/220 В работающих на глухо заземленных нейтралах, при замыкании на нулевой провод или металлический корпус оборудования, защитный аппарат должен автоматически отключить аварийный участок сети. Для проверки надежности срабатывания защитного аппарата при к.з., между фазным и нулевым проводами необходимо определить расчётный ток однофазного короткого замыкания на землю.
9.1 Расчёт токов трёхфазного короткого замыкания
В процессе расчёта 3-х фазного к.з. определяются:
1 . - начальное действующее значение периодически составляющей точки по ней определяют термическую стойкость и коммутационную способность аппарата.
2 Ударное значение тока к.з. - по нему проверяют аппараты, шины, изоляторы на электродинамическую устойчивость.
Считаем, что мощность системы во много раз превышает мощность трансформатора, то напряжение на шинах НН подстанций считается неизменным. То есть, считаем, что к.з. питается от источника с неограниченной мощностью.
Тогда периодическая составляющая тока к.з. остаётся неизменной в течении всего времени действия к.з.,тогда считаем, что IП
0
=
IКЗ
. На расчётной схеме отмечаем расчётные точки к.з. и для каждой точки составляем схему замещения, на которой указываем активные и индуктивные составляющие, сопротивления всех элементов схемы от точки питания до точки к.з.
Принципиальная схема для расчёта токов коротких замыканий:
Расчёт трёхфазного короткого замыкания в точке К-1.
Схема замещения:
Активное и индуктивное сопротивление трансформатора выбираем по [8],таблица 1.9.3. стр. 61: мОм; мОм.
Сопротивление обмотки расцепителя и контактов автомата выбираем по [8], таблица 1.9.3. стр. 61: мОм; мОм; мОм;А.
Сопротивление трансформатора тока выбираем по [8], таблица 1.9.2. стр. 61:
мОм; мОм;;
где , а .
Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления в короткозамкнутой цепи:
мОм;
мОм;
Определяем полное сопротивление в короткозамкнутой цепи:
=30 мОм.
Ток трёхфазного короткого замыкания в точке К-1 определяем по формуле:
;
Определяем ударное значение тока короткого замыкания:
; а ;
Расчёт трёхфазного короткого замыкания в точке К-2.
Схема замещения:
Сопротивление обмотки расцепителя и контактов автомата выбираем по [8], таблица 1.9.3. стр. 61:
.
Определяем активное и индуктивное сопротивление распределительных линий питающих ЭП:
X0
и r0
определяем по [8], таблица 1.9.5. стр. 62
Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления в короткозамкнутой цепи:
мОм;
мОм;
Определяем полное сопротивление в короткозамкнутой цепи:
=158,4 мОм.
Ток трёхфазного короткого замыкания в точке К-2 определяем по формуле:
Определяем ударное значение тока короткого замыкания:
; а ;
9.2 Расчёт токов однофазного короткого замыкания
Ток однофазного к.з. определяется для проверки надежности срабатывания защитного аппарата самого удаленного от шин КТП и ЭП. Расчёт однофазного тока короткого замыкания в точке К-3:
Схема замещения:
Определяем сопротивления в короткозамкнутой петле линии фаза-нуль. Сопротивления: одной жилы кабеля
нулевой жилы кабеля
одной жилы провода
индуктивное сопротивление петли кабеля
индуктивное сопротивление петли провода
Суммарное сопротивление петли фаза-нуль определяем по формуле:
Ток однофазного к. з. находим по формуле:
.
Раздел 10
Проверка оборудования на действие токов короткого замыкания
В сетях до 1000 В производится следующие проверки токов к.з.:
1. На электродинамическую устойчивость проверяются автоматы, шинопроводы если ≥ то условие соблюдается;
2. На коммутационную способность, т.е. на предельно отключающий ток, проверяют автоматы, предохранители: , если ≥ то условие соблюдается;
3. На надежность срабатывания защитного аппарата при однофазном коротком замыкании на землю:
а 750 ≤ 1300,
условие соблюдается.
Список литературы:
1. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д., «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» − М: Энергоатомиздат, 1999 г.
2. Липкин Б.Ю. «Электроснабжение предприятий и установок» − М: Высшая школа, 1990 г.
3. Цигельман И.Е. «Электроснабжение городских зданий и коммунальных предприятий» − М: Высшая школа, 1982 г.
4. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. «Электрооборудование станций и подстанций» − М: Энергоатомиздат, 1987 г.
5. Конюхова Е.А. «Электроснабжение объектов» − М: Энергоатомиздат, 1988 г.
6. Неклипаев Б.Н., Крючков И.П. «Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования». − М: Энергоатомиздат, 1989 г.
7. «Электрический справочник» под редакцией Орлова И.Н. − М: Энергоатомиздат, 1989 г.
8. «Правила устройств электроустановок (ПУЭ)» −М:Кнорус, 2007 г.
9. Шеховцов В.П. «Расчет и проектирование схем электроснабжения». М: Форум-инфа-М, 2004.