Электроснабжение цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В 1929 году на базе механической мастерской и профессионально-технической школы в г. Липецке был основан механический завод, который позднее, в 1933 году был переименован в ремонтно-тракторный. Первой продукцией, выпущенной заводом, были станки «Квиквейн», предназначенные для шлифования клапанов двигателя трактора. В 1956 года был переориентирован на выпуск станков и переименован в Липецкий станкостроительный завод.

С 1962 года Липецкий станкостроительный завод приступил к выпуску плоскошлифовальных станков. Благодаря небольшим габаритам, простоте управления и надежности, они пользовались устойчивым спросом в нашей стране и за рубежом.

В 1980 году Липецкий станкозавод приступил к производству машин нового поколения - плоскошлифовальных станков высокой точности. Они создавались по модульному принципу. В компоновке станков использована подвижная (в поперечном направлении) стойка, благодаря которой исключено влияние массы устанавливаемой заготовки на точность обработки. Это предприятие могут искать как липецкий станкозавод возрождение.

В настоящее время основу производственной программы на Липецком станкозаводе составляют плоскошлифовальные станки с прямоугольным столом и с круглым, а также запасных частей к ним (электромагнитные плиты, шпиндельные узлы, гидроцилиндры и т.д.).

Рост производительности труда и снижение себестоимости продукции являются необходимыми условиями экономического прогресса общества, а также динамического и пропорционального развития единого народно-хозяйственного комплекса страны. Эффективность производства и качество продукции во многом определяются надежностью средств производства и в частности электрооборудования. Основной задачей персонала, обслуживающего электроустановки, является обеспечение высокой надежности и бесперебойности производственных процессов, длительной сохранности электрооборудования и экономичного расходования электроэнергии.

Липецкое станкостроительное объединение ведет постоянную работу по улучшению характеристик выпускаемых плоскошлифовальных станков. Наши заказчики получают оборудование с оптимальным для себя сочетанием высокой точности и технологических возможностей.

1. Общая часть

1.1 Обоснование выбранного напряжения

трансформатор электрический напряжение замыкание

Напряжение - разность значений потенциала в начальной и конечной точках траектории.

Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля. Разность потенциалов (напряжение) не зависит от выбора системы координат!

Электрические распределительные сети напряжением 6-10 кВ существенно отличаются от электрических сетей более высоких классов напряжений: по своей структуре; по составу, неоднородности и размещению коммутационной аппаратуры; по оснащенности средствами релейной защиты и автоматики; по уровню резервирования и вместе с тем по той огромной ответственности, которая возложена на распределительные сети в части надежного электроснабжения предприятий сельскохозяйственного, промышленного и социального назначений.

Напряжение 10кВ применяются: 1) на второй и последующих ступенях распределения электроэнергии при глубоких вводах; 2) на первой и последующих ступенях распределения электроэнергии на крупных предприятиях при применении токопроводов на первой ступени; 3) на всех ступенях распределения электроэнергии на предприятих средней и малой мощности.

Это повышает эффективность и расширяет область применения данного напряжения ввиду того, что длина кабельных сетей вторичного напряжения резко сокращается.

Применение наряжения 380 В даёт возможность сократить потери в сетях ввиду малой протяжённости линий электропередач. Это обеспечивает снижение стоимости распределительных сетей и пусковой аппаратуры.

1.2 Краткая характеристика производства и потребителей электрической энергии

Цех металлорежущих станков предназначен для серийного производства деталей по заказу.

Металлорежущие станки различного назначения размещены в станочном отделении.

Транспортные операции выполняются кран-балкой.

Цех получает электроснабжение от собственной цеховой трансформаторной подстанции, расположенной на расстоянии 1,3 км от ГПП завода. = 0,1 км

Потребители цеха относятся к 2 и 3 категории надежности ЭСН, работают в нормальной окружающей среде.

Грунт в районе цеха - суглинок с температурой +10 . Окружающая среда не агрессивная. Климатический район - третий.

Каркас здания сооружён из блоков - секций длиной 6 м каждый.

Размеры здания А*В*Н = 42*30*9 м

Вспомогательные, бытовые и служебные помещения высотой 4 м.

Таблица 1.2.1 Перечень электрического оборудования

Номер на плане	Наименование ЭО
1..3	Круглошлифовальные станки	10.5
4,5	Универсальные заточные станки	4.5
6	Заточные станки для червячных фрез	11.5
7	Заточный станок	4
8..10	Токарные станки	13
11…13,16…18	Внутришлифовальные станки	15
14,15	Плоскошлифовальные станки	37
17…20	Круглошлифовальные станки	15
19	Кран-балка	15
20..22	Электропривод раздвижных ворот	5.5

Круглошлифовальные станки общего назначения предназначены для шлифования цилиндрических и пологих конических многоступенчатых поверхностей валов методом врезного, строчного и продольного шлифования с управлением от ЧПУ.

Универсальные заточные станки предназначены для заточки твердосплавных круглых пил, ножей, цепей для цепно-долбежных станков, сверел и фрез.

Токарные станки предназначены главным образом для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и обработки торцовых поверхностей деталей с помощью разнообразных резцов, зенкеров, разверток, метчиков и плашек.

Кран-балка - это грузоподъёмная машина циклического действия с возвратно-поступательным движением грузозахватного органа; служит для подъёма и перемещения грузов

2. Специальная часть

2.1 Расчет силовых электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок производится в целях защиты от перегрузки по потребляемой мощности. То есть совокупная мощность всех работающих приемников электроэнергии не должна превышать мощность, которая отведена на эту ветку линии электропередач.

Электрическая нагрузка мощность, фактически отдаваемая источником энергии её потребителю (приёмнику). При малых изменениях напряжения электрическая нагрузка характеризуется величиной тока. Электрическая нагрузка называют часто также сами приёмники энергии (двигатели, осветитительные приборы и др.). В электрических цепях постоянного тока. Электрическая нагрузка бывает только активной, в цепях переменного тока - активной и реактивной. Активная электрическая нагрузка выражается энергией, расходуемой на механическую работу, тепло и т.п. (например, в нагревательных и осветительных приборах). Реактивная электрическая нагрузка отражает обмен энергией между источником и приёмником (например, между электрической сетью и первичной обмоткой трансформатора, работающего вхолостую).

Электрические нагрузки определяют выбор всех элементов системы электроснабжения. Расчет электрических нагрузок основывается на опытных данных и обобщениях, выполненных с применением методов математической, статической и теории вероятности.

В данном курсовом проекте нагрузку рассчитываем методом коэффициента максимума. Сущность метода заключается в том, чтобы определить максимальную расчетную нагрузку группы электроприемников. Рассчитаем активную и реактивную мощности;). Выберем эффективное число электроприемников (), коэффициент максимума () по табличным данным.

Для расчета электрических нагрузок необходимо преобразовать исходную таблицу 1.2.1 в таблицу 2.1.1

Таблица 2.1.1 Параметры электрооборудования

Номер по плану	Наименование потребителя	Рн, кВт	n, шт	Ки	cos	tg	примечание
1…3	Круглошлифовальные станки	10.5	3	0.17	0.65	1.17
4,5	Универсальные заточные станки	4.5	2	0.17	0.65	1.17
6	Заточные станки для червячных фрез	11.5	1	0.17	0.65	1.17
7	Заточный станок	4	1	0,17	0,65	1.17
8..10	Токарные станки	13	3	0,14	0,5	1.74
11.. 13,16..18	Внутришлифовальные станки	15	6	0,17	0,65	1.17
14,15	Плоскошлифовальные станки	37	2	0,17	0,65	1,17
17…20	Круглошлифовальные станки	15	3	0,17	0,65	1.17
19	Кран-балка	15	1	0.1	0.5	1.74	ПВ = 40%
20..22	Электргопривод раздвижных ворот	5.5	3	0.2	0.65	1.17

Рассчитаем активную и реактивную мощность за максимально загруженную смену по формулам:

Рсм = Ки (1)

где Ки - коэффициент использования,

- суммарная активная мощность группы электроприемников

Qсм = Pcmtg (2)

где tg - производная от cos

Рассчитаем суммарную мощность на примере круглошлифовальных станков:

 (3)

кВт

Рассчитаем суммарную мощность для кран-балки:

=; (4)

Pн=15= 9.49 кВт

Аналогично рассчитаем суммарную мощность для остального оборудования.

Рассчитаем активную мощность на примере круглошлифовальных станков:

(5)

0.17кВт

Аналогично рассчитаем активную мощность для остального оборудования.

Рассчитаем реактивную мощность на примере круглошлифовальных станков:

(6)

кВАр

Аналогично рассчитаем реактивную мощность для остального оборудования.

Рассчитаем на примере круглошлифовальных станков:

; (7)

=0.76;

= ; (8)

= = 1.17

Аналогично рассчитаем tg для остального оборудования.

Определим средний коэффициент использования:

(9)

где - суммарная активная мощность;

суммарная мощность потребителей

=

Определим средний :

; (11)

где - суммарная реактивная мощность

= 1.24

Определим максимальную активную / реактивную мощности:

(12)

где Км - коэффициент максимума для активной мощности, определяется в зависимости от использования числа электрических приемников ()



, (13)

где - коэффициент максимума для реактивной мощности, принимаемый в соответствии с частным случаем по

Определим максимальную полную мощность:

, (14)

Вычислить эффективное число приемников:

(15)

где - максимальная мощность потребителей

== 17.8

Определяем коэффициент максимума для активной мощности по таблице, с учётом и . В нашем случае = 17,8; .= 0,153

Определяем коэффициент максимума для реактивной мощности , так как>12, то принимаем равный единице.

Определяем показатель силовой сборки:

(16)

где - минимальная мощность потребителей

;

кВт;

кВАр;

кВА

Для определения нагрузки осветительного устройства воспользуемся методом удельной мощности:

, (17)

где - удельная мощность освещения 9 11; принимаем = 10 ;

F - площадь освещаемой поверхности, .

Рассчитаем площадь цеха металлорежущих станков:

F = AxB (18)

F = 42= 1260

Рассчитаем полную активную нагрузку осветительных устройств:

кВт

Полная мощность цеха металлорежущих станков равна сумме максимальной мощности оборудования и освещения:

(19)

кВА

Расчеты сведем в таблицу 2.1.2 дополнительные характеристики электрооборудования

Таблица 2.1.2 Дополнительные характеристики электрооборудования

Наименование ЭО	Pн, кВт	n, шт	Pcym, кВт	Ku	cos	tg	Pcm, кВт	Qcm, кВАр	m				Pmax, кВт	Qmax, кВАр	Smax, кВА
Круглошлифовальные станки	10.5	3	31.5	0.17	0,65	1.17	5.35	6.26
Универсальные заточные станки	4.5	2	9	0.17	0.65	1.17	1.53	1.79
Заточные станки для червячных фрез	11.5	1	11.5	0.17	0.65	1.17	1.95	2.28
Заточные станок	4	1	4	0.17	0.65	1.17	0.68	0.8
Токарные станки	13	3	39	0,14	0.5	1.74	5.46	9.5
Внутришлифовальные станки	15	6	90	0.17	0.65	1.17	15.3	17.9
Плоскошлифовальные станки	37	2	74	0.17	0.65	1.17	12.58	14.72
Круглошлифовальные станки	15	3	45	0.17	0.65	1,17	7.65	8.95
Кран-балка	9.49	1	9.49	0,1	0,5	1.74	0.949	1.65
Электропривод раздвижных ворот	5.5	3	16.5	0.2	0,65	1.17	3.3	3.86
Итого: Всего реп	125.49	22	329.99	0.153	0,63	1.24	54.749	67.71	9.25	17.8	1.7	1	93.07	67.71	115.09
Освещение			12.6	0.85	0.95	0.33							12.6	4,158	13,27
Всего			342.59				65.459	71.24							128.36

2.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснован, так как это оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. При выборе числа и мощности силовых трансформаторов используют методику технико-экономических расчетов, а также учитывают такие показатели, как надежность электроснабжения потребителей, расход цветного металла и потребная трансформаторная мощность

За расчетную мощность принимаем полную мощность всех потребителей цеха металлорежущих станков с учетом резерва, кВА.

Согласно ПУЭ активные потери в трансформаторе составляют 2% от мощности всех потребителей.

; (20)

кВт

Согласно ПУЭ реактивные потери в трансформаторе составляют 10% от мощности всех потребителей.

; (21)

кВАр

Определим полные потери в трансформаторе:

, (22)

кВА

Для выбора силовых трансформаторов необходимо рассчитать полную мощность на стороне первичного напряжения силовых трансформаторов которая должна быть больше расчетной мощности потребителей на величину полных потерь в трансформаторе:

; (23)

кВА

Определим требуемую полную мощность силового трансформатора, которая должна быть больше мощности на стороне первичного напряжения на величину коэффициента загрузки.

(24)

где - коэффициент загрузки

- выбираем по категории надежности.

Надежность электроснабжения - способность системы электроснабжения обеспечить предприятие электроэнергией хорошего качества, без срыва плана производства и не допускать аварийных перерывов в электроснабжении.

По обеспечению надежности электроснабжения электроприемники разделяют на три категории:

I категория - электроприемники, перерыв в электроснабжении, которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, повреждения дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса. Электроприемники I категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников питания, перерыв допускается лишь на время автоматического восстановления питания. Согласно ПУЭ

= 0.65 - 0.7

II категория - это электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям рабочих мест, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Рекомендуется обеспечивать электропитанием от двух независимых источников, для них допустимы перерывы на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Допускается питание от одного трансформатора, перерыв в электроснабжении разрешается не более 24 часов. Согласно ПУЭ 0.7 - 0.8

III категория - относятся все электроприемники не подходящие под определение первой и второй категорий, допускающие перерывы. Согласно ПУЭ = 0.85 - 0.95

В моём курсовом проекте принимаем , т.к. потребители подстанции относятся ко второй и третьей категории надежности.

кВА

Определим требуемую полную мощность для одного силового трансформатора:

; (25)

кВА

где n - количество трансформаторов; n=2, т.к. по заданию курсового проекта необходимо запланировать двух трансформаторной подстанции.

По величине полной требуемой мощности по литературе [2] выбираем силовой трансформатор с ближайшей стандартной мощностью и напряжением на высокой стороне 10кВ и на низкой 0,4кВ. Данные силового трансформатора приведены в таблице 2.2.1

Таблица 2.2.1 - Технические данные силового трансформатора.

Тип Трансформатора	Мощность кВА	U1ном кВ	U2ном кВ	Uк.з. %	Рпотерь	Iх/х %
					х/х кВт	К.з кВт
ТМ-100/10	100	10	0,4	4,5	0,365	1,97	2.6

Определим действительный коэффициент загрузки намеченных к установке силовых трансформаторов в нормальном режиме работы:

; (26)

Условие 0,70,85

Определим коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме, то есть при отключении одного из силовых трансформаторов

, (27)

Условие

Вывод: в данном разделе выбран силовой трансформатора типа ТМ-100/10, который проходит по коэффициентам загрузки в нормальном () и аварийном () режимах.

2.3 Выбор токоведущих частей

Токоведущие части в распределительных устройствах 10 кВ и выше электростанций и подстанций обычно выполняются гибкими сталеалюминевыми проводами АС или АСО. Все соединения внутри закрытого распредустройства 6…10 кВ, включая сборные шины, выполняются жесткими голыми алюминиевыми шинами прямоугольного или коробчатого сечения. При токах до 3000 А в закрытых распредустройствах 6…10 кВ применяются однополосные и двухполосные алюминиевые шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают лучшие условия охлаждения и меньшие потери от эффекта близости и поверхностного эффекта.

Выбор токоведущих частей по условиям нагрева

Длительный нагрев рабочим током - это режим, который характеризуется тепловым равновесием, в нем проводники приобретают определенную (установившуюся температуру).

Рассчитаем токи протекающие на стороне 10 кВ в нормальном и аварийных режимах.

Повреждения нарушают работу энергосистемы и потребителей электроэнергии, и, как правило, приводят к возникновению аварийных режимов.

Для обеспечения нормальной работы энергетической системы и потребителей электроэнергии необходимо возможно быстрее выявлять и отделять место повреждения от неповрежденной сети, восстанавливая таким путем нормальные условия работы энергосистемы и потребителей.

При расчете сети по нагреву выбирает марку проводника в зависимости от характера окружающей среды помещения, а так же от способа прокладки ТВЧ.

Рассчитаем токи, протекающие на стороне 10 кВ в нормальном и аварийных режимах.

; (28)

A;

; (29)

A

где Кзд - коэффициент загрузки,

Sн.тр-номинальная мощность трансформатора в КВА,

- номинальное напряжение трансформатора на высшей стороне в кВ.

Выберем кабельную линию марки АСБГ на стороне 10 кВ при условии, что

(30)

Проверим условие:

8,03 А А

Из условия видим, что кабельная линия марки АСБГ проходит, с А

Выберем шины на стороне 10 кВ прямоугольного сечения по условию:

(31)

Проверим условие:

4.05 А А

Из условия проверки видим, что проходят шины марки АТ (15х3) прямоугольного сечения с А

Расшифруем буквенные и цифровые обозначения шины.

АТ - алюминиевый твердый;

(15х3) - размеры шины, мм

Рассчитаем токи, протекающие на стороне 0.4 кВ

; (32)

A;

; (33)

A

Выберем четырехжильную кабельную линию марки ААБ проложенную в земле и проверим по условию:

(34)

Проверим условие:

А

Из условий проверки видим, что проходит кабельная линия марки ААБ (4х95) с

А

Выберем на стороне 0,4 кВ шины прямоугольного сечения по условию:

; (35)

Проверим условие:

101.16 А А

Из условия проверки видим, что проходит шина марки АТ (15х3). с А.

Вывод: в данном разделе были выбраны ТВЧ по нагреву. На стороне 10 кВ кабельная линия марки АСБГ с А, шины прямоугольного сечения марки АТ (15х3) с А. На стороне 0,4 кВ - кабельная линия марки ААБ (4х95) с А и шины прямоугольного сечения марки АТ (15х3) с А.

Расчет токоведущих частей по потерям напряжения

Выбранные по длительно допустимому току ТВЧ необходимо проверить по потерям напряжения. По условию, что потери напряжения в линиях не должны превышать более, чем .

(36)

Потерю напряжения в линиях можно рассчитать по формуле:

, (37)

где - расчетный рабочий ток, равный току номинальному, А

L - длина линии, км

; - активное, индуктивное сопротивление,

- номинальное напряжение, В.

Рассчитаем потерю напряжения кабельной линии марки АСБГ на стороне 10 кВ, (37) предварительно выбрав r0, x0 из литературы [2]: ; ;

В; ; А; км;

Проверим условие:

0.12%

Кабельная линия проходит так как .

Рассчитаем потери напряжения кабельной линии марки ААБ (4х95) на стороне 0,4 кВ; (37) предварительно выбрав из справочника значение активного / индуктивного сопротивления: ; ; А; км; В;

Проверим условие:

1,6%

Из условия видим, что кабельная линия марки ААБ (4х95) на стороне 0,4 кВ проходит по условию проверки.

Вывод: из расчетов видим, что выбранные ТВЧ: КЛ марки АСБГ с А, и КЛ марки ААБ (4х95) прошли по потери напряжения, т.к. потери напряжения меньше 5%.

Выбор токоведущих частей на экономически целесообразное сечение

Выбор сечения проводов и кабелей без учета экономических факторов может привести к значительным потерям электрической энергии в линиях и существенному возрастанию эксплуатационных расходов. По этой причине сечение проводников электрических сетей внутреннего электроснабжения значительной протяженности, а также сетей, работающих с большим числом часов использования максимума нагрузки - Tmax> 4000 ч - должно быть не менее отвечающего рекомендованной экономической плотности тока, устанавливающей оптимальное соотношение между капитальными затратами и эксплуатационными расходами.

Экономически целесообразное сечение рассчитаем по формуле:

, (38)

где - расчетный ток; =4,05 А

- экономическая плотность тока

Согласно ПУЭ экономическая плотность тока берется на основе технико-экономических показателей с учетом максимальной нагрузки в год. В моем курсовом проекте нагрузка составляет 4000 часов в год, поэтому для КЛ марки АСБГ (3х16)

(39)

2,9

Вывод: Кабельная линия марки АСБГ (3х16) проходит проверку на экономически целесообразное сечение.

КЛ линия марки ААБ сечением (4х95) на стороне 0,4 кВ не проверяется, т.к. согласно ПУЭ сети промышленных предприятий и сооружений до 1000В, при числе часов использования максимальной нагрузки до 4000 - 5000, проверки по экономической плотности не подлежат, а в моем курсовом проекте число часов использования максимальной нагрузки составляет 4000 часов в год.

2.4 Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов к.з. ведется в относительных единицах. При этом методе все расчетные данные приводят к базисному напряжению и базисной мощности. За базисное напряжение принимают номинальные напряжения Uном = 0.23; 0.4; 0.69; 3.15; 6.3; 10.5; 21; 37; 115; 230 кВ. За базисную мощность можно выбрать мощность, принимаемую при расчетах за единицу, например мощность системы, суммарные номинальные мощности генераторов станции или трансформаторов подстанции или удобное для расчетов число, кратное десяти.

Расчет токов короткого замыкания в точке К1 на стороне 10 кВ

Расчет токов к.з. на стороне 10 кВ ведется в относительных единицах. Предварительно составляется расчетная схема, согласно однолинейной схеме электроснабжения цеха металлорежущих станков.

Рисунок 2.4.1.1 Расчетная схема

В качестве базисного напряжения () и базисной мощности ) принимаем МВА, кВ и на низкой стороне кВ.

; (40)

=кА

Определим сопротивление энергосистемы до линии передающей электрическую энергию на проектируемую подстанцию, в относительных единицах.

, (41)

где - мощность короткого замыкания на шинах источника питания, МВА.

По данным завода принимаем МВА.

На основании расчетной схемы составим схему замещения:

Рисунок 2.4.1.2 Схема замещения

Схема замещения позволяет определить токи, потери мощности и падения напряжения в асинхронной машине. При этом нужно учитывать, что в обмотке вращающегося ротора проходит ток, действующее значение и частота которого зависят от частоты вращения.

Для расчета тока короткого замыкания определим активное и индуктивное сопротивления в КЛ марки АС, выраженные в относительных единицах:

, (42)

где - индуктивное сопротивление кабельной линии АСБГ (3х16),

- длина воздушной линии, 1.3 км

, (43)

где - активное сопротивление линии АСБГ (3х16), Ом

Определим результирующие сопротивление до точки К1:

а) индуктивное

; (44)

б) активное:

; (45)

Определим полное сопротивление до точки короткого замыкания:

, (46)

Определим токи короткого замыкания в точке К1:

а) периодическую составляющую тока короткого замыкания:

, (47)

кА

б) ударный ток

, (48)

где - ударный коэффициент, определяющийся по графику.

Т.к. , значит1

кА

Определим полную мощность короткого замыкания в точке К1:

(49)

МВА

Мощность короткого замыкания должна в точке К1 должна быть меньше либо равна мощность короткого замыкания на шинах источника питания:

(50)

42.7 МВА 323 МВА

Расчет токов короткого замыкания в точке К2 на стороне 0,4 кВ

При расчете токов короткого замыкания в именованных единицах (Ом, мОм) может быть применен закон Ома для схемы замещения.



Рисунок 2.4.2.1 Схема замещения

Рассчитаем сопротивление:

сопротивление z_*рез1 приводится к низкому напряжению.

Переведем в именные единицы:

, (51)

где - базисное напряжение, кВ,

- ток короткого замыкания в точке К1

мОм

Приведем zрез1 к низкому напряжению:

; (52)

мОм

Определим активное / реактивное сопротивление трансформатора:

, мОм

(53)

где U_кз - напряжение кз трансформатора

U_2н - вторичное напряжение трансформатора; кВ

S_н.тр - номинальная мощность трансформатора; кВА

Определим сопротивление КЛ:

; (54)

мОм;

; (55)

мОм

Определим результирующие активное, реактивное и полное сопротивление до точки кз К2:

; (56)

мОм;

(57)

мОм;

где - активное и индуктивное сопротивление автомата; (

- переходное сопротивление контактов автоматического выключателя ( = 0.027)

; (58)

мОм,

Определим периодическую составляющую тока короткого замыкания:

, (59)

кА,

где -ударный коэффициент, принимаем равным 1,2, так как мощность трансформатора S кВА

Определим ударный ток:

; (60)

кА

Определим полную мощность короткого замыкания в точке К2:

(61)

МВА

Сведем данные в таблицу 2.4.2.1

Таблица 2.4.2.1 Расчет параметров токов к.з. в точках К1 и К2.

Точки к.з.	, кА	, кА	, МВА
К1
К2

2.5 Действие токов короткого замыкания

Электродинамическое действие токов короткого замыкания.

При коротких замыканиях в результате возникновения ударного тока короткого замыкания в шинах и других конструкциях распределительных устройств возникают электродинамические усилия, которые, в свою очередь создают изгибающий момент и механическое напряжение в металле. Последнее должно быть меньше максимально допустимых напряжений для данного металла

. (62)

По литературе [1] допустимое расчетное напряжение для алюминия составляет 80 МПа.

Электродинамическое усилие ударного тока короткого замыкания при трехфазном коротком замыкании, определятся силой взаимодействия между проводниками при протекании по ним ударного тока.

Н, (63)

где - ударный ток в точках К1, К2, кА,

- расстояние между изоляторами одной фазы мм,

- расстояние между проводниками соседних фаз, мм

Для камер КСО-366: мм;  мм

Рассчитаем силу взаимодействия между шинами марки АТ 15х3 на стороне 10 кВ, по формуле (62):

Н

Рассмотрим шину как равномерно нагруженную балку и рассчитаем изгибающий момент, создаваемый ударным током

, (64)

где - сила взаимодействия, Н

- расстояние между шинами, м

- изгибающий момент,

Нм

Для определения механического напряжения в металле необходимо рассчитать момент сопротивления, учитывая расположение шин. Шины могут располагаться либо плашмя, либо на ребро.

Рисунок 2.5.1.1. Расположение шин плашмя

Рисунок 2.5.1.2 Расположение шин на ребро

В моем курсовом проекте шины расположены плашмя. При этом момент сопротивления определяется по формуле

, (65)

где - момент сопротивления,

- ширина шины, см,

- толщина шины, см

Определим расчетное напряжение в шинах:

, (66)

МПа;

МПа

Из условия видим, что проходят шины марки АТ (15х3) на электродинамическую стойкость. Аналогично проверим шины прямоугольного сечения марки АТ (15х3) на стороне 0,4кВ.

Рассчитаем силу взаимодействия между шинами марки АТ (15х3) на стороне 0.4кВ, (63)

Н

Рассчитаем изгибающий момент, создаваемый ударным током (64):

= 0.181 Нм

= 0.1125

Определим расчетное напряжение в шинах (62):

= 1.6Мпа

МПа

Из проверки видим, что проходят шины марки АТ (15х3) на электродинамическую стойкость.

Термическое действие токов короткого замыкания

Токоведущие части, в том числе и кабели, при коротких замыканиях могут нагреваться до температуры, значительно большей, чем при нормальном режиме.

Сечение кабеля или шин при проверки на термическую стойкость проверяют по формуле:

F_min= , (67)

где ВК - тепловой импульс,

ст - коэффициент зависящий от материала проводника, берется согласно ПУЭ: ст = 85 для алюминиевых жил; ст = 88 для медных жил

Предварительно определим тепловой импульс:

ВК = ·t_откл, (68)

где I_пк - ток периодической составляющей, I_пк = I_пк1 = кА = 2350 А

t_откл - время отключения при коротком замыкании,

t_откл. = t_выкл..+ t_з, (69)

где t_выкл. - время срабатывания выключателя; с, t_выкл =0,2с,

t_з - время срабатывания защиты; с, t_з = 1.1с

t_откл. = 0,2 + 1.1 = 1,3с

Определим тепловой импульс для воздушной линии и шин на стороне 10 кВ (68):

В_к1 = 1,3= 7179250

Определим минимальное сечение КЛ марки АСБГ (3х16) (67):

F_min == 31.52 ммІ

Согласно условию проверки на термическую стойкость выбранное сечение КЛ марки

АСБГ (3х16) должно быть больше либо равно минимальному расчетному сечению

F_minS_доп (70)

31.52 ммІ 16 ммІ

Из условия видим, что выбранное сечение КЛ марки АСБГ (3х16) не проходит, перевыбираем на КЛ большего сечения марки АСБГ (3х35):

30.72 ммІ 35 ммІ

Из условия видим, что выбранное сечение КЛ марки АСБГ (3х35) проходит

Определим минимальное сечение шины марки АТ 15х3 (66):

F_min == 31.52 ммІ

Проверяем условие (70):

31.52 ммІ 45 ммІ

Из условия видим, что шины прямоугольного сечения на стороне 10 кВ марки АТ (15х3) проходят

Проверку на стороне 0,4 кВ произведем способом сравнения температур для этого составим таблицу 2.5.2.1 параметры токоведущий частей

Таблица 2.5.2.1 Параметры токоведущих частей

ТВЧ	Тип ТВЧ	Iн, А	Iдл.доп, А	Iпк, кА	0, C	доп.н, C	доп.кз, C	в, сек	tз, сек
КЛ2	ААБ (4х95)	101.16	240	3	15	65	150	0,2	1.1
Шины прямоугольного сечения	АТ (153)	101.16	165	3	25	88	200	0,2	1.1

Для проверки КЛ ААБ 2 (4х25) на термическую стойкость на низкой стороне произведем уточнение температуры нагрева в нормальном режиме работы т.к. ток нагрева не совпадает с длительно допустимым током.

н=₀+(_доп.н-₀) · ()²; (71)

н=15+(65-15) · ()² = 15.69C

Определим тепловой эквивалент для нормального режима работы по графику рис. 3.13 литературы [1]

Ан=0.12 · 10⁴ А²· С/ммІ

Определим действительное время протекания тока короткого замыкания

t_{действ.}= t_в + t_з, (72)

где t_выкл. - время срабатывания выключателя; с,

t_з - время срабатывания защиты; с

t_действ = 0,2+1.1=1,3с

Определим приведенное время апериодической составляющей тока короткого замыкания

t_пр.а = 0.003 · », (73)

где «=; т.к. I_пко= I_пк, значит «=1

t_пр.а= 0,003·1= 0.003 с

Определим приведенное время периодической составляющей тока короткого замыкания по рисунку 3.12 литературы [1]: t_пр.п= 0.85 с

Определим суммарное приведенное время:

t_пр= t_пра + t_пр.п (74)

t_пр = 0,003+0.85 = 0.853 с

Определим тепловой эквивалент при коротком замыкании:

А_к=А_н+, (75)

А_к=0,12 · 10⁴ += 0,205· 10⁴ А²с/ммІ,

следовательно, температура нагрева равна 30C

Должно, выполнится условие:

_{к доп}; (76)

30C 150C

Условие выполнилось, следовательно, КЛ проходит по термической стойкости.

Проверим шины на термическую стойкость:

Для проверки шины прямоугольного сечения марки АТ (15х3) на термическую стойкость на низкой стороне произведем уточнение температуры нагрева в нормальном режиме работы т.к. ток нагрева не совпадает с длительно допустимым током (71):

н=25+(88-25) · ()² = 48.69C

Определим тепловой эквивалент для нормального режима работы по графику рис. 3.13 литературы [1], Ан=0.38 · 10⁴ А²· С/ммІ

Определим тепловой эквивалент при коротком замыкании (75):

А_к = 0.38 · 10⁴ += 0.76· 10⁴ А²с/ммІ^,

следовательно, температура нагрева равна 110C

Должно выполняться условие (76):

110C 200C

Условие выполняется, следовательно, шины марки АТ (15х3) проходят по термической стойкости.

3. Охрана труда

3.1 Требования техники безопасности при обслуживании электрооборудования цеха металлорежущих станков

В соответствии с государственными стандартами по электробезопасности и Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) номенклатура видов защиты от поражения током включает в себя следующие способы и средства.

При прямых прикосновениях необходимо:

1) применение защитных оболочек и ограждений;

2) расположение токоведущих неизолированных частей вне зоны досягаемости;

3) применение изоляции (рабочей, дополнительной, усиленной) токоведущих частей;

4) использование малого напряжения;

5) защитное отключение;

6) блокировка опасных зон (пространств);

7) применение предупредительной сигнализации, знаков безопасности;

8) использование во время работ на сетях или электрооборудовании под напряжением средств индивидуальной защиты;

контроль изоляции.

При косвенных прикосновениях необходимо:

1) зануление с использованием защитных проводников;

2) заземление;

3) уравнивание потенциалов;

4) защитное отключение;

5) применение двойной изоляции;

6) использование малого напряжения;

7) контроль изоляции;

8) электрическое разделение сети.

Технические способы и средства защиты применяются раздельно или в комплексе, так чтобы получилась оптимальная защита.

Для обеспечения электробезопасности на предприятии должны выполняться следующие требования:

- должна иметься служба эксплуатации электроустановок и ответственное лицо за их безопасную эксплуатацию;

- техническое обслуживание и ремонт электроустановок должен проводиться специально обученным персоналом, имеющим соответствующую квалификацию и допуск на проведение работ;

- производство работ по обслуживанию и ремонту электрооборудования должно проводиться в соответствии с правилами безопасности работ на электроустановках;

- электротехнический персонал должен быть оснащен необходимыми средствами коллективной и индивидуальной защиты;

- плавкие вставки и предохранители в силовых цепях должны заменяться только на вставки, калиброванные заводского изготовления;

- заземление и зануление должны быть исправны, проводники и шины заземления доступны для осмотра и окрашены в черный цвет;

- неисправности электроаппаратуры и проводов, которые могут вызвать искрение, нагревание элементов, короткое замыкание, а также провисание проводов, соприкосновение их с технологическим оборудованием и металлическими конструкциями зданий, должны немедленно устраняться;

- техническая документация по электробезопасности (журналы инструктажей, проверки знаний персоналом правил и норм безопасности, учета средств защиты, учета дефектов и аварий в электроустановках и т.п., инструкции по охране труда и др.) должна иметься в наличии и заполняться в соответствии с установленными требованиями.

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана система электроснабжения кузнечно-прессового цеха. В данном курсовом проекте на основе ведомости электроприемников были рассчитаны нагрузки на шинах 0,4 кВ и 10кВ. Было выбрано оптимальное число и мощность трансформатора для трансформаторных подстанций. Приняты к установке двухтрансформаторные подстанции с с трансформатором типа ТСЗ-100/10.

Произведен выбор токоведущих частей на напряжение 10 кВ выбрана КЛ марки АСБГ(3х35), шина марки АТ(15х3); на напряжение 0,4 кВ - кабели марки ААБ 2 (4х25), шина марки АТ (15х3).

Расчет токов кз выполнен в 2-х точках на стороне 10 кВ и 0,4 кВ. Расчет был выполнен в относительных и именованных единицах. После чего была осуществлена проверка на электродинамическую и термическую стойкость токоведущих частей.

Литература

1 - [1] Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - Москва «Высшая школа» 1990 г.

2 - [2] Неклепаев Б.Н. и Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. - Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Москва «Энергоатомиздат» 1989 г.

Размещено на Allbest.ru