Электроснабжение кузнечного цеха машиностроительного завода

Картограмма и определение центра электрической нагрузки кузнечного цеха. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Расчет токов короткого замыкания. Расчет питающей и распределительной сети по условиям допустимой потери напряжения.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 18.05.2015
Размер файла 538,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Дипломная работа

Тема работы

Электроснабжение кузнечного цеха машиностроительного завода

Студент

Харченко И.Р.

Томск - 2014 г.

Оглавление

Введение

1. Объект и методы исследования

2. Расчеты и аналитика

2.1 Определение расчетной электрической нагрузки кузнечного цеха

2.2 Определение расчётной нагрузки предприятия в целом

2.3 Картограмма и определение центра электрических нагрузок

2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций

2.5 Компенсация реактивной мощности на шинах 0,4 кВ цеховых ТП и уточнение их нагрузки

2.6 Компенсация реактивной мощности на шинах 10 кВ ГПП

2.6.1 Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности

2.7 Схема внешнего электроснабжения

2.8 Схема внутризаводской сети 10 кВ

2.9 Расчёт токов короткого замыкания в сети выше 1000 В

2.10 Выбор высоковольтного оборудования

2.11 Электроснабжение кузнечного цеха

2.11.1 Распределение приёмников по пунктам питания

2.12 Выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих частей в сети до 1000 В

2.13 Выбор сечений линий питающей сети цеха

2.14 Выбор сечений распределительной сети цеха

2.15 Расчет питающей и распределительной сети по условиям допустимой потери напряжения. Построения эпюры отклонений напряжения

2.16 Расчёт токов короткого замыкания в сети до 1000 В

2.17 Построение карты селективности действия аппаратов защиты для участка цеховой сети

3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение

3.1 Планирование научно-исследовательских работ

3.1.1 Структура работ в рамках научного исследования

3.1.2 Определение трудоемкости выполнения работ

3.2 Бюджет научно-технического исследования (НТИ)

3.2.1 Расчет материальных затрат НТИ

3.2.2 Основная заработная плата исполнителей темы

3.2.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы

3.2.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)

3.2.5 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта

3.3 Разработка графика проведения научного исследования

3.4 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования

4. Социальная ответственность

4.1 Описание рабочей зоны

4.2 Анализ опасных и вредных факторов

4.3 Производственная санитария

4.3.1 Воздух рабочей зоны

4.3.3 Освещение

4.4 Электробезопасность

4.4.1 Защита от случайного прикосновения

4.4.2 Защитное заземление

4.4.3 Зануление

4.5 Пожарная безопасность

4.6 Охрана окружающей среды

4.7 Чрезвычайные ситуации

Заключение

Список использованных источников

Введение

Система электроснабжения предприятия должна обеспечивать удобство и безопасность в обслуживании, необходимое качество электроэнергии и бесперебойность электроснабжения в нормальном и послеаварийном режимах. Наряду с этим, система электроснабжения должна оставаться достаточно экономичной. Для выполнения всех вышеизложенных условий необходимо еще на стадии проектирования обеспечить построение оптимальной системы электроснабжения.

Целью работы является проектирование системы электроснабжения машиностроительного завода с подробным рассмотрением кузнечного цеха. Основной задачей выполнения квалификационной работы является проверка усвоения дисциплин, предусмотренных учебным планом и развитие способности решать практические вопросы проектирования систем электроснабжения промышленного предприятия самостоятельно.

В данном заводе имеются нагрузки, как второй, так и третьей категории по степени надежности электроснабжения. В состав завода входят различные цеха, каждый выполняет свои операции, в соответствии с технологическим процессом и постановлением администрацией предприятия. Производство продукции осуществляется посменно, большинство цехов работает в 2 смены по 8 часов каждая.

В процессе выполнения проекта решаются задачи:

Во-первых, расчет нагрузки кузнечно-прессового цеха методом коэффициента расчетной мощности.

Во-вторых, определение расчетной нагрузки предприятия в целом по расчетным активным и реактивным нагрузкам цехов с учетом расчетной нагрузки освещения цехов и территории предприятия, потерь мощности в трансформаторах цеховых подстанций, ГПП и линиях. Расчет производится отдельно для высоковольтных и низковольтных нагрузок.

В-третьих, построение картограммы электрических нагрузок с целью определения наиболее оптимального места расположения ГПП на территории предприятия.

В-четвертых, расчет схемы внутризаводского электроснабжения. На данном этапе производится выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций и схемы их электроснабжения.

В-пятых, выбор напряжения питающей сети завода, сечения проводов, выбор мощности трансформаторов ГПП.

В-шестых, расчет токов короткого замыкания в сети выше 1000В для проверки правильности выбора сечений проводников

На последнем этапе производится расчет электроснабжения кузнечно-прессового цеха, который включает в себя: распределение приемников по пунктам питания; определение расчетных нагрузок по пунктам питания; выбор сечений питающей сети по длительно допустимой токовой нагрузке и проверка их по потере напряжения; выбор силовой распределительной сети и аппаратов защиты; построение эпюр отклонения напряжения от ГПП до наиболее мощного ЭП, расчет токов короткого замыкания в сети ниже 1000В для построения карты селективности действия защитных аппаратов.

1. Объект и методы исследования

Объектом исследования является машиностроительный завод в целом и его кузнечный цех в частности.

Исходные данные:

Таблица 1.1 - Сведения об электрических нагрузках

№ цеха на генплане

Наименование цехов

Установленная мощность, кВт

1

Кузнечно-прессовый

-

2

Механосборочный

2200

3

Литейный

8100

4

Металлопрокатный

1700

5

Инструментальный

500

6

Заводоуправление

480

7

Цех консервации и упаковки

150

8

Заготовительно-сварочный цех

2500

9

Термический

5050

10

Механический

1400

11

Автотранспортный

140

12

Инженерный

2200

13

Котельная

670

14

Компрессорная(10 кВ)

1400

Компрессорная(0,38 кВ)

70

15

Насосная оборотного водоснаюжения

900

Таблица 1.2 - Ведомость электрических нагрузок кузнечно-прессового цеха.

№ по плану

Наименование оборудования

Установленная мощность, кВт

1-4

Двигателя-генераторы высокой частоты 2500 Гц

175

5, 28

Мостовой кран ПВ=40%, 10т.

18.97

6, 8, 11, 13

Кузнечный индукционный нагреватель на 2500 Гц

350

7, 9, 10, 12

Пресс кривошипный горячештамповочный

55

14, 15

Вентиляторы

22

16, 17

Обдирочно-шлифовальный станок

4

18

Сверлильный станок

1.5

19

Токарно-винторезный станок

9.78

20, 22, 23, 25, 26

Пресс фрикционный

7.5

21, 24, 27

Печь электрическая

50

29-32

Пресс кривошипный холодного выдавливания

55

33, 34

Резьбонарезной автомат

2.2

35-38

Пресс кривошипный холодного выдавливания

22

2. Расчеты и аналитика

2.1 Определение расчетной электрической нагрузки кузнечного цеха

Расчет силовых нагрузок цеха производим «методом коэффициента расчетной мощности» в следующей последовательности.

Средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой группы электроприемников определяется по формуле (на примере станков разных):

(2.1.1)

где Рном - суммарная номинальная активная мощность рабочих электроприемников;

Ки - коэффициент использования активной мощности;

Средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой группы электроприемников определяется по формуле:

(2.1.2)

где tg - принимается по соответствующему значению коэффициента мощности.

Средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле:

(2.1.3)

где - суммарная средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену, а

- суммарная установленная мощность группы электроприёмников цеха.

Коэффициент максимума активной мощности определяется по кривым в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников nэ для данной группы:

(2.1.4)

Расчетная активная Рм и реактивная Qм максимальные мощности группы:

(2.1.5)

Qм = Qсм при >10

Qм =1.1 Qсм при ?10 (2.1.6)

Расчётная нагрузка осветительных приёмников цеха определяется по установленной мощности и коэффициенту спроса:

(2.1.7)

где принимается по справочнику,

находится как:

где - удельная плотность осветительной нагрузки, Вт/мІ (принимается по справочнику);

F - площадь цеха, мІ (определяется по генплану).

Полная расчётная нагрузка цеха (с учётом освещения) определяется:

(2.1.8)

Расчётный ток:

(2.1.9)

Таблица 2.1 - Характеристика производственных помещений

№ цеха на генплане

Наименование цехов

Характеристика производственных помещении

Категории ЭП по степени бесперебойности питания

1

Кузнечно-прессовый

Нормальная

II

2

Механосборочный

Нормальная

II

3

Литейный

Нормальная

II

4

Металлопрокатный

Нормальная

II

5

Инструментальный

Нормальная

III

6

Заводоуправление

Нормальная

III

7

Цех консервации и упаковки

Нормальная

III

8

Заготовительно-сварочный цех

Нормальная

II

9

Термический

Пыльная, жаркая

II

10

Механический

Нормальная

II

11

Автотранспортный

Нормальная

III

12

Инженерный

Нормальная

III

13

Котельная

Жаркая

II

14

Компрессорная(0,38 кВ)

Нормальная

II

15

Насосная

Нормальная

III

16

Насосно-фильтровальная станция

Влажная

II

17

Насосная производственного общественного водоснабжения

Нормальная

II

Таблица 2.2. - Справочные данные для электроприемников кузнечного цеха

Номер на плане

Наименование электроприемника

Установленная мощность ЭП, кВт

cosц

tg ц

Группа ЭП

1-4

Двигатели-генераторы высокой частоты 2500 Гц

175

0,7

0,5

1,73

Б

5,28

Мостовой кран ПВ=40%

18,97

0,1

0,5

1,73

А

6,8,11,13

Кузнечный индукционный нагреватель на 2500 Гц

350

0,7

0,8

0,75

Б

7,9,10,12

Пресс кривошипный горячештамповочный

55

0,25

0,65

1,17

А

Примеры расчетов:

Установленная мощность мостового крана, приведенная к ПВ=100%:

Средняя активная и реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену:

.

Эффективное число электроприемников для ПР1:

где - суммарная номинальная мощность всех электроприемников ПР1;

квадрат суммарной мощности;

Принимаем nэ=5.

Расчетные активная и реактивная мощности ПР1 в соответствии с nЭ:

кВт;

кВар при nэ <10.

Коэффициент расчетной мощности Кр определяем по [2, табл.2.1] в функции nэ и Ки.ср..

Расчетную нагрузку осветительных приемников цеха определяем по формуле:

,

где Кс.о.- коэффициент спроса осветительной нагрузки. Согласно [2, табл. П2.2] принимаем Кс.о=0,85;

Рн.о. - номинальная мощность осветительной нагрузки.

,

где Руд.о - удельная нагрузка на 1 м2 площади цеха, принимаем по [1, табл. П3.2.] Руд.о =14 Вт/м2;

F - площадь цеха.

С учетом масштаба определим площади цехов на генплане предприятия

Площадь кузнечно-прессового цеха:

,

Где а и b длина и ширина цеха соответственно.

Тогда

кВт;

кВт.

Полная расчетная нагрузка цеха (с учетом освещения):

Расчетный максимальный ток:

.

Проведенными расчетами была определена общая мощность кузнечного цеха, а также найдены расчетный ток нагрузки и пиковые токи групп электроприемников. Данные расчеты используются для правильного выбора сечений линий, коммутационных и защитных аппаратов.

2.2 Определение расчётной нагрузки предприятия в целом

Расчётная нагрузка (активная и реактивная) силовых приёмников цехов определяются из выражений:

(2.2.1)

(2.2.2)

где - суммарная установленная мощность всех приёмников цеха;

- коэффициент спроса, принимаемый по справочным данным;

- принимается по соответствующему значению коэффициента мощности;

Пример расчетов для механосборочного цеха:

Расчётные активная и реактивная нагрузки силовых приёмников цеха:

;

Номинальная мощность осветительной нагрузки цеха:

.

Расчетная нагрузка от освещения:

.

Полная расчетная нагрузка цеха:

.

2.3 Картограмма и определение центра электрических нагрузок

Картограмма нагрузок представляет собой размещённые на генплане предприятия площади, ограниченные кругами, которые в определённом масштабе соответствуют расчётным нагрузкам цехов.

Радиусы окружностей для каждого цеха определяем из выражения:

(2.3.1)

где - расчётная активная мощность го цеха с учётом освещения, кВА;

- масштаб для определения площади круга, кВА/мм2 (постоянный для всех цехов предприятия).

Считаем, что нагрузка распределена по цеху равномерно, поэтому центр нагрузок совпадает с центром тяжести фигуры, изображающей цех в плане.

Осветительную нагрузку наносим в виде сектора круга, изображающего нагрузку до 1000 В. Угол сектора определяем из соотношения полных расчётных и осветительных нагрузок цехов:

(2.3.2)

На генплан машиностроительного завода произвольно наносим оси координат и определяем значения и для каждого цеха. Координаты центра электрических нагрузок предприятия и определяем по формулам:

(2.3.3)

(2.3.4)

Таблица 2.3 - Расчетные данные для построения картограммы нагрузок

№ цеха на генплане

Рpi

Рpo

r

б

xi

yi

Рpi · xi

Рpi · yi

Примечания

кВА

кВт

мм

град

м

м

кВА·м

кВА·м

Потребители 0,38 кВ

1

1737

133

11

25,6

175

340

327268,9

635836,7

m=2 кВА/ммІ

2

660

67,9

7

33,6

385

370

280251,125

269332,3

3

4860

94,05

18

6,83

495

370

2452254,75

1832999

4

510

85,12

6

51,5

125

490

74390

291608,8

5

150

57,7

4

100

485

225

100740,5625

46735,31

6

192

40,1

4

62,2

65

240

15086,175

55702,8

7

60

25,03

2

105,95

225

475

19130,625

40386,88

8

1125

87,78

9

26

190

245

230428,2

297131,1

9

3030

184,75

14

20,69

675

310

2169954,563

996571,7

10

350

55,58

5

49,33

380

455

154118,5

184536,6

11

63

35,9

3

130,7

420

520

41542,2

51433,2

12

1100

38,88

9

12,28

225

520

256248

592217,6

13

469

60,75

6

41,28

485

300

256928,75

158925

14

52,5

82,08

3

219,56

770

450

103626,6

60561

15

152

72,68

4

116,45

630

440

141545,25

98857

Пример расчетов для механосборочного цеха:

Радиус окружности:

мм.

Угол сектора осветительной нагрузки:

град.

Так как расположить ГПП в центре электрических нагрузок невозможно (координаты ЦЭН совпадают с местоположением 2-го цеха), смещаем его в сторону. Фактические координаты расположения ГПП следующие (м) (м).

Построение зоны рассеяния ЦЭН

Полуоси эллипса:

дисперсии случайных координат.

Для механосборочного цеха:

Где ,- эмпирическая вероятность появления , в о.е.

2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций

При установке на крупных промышленных предприятиях группы цеховых трансформаторов их номинальная мощность определяется плотностью нагрузки и выбирается, как правило, одинаковой для всей группы. Удельная плотность нагрузки определяется по следующей формуле:

(2.4.1)

где - площадь всех цехов предприятия, мІ.

Так как > 0,1 то в соответствии с рекомендациями принимаем номинальную мощность одного трансформатора Sн тр = 1000 кВА [4].

Для лучшего распределения энергии и сокращения количества низковольтны линий выбираем трансформаторы 2-х номиналов: 630, 1600 кВА, при этом придерживаясь требуемого коэффициента загрузки: для потребителей I-категории , для потребителей II-категории , для потребителей III-категории . В предварительном выборе трансформаторов расчёт коэффициента загрузки производим по активной мощности

Расчетное число трансформаторов определяется по формуле:

(2.4.2)

где - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме (принимаем 0,7 согласно [4]).

- номинальная расчётная активная мощность в сетях до 1000 В, кВт.

Определяем расчетное число трансформаторов:

для номинала 630 МВА

Полученное значение округляем до ближайшего большего целого значения N=13 шт.

Для номинальной мощности 1600 МВА:

принимаем 9 шт.

После выбора числа и мощности цеховых трансформаторов распределяют активные нагрузки цехов между ними равномерно. Активная нагрузка, приходящаяся на один цеховой трансформатор может быть определена по формуле:

(2.4.3)

(кВт)

Число трансформаторов, которое следует установить в том или ином цехе, определяется делением нагрузки цеха на :

(2.4.4)

Для систематизации расчёта представим полученное число трансформаторов, устанавливаемое в каждом цехе в виде таблицы, представленной ниже.

Таблица 2.4 - Распределение трансформаторных подстанций по цехам

№ цеха на генплане

Наименование пункта питания

Количество и мощность трансформаторов

1

КТП-1

2хТСЗ - 1600/6-10

2

КТП-2

2хТСЗ - 630/6-10

3

КТП-3.1

КТП-3.2

2хТСЗ - 1600/6-10

2хТСЗ - 1600/6-10

4

КТП-4

2хТСЗ - 630/6-10

8

КТП-5.1

КТП-5.2

1хТСЗ - 630/6-10

2хТСЗ - 630/6-10

9

КТП-6.1

КТП-6.2

1хТСЗ - 1600/6-10

2хТСЗ - 1600/6-10

2.5 Компенсация реактивной мощности на шинах 0,4 кВ цеховых ТП и уточнение их нагрузки

Для снижения потерь в линиях и трансформаторах примем вариант компенсации реактивной мощности на напряжении 0.4 кВ непосредственно вблизи электроприёмников. КБ присоединяем к сборным шинам НН КТП и РУ.

Реактивная мощность, которую возможно передавать через трансформаторы КТП в сеть напряжением до 1000 В при заданном коэффициенте загрузки, определяется соотношением

,

где n - число трансформаторов на ТП;

= 0,7 - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме;

- номинальная мощность трансформаторов, установленных на ТП;

- расчетная активная нагрузка ТП на шинах 0,4 кВ.

Коэффициент загрузки трансформаторов по возможности принимаем близким к 0.65-0.7, так как при этом обеспечивается его максимальный КПД.

Для ТСЗ-1600/10, ТП - 1

Выбираем мощность КУ близкую к расчетной реактивной мощности. С условием, что:

2.6 Компенсация реактивной мощности на шинах 10 кВ ГПП

Расчётная реактивная нагрузка в сетях 6/10 кВ промышленных предприятий находится:

- расчётная нагрузка приёмников 10 кВ

- реактивная мощность которую можно взять из системы.

Где нагрузка на шинах НН трансформаторов ГПП с учетом потерь.

- коэффициент, учитывающий расположение предприятия. Для Сибири

б = 0,24, при напряжении питающей линии 35 кВ.

- потери реактивной мощности.

Для 1-го трансформатора ГПП

Выбираем УКРМ-10,5-7200-450 мощностью ступени 450 кВар.

2.6.1 Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности

Известно, что электрические нагрузки как потребляют, так и генерируют реактивную мощность. Так как мощность, потребляемая из сети, изменяется на протяжении суток, соответственно изменяется баланс реактивной мощности в сети. Результатом являются неприемлемые изменения амплитуды напряжения.

Компенсировать реактивную мощность можно при помощи целенаправленного воздействия на ее баланс: в узле электроэнергетической системы это необходимо для регулирования напряжения, а в распределительных сетях - и для снижения потерь электроэнергии. Осуществляется этот процесс при помощи компенсирующих устройств.

Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва. Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, которая вырабатывается генераторами электростанций, и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии.

Компенсация реактивной мощности особенно актуальна для промышленных предприятий, основными электроприёмниками которых являются асинхронные двигатели, в результате чего коэффициент мощности без принятия мер по компенсации составляет 0,7-0,75.

В своем исследовании я буду затрагивать проблему повышения коэффициента активной мощности по средствам статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности (СТК) в кузнечном цехе. Данный компенсатор является наиболее подходящим для постоянно изменчивой на протяжении суток генерируемой реактивной мощности. Ведь вследствие изменчивости реактивной мощности изменяется баланс реактивной мощности в сети. Результатом являются изменения реактивного тока, которые способствуют возникновению неприемлемых изменений амплитуды напряжения в узлах нагрузки и непосредственно у потребителя, что влияет на эффективность его работы. Указанные проблемы и решаются с помощью СТК.

По своему назначению СТК следует разделить на 2 группы:

· СТК, применяемые в электрических сетях энергосистем;

· СТК, применяемые в электрических сетях промышленных предприятий.

Применение статических компенсирующих устройств позволяет:

* существенно снизить нагрузку по реактивной мощности и высшим гармоникам тока трансформаторов, питающих потребители, что дает возможность подключить дополнительную нагрузку;

* улучшить показатели качества напряжения и тем самым повысить качество выпускаемой продукции и производительность технологического процесса потребителя электроэнергии.

Статические тиристорные компенсаторы могут работать как на выдачу, так и на потребление реактивной мощности. Регулирование плавное, с высоким быстродействием. СТК в электрических сетях предназначены для оптимизации режимов работы с целью повышения пропускной способности и устойчивости линий электропередачи, стабилизации напряжения в узлах нагрузки, уменьшения потерь электроэнергии и повышения ее качества. При этом выполняется:

* регулирование напряжения по заданному закону;

* повышение статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем;

* ограничение коммутационных перенапряжений;

* симметрирование напряжения и др.

До этого речь шла о применении и возможностях СТК, теперь стоит сказать несколько слов о преимуществах этих установок по сравнению с традиционными компенсаторами - такими, как конденсаторные батареи и синхронные двигатели.

Преимущества:

* Возможность пофазного регулирования реактивной мощности для равномерности распределения нагрузки или напряжения;

* Минимальные затраты на эксплуатационное обслуживание, обусловленные отсутствием в СТК изнашиваемых и вращающихся частей, узлов с масляным охлаждением;

* Низкий уровень потерь - не более 1,0% при номинальной мощности;

* Высокая надежность и большой межремонтный ресурс;

* Отсутствие вращающихся механизмов.

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности на промышленных предприятиях применяются для повышения коэффициента мощности, фильтрации высших гармоник тока, снижения несимметрии напряжения и стабилизации напряжения.

Данные о применении СТК на машиностроительном заводе свидетельствуют об увеличении коэффициента мощности нагрузки с 0,7 до 0,97, и о снижении колебаний напряжения питающей сети в 3 раза. В целом срок окупаемости затрат на статические компенсирующие устройства составил в среднем от 0,5 до 1 года.

Основной частью электроприемников рассматриваемого цеха являются индукционные нагреватели. Специфическая нелинейная нагрузка, характеристики которой меняются в ходе производственного процесса в зависимости от рабочей точки плавления, времени работы и типа сырья. При этом в питающую электросеть вносятся сильные возмущения, в результате чего в цепи питания возникают токовые гармоники 2-7-го порядков, а также субгармоники.

Субгармоники и изменчивость реактивной мощности вызывают колебания напряжения в сети (фликер). В особенности сильно сказывается влияние станка в снижении коэффициента мощности и падении напряжения, которое пропорционально коэффициенту мощности и квадрату напряжения.

Кроме того, асимметрия КЗ между электродами трех фаз ведет к возрастанию 3-фазного разбаланса. Совместное влияние гармоник, падения коэффициента мощности и фликера ведет к нарушению технологического процесса и снижению качества электроэнергии.

Быстрые тиристорные компенсаторы (СТК, SVC) имеют возможность в непрерывном режиме и практически мгновенно, в соответствии с запросами сети, вводить емкостную или индуктивную составляющую, регулируя таким образом напряжение в линии и поддерживая необходимый уровень генерации реактивной мощности.

Установка статических тиристорных компенсаторов в необходимых точках сети позволяет увеличить пропускную способность линий электропередачи, снизить потери, улучшить синусоидальность кривой напряжения в различных режимах работы.

В дополнение к этому статические тиристорные компенсаторы снижают колебания активной мощности, вызванные изменениями напряжения.

Произведем расчеты для выявления коэффициента активной нагрузки:

1) Расчет без компенсации реактивной мощности при расчетных активной и реактивной мощностях.

2) Расчет с компенсацией реактивной мощности при расчетных аналогичных мощностях.

Мы будем использовать четыре реальных тиристорных компенсатора реактивной мощности, установленных на машиностроительном заводе марки СТК напряжением 10кВ и мощностью 45 КВар с системой охлаждения «вода-воздух».

Исходя из приказа Минпромэнерго №49 от 22.02.07, предписывающего установить предельные значения коэффициентов реактивной мощности потребителей электроэнергии, мы видим, что в ходе расчетов мы максимально приблизились к значению cos(ф)=0,9 и не завысили коэффициент активной мощности до предельных значений представленных ниже.

Таблица 2.5 - Предельные значения коэффициента мощности

Напряжение

tgц

cosц

0,4 кВ

0,35

0,944

6-20 кВ

0,4

0,928

35 кВ

0,4

0,928

110 кВ

0,5

0,894

В ходе исследования подобраны подходящие СТК для своего кузнечного цеха.

2.7 Схема внешнего электроснабжения

Электроснабжение завода осуществляется от подстанции энергосистемы по двум ВЛЭП напряжением 35 кВ. При наличии одного источника питания в целях резервирования принимается схема внешнего электроснабжения по двум радиальным линиям (ГПП с двумя трансформаторами связи).

ГПП размещается на территории предприятия в соответствии с расчетным центром электрических нагрузок. На стороне 10 (кВ) принимаем обходную систему шин секционированную вакуумным выключателем с устройством АВР.

Так как трансформаторы ГПП еще не выбраны, то потери мощности в них определяем следующим образом:

кВт;

кВар.

где - мощность компенсирующих устройств.

Полную расчётную мощность предприятия со стороны высшего напряжения трансформаторов ГПП определяем как:

Мощность трансформаторов на ГПП определяем по формуле:

, (2.7.1)

где - полная расчётная мощность предприятия со стороны высшего напряжения трансформаторов ГПП;

=0,7 - коэффициент загрузки трансформаторов ГПП [3, с. 37]

2 - число трансформаторов на ГПП.

Получаем

Полученное значение округляем до ближайшего большего стандартного значения и в соответствии с [3, табл. П.2.28] принимаем установку на ГПП двух трансформаторов типа ТДНС 16000/35.

С учетом того, что в нормальном режиме коэффициент загрузки трансформаторов ГПП принимается равным 0,7, в послеаварийном режиме любой из трансформаторов с учетом допустимой перегрузки (до 40 %) обеспечит полностью необходимую мощность завода, так как

.

Питающие линии выполняются проводом АС. Выбор сечения провода производим по экономической плотности тока:

А.

В аварийном режиме

А.

По таблице 3.12 [4] при Тм = 3000 - 5000 часов для алюминиевых голых проводов принимаем экономическую плотность тока равной jэк=1,1 А/мм2.

Экономически целесообразное сечение проводов равно

(2.7.2)

Полученное сечение округляем до ближайшего стандартного сечения и принимаем в качестве ВЛЭП провода марки АС - 150. Допустимый длительный ток для выбранного сечения равен Iдоп=340 А [6, табл. 1.3.29].

Выбранное сечение должно удовлетворять условию

,

где 1,3 - коэффициент допустимой перегрузки линии.

, условие выполняется.

Кроме этого, для выбранного сечения провода сделаем необходимые проверки:

а) по условиям коронирования проводов.

ЛЭП напряжением 35 кВ по условиям коронирования не проверяются;

б) по условиям механической прочности:

мм2.

мм2 мм2, условие выполняется;

в) по допустимой потере напряжения:

, (2.7.3)

где - длина линии при полной нагрузке на 1 % потери напряжения, км;

- допустимая потеря напряжения, %, (, );

- коэффициент обратный коэффициенту загрузки линии;

- допустимая длина линии, км;

l - фактическая длина линии, км.

Принимаем [3, стр.90].

Тогда

км.

lдоп=20,34 км > l=7 км

Таким образом, электроснабжение завода от подстанции энергосистемы напряжением 35 кВ, выполненным проводом АС - 150 на металлических опорах.

На ГПП установлены два трансформатора типа ТДНС - 16000/35.

2.8 Схема внутризаводской сети 10 кВ

Распределительная сеть 10 кВ по территории завода по производству безалкогольных напитков выполняется трехжильными кабелями с алюминиевыми жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена с прокладкой в кабельных каналах.

Выбор сечений кабелей производим по экономической плотности тока. Выбранные сечения проверяем по допустимой нагрузке из условий нагрева в нормальном режиме и с учетом допустимой перегрузки в аварийном режиме. Полученное сечение округляем до ближайшего стандартного сечения.

Расчётным током линии для питания цеховых трансформаторов является их номинальный ток, независимо от фактической загрузки.

Экономически целесообразное сечение определяем из выражения:

, (2.8.1)

где - расчётный ток на один кабель, А;

- нормированное значение экономической плотности тока, А/мм2. Для высоковольтных кабелей с алюминиевыми жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена при Тм =(3000- 5000) часов принимаем А/мм2 [4, табл. 3.35].

Выбор кабеля для линии Л-1 (ГПП - ТП-1)

А.

Экономически целесообразное сечение мм2.

Так как ближайшее стандартное сечение не проходит проверку на термическую стойкость к токам КЗ, то принимаем F=95 мм2: Iдоп=263 А [1, Таблица П.11.5].

При прокладке кабелей в каналах учитываем поправочный коэффициент [8, табл. 8.2.10], получаем А.

Проверка выбранного сечения:

1) в нормальном режиме:

61.26А< 263 А;

94,46А< 263 А;

2) в послеаварийном режиме:

Таким образом, выбранное сечение проходит по нормальному и послеаварийному режимам.

В качестве линии Л-1 принимаем кабель марки АПвП - 2(3х95).

Результаты расчетов сведем в таблицу 2.6

Таблица 2.6 - Выбор сечений кабельных линий распределительной сети 10 кВ

Номер линии

Назначение линии

Количество линий

Расчетная нагрузка на один кабель

длина линии l, км

Способ прокладки

Поправочный коэффициент прокладки кабеля

Марка и сечение кабеля, выбранного по условию допустимого нагрева S, мм2

Допустимая нагрузка на один кабель

в нормальном режиме Iр, А

в послеаварийном режиме Iп/ав, А

в нормальном режиме I /доп, А

в аварийном режиме 1,3I /доп, А

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

Л-1

ГПП-ТП1

2

94,46

188,93

0,275

Канал

1

АПвП-2(395)

263

302,5

2

Л-2

ГПП-ТП2

2

37,3

74,6

0,075

Канал

1

АПвП-2(395)

263

302,5

3

Л-3

ГПП-ТП3

2

92,48

184,97

0,33

Канал

1

АПвП-2(395)

263

302,5

4

Л-4

ГПП-ТП4

2

41,04

82,09

0,3

Канал

1

АПвП-2(395)

263

302,5

5

Л-5

ГПП-ТП5

2

36,4

72,8

0,075

Канал

1

АПвП-2(395)

263

302,5

6

Л-6

ГПП-ТП6

2

93,2

186,4

0,435

Канал

1

АПвП-2(395)

263

302,5

7

Л-7

ГПП-ТП7

2

36,4

72,83

0,26

Канал

1

АПвП-2(395)

263

302,5

8

Л-8

ГПП-ТП8

2

36,4

72,83

0,265

Канал

1

АПвП-2(395)

263

302,5

9

Л-9

ГПП-ТП9

2

37,4

74,92

0,17

Канал

1

АПвП-2(395)

263

302,5

10

Л-10

ГПП-ТП10

2

36,4

72,83

0,305

Канал

1

АПвП-2(395)

263

302,5

11

Л-11

ГПП-РП6

2

38,79

77,58

0,46

Канал

1

АПвП-2(395)

263

302,5

2.9 Расчёт токов короткого замыкания в сети выше 1000 В

Все электрические аппараты и токоведущие части электрических установок должны быть выбраны таким образом, чтобы исключалось их разрушение при прохождении по ним наибольших возможных токов КЗ, в связи с чем возникает необходимость расчёта этих величин.

Расчёт токов КЗ ведётся в относительных единицах. Для этого все расчётные данные приводят к базисному напряжению и базисной мощности.

Величина базисного напряжения превышает номинальное на 5%. За базисную мощность принимают любое число кратное 10.

Для расчёта токов КЗ составляется расчётная схема - упрощенная однолинейная схема электроустановки, в которой учитывают все источники питания (п/ст энергосистемы, генераторы ТЭЦ), трансформаторы, воздушные и кабельные линии.

По расчётной схеме составляется схема замещения, в которой указываются сопротивления всех элементов и намечаются точки для расчётов токов КЗ.

Базисные сопротивления в относительных единицах определяются по следующим формулам:

1. сопротивление воздушных и кабельных линий

(2.9.1)

(2.9.2)

где и - соответственно активное и индуктивное сопротивление линии на один км длины, Ом/км;

- длина линии, км.

2. индуктивное сопротивление трансформатора

(2.9.3)

где - напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

- номинальная мощность трансформатора, мВА.

Для генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий обычно учитываются только индуктивные сопротивления. При значительной протяжённости сети (кабельной и воздушной) учитываются также их активные сопротивления. Считается целесообразно учитывать активное сопротивление, если соотношение между суммарными активными и реактивными сопротивлениями до места КЗ следующие: >/3.

Действующее значение установившегося тока КЗ:

(2.9.4)

- базисный ток; (2.9.5)

Полное сопротивление от источника питания до точки КЗ, выраженное в относительных единицах и приведенное к базисной мощности (если активное сопротивление не учитывается, то .

(2.9.6)

Ударный ток КЗ:

(2.9.7)

где - ударный коэффициент.

По величине проверяют электрические аппараты и токоведущие части на термическую устойчивость. По величине проверяются аппараты на динамическую устойчивость.

Для расчёта токов КЗ принимаем базисные величины:

Согласно [3, стр.44] используя стандартный ряд базисных напряжений, принимаем (кВ), (кВ).

За базисную мощность, согласно [3, стр.44] принимаем (мВА).

Принимаем, что мощность источника электроэнергии (энергосистемы) и соответственно индуктивное сопротивление

Для расчёта токов КЗ принимаем базисные величины:

0МВА;

кВ,

кВ;

кА;

кА.

Считаем, что мощность системы , соответственно индуктивное сопротивление системы .

Для генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий обычно учитываются только индуктивные сопротивления.

Базисные сопротивления в относительных единицах определяются по следующим формулам:

для воздушной линии:

(2.9.8)

(2.9.9)

где х0=0,358 Ом.

;

где r0=0,21 Ом/км.

для трансформатора:

(2.9.10)

где - напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

- номинальная мощность трансформатора, МВА.

;

для кабельной линии:

(2.9.11)

где х0 - индуктивное сопротивление линии на один км длины, Ом/км,

х0=0,12Ом/км для сечения жилы - 95 мм2. [1, табл. 8.2.13]

- длина линии, км.

(2.9.12)

где r0 - активное сопротивление линии на один км длины, Ом/км,

r0=0,329 Ом/км для сечения жилы - 95мм2. [1, табл. 8.2.13] - длина линии, км.

;

Рассмотрим точку К1:

Сопротивление короткого замыкания:

так как > то нужно учитывать активное сопротивление воздушной линии.

Сопротивление короткого замыкания:

(2.9.13)

;

Тогда действующее значение тока КЗ:

(2.9.14)

Ударный ток:

(2.9.15)

где - ударный коэффициент,

Мощность короткого замыкания:

Рассмотрим точку К2:

Сопротивление короткого замыкания:

Тогда действующее значение тока КЗ:

Ударный ток:

где - ударный коэффициент

Мощность короткого замыкания:

Рассмотрим точку К3:

Сопротивление короткого замыкания:

Тогда действующее значение тока КЗ:

Ударный ток:

где - ударный коэффициент, в цепи без учета активного сопротивления

Мощность короткого замыкания:

Термически стойкое сечение:

(2.9.17)

где - тепловой импульс тока КЗ, А2 с;

- постоянная затухания апериодической составляющей тока КЗ, принимаем равной 0,05 с;

- время действия основной защиты, с;

- полное время отключения выключателя, с;

- коэффициент, зависящий от допустимой температуры при КЗ и материала проводника:

Для выключателя типа ВБПЭ - 10 полное время отключения =0,055 с

Время действия основной защиты =0,01 с [9, с. 206].

Проверяем линию ГПП - ТП1:

(2.9.18)

Полученное значение минимального сечения показывает, что выбранный кабель, для данного участка распределительной сети АПвП - 2(3Ч95) проходит проверку на термическую стойкость при КЗ в начале линии.

2.10 Выбор высоковольтного оборудования

Выбор высоковольтного выключателя, выбираем ВБПЭ-10-31,5/630У3

Проверяем выключатель по следующим условиям:

1) Номинальное напряжение:

2) Номинальный ток:

3) Отключающая способность:

4) Электродинамическая стойкость:

5) Термическая стойкость:

Выбор трансформаторов тока.

Выбираем ТЛШ 10- У3(1000/5)

Проверяем трансформатор тока по следующим условиям:

1) Номинальное напряжение:

2) Номинальный ток:

4) Электродинамическая стойкость:

5) Термическая стойкость:

Общее сопротивление приборов определяется по выражению:

Сопротивление контактов rк = 0,1Ом при общем числе приборов более трех;

z2ном = 0,8Ом.

Допустимое сопротивление проводов:

;

Длина проводов lрасч = - расчетная длина соединительных проводов при включении трансформаторов тока и приборов в неполную звезду, м - длина соединительных проводов от трансформатора тока до приборов (в один конец), [2,стр. 375].

Определяем сечение проводов:

мм2;

- удельное сопротивление материала проводника - алюминий.

По условию прочности принимаем контрольный кабель АКРВГ с сечением жил - 4 мм2.

Трансформатор напряжения (TV)

Выбираем ЗНОЛ.09

Проверяем трансформатор напряжения по следующим условиям:

1) Номинальное напряжение:

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения:

Три трансформатора напряжения, соединенных в звезду, имеют мощность , что больше . Таким образом, трансформаторы напряжения будут работать нормально в выбранном классе точности 0,5.

Таблица 2.7 - Выбор измерительных приборов

Прибор

Тип

S одной обмотки ВА

Число обмоток

cosц

sinц

Число приборов*

Общая потребляемая мощность

P, Вт

Q, ВАр

Вольтметр (сборные шины)

Э-335

2

1

1

0

1

2

-

2.11 Электроснабжение кузнечного цеха

Электроснабжение цеха выполняется в следующей последовательности.

1. Приёмники цеха распределяются по пунктам питания (силовым распределительным шкафам), выбирается схема и способ прокладки питающей сети цеха (от ТП до пунктов питания). Принятая схема (радиальная, магистральная, смешанная) питающей сети должна обеспечивать требуемую надёжность питания приёмников и требуемую по технологическим условиям гибкость и универсальность сети в отношении присоединения новых приёмников и перемещения приёмников по площади цеха. Выбор способа прокладки питающей сети производится с учётом характера окружающей среды и возможных условий места прокладки. Исполнение силовых распределительных пунктов и шинопроводов должно также соответствовать характеру окружающей среды.

2. Определяются расчётные электрические нагрузки по пунктам питания цеха.

3. Производится выбор сечений питающей сети по длительно допустимой токовой нагрузке из условия нагрева и проверка их по потере напряжения.

4. Для участка цеховой сети (от вводного автомата на подстанции до самого мощного электроприёмника) строится карта селективности действия аппаратов защиты.

5. Производится расчёт питающей и распределительной сети по условиям допустимой потери напряжения и построение эпюры отклонений напряжения для цепочки линий от шин ГПП до зажимов одного наиболее мощного электроприёмника для режимов максимальной, минимальной и послеаварийной нагрузок.

6. Производится расчёт токов короткого замыкания для участка цеховой сети от ТП до наиболее мощного электроприёмника цеха. Полученные данные наносятся на карту селективности действия аппаратов защиты.

2.11.1 Распределение приёмников по пунктам питания

Распределение электроприёмников по пунктам питания осуществляется путём подключения группы электроприёмников к соответствующему распределительному пункту ПР. Так как ПР бывают различных типов и имеют определённое число присоединений (до 12), то для каждого электроприёмника.

Необходимо выбрать автоматический выключатель, а затем, зная тип автоматического выключателя, подключить его к соответствующему ПР. Кроме того, для каждого ПР необходимо выбрать защитный аппарат.

2.12 Выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих частей в сети до 1000 В

Выбор и проверка комплектных шинонроводов

Магистральные и распределительные шиноироводы, применяемые в цеховых сетях для передачи и распределения электроэнергии, выбираются таким образом, чтобы номинальный ток шинопровода Iн был не менее расчетного тока:

где Iн - номинальный ток шинопровода, А.

Если ШРА подключается не в начале, то он выбирается по расчетному току наиболее загруженного плеча от точки присоединения питающей линии до конца шинопровода. При этом считается, что ШРА имеет по всей длине равномерно распределенную нагрузку. Следовательно, наиболее загруженным является плечо с большей длиной. Предварительно вычисляется ток нагрузки на 1 м шинопровода по выражению:

где Sрш- расчетная мощность ШРА, кВА;

lш - длина ШРА, м.

Расчетный ток, по которому выбираем шинопровод, в случае подключения в произвольной точке:

Для оценки уровня напряжения, подводимого к ЭП, запитанным от шинонроводов, необходимо учитывать потери напряжения в шинопроводе.

Потери напряжения в шинопроводе определяют по формуле:

где r0, x0 - соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления шинонроводов, Ом/км;

cosцcp- средневзвешенный коэффициент нагрузки шинопровода;

UH- номинальное напряжение сети, В;

Iр, - ток расчётный i-той нагрузки, A;

li - длина шинопровода от ввода до точки подключения i-той нагрузки, км.

Выбираем ШРА-73 на 400 А

Таблица 2.8. Расчетные данные

Номер ЭП на плане

Ii

Li, км

Spi

Li*Ii

cosц

sinц

Правое плечо

35

20,84

0,0089

13,7

0,185

1

0

20

27,95

0,0082

18,37

0,229

0,88

0,46

21

87,99

0,0066

57,85

0,580

0,92

0,37

22

95,1

0,0038

62,52

0,361

0,92

0,37

36

115,94

0,0029

76,22

0,336

0,92

0,39

29

168,05

0,0022

110,48

0,369

0,9

0,4

23

175,16

0,0012

115,15

0,210

0,9

0,4

24

235,2

0,0006

154,62

0,141

0,9

0,39

Левое плечо

30

272,26

0,001

178,98

0,27

0,89

0,44

25

220,16

0,0022

144,73

0,484

0,9

0,43

37

213,05

0,00286

140,06

0,609

0,9

0,43

31

192,21

0,0036

126,35

0,692

0,9

0,43

26

140,1

0,0058

92,10

0,812

0,9

0,4

32

132,99

0,007

87,43

0,931

0,9

0,4

27

80,88

0,0084

53,17

0,679

0,93

0,36

38

20,84

0,0089

13,7

0,185

1

0

Потери напряжения в шинопроводе:

ДUш=0, 51%

Выбор аппаратов защиты цеховой сети:

Пример расчета выбора автоматического выключателя для ЭП №1

механизированный осветлитель:

Условия выбора автоматических выключателей:

1. ;

2.

3. - для группы ЭД в количестве до 5 шт. (вкл).;

- для группы ЭД больше 5 шт.,

где - номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, А;

- номинальный ток срабатывания уставки в зоне КЗ.

Пример выбора автоматического выключателя для мостового крана ПВ=40 % (ПР-1):

Номинальный ток определяем по формуле

,

где - номинальная мощность, кВт;

- номинальное напряжение, кВ;

- номинальный коэффициент мощности; - КПД.

Получаем

.

(2.12.2)

для механизмов с асинхронным двигателем

где - пусковой ток [2, с. 24].

Намечаем к установке автомат серии ВА51-33

;

Окончательно выбираем автомат ВА51-33 с параметрами:

Выбор автоматических выключателей для остальных электроприемников сведем в табл. 2.9.

Таблица 2.9 - Защитные аппараты для электроприёмников цеха

№ по плану цеха

Наименование производственного механизма

Рном

Iном

1,5Iпуск

Тип выключателя

кВт

А

А

ПР1

7,9,10,12

Пресс кривошипный горячештамповочный

55

151,4

1135,7

ВА51-33

160

1600

5

Кран мостовой ПВ=40 %

12

42,9

322,06

ВА13-29

63

378

ПР2

16,17

Обдирочно-шлифовальный

22

14,32

71,58

ВА13?25

16

112

18

Сверлильный станок

4

7,15

35,79

ВА13?25

16

112

19

Токарно-винторезный

9,78

35

175,02

ВА13?29

40

480

33,34

Резьбонарезной автомат

2,2

7,87

39,37

ВА13?25

16

112

28

Кран мостовой ПВ=40 %

18,97

42,94

214,7

ВА13?29

50

378

По данным табл. 2.10 согласно [1, Таблица П.10.1] примем тип распределительных шкафов.

Таблица 2.10 - Распределительные шкафы цеха

№ шкафа

Тип шкафа

Число отходящих линий

ПР-1

ПР8804

5

ШРА

ШРА-73

16

ПР-2

ПР8804

9

Выберем автоматические выключатели для защиты линий, питающих распределительные шкафы цеха.

Условия выбора автоматических выключателей:

1) ; (2.12.2)

2) , (2.12.3)

где - номинальный ток расцепителя автомата;

- длительно протекающий в линии ток;

- уставка по току срабатывания расцепителя в зоне КЗ;

- максимальный кратковременный ток линии;

1,25 - учитывает разброс срабатываний автомата по току.

Пример выбора автоматического выключателя для защиты ПР-1:

Максимальный кратковременный ток линии равен пиковому току шкафа , который определяем по формуле

,

где , , - соответственно наибольший из пусковых токов двигателей в группе по паспортным данным, его номинальный (приведенный к ПВ=100%) ток и коэффициент использования;

- расчетный ток нагрузки всей группы электроприемников.

Получаем

.

Условия для выбора автоматического выключателя:

;

.

По каталогу предприятия принимаем автоматический выключатель типа ВА51-29 с номинальным током расцепителя .

Уставка по току срабатывания расцепителя в зоне КЗ .

Результаты выбора автоматических выключателей для защиты распределительных шкафов приведены в табл. 2.11

Таблица 2.11 - Аппараты защиты для силовых распределительных шкафов

№ шкафа

Тип автоматического. выключателя

А

А

А

А

А

ПР1

221,85

1405,77

1757,22

ВА57?35

250

2000

ПР2

79,33

289,74

362,17

ВА51?31

80

600

ШРА

506,87

1226,14

1532,68

ВА51?39

630

2520

Выбор вводного автомата на подстанции ТП-1:

;

По каталогу производителя принимаем автоматический выключатель типа ВА75-47 с номинальным током расцепителя .

Уставка по току срабатывания расцепителя в зоне КЗ

.

2.13 Выбор сечений линий питающей сети цеха

Выбор сечений проводников питающей сети цеха будем производить из условий допустимой нагрузки и допустимой потери напряжения.

Выбор сечения проводника по условию допустимого нагрева при длительном протекании расчетного тока нагрузки Iм определяется из условия

(2.13.1)

Кроме того, сечение проводника должно быть согласовано с аппаратом защиты этого проводника по условию

, (2.13.2)

где - поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей;

- коэффициент защиты или кратность защиты;

- номинальный ток или ток уставки срабатывания защитного аппарата, А.

Проверка выбранного сечения проводника по допустимой потере напряжения выполняется из условия

, (2.13.3)

Пример расчетов для линии к ПР1:

,

где при способе прокладки кабеля - в каналах., k=0,87- температурный коэффициент, для t=35оC.

,

где ,

По табл. 2.10 [11] выбираем сечение кабеля, удовлетворяющее обоим условиям. Принимаем кабель марки АВВГ- (4х120): .

Проверяем выбранное сечение по условиям допустимой потери напряжения:

,

2.14 Выбор сечений распределительной сети цеха

Условия выбора сечений проводников для электроприемников:

1) (2.14.1)

2) (2.14.2)

Для проводов, проложенных в кабель-канале, .

Значения номинальных токов электроприемников приведены в таблица 2.12

Таблица 2.12- Выбор сечения проводников и защитных аппаратов

Приёмник

Ответвление к ЭП

Наименование электроприёмника

Рн, кВт

Iн, А

Сечение Марки АВВг, ммІ

Способ прокл.

1

Пресс кривошипный горячештамповочный

55

151,4

1(4х70)

В канале

2

Кран мостовой ПВ=40 %

12

42,94

1(4х16)

3

Обдирочно-шлифовальный

4

14,32

1(4х4)

4

Сверлильный станок

1,5

7,16

1(4х4)

5

Токарно-винторезный

9,78

35

1(4х10)

6

Резьбонарезной автомат

2,2

7,87

1(4х4)

7

Кран мостовой ПВ=40 %

12

42,9

1(4х10)

8

Пресс фрикционный

7,5

20,6

1(4х4)

9

Пресс кривошипный холодного выдавливания

55

151,43

1(4х70)

2.15 Расчет питающей и распределительной сети по условиям допустимой потери напряжения. Построения эпюры отклонений напряжения

Расчет питающей и распределительной сети по условиям допустимой потери напряжения и построение эпюры отклонений напряжения выполняем для цепочки линий от шин ГПП до зажимов наиболее отдалённого и мощного электроприемника (кузнечного индукционного нагревателя).

Расчет потерь напряжений в различных элементах выбранной цепочки производим по нижеприведенным формулам.

Для трансформатора

(2.15.1)

где - фактический коэффициент загрузки трансформатора;

- фактическая нагрузка одного трансформатора, кВА;

- номинальная мощность цехового трансформатора, кВА;

- активная составляющая напряжения короткого замыкания цехового трансформатора, %;

- потери активной мощности при КЗ, кВт;

- реактивная составляющая напряжения короткого замыкания цехового трансформатора, %;

- напряжение короткого замыкания, %;

и - коэффициент мощности вторичной нагрузки трансформатора и соответствующий ему.

Для линии

, (2.15.2)

где Р и Q - соответственно величины активной и реактивной мощностей, передаваемых по расчетному участку в рассматриваемом режиме, кВт и кВар;

R и X - активное и индуктивное сопротивления данного участка сети, Ом; Ui - напряжение на данном участке сети (в начале участка), кВ. Расчет для максимального режима нагрузок Участок 1-2(ГПП - ТП-1):

Удельные активное и реактивное сопротивления линий принимаем согласно [10, табл. 8.2.13, 8.2.15].

Или

Участок 2-3(ТСЗ-1600/10):

Потери мощности в трансформаторе:

Участок 3-4(ТП-1 - ЭП ):

Удельные активное и реактивное сопротивления линий здесь и в дальнейшем принимаем согласно [7, табл. 6.13].

Или

Отклонения напряжения:

Согласно [6], для силовых сетей отклонения напряжения от номинального должны составлять не более . В данном случае условие выполняется.

Расчет для минимального режима нагрузок:

Для определения потоков мощностей для минимального режима воспользуемся характерным суточным графиком активной и реактивной нагрузок [7, рис. 1.1,з].

Участок 1-2(ГПП - ТП-1):

Удельные активное и реактивное сопротивления линий принимаем согласно [10, табл. 8.2.13, 8.2.15].

Или

Участок 2-3(ТСЗ-1600/10):

Потери мощности в трансформаторе:

Участок 3-4 (ТП-1 - ЭП):

Или

Отклонения напряжения:

Расчет для послеаварийного режима нагрузки:

В качестве аварийного режима рассмотрим выход из строя одного из трансформатора в цеховой подстанции.

Для аварийного режима нагрузок принимаем определенные значения Pmin и Qmin и рассчитываем аналогично максимальному режиму. Так как допустимая перегрузка трансформатора - 40%, то:

Участок 1-2(ГПП - ТП-1):

Удельные активное и реактивное сопротивления линий принимаем согласно [10, табл. 8.2.13, 8.2.15].

Или

Участок 2-3(ТСЗ-1600/10):

Потери мощности в трансформаторе:

Участок 3-4(ТП-1 - ЭП ):

Или

Отклонения напряжения:

Согласно [6], для силовых сетей отклонения напряжения от номинального должны составлять не более . В данном случае условие выполняется.

2.16 Расчёт токов короткого замыкания в сети до 1000 В

Расчет токов КЗ проводим для участка цеховой сети от ТП-7 до наиболее мощного электроприемника цеха (№50). Полученные данные наносим на карту селективности действия аппаратов защиты.

Расчёт токов КЗ в сети до 1000 В имеет следующие особенности:

1) принимаем мощность системы , что правомерно при , т.е. напряжение на шинах подстанции считается неизменным при КЗ в сети до 1000 В;

2) при расчёте учитываются активные и реактивные сопротивления до точки КЗ всех элементов сети: силового трансформатора, сопротивление токовой катушки автоматического выключателя и переходное сопротивление контактов, сопротивление первичной обмотки трансформаторов тока, сопротивление проводов и кабелей;

3) расчёт ведётся в именованных единицах, напряжение принимается на 5% выше номинального напряжения сети. Принимаем Uс = 400В.

Сопротивление катушек максимального тока и неподвижных контактов включателей:

Сопротивление вводного выключателя ВА75-47 не учитываем, так как оно незначительно.


Подобные документы

  • Анализ и расчет электрических нагрузок. Компенсация реактивной мощности. Выбор типа и числа подстанций. Расчет и питающих и распределительных сетей до 1000В, свыше 1000В. Расчет токов короткого замыкания. Расчет заземляющего устройства. Вопрос ТБ.

    курсовая работа [100,4 K], добавлен 01.12.2007

  • Технические показатели проекта; характеристика потребителей цеха по режиму нагрузки, категории бесперебойности. Выбор напряжения сети, системы питания и силы света. Расчёт электроосвещения, электронагрузок, числа и мощности трансформаторов, заземления.

    курсовая работа [573,3 K], добавлен 23.10.2011

  • Создание проекта участка кузнечного цеха для изготовления детали "Втулка" с программой выпуска 1000000 штук в год. Выбор и обоснование технологического процесса и основного оборудования. Расчет численности работников для технологического процесса.

    лабораторная работа [441,2 K], добавлен 12.05.2015

  • Расчет рационального варианта электроснабжения электромеханического цеха. Общие требования к электроснабжению. Выбор трансформаторов, аппаратов защиты и распределительных устройств, сечения шинопроводов и кабельных линий. Расчет токов короткого замыканий.

    курсовая работа [224,1 K], добавлен 16.11.2009

  • Характеристика производства и электроприемников. Рассмотрение электроснабжения и электрооборудования механического цеха завода среднего машиностроения. Расчет нагрузки освещения цеха и заземляющих устройств. Определение числа и мощности трансформатора.

    курсовая работа [124,6 K], добавлен 23.04.2019

  • Проектирование электроснабжения цехов цементного завода. Расчет электрических нагрузок: цехов по установленной мощности и коэффициенту спроса, завода в целом, мощности трансформаторов. Определение центра нагрузок и расположения питающей подстанции.

    курсовая работа [142,1 K], добавлен 01.02.2008

  • Изучение схемы электроснабжения подстанции, расчет электрических нагрузок. Выбор числа и мощности трансформаторов. Составление схемы РУ высокого и низкого напряжений подстанции. Расчёт токов короткого замыкания. Подбор выключателей, кабелей и их проверка.

    курсовая работа [571,1 K], добавлен 17.02.2013

  • Определение и анализ электрических нагрузок системы электроснабжения объекта. Ознакомление с процессом выбора числа и мощности цеховых трансформаторов. Характеристика основных аспектов организации технического обслуживания электрооборудования цеха.

    дипломная работа [7,1 M], добавлен 08.02.2022

  • Проект участка кузнечно-прессового цеха для изготовления детали "втулка". Обоснование выбора кривошипного горячештамповочного пресса. Расчет усилий штамповки, численности работников цеха. Расчет и подбор технологического оборудования; схема рабочих мест.

    лабораторная работа [256,2 K], добавлен 22.12.2015

  • Характеристика компрессорного цеха, классификация его помещений. Расчёт электрических нагрузок, компенсирующих устройств, выбор трансформаторов. Определение токов короткого замыкания. Расчет автоматического выключателя. Проектирование систем молниезащиты.

    курсовая работа [615,4 K], добавлен 05.11.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.