Электроснабжение механического цеха

Расчет произведем по методу упорядоченных диаграмм и рассчитаем по следующим формулам:

Рассчитаем активную мощность первой группы.

Рассчитаем осветительные активную и реактивную мощности цеха по следующим формулам:

(29),

(30),

где, Pосв - активная осветительная мощность цеха (кВт);

Рмодi - активная осветительная мощность i-ого модуля (кВт);

Qосв - реактивная осветительная мощность цеха (кВАр).

Для ДРЛ tanц = 0,33.

Расчёт суммарной расчётной цеховой нагрузки:

6. расчет групповых нагрузок распределительных пунктов

Разделим оборудование, расположенное в данном цехе на 9 групп:

1 группа:

Вертикально - фрезерный станок 7 шт.;

Радиально - сверлильный станок 1 шт.;

Вертикально - фрезерный станок 3 шт.;

Компрессор 2 шт.;

Сантехнический вентилятор 1 шт.

6 группа:

Вертикальная пила 5 шт.;

Горизонтальная пила 5 шт.;

Сантехнический вентилятор 1 шт.

Сварочный преобразователь 5 шт.;

Компрессор 1 шт.;

Сантехнический вентилятор 1 шт.;

Рассчитаем 1 группу по формулам 14-23.

(так как nэ?10)

Аналогично рассчитываем остальные группы, результаты приведены в таблице №5.

Таблица №5 - Расчетные данные групп

7.2 Выбор комплектной трансформаторной подстанции

Описание трансформаторной подстанции.

В данном цехе были применены два трансформатора типа ТМ-250/10/0,4 (Sн=250кВА, Uвн=10кВ, Uнн=0,4кВ), так как в цехе имеются приёмники второй категории по бесперебойности электроснабжения. Так же были выбраны распределительные панели:

Две вводных панели типа ЩО-01-30 (Iном=600А, рубильник Р63-37000, предохранитель ПН2, трансформатор тока Т-0,66 600/5);

Одну линейную панель типа ЩО-01-06 (Iном=100А, 6 автоматических выключателя ВА57-35-340010, 6 трансформаторов тока Т-0,66 100/5);

Одну линейную панель типа ЩО-01-08 (Iном=250А, 4 автоматических выключателя ВА57-35-340010, 4 трансформатора тока Т-0,66 200/5);

Одну секционную панель типа ЩО-01-75 (Iном=630А, 2 рубильника ВР32-39А-31240 и автоматический выключатель ВА52-39-340010).

(64),

где, Iгр пик - пиковый ток группы (А);

Iпл вст - ток плавкой вставки (А).

, следовательно предохранитель подходит.

8. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов и компенсирующих устройств

Выбор числа цеховых трансформаторов осуществляется одновременно с выбором компенсирующих устройств. Рассчитаем минимальную мощность трансформатора.

(30),

где, Smin тр-р - минимальная полная мощность трансформатора (кВА);

Рр - расчетная активная мощность (кВт);

врек - рекомендуемый коэффициент нагрузки (Берётся из ПУЭ, по количеству трансформаторов - 2 шт. и категории бесперебойности электроснабжения ЭП - 2 категория);

n - количество трансформаторов.

(31),

где, Qт- реактивная мощность трансформаторов (кВАр);

Sном тр-р - номинальная мощность трансформатора (кВА);

врек - коэффициент загрузки трансформатора;

n - количество трансформаторов;

Pр - общецеховая расчётная мощность для трансформаторов (кВт).

Найдем ток и полную расчетную мощность подстанции с учетом компенсации на шинах низкого напряжения:

(31),

где, Qкнн min - минимально допустимая реактивная мощность компенсирующих устройств низкого напряжения (кВАр);

Q_р - расчетная реактивная мощность цеховой нагрузки (кВАр).

Из расчётов выбираем две конденсаторные батареи УК2-0,38-50 УЗ, каждая батарея на 50 кВАр.

(32),

где, Qкнн - реактивная мощность компенсации батарей (кВАр);

Qс1 и Qс2 - реактивная мощность батарей (кВАр).

(33),

где, Qр нн - расчетная реактивная мощность подстанции с учетом компенсации на шинах низкого напряжения (кВАр).

(34),

где, Sр нн - полная реактивная мощность подстанции с учетом компенсации на шинах низкого напряжения (кВА).

(35),

где, Iр нн - ток мощность подстанции с учетом компенсации на шинах низкого напряжения (А).

где, врасч - расчетный коэффициент.

9. Расчёт потерь мощности в трансформаторе

Рассчитываем потери активной мощности:

(36),

где, ?Ртр - потери активной мощности в трансформаторе (кВт);

?Рхх - потери активной мощности холостого хода (табличное значение) (кВт);

?Ркз - потери активной мощности короткого замыкания (табличное значение) (кВт).

(37),

(38),

(39),

где, ?Qтр - потери реактивной мощности в трансформаторе (кВАр);

?Qхх - потери реактивной мощности холостого хода (табличное значение) (кВАр);

?Qкз - потери реактивной мощности короткого замыкания (табличное значение) (кВАр).

10. расчет сети высокого напряжения

электроэнергия мощность трансформатор напряжение

(40),

где, Рр вн - расчётная активная мощность на стороне высокого напряжения (кВт);

Р_{р нн} - расчётная активная мощность на стороне низкого напряжения (кВт);

?Р_тр - потери активной мощности в трансформаторе (кВт).

(41),

где, Qр вн - расчётная реактивная мощность на стороне высокого напряжения (кВАр);

Q_{р нн} - расчётная реактивная мощность на стороне низкого напряжения (кВАр);

?Q_тр - потери реактивной мощности в трансформаторе (кВАр).

(42),

(43),

где, Sр вн - расчетная полная мощность на стороне высокого напряжения (кВА);

Iр вн - расчетный ток на стороне высокого напряжения (А).

(44),

Энергосистемой задан нормативный tanц = 0,21

(46),

(45),

где, Qком вн - компенсируемая реактивная мощность на стороне высокого напряжения (кВАр),

(47),

(48),

(49),

где, Iр тр - расчетный ток трансформатора (А);

Iн тр - номинальный ток трансформатора (А);

Iперег - ток перегрузки (А).

(50),

где, Fэк - экономическое сечение проводника (мм²);

I_{р лин} - расчётный ток линии (А);

jэк - экономическая плотность тока. Выбирается из ПУЭ, по количеству часов максимальной нагрузки (4960) и типу кабеля алюминий в бумажной изоляции,

Выбираем силовой кабель ААШв с бумажной изоляцией 3*16мм², так как минимальное сечение для напряжения 10 кВ - 16мм. Iдд = 46А, Iдд ?Iр, 46?14,4, следовательно, кабель подходит.

Выбираем вакуумный выключатель ВВ-10-20/1000УЗ (Iотк=20кА, Iном=1000А, Iпред СКВ=52кА, Uном=10кВ). Выбираем разъединитель РВЗ-10/1000 (Uном=10 кВ, Iном=1000А, Iпред СКВ=52кА).

Рассчитываем потери напряжения на линии.

Расстояние от ГПП до трансформатора 500 метров.

(51),

где, r0 и x0 - погонные сопротивления (мОм/м);

Rл и Xл - сопротивления линии (мОм);

lл - длина линии (м).

(52),

где, ?Uлин - потеря напряжения на линии (В);

P_{р вн} - расчётная активная мощность на линии (кВт);

Q_{р вн} - расчётная реактивная мощность на линии (кВАр);

U_ном - напряжение на ГПП (В).

(53),

(53),

где, r1т и x1т - сопротивления трансформатора приведённые к стороне низкого напряжения (мОм);

Rтр и Xтр - сопротивления трансформатора (мОм);

Kтр - коэффициент трансформации.

(54),

где, Uрунн вн - напряжение на РУНН, приведённое к стороне высокого напряжения (В);

U_ГПП - напряжение на ГПП (В);

?U_лин - потери напряжения на линии (В);

?U_тр - потери напряжения в трансформаторе (В).

(55),

где, Uрунн нн - напряжение на РУНН, приведенное к стороне высокого напряжения (В).

11. Выбор сечения проводников цеховой сети по длительно допустимому току и проверка сети по допустимой потере напряжения

Провода классифицируются по материалу, из которого они изготовлены, сечению, виду изоляции, механической прочности и так далее. Кабели подразделяют по материалу, из которого изготовлены их токопроводящие жилы (медь, алюминий), изоляции и материалов из которых она изготовлена, степени герметичности и защищенности кабелей от механических повреждений и так далее. Выбор сечения проводника производиться из условия I_дд?I_р.

Таблица №8 - сечения проводников до распределительных пунктов

Таблица №9 - сечение проводников до электроприёмников

Проверка сети по допустимой потере напряжения.

По ГОСТ 13169-97 на качество электроэнергии, напряжение на клеммах электроприёмников не должно отличаться от номинального напряжения более чем на 5 % для силового оборудования.

Рассчитаем напряжение на наиболее удаленном приёмнике (Управляемый с пола кран).

(56),

где, Рр1 и Qр1 - расчетные мощности первой линии (От КТПВ до ПР);

Рр2 и Qр2 - расчетные мощности второй линии (Крана);

Рр3 и Qр3 - расчетные мощности третьей линии (Крана);

Рр4 и Qр4 - расчетные мощности четвёртой линии (Крана);

Rл1 и Xл1 - сопротивления первой линии (От КТПВ до ПР);

Rл2 и Xл2 - сопротивления второй линии (От ПР до ЯР);

Rл3 и Xл3 - сопротивления третьей линии (От ЯР до троллейного шинопровода);

Rл4 и Xл4 - сопротивления четвёртой линии (Вся длина троллейного шинопровода).

, так как |0,039%| <5%, то сеть прошла проверку по потери напряжения.

12. Расчёт токов короткого замыкания (кз) в характерных точках цеховой сети, проверка оборудования на воздействие токов КЗ

Расчёт токов короткого замыкания производится по ГОСТ 28249-93 для сетей до 1кВ и по ГОСТ Р 52735-2007 для сети выше 1кВ.

При проектировании СЭС учитываются не только нормальные, продолжительные режимы работы ЭУ, но и их аварийные режимы. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание. КЗ - называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землёй, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая допустимый ток продолжительного режима. Причинами коротких замыканий могут быть механические повреждения изоляции, старение изоляции, ошибки персонала.

Рассчитаем токи КЗ в семи точках цеха, первая точка К1 на шинах ГПП.

(57),

где, Xсист - суммарное сопротивление системы на ГПП (мОм);

U_б - базовое напряжение на ГПП (кВ);

S_кз - мощность короткого замыкания на шинах ГПП (МВА).

(58),

где, - ток трёхфазного короткого замыкания (кА).

(59),

где, iуд - ударный ток (кА);

K_уд - ударный коэффициент.

Вторая точка К2 высоковольтный ввод.

(60),

где, - сумма активных сопротивлений прямой последовательности всех элементов учитываемых в данной сети от ИП до точки КЗ включительно (мОм);

- сумма реактивных сопротивлений прямой последовательности всех элементов учитываемых в данной сети от ИП до точки КЗ включительно (мОм).

(61),

где, - ток двухфазного короткого замыкания.

(62),

где, - сумма активных сопротивлений нулевой последовательности всех элементов учитываемых в данной сети от ИП до точки КЗ включительно (мОм);

- сумма реактивных сопротивлений нулевой последовательности всех элементов учитываемых в данной сети от ИП до точки КЗ включительно (мОм).

Аналогично рассчитываются остальные точки короткого замыкания, результаты расчетов сведены в таблицу №10.

Таблица №10.

Проверка оборудования на динамическую стойкость, на отключающую способность, на чувствительность к действиям токов короткого замыкания.

Проверка аппаратов по электродинамической стойкости производится по условию:

(63),

iдин - ток динамической стойкости (кА);

i_уд - ударный ток короткого замыкания (кА).

Точка К1. Произведём проверку вакуумного выключателя Q2, типа ВВ-10-20/1000УЗ. По паспортным данным предельный сквозной ток этого выключателя равен 52кА, условие (63) соблюдено (52кА?45,27 кА), следовательно, вакуумный выключатель прошёл проверку.

Точка К2. Произведём проверку КСО-386-01. По паспортным данным предельный сквозной ток выключателя нагрузки QS7 равен 41кА, условие (63) соблюдено(41кА?13,4кА), следовательно, УВН прошло проверку.

Точка К3. Произведём проверку рубильника QS9, типа Р63. По паспортным данным предельный сквозной ток этого рубильника равен 17кА, условие (63) соблюдено (17кА?14,06кА), следовательно, рубильник прошёл проверку.

Точка К4. Произведём проверку автоматического выключателя QF19, типа ВА-57-35-340010. По паспортным данным предельный сквозной ток этого автоматического выключателя равен 40кА, условие (63) соблюдено (40кА?9,3кА), следовательно, выключатель прошёл проверку.

Проверка на остальных точках производится аналогично.

Проверка на чувствительность оборудования к действиям токов короткого замыкания:

Точка К6. Произведём проверку автоматического выключателя QF67 типа ВА51-31 с номинальным током теплового расцепителя 100А. Автоматический выключатель должен сработать при однофазном токе короткого замыкания.

(68),

2,026кА?0,405кА - автоматический выключатель сработает, следовательно, прошел проверку.

(69),

где, Iотк - ток отключения (кА).

- ток трёхфазного короткого замыкания (кА),

Точка К1. Произведём проверку вакуумного выключателя Q2 тип ВВ-10-20/1000УЗ по условию (69). По паспортным данным ток отключения равен 20 кА. 20кА?16,51кА, условие (69) соблюдено, вакуумный выключатель отключит, следовательно, прошёл проверку.

Произведём проверку предохранителя ПН2 по условию (69). По паспортным данным ток отключения равен 25кА. 25кА?7,65кА - условие соблюдено, предохранитель отключит, следовательно, прошёл проверку.Произведём проверку автоматического выключателя ВА57-35-34 по условию (69). По паспортным данным ток отключения равен 20кА. 20кА?9,3кА - условие соблюдено, автоматический выключатель отключит, следовательно, прошёл проверку.

13. Расчёт заземляющего устройства и определение защитных мер от поражения электрическим током обслуживающего персонала

Расчёт заземляющего устройства:

(70),

где, Rз max - максимальное допустимое значение сопротивления (Ом);

Iз - расчетный ток замыкания на землю (А);

Uпр доп - допустимое напряжение прикосновения (для сетей выше 1кВ Uпр доп=250В, а если заземляющее устройство используется как совместное для двух сетей ниже 1кВ и выше 1кВ Uпр доп=125В) (В).

(71),

где, Iз - расчетный ток замыкания на землю (А);

Uном - номинальное напряжение (кВ);

Lкл - длина кабельных линий (км);

Lвл - длина воздушных линий (км).

Принимаем сопротивление заземлителя 4Ом, так как для сети до 1кВ это максимальное значение сопротивления.

(72),

где, срасч - расчётное удельное сопротивление грунта (Ом*м);

с_изм - удельное сопротивление грунта, полученное путём измерения или справочной литературы (Ом*м);

Ш - климатический коэффициент.

(73),

где, L - длина вертикального заземлителя (м);

D- диаметр вертикального заземлителя (м);

H- высота от поверхности грунта до центра вертикального заземлителя (м);

Rз вер од- сопротивление одиночного вертикального заземлителя (Ом).

Определим приблизительное число вертикальных заземлителей, для этого примем коэффициент использования заземлителей равным 0,5, как начальный.

(74),

где, Rз - сопротивление заземлителя (Ом);

n - количество заземлителей;

зисп вер - коэффициент использования вертикальных заземлителей,

(75),

(76),

где, L - длина горизонтального заземлителя (м);

D - диаметр горизонтального заземлителя (м);

H - высота от поверхности грунта до центра горизонтального заземлителя (м);

Rз гор од - сопротивление одиночного вертикального заземлителя (Ом).

(77),

где, зисп гор - коэффициент использования горизонтального заземлителя.

3,62Ом<4Ом, следовательно заземляющее устройство подходит.

Защитные меры:

В данном механическом цехе используются основные защитные меры: защитное заземление (для сети 10кВ), защитное зануление (для сети до 1кВ).

И дополнительные защитные меры: недоступность токоведущих частей, использование малых напряжений, двойная изоляция, контроль и профилактика повреждений изоляции (для сети 10кВ).

Пояснение:

Недоступность токоведущих частей -- создание условий, при которых невозможно прямое прикосновение человека к токоведущим частям. Обеспечивается различными способами, в т. ч. изоляцией токоведущих частей, их ограждением, размещением на недоступной высоте и др. Ограждение токоведущих частей обычно предусмотрено конструкцией электрооборудования, напр. специальные типы электрических машин, аппаратов и приборов, у которых оболочки (кожухи, корпуса) надежно защищают: персонал от прямого прикосновения к токоведущим и движущимся частям, расположенным внутри оболочек; оборудование от попадания под оболочку твердых тел, пыли и воды.

В электроустановках доступные прямому прикосновению неизолированные провода и шины, а также токоведущие части аппаратов, приборов, щитов, сборок, распределительных и др. устройств помещаются в специальные ящики, шкафы, камеры, закрывающиеся сплошными, сетчатыми или смешанными ограждениями. Размещение токоведущих частей на недоступной для случайного прикосновения высоте производится в тех случаях, когда изоляция и ограждение оказываются невозможными или нецелесообразными.

Применение малого напряжения исключает опасность поражения электрическим током даже при прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Если это малое напряжение не превышает длительно допустимого значения напряжения прикосновения, то даже одновременное прикосновение к разным фазам электроустановки, находящейся в работе, становится безопасным.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п.).

Защитное заземление является основной мерой защиты при прикосновении в электроустановках выше 1 кВ

Зануление -- это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением, с глухозаземлённой нейтральной точкой генератора или трансформатора, в сетях трёхфазного тока; с глухозаземленной выводом источника однофазного тока; с заземлённой точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное зануление является основной мерой защиты при прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью

Двойная изоляция -- электрическая изоляция, состоящая из основной и дополнительной изоляции.

Дополнительная изоляция - это например покрытие станка краской.

В сетях с глухо - заземленной нейтралью - при плохом состоянии изоляции, часто происходят ее повреждения, что приводит к коротким замыканиям на корпус и на землю. При этом возникает опасность поражения людей электротоком. В сетях выше 1000В снижение почти всегда приводит к глухому замыканию на землю. Чтобы предотвратить замыкание на землю и другие повреждения, необходимо проводить контроль изоляции.

Заключение

В данном курсовом проекте было необходимо произвести электроснабжение механического цеха.

Был произведён расчет электрических нагрузок, который произведён с целью выявления полной максимальной мощности цеха необходимой для последующего выбора трансформаторов. Выбрано компенсирующее устройство, необходимое для снижения реактивной мощности и повышения коэффициента мощности. Был произведен расчет электрического освещения, он произведен с целью выявления необходимой мощности на освещение цеха. Так как механический цех относится к потребителю второй категории по надежности, то на подстанции должно быть установлено два трансформатора. Были выбраны распределительные пункты и щиты освещения. Также к ним была выбрана защита от токов короткого замыкания и перегрузок. Для выполнения защитных функций были выбраны автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями. Для защиты рабочего персонала был произведен расчет заземляющих устройств. Также выбрали провода и кабели для подключения электрооборудования. В механическом цехе электроснабжение выполнено по радиальной схеме. К достоинствам этой схемы можно отнести надёжность.

В ходе курсового проекта была спроектирована однолинейная схема механического цеха, план подключения оборудования цеха с распределительными сетями. К этой схеме был указан перечень оборудования, находящегося в механическом цехе. Электроснабжение механического цеха инструментального завода было спроектировано с учетом всех условий, необходимых для надежной и безопасной работы.

Размещено на Allbest.ru