Главная База знаний "Allbest" Физика и энергетика Электроснабжение литейного цеха

Электроснабжение литейного цеха

Характеристика электроприемников цеха по режиму работы и категории бесперебойности электроснабжения. Выбор электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры. Выбор напряжения цеховой сети и системы питания силовой нагрузки. Расчет рабочего освещения.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 19.02.2011
Размер файла 650,2 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.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 Краткая характеристика электроприемников цеха по режиму работы и категории бесперебойности электроснабжения

В цехе размещены вентиляторы, насосы, станки, мостовые краны, автоматические линии, транспортеры, машины дуговой сварки и электропечи сопротивления. Перечень электрооборудования, размещенного в цехе, его установленная мощность, количество приведены в таблице 1.1.

В цехе имеются потребители с длительным и повторно-кратковременным (ПКР) режимами работы.

ПКР - это режим, при котором температура за время включения повышается, за время пауз снижается, однако, нагрев за время цикла этого электроприемники не достигает установившейся температуры, а за время паузы температура не достигает температуры окружающей среды.

Продолжительность включения для ПКР:

, (1.1)

где tц < 10 мин - среднее время цикла.

В ПКР работают электродвигатели мостовых кранов и машины дуговой сварки (данный режим изображен на рисунке 1 (б));

Длительный режим - это режим, при котором температура ЭП возрастает по экспоненте и через определённое время достигает установившегося значения.

ЭП продолжительного режима работы характеризуются коэффициентом включения:

(1.2)

В длительном режиме работают электроприводы насосов, вентиляторов и станков.

Таблица 1.1 - Ведомость электрических нагрузок цеха

№

Наименование механизма или агрегата

Кол-во

Руст, кВт

Ки, о.е.

cos , о.е.

1

Станок фрезерный

7

14

0,12

0,5

2

Станок токарный

11

18

0,12

0,5

3

Автоматическая линия

3

48

0,65

0,9

4

Вентилятор

9

9

0,65

0,8

5

Насос

8

9

0,7

0,85

6

Автоматическая линия

1

30

0,3

0,9

9

Машина дуговой сварки

2

118 кВА

0,35

0,5

10

Индукционная печь

2

70 кВА

0,5

0,95

11

Электропечь сопротивления

1

76

0,5

0,95

12

Мостовой кран

2

20

0,05

0,5

13

Транспортер

2

11

0,4

0,75

Литейный цех необходимо отнести к потребителям I категории, перерыв в электроснабжении которых может повлечь опасность для жизни людей или значительный материальный ущерб, связанный с повреждением оборудования, массовым браком продукции или длительным расстройством сложного технологического процесса производства.

Потребители электрической энергии I категории должны иметь два источника питания и АВР (автоматическое включение резерва) на секционном выключателе.

2 Выбор напряжения цеховой сети и системы питания силовой нагрузки и освещения

Цеховую сеть можно выполнить на напряжение 220 и 380 В.

Напряжение 660 В должно применяться на предприятиях где имеется большое количество электродвигателей в диапазоне мощностей 200 - 600 кВт. Перевод питания электроприёмников с напряжения 380 В на 660 В снижает затраты на сооружение низковольтной кабельной сети примерно на 30% и сокращает потери электроэнергии в этой сети в 1,3-1,4 раза. Внедрение напряжения 660 В обеспечивает снижение капитальных затрат относительно общей стоимости электроустановок стоящего предприятия на 0,5-1,5%.

В рассматриваемом цехе максимальная мощность электродвигателя 75 кВт, поэтому эффективность внедрения напряжения 660 В незначительна.

Для установленных потребителей электроэнергии цеха основным напряжением питания является напряжение 380 В. Питание освещения осуществляется напряжением 220 В.

Таким образом, в качестве основного напряжения в цехе выбирается напряжение 380/220 В.

Осветительная и силовая нагрузки будут питаться от общих цеховых трансформаторов 10/0,4 кВ.

3 Выбор электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры

Согласно ПУЭ для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения, независимо от их мощности рекомендуется применять электродвигатели синхронные или асинхронные с короткозамкнутым ротором. Обычно для одного цеха выбирают двигатели одной серии.

Выбираем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии АИР напряжением 380 В, так как они просты в исполнении, дешевы и не требуют регулирования частоты вращения.

Серия АИР охватывает диапазон номинальных мощностей от 0,06 до 400 кВт. Двигатели выпускаются на частоты вращения 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 об/мин.

Двигатели этой серии предназначаются для общего применения в промышленности в условиях умеренного климата, в невзрывоопасной среде, не содержащей агрессивных газов и паров, разрушающих металлы и изоляцию, и токопроводящей пыли. Двигатели серии АИР предназначены для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц. Они могут эксплуатироваться при отклонениях напряжения сети от номинального в пределах -5 - +10% и отклонениях частоты на 2,5% от номинального значения.[14]

Для крана принимаем асинхронные двигатели серии 4MTF (с фазным ротором), 4MTKF (с короткозамкнутым ротором). Это двигатели повторно-кратковременного режима работы. Применяются на кранах с тяжелыми условиями работы. Основной режим работы ПВ 25%.

Условия выбора электродвигателей:

(3.1)

Выбор пусковой и защитной аппаратуры производим по выражению (3.2):

, (3.2)

где - номинальный ток расцепителя, А;

- номинальный ток электродвигателя, А.

Величины, приведённые в каталогах на асинхронные электродвигатели, связаны между собой следующими зависимостями:

; (3.3)

, (3.4)

где - номинальная мощность, кВА;

- номинальный ток, А;

- номинальная мощность, кВт;

- номинальный коэффициент мощности;

- КПД при номинальных нагрузке и параметрах

(3.5)

Типы двигателей и их технические характеристики приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. - Выбор двигателей для электроприемников

№

Название ЭП

Кол.

Р,

кВт

Данные электродвигателей

Тип двигателя

Рн, кВт

Iном, А

U,

кВ

Iпус, А

n, об/мин

з,

%

cosц

1

Станок токарный

11

18

АИР180S4

18,5

36,7

0,38

238,5

1500

90

0,85

2

Станок фрезерный

7

14

АИР160M4

14

27,6

0,38

193,2

1500

89,5

0,86

3

Автоматическая линия

3

6*24

АИР180М4

22

41,7

0,38

291,2

1500

91

0,88

4

Вентилятор

9

9

АИР132М4

8,5

16,9

0,38

126,7

1500

87,5

0,87

5

Насос

8

9

АИР132M4

8,5

16,9

0,38

126,7

1500

87,5

0,87

6

Автоматическая линия

1

2*15

АИР160М4

14

27,6

0,38

193,2

1500

89,5

0,86

12

Мосто-вой

кран

подъем груза

2

11

MTF411-6

12

29,9

0,38

-

1000

83,5

0,73

передвиж. тележки

2

2,5

MTF012-6

2,2

7,7

0,38

-

1000

64

0,68

передвиж. крана

2

6,5

MTF211-6

7,5

21,1

0,38

-

1000

77

0,7

13

Транспортёр

2

11

АИР160S4

11

22,2

0,38

155,5

1500

89,5

0,84

АИР180М2У3

Асинхронный

Унифицированная серия (Интерэлектро)

Привязка к установочно-присоединительным размерам

Высота оси вращения, мм

Установочный размер по длине станины

Число полюсов

Модификация со встроенной температурной защитой

Выберем электродвигатель, пусковую и защитную аппаратуру для станка токарного, P=18кВт.

Из [14] выбираем АД АИР180S4 с Рн=18,5 кВт; cos=0,85; =90%;

n =1500 об/мин.

Рассчитаем по выражению (3.5):

.

В качестве пусковой и защитной аппаратуры будем использовать продукцию немецкой компании ABB. Все изделия выполнены и проверены согласно последним национальным и международным стандартам. Превосходят существующие аналоги в технических характеристиках, функциональности, коммутационной возможности, легкости эксплуатации и установки.

Выбираемая аппаратура осуществляет следующие виды защит:

Защита двигателей осуществляется автоматическими выключателями серии MS. Автоматы для защиты электродвигателей ABB серии MS -- предназначены для защиты двигателей от короткого замыкания и перегрева обмотки.

-- характеристика срабатывания MS соответствует характеристике D, что позволяет автомату не реагировать на пусковые токи.

-- плавная регулировка тепловой уставки позволяет более точно настроить автомат на требуемую величину тока с целью предотвращения перегрузки и сгорания двигателя.

-- клеммы защищены от случайного прикосновения, а конструкция моноблока гарантирует максимальную оперативную безопасность.

-- крепление автомата осуществляется на DIN-- рейку.

-- глубина защиты электродвигателя может быть повышена за счет отдельно поставляемых быстромонтируемых элементов -- независимого расцепителя и реле минимального напряжения.

-- могут использоваться как обычные автоматические выключатели в распределительных устройствах широкого применения при индуктивном характере цепей потребителей.

В связи с тем, что автоматические выключатели имеют регулируемую уставку срабатывания, нет необходимости дублировать их тепловыми реле.

Заносим результаты в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Выбор аппаратуры защиты и управления

№ п/п

Наименование технологического оборудования.

Электродвигатели или электроприемники

Аппарат защиты

Аппарат управления

тип

Мощность Рном, кВт

номинальный ток

Iном, А

количество п, шт.

Выключатель

номинальный ток выключателя

Iн.в, А

номинальный ток расцепителя

Iн.р, А

Контактор, пускатель

номинальный ток

по АС-3, Iн, А

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

Станок токарный

АИР180S4

18,5

36,7

11

MS495-40

100

28-40

А40-30-10

37

2

Станок фрезерный

АИР160M4

14

27,6

7

MS450-32

50

22-32

А30-30-10

32

3

Автоматическая линия

АИР180M4

22

41,7

6

MS495-50

100

36-50

А50-30-00

50

4

Вентилятор

АИР132М4

8.5

16.9

9

MS325-20

25

16-20

А16-30-10

17

5

Насос

АИР132М4

8.5

16.9

8

MS325-20

25

16-20

А16-30-10

17

6

Автоматическая линия

АИР160M4

14

27.6

2

MS450-32

50

22-32

А30-30-10

32

9

Машина дуговой сварки

-

59

172.5

2

TMAXT3 250

250

200

-

-

10

Электропечь

сопротивления

-

76

116.9

1

TMAXT2 160

160

160

-

-

11

Подъем груза

MTF411-6

12

29.9

2

MS495-40

100

28-40

А30-30-10

32

12

Перед. тележки

MTF012-6

2.2

7.7

2

MS352-9.0

25

6.3-9.0

А9-30-10

9

13

Перед. крана

MTF211-6

7.5

21.2

2

MS450-25

50

18-25

А26-30-10

26

14

Индукцион. печь

-

66.5

102.3

2

TMAXT1 160

160

80

-

-

15

Транспортёр

АИР160S4

11

22,2

11

MS450-25

50

18-25

А26-30-10

26

4 Расчет электроосвещения

4.1 Выбор системы освещения и освещённости цеха

электроприемник электроснабжение цех напряжение

В заданном литейном цехе производится обработка литья на металлорежущих фрезерных и токарных станках работа на таком оборудовании относится к высокой точности (разряд IIIб), и большинство операций следует производить при комбинированном освещении.

Минимальная освещённость при комбинированном освещении для разряда зрительных работ IIIб составляет 1000 лк. При этом освещённость от общего освещения в системе комбинированного - 300 лк [8].

Все места в заданном цехе имеют местное освещение.

При выборе источников света для общего освещения учитывается высота помещения, среда, категория помещения. Поскольку помещение литейного цеха является помещением средней высоты (по заданию h = 10м), то наиболее экономичной является установка ламп ДРИ. Данному источнику света соответствует светильник типа ГСП.

Характер зрительных работ и условия среды допускают использование закрытых светильников со степенью защиты IP50 и выше.

Выбираем светильники типа ГСП 51 «Гермес» производства

Характеристики светильника ГСП 51 Гермес:

-- номинальное напряжение 220 V;

-- степень защиты: IP54 (пыле-брызгозащищеные);

-- источники света: - металлогалогенная элипсоидная лампа ( ДРИ ), цоколь Е40 (мощность 250-400 Вт) ;

-- тип монтажа: подвесной ;

-- климатическое исполнение У1.

Также в цехе предусмотрена система аварийного освещения. Наименьшая освещённость рабочих поверхностей производственных помещений к территории предприятий, требующих обслуживания при аварийном режиме, должна составить 5 - 10 % от освещённости рабочего освещения при системе общего освещения. Для создания равномерного распределения освещенности по всей площади цеха принимаем равномерное размещение светильников. Светильники располагаются рядами параллельно продольной оси цеха. Для снижения пульсаций светового потока в каждой точке устанавливаем по три светильника.

Аварийное освещение выполняем лампами накаливания со светильниками НСП.

4.2 Выбор типа и мощности источника света

Исходные данные:

- длина цеха а = 168 м;

- ширина цеха b = 96 м;

- высота цеха hц = 10 м;

- напряжение системы освещения U = 220 В;

- минимальная освещенность ЕРАБ = 300 лк.

4.2.1 Расчёт рабочего освещения

Т.к. высота цеха 10 м целесообразно использовать ртутные лампы высокого давления типа ДРИ 400-5 со светильниками ГСП51-400-001/003 с КСС Д.

Располагаем светильники в шахматном порядке, при этом с целью снижения пульсаций светового потока, характерных при использовании этого типа ламп, в каждой точке устанавливаем по 2 светильника.

Высота подвеса светильников: HП = h - hС,

где h - высота цеха, м;

h` = 1,8 - расстояние от светильника до перекрытия (свес), м

HП = 10-1,8 = 8,2 м.

Расчетная площадь цеха: S = L·b = 168·96 =16128 м2

Намечаем количество ламп: шт.

Отношение потока, падающего на освещаемую поверхность ко всему потоку ламп, называется коэффициентом использования Ки. Зависимость Ки от площади помещения, высоты и формы учитывается индексом помещения i.

Индекс помещения:

,

где S - площадь цеха, м2;

L - длина цеха, м;

b - ширина цеха, м.

При i = 7,45 и пот=0,5, ст=0,5, пол=0,3 имеем Ки=0,95 [4].

Световой поток одной лампы:

лм

где КЗ=1,5 - коэффициент запаса для вспомогательных помещений с нормальной средой и помещений жилых и общественных зданий для люминесцентных ламп;

КИ=0,95 - коэффициент использования осветительной установки;

n=161 - ориентировочно выбранное число ламп в цехе;

z=1,15 - поправочный коэффициент, учитывающий отношение между Еmin и Еmax.

Выбираем лампу ДРИ 400-5, т.к. она является наиболее мощной лампой устанавливаемой в светильниках ГСП.

Принимаем световой поток лампы ДРИ 400-5 Фл=35000 Лм.

Корректируем количество светильников в цехе:

шт

Принимаем n = 252 лампы.

Окончательно принимаем светильники типа ГСП51-400-001/003 с лампами ДРИ 400-5 с мощностью одной лампы 400 Вт со световым потоком 35000 Лм. Составляем окончательный план цеха, на который наносим светильники и питающие сети рабочего освещения.

При количестве ламп ДРИ 400-5 равном 252 шт., в цехе создается следующая освещенность:

лк

Таким образом, данное количество ламп создает требуемую освещенность.

4.2.2 Расчёт аварийного освещения

Аварийное освещение составляет 5-10 % от рабочего

Еав = 30 лк; Ки=0,95; Кз=1,3; Фл=18600 лм.

шт.

Принимаем 40 светильников. Выбираем лампу накаливания Г215-225-1000 со светильником НСП-17. Световой поток лампы Фл=18600 лм.

лк

Таким образом, данное количество ламп создает требуемую аварийную освещенность.

4.3 Выбор кабелей, питающих щитки освещения

Условие выбора сечения кабелей имеет вид:

IР < IД.Д, (4.1)

где IР - расчётный ток, А;

IД.Д - допустимая длительная токовая нагрузка на кабель. Для невзрывоопасных помещений

IД.Д = IН.Д, (4.2)

где IН.Д - длительно допустимый ток для кабелей при нормальных условиях прокладки, [1].

4.3.1 Выбор кабеля, питающего щиток рабочего освещения

Выбираем кабель, питающий щиток рабочего освещения основного помещения кузнечного цеха.

Расчётная нагрузка внутреннего освещения здания РР определяется по установленной мощности освещения РУ и коэффициенту спроса kС:

РР = РУ * kС, (4.3)

Установленная мощность РУ определяется суммированием мощности ламп всех стационарных светильников, при этом для учёта потерь в пускорегулирующих аппаратах газоразрядных ламп ДРИ умножаем на 1.1:

РУ = n * РЛ * 1.1,

где n - количество ламп, шт.

РЛ - номинальная мощность лампы, Вт.

k с = 0.9 [9],

РУ = 2524001.1 =110440Вт,

РР = 1104400.9 =99396 Вт,

QР = РР * tg ц = 99396*1.44 = 143130.24 ВАр,

где tg = 1.44 для ламп ДРИ [5].

Определяем полную мощность рабочего освещения:

,

Определяем расчетный ток для выбора проводов:

,

где Uном = 380 В - номинальное напряжение сети.

Выбираем кабель марки АВВГ.

Принимаем пятижильный провод АВВГ (5х120 мм2) с Iн.д= 295 А.

4.3.2 Выбор кабеля, питающего щиток аварийного освещения

Определяем установленную мощность ламп:

Ру = 401000 = 40000 Вт.

Определяем расчётную нагрузку:

Рр = Ру · Кс =40000 0,9 = 36000 Вт,

где Кс = 0,9 [9].

Qр = Рр · tg ц = 36000·0,33 = 11880 вар,

где tg = 0,33 для ламп накаливания [9].

Определяем полную мощность рабочего освещения:

.

Определяем расчётный ток для выбора проводов:

,

Принимаем кабель АВВГ (5х25мм2) пять жил.

Iн.д= 70 А > IР=57.59А

Результаты расчета сводим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Выбор кабелей для щитков освещения

Освещение

РР,

Вт

QР,

вар

SР,

ВА

IР,

А

Марка провода

IН.Д. кабеля, А

основное

99396

143130.24

174257

264.7

АВВГ (5х120)

295

аварийное

36000

11880

37909.55

57.59

АВВГ (5х25)

70

всего

135396

155010.24

212166.55

-

-

-

4.4 Выбор схемы питания осветительной установки

Питание электрического освещения производится от общих для осветительных и силовых нагрузок трансформаторов с низшим напряжением 0,4 кВ (напряжение сети 380/220 В).

Для питания ламп применяется провод АВВГ.

Для распределения электроэнергии рабочего и аварийного освещения, а также для защиты сетей от токов короткого замыкания применяем компактные распределительные щиты. Для аварийного и на отходящих линиях рабочего освещения используем модульными автоматическими выключателями АВВ. В качестве вводного выключателя рабочего освещения выбираем модульный автоматический выключатель АВВ TMAX.

Схема питания осветительной установки показана на рисунке 4.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Осветительная сеть цеха предусматривает наличие одного группового щитка, к которому групповыми линиями присоединяются светильники. В случае аварийного прекращения действия рабочего освещения предусмотрено аварийное освещение, обеспечивающее возможность продолжения работы и безопасную эвакуацию людей из цеха.

Светильники аварийного освещения автоматически включаются при аварийном отключении рабочего освещения.

Управление рабочим освещением осуществляется автоматическими выключателями, установленными на групповом щитке. Для удобства эксплуатации и безопасности производства ремонтных работ и замены отдельных элементов схемы электроосвещения необходимо предусмотреть возможность отключения группового щитка. Эту функцию выполняет выключатель.

4.5 Выбор типа и расположения группового щитка, компоновка сети и её выполнение

Для аппаратов аварийного и рабочего освещения в качестве осветительных щитков используем щитки АВВ типа SRN.с монтажной платой Они удобны в эксплуатации и имеют компактные геометрические размеры.. Имеют степень защиты IP 65.

4.5.1 Выбор аппаратов рабочего освещения

Светильники рабочего освещения разделены на 8 рядов (рисунок 4.2).

В ряду 1 - на фазу А В С присоединяют 10 ламп

в ряду 2 - на фазу А присоединяют 11 ламп, В-11,С-10

в ряду 3- на фазу А присоединяют 11 ламп, В-10,С-11

в ряду 4- на фазу А присоединяют 10 ламп, В-11,С-11.

в ряду 5- на фазу А присоединяют 11 ламп, В-11,С-10

в ряду 6- на фазу А присоединяют 11 ламп, В-10,С-11

в ряду.7- на фазу А присоединяют 10 ламп, В-11,С-11

в ряду 8 - на фазу А В С присоединяют 10 ламп;

Определяем расчетную мощность фазы А в одном ряду светильников:

Рнбз = Рл · n · kс,

где Рл - мощность одной лампы, Вт;

n - количество светильников на фазе, шт;

kс = 1,1 - поправочный коэффициент на расход мощности ПРА.

Рнбз = 400·11·1,1 =4840 Вт.

Определяем расчётный ток

,

где UФ = 220 В - фазное напряжение;

сosц = 0,8 - для ламп ДРИ [5].

Для рабочего освещения выбираем провод АВВГ 5х6, с Iном=32 А [11]. Для распределения электроэнергии и защиты сетей от токов короткого замыкания применяем автоматические выключатели.. Количество выключателей на фидерах - 8 трёхполюсных. Выключатели на отходящих линиях S203 32A Iн.в.= 32А .

4.5.2 Выбор аппаратов аварийного освещения

Определяем расчётную мощность наиболее загруженной фазы в одном ряду.

В ряду 1 - на фазу А В присоединяют 2 лампы, на фазу С присоединяют 1 лампу

в ряду 2 - на фазу А -2,В-1 ,С-2;

в ряду 3 - на фазу А-1, В-2, С-2;

в ряду 4 - на фазу А-2, В-2, С-1.

в ряду 5 - на фазу А-2, В-1, С-2;

в ряду 6 - на фазу А-1, В-2, С-2;

в ряду 7 - на фазу А-2, В-2, С-1.

в ряду 8 - на фазу А-2, В-1,С-2 ;

Таким образом, наиболее загружена фаза А.

Рнбз = ?Рл · n,

где РЛ - мощность одной лампы, Вт;

n - количество светильников на фазе, шт;

РНБЗ=1000*2=2000 Вт.

Определяем расчётный ток для наиболее загруженной фазы

, (4.8)

где UФ=220 В - фазное напряжение;

Cosц=0,95 - для ламп накаливания [5].

.

Для аварийного освещения выбираем кабель АВВГ 5*2,5 с Iном=23А [11].

Для распределения электроэнергии и защиты сетей от токов короткого замыкания применяем автоматические выключатели . Расчётный ток нагрузки: IР=57,59 А.

Количество выключателей на фидерах - 8 трёхполюсных. Выключатели на отходящих линиях S203 10A Iн.в.= 10А .. Вводной выключатель S203 63A , Iн.р. =63 А.

Выбранное оборудование сводим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Осветительные токопроводы и групповые щитки

Помещение (вид освещения)

Групповой щиток

Токопровод

Тип

Фидерные выключатели

Вводной выключатель

Тип

I ном, А

Тип

I ном, А

Тип

I ном, А

Основное (рабочее)

SRN6420

IP65

S203

32

TмахT4

320

АВВГ5*120

295

Основное (аварийное)

АВВ

«Europa»

IP65

S203

10

S203

63

АВВГ5*25

70

План расположения светильников представлен на рисунке 4.2.;

На плане показаны:

- Светильник ГСП18-400-07 с лампами ДРИ 400-5 рабочего освещения

- Светильник НСП-17 с лампой накаливания Г 215-225-1000 аварийного освещения

- Щит рабочего освещения

- Щит аварийного освещения

- Сеть и аварийного рабочего освещения

5 Расчет электрических нагрузок

5.1 Расчет сварочной нагрузки методом эффективных мощностей

Расчёт ведём по формуле:

, (5.1)

где S ном - мощность сварочного трансформатора (из задания), кВА;

ПВ - продолжительность включения, %;

Находим активную и реактивную нагрузки:

, (5.2)

где cos ц = 0,5 [6], откуда tg ц = 1,73

Рр.д.с.= 91,40,5 =45,7 кВт;

Qр.д.с. = 45,71,73 =79,06 кВАр

Рассчитываем ток:

, (6.3)

5.2 Расчет электрических нагрузок индукционной электропечи

где cos ц = 0,95 [6], откуда tg ц = 0,32

Ри.п = 70 0,95 =66,5кВт;

Qи.п. = 66,50,32 =21,28кВАр (5.3)

5.3 Расчёт электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм

Разбиваем все электроприёмники по группам со сходными характеристиками. Для каждой группы электроприёмников определим активную нагрузку по формулам:

(5.4)

(5.5)

где n - число электроприёмников в группе;

К - число групп электроприемников;

Ки.i - коэффициент использования электроприемников;

Рном i - номинальная мощность электроприемников i-ой группы;

tgцi - коэффициент мощности электроприемников.

Для приёмников, работающих в ПКР:

, (5.6)

Результаты расчётов приведены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Расчёт средней нагрузки за максимально загруженную смену

№ поз.

Наименование

Кол

шт

PНОМ,

кВт

КИ,

о.е.

Средняя нагрузка

Pсм, кВт

Qсм, квар

1

Станок токарный

11

18,5

0,12

0,5/1,73

24,42

42,24

2

Станок фрезерный

7

14

0,12

0,5/1,73

11,76

20,34

3

Автоматическая линия

6

22

0,3

0,9/0,48

85,8

41,18

4

Вентилятор

9

8,5

0,65

0,8/0,75

49,72

37,29

5

Насос

8

8,5

0,7

0,85/0,62

47,6

29,51

6

Автоматическая линия

2

14

0,3

0,9/0,48

8,4

4

11

Электропечь сопротивления

1

76

0,5

0,95/0,33

36,1

11,9

12

Мостовой кран (5 т)

2

21,7

0,05

0,5/1,73

2,17

3,75

13

Транспортер

2

11

0,4

0,75/0,88

8,8

7,74

Дополнительная нагрузка

200

0,7

0,76/0,8

140

112

Итого

947,4

415,37

309,95

Находим групповой коэффициент использования:

(5.7)

где n - число всех электроприёмников;

Эффективное число электроприёмников:

. (5.8)

так как nэф>10, то коэффициент максимума

. (5.9)

Расчётные максимумы активной и реактивной нагрузки:

(5.10)

Полная расчётная нагрузка

. (5.11)

Расчётная величина тока:

. (5.12)

5.4 Распределение нагрузки по шинопроводам

Распределим электроприёмники цеха по шинопроводам. Расчёт ведём по формулам:

Среднесменная нагрузка:

(5.17)

(5.18)

где n - число электроприёмников в группе;

К - число групп электроприемников;

Ки.i - коэффициент использования электроприемников;

Рном i - номинальная мощность электроприемников i-ой группы;

tgцi - коэффициент мощности электроприемников.

Находим групповой коэффициент использования:

, (5.19)

где ni - число электроприёмников в группе.

Эффективное число электроприёмников:

. (5.20)

Определяем коэффициент максимума:

(5.21)

Расчётные максимумы активной и реактивной нагрузки:

(5.22)

Полная расчётная нагрузка

. (5.23)

Расчётная величина тока:

. (5.24)

Результаты распределения электроприёмников по шинопроводам приведены в таблице 5.2. План цеха с расположением шинопроводов показан на рисунке 5.2.

Таблица 5.2 - Распределение электроприемников по ШРА

Шинопровод

Поз №

Наименование электроприёмника

Рном кВт

n

Ки

Рсм, кВт

cosц

tgц

Qсм, квар

Кисп

nэф

Км

Рр, кВт

Qp, квар

Sр, кВА

Ip, А

ШРА-1

1

Станок токарный

18,5

4

0,12

8,88

0,5

1,73

15,36

0,28

7,70

1,84

71,17

35,19

79,39

120,77

5

Насос

8,5

1

0,7

5,95

0,85

0,62

3,68

4

Вентилятор

8,5

2

0,65

11,05

0,8

0,75

8,28

6

Автоматич.линия

28

1

0,3

8,4

0,9

0,48

4

13

Транспортер

11

1

0,4

4,4

0,75

0,88

3,87

ШРА-2

1

Станок токарный

18,5

2

0,12

4,44

0,5

1,73

7,68

0,39

5,37

1,83

77,92

48,52

91,79

139,62

2

Станок фрезерный

14

1

0,12

1,68

0,5

1,73

2,9

4

Вентилятор

8,5

3

0,65

16,5

0,8

0,75

12,43

11

Эл.печь сопротивления

76

1

0,5

38

0,95

0,33

12,54

13

Транспортер

11

1

0,4

4,4

0,75

0,88

3,87

5

Насос

8,5

2

0,7

11,9

0,85

0,62

7,37

12

Мостовой кран

21,7

1

0,05

1

0,5

1,73

1,73

ШРА-3

1

Станок токарный

18,5

4

0,12

8,88

0,5

1,73

15,36

0,197

7,13

2,13

85,88

36,74

93,40

142,08

2

Станок фрезерный

14

3

0,12

5,04

0,5

1,73

8,71

3

Автоматич.линия

44

2

0,3

26,4

0,9

0,48

12,67

ШРА-4

2

Станок фрезерный

14

1

0,12

1,68

0,5

1,73

2,9

0,410

2,90

2,03

71,39

42,56

83,11

126,42

4

Вентилятор

8,5

2

0,65

11,9

0,8

0,75

8,92

5

Насос

8,5

1

0,7

5,95

0,8

0,62

3,68

9

Машина дуговой сварки

45,7

1

0,35

15,64

0,5

1,73

27,06

ШРА-5

1

Станок токарный

18,5

1

0,12

2,22

0,5

1,73

3,84

0,379

6,45

1,78

95,46

39,01

103,12

156,86

2

Станок фрезерный

14

2

0,12

3,36

0,5

1,73

5,81

3

Автоматическая линия

44

1

0,3

13,2

0,9

0,48

6,33

4

Вентилятор

8,5

2

0,65

11,05

0,8

0,75

8,28

5

Насос

8,5

4

0,7

23,8

0,85

0,62

14,75

12

Мостовой кран

21,7

1

0,05

1

0,5

1,73

1,73

Рисунок 5.2 - План цеха с расположением шинопроводов

5.4 Выбор распределительных шинопроводов

Выбор шинопроводов выполняется по условию:

Iр < Iном, (5.25)

где Iр - расчетный ток, А;

Iном - номинальный ток шинопровода, А [1].

Для примера выберем распределительный шинопровод для ШРА-1:

Расчётный ток первой группы электроприёмников равен Iр = 120,77А.

Используем шинопровод Zucchini -- оптимальный вариант для создания магистралей электропитания практически на любом объекте. Он легко и быстро монтируется из готовых заводских модулей, как конструктор собирается монтажником, прошедшим минимальный инструктаж. Шинопровод Zucchini - самонесущая конструкция, на которую сразу устанавливается необходимая электроарматура. Основные преимущества шинопроводов Zucchini: пожаробезопасность, небольшие размеры, возможность многоканального использования, длительный срок эксплуатации.. Шинопровод для распределения электроэнергии малой и средней мощности , габариты 39x97 мм, номинальный ток 160A с отводами с обеих сторон, кожух - PE проводник.

Стандартная степень защиты IP40 (IP55 - с дополнительными аксессуарами).

Данная линейка включает: торцевые блоки подачи питания, 3-, 2-, 1-метровые и нестандартные заказные прямые элементы, горизонтальные/вертикальные углы, отводные блоки с устройствами разъединения/защиты (плавкие предохранители, рубильники) и крепежные принадлежности (кронштейны).

Выбираем распределительный шинопровод MINI SBARRA с номинальным током

Iном = 160 А.

Iр = 120,77 А < Iном = 160А.

Условие выполняется, следовательно, шинопровод выбран правильно. Выбор шинопроводов сводим в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Выбор шинопроводов

Группы электроприёмников

Iр, А

Тип шинопровода

Iном, А

Кабель

к ШРА

Iд.д

ШРА1

120,77

MINI SBARRA

160

АВВГ (4х120)

184

ШРА2

139,62

MINI SBARRA

160

АВВГ (4х120)

184

ШРА3

142,08

MINI SBARRA

160

АВВГ (4х120)

184

ШРА4

126,42

MINI SBARRA

160

АВВГ (4х120)

184

ШРА5

156,86

MINI SBARRA

160

АВВГ (4х120)

184

5.5 Ответвления к электроприемникам

Участок электросети, питающий отдельный приёмник электроэнергии, называется ответвлением. Ответвления к электроприёмникам от шинопроводов выполняем кабелем АПВ в трубе, для машин дуговой сварки - кабелем АВВГ (согласно ПУЭ в производственных помещениях при наличии опасности механических повреждений в эксплуатации, прокладка небронированных кабелей допускается при условии их защиты от механических повреждений). Выбор сечения проводов и кабелей выбираем по условию допустимого нагрева:

Iр< Iдд, (5.26)

где Iдд - допустимая длительная токовая нагрузка на провод (кабель), А

Iдд = Кп Iнд = 1 · Iнд (5.27)

Для ответвлений к отдельным электроприемникам длительного режима работы в качестве расчётного тока принимаем номинальный ток электроприёмника:

Iном. эп Iнд (5.28)

Для примера выберем провода, питающие насос P=8,5кВт:

(5.29)

Выбираем четырехжильный провод АПВ (4х2,5) с Iнд =19 А [10]. Проводим проверку по условию Iном. эп Iнд:

Iном. эп = 16.9А Iнд = 19 А,

провод проходят по длительно допустимому току нагрева. Выбранные провода сводим в таблицу 5.4.

Таблица 5.4 - Выбор проводов и кабелей к потребителям

Поз.№

Электроприёмники

Iр, А

Марка кабеля

IНОМ, А

1

Станок токарный

36.7

АПВ (4х10)

39

2

Станок фрезерный

27.6

АПВ (4х6)

30

3

Автоматическая линия

41.7

АПВ (4х16)

55

4

Вентилятор

16.9

АПВ (4х2,5)

19

5

Насос

16.9

АПВ (4х2,5)

19

6

Автоматическая линия

27.6штр

АПВ (4х6)

30

9

Машина дуговой сварки

138,86

АПВ (4х70)

140

10

Электропечь

сопротивления

139,87

АПВ (4х70)

140

11

Индукционая печь

102,3

АПВ (4х50)

120

13

Транспортер

22.2

АПВ (4х6)

30

5.4 Выбор троллейных линий

Выбираем троллейную линию для мостового крана с повторно - кратковременным режимом работы грузоподъёмностью 5 т. На кране установлены три двигателя с фазным ротором из серии MTF. Обычно в работе одновременно находится не более двух двигателей. Принимаем наиболее тяжелый режим, когда в работе одновременно находятся два наиболее мощных крановых двигателя с номинальной мощностью 12 кВт и 7,5 кВт.

Параметры двигателей: 1 = 83,5 %, cos 1 = 0,73, Рном1 = 12 кВт, 2 = 77 %,

cos 2 = 0,7, Рном2 = 7,5 кВт.

Активная мощность:

,

Реактивная мощность:

,

Расчетный ток одного крана:

,(5.30)

Выбираем троллейный шинопровод ШТР4 - 100 с Iном = 100 А [3].

6 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

Т.к. по составу и характеру нагрузки электропотребителей цех относится к первой категории по бесперебойности электроснабжения, необходимо установить двухтрансформаторную подстанцию.

Мощность трансформаторов ТП цеха определяется по формуле:

, (6.1)

где Sр.ц - полная расчётная мощность цеха, кВА;

n - количество трансформаторов, шт.;

вт - коэффициент загрузки трансформаторов.

Принимаем вт = 0,8 (для потребителей первой категории по бесперебойности электроснабжения) [1].

, (6.2)

где Рмц, Qмц - максимальные расчётные (активная и реактивная) мощности силовой нагрузки цеха, кВт, квар;

Рро, Qро - расчётная (активная и реактивная) мощности освещения, кВт, квар;

Рсв, Qсв - расчётная (активная и реактивная) мощности сварочных установок, кВт, квар;

Максимальные расчётные мощности силовой нагрузки цеха:

Рмц = 596,47 кВт,

Qмц = 309,95 квар.

Расчётная мощность освещения:

Рро = 135,39 кВт,

Qро = 155,01 квар.

Расчётная мощность сварочных установок:

Рсв = 112,2 кВт,

Qсв = 100,34квар.

Полная расчётная мощность цеха:

Мощность трансформаторов цеха:

.

На основании Sтр выбираем два трансформатора ТМЗ - 630/10 [9].

Таблица 6.1.- Справочные данные трансформаторов.

Тип трансформатора

Sном.т.,

кВА

Напряжение,кВ

Uк,

%

Потери, кВт

Iхх, %

ВН

НН

ДPхх

ДPк

ТМЗ-630/10

630

10,5

0,4

5,5

1,31

7,6

1,8

Фактический коэффициент загрузки:

. (6.3)

Выбранная ТП располагается в помещении цеха. Подстанция кроме двух трансформаторов содержит вводные шкафы на напряжение 10 кВ и комплектные распределительные шкафы, при помощи которых собрана схема КРУ напряжением 0,4 кВ.

7 Выбор схемы электроснабжения

Рассмотрим проблему осуществления внутреннего электроснабжения цеха, а именно: расположение трансформаторной подстанции ТП-10/0,4 кВ; тип питающей сети 0,4 кВ и ее исполнение. Во-первых, следует заранее оценить внутреннюю среду цеха (ее агрессивное воздействие на электрооборудование и сети) и тип производства, осуществляющегося в данном цеху (взрыво- и пожароопасность). По заданию среда внутри цеха - нормальная, производство - механическое. Данное производство относится к первой категории бесперебойности питания. Для питания силовой нагрузки цеха, на основании этого, выбирается магистральная схема электроснабжения, т.к. шинопроводы проектируются для нормальной среды.

Электроснабжение выполняется магистральными, распределительными и троллейными шинопроводами.

Достоинства, недостатки и особенности применения магистральной схемы сети:

- магистральная схема удобна возможностью подключения электрооборудования в любой точке сети - при этом не требуется отключение всех приемников как при радиальной схеме;

- в техническом исполнении магистральная схема открыта, наглядна и проста (так как ШМА проложены над конструкциями в отличие от кабельных линий, которые могут прокладываться как по конструкциям, так и по коммуникациям, в кабельных каналах) - то есть обеспечивается отказ от скрытой проводки;

- однако при использовании ШМА происходит большой расход металла;

- применение ШМА требует специальных конструкций и само исполнение шинопроводов выполняется по специальным схемам соединения в целях уменьшения потерь мощности и напряжения;

- магистральные шинопроводы выполняются на большие токи (до 3200 А).

Ввод питания на 10 кВ должен осуществляться с учетом следующих факторов:

- по кратчайшему расстоянию от ГПП до цеха;

- в зависимости от вида и исполнения заводской сети на 10 кВ (радиальная - кабельная, магистральная - токопроводами);

- в зависимости от внутренней планировки цеха и расположения оборудования.

Принимаем ввод питания по колонне на плане цеха, расстояние от которой до ГПП является кратчайшим - А7. Схема электроснабжения цеха показана на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Схема питания электроприёмников цеха

8 Расчёт необходимой компенсирующей мощности, выбор компенсационного оборудования и его размещение в цеховой сети

Передача реактивной мощности вызывает дополнительные затраты на увеличение сечения проводников сетей и мощностей трансформаторов, создаёт дополнительные потери электроэнергии. Кроме того, увеличиваются потери напряжения за счёт реактивной составляющей, пропорциональной реактивной нагрузке и индуктивному сопротивлению, что снижает качество электроэнергии по напряжению.

Поэтому важное значение имеет компенсация реактивных нагрузок и повышения коэффициента мощности в системах электроснабжения предприятия. Под компенсацией подразумевается установка местных источников реактивной мощности, благодаря которой повышается пропускная способность сетей и трансформаторов, а также уменьшаются потери электроэнергии.

Тангенс угла сдвига фаз до компенсации реактивной мощности:

, (8.1)

где Qр.ц, Рр.ц- активная и реактивная мощности цеха, кВт, квар;

Суммарная мощность компенсирующего устройства:

, (8.2)

где tgцэ = 0,35 - коэффициент мощности, заданный системой, о. е

Qку = 844,06•(0,669 - 0,35) = 269,25 квар

В качестве источников реактивной мощности используем комплектные конденсаторные установки с размещением их на магистральных шинопроводах.

На каждый магистральный шинопровод устанавливаем конденсаторную установку «ВАРНЕТ» производства компании «Таврида-электрик»:

ВАРНЕТ-НС-, общей мощностью 2х130 кВАр=260 кВАр.

9 Уточнение расчётных нагрузок и мощности трансформаторов с учётом компенсации реактивной мощности

9.1 Уточнение мощности трансформаторов с учётом компенсации

Расчётная реактивная нагрузка после установки комплектных конденсаторных установок:

, (9.1)

.

Пересчитываем полную расчётную мощность:

(9.2)

Определяем расчётную мощность трансформатора:

. (9.3)

С учётом компенсации выбираем трансформатор ТМЗ - 630/10. Паспортные данные трансформатора приведены в таблице 7.1.

Коэффициент загрузки:

. (9.4)

9.2 Выбор магистральных шинопроводов

После уточнения расчётных нагрузок и мощности трансформаторов с учётом компенсации производим выбор магистральных шинопроводов по номинальному току трансформатора.

(9.5)

Используем магистральные шинопроводы ZUCCHINI серии MR. Основными преимуществами являются скорость, простота установки, надежность.

Выбираем магистральный шинопровод ZUCCHINI серии MR. Номинальный ток 1000 А.

Таким образом шинопроводы проходят проверку по току.

10 Выбор питающих кабелей

Кабельная линия, по которой трансформаторная подстанция получает питание, прокладывается в земле. Выбираем кабель на напряжение 10кВ марки ААШв кабель с алюминиевыми жилами, алюминиевой оболочкой, бумажной пропитанной изоляцией со шлангом из поливинилхлорида трёхжильный.

Выбор сечений жил кабелей 10кВ производится по трём критериям:

1) По нагреву;

2) По экономической плотности тока;

3) По термической стойкости к токам КЗ.

10.1 Выбор сечения кабеля по нагреву

Основное условие выбора кабеля по нагреву

Iр Iд.д. (10.1)

где Iд.д - длительно допустимая токовая нагрузка на кабель, А;

Iр - расчётный ток, А.

Согласно ПУЭ проводники должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учётом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, режимов после ремонта. Т. к. цеховая двухтрансформаторная подстанция получает питание по двум кабелям и при отключении одного из них (в ремонтном или послеаварийном режимах) нагрузка другого возрастает, то

.

Принимаем трёхжильный кабель ААШв 3х16 мм с Iд.д = 75 А.

Iр = 48,55 А < Iд.д = 75 А.

10.2 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

Определяем экономическую плотность тока для кабеля ААШв в зависимости от продолжительности использования максимума нагрузки по данным ПУЭ. При ТМ от 3000 до 5000 ч/год для предприятия, работающего в три смены:

jэк =1,4 А/мм2 [9].

Экономически выгодное сечение:

Fэк = Iр / jэк, (10.2)

где Iр - расчётный ток линии, который принимается из условий нормальной работы и при его определении не учитывается увеличение тока в линии при авариях или ремонтах в каком-либо элементе сети.

(10.3)

Fэк = 27,74/1,4 = 19,81 мм2

Ближайшее стандартное сечение 16 мм2.

10.3 Выбор сечения кабеля по термической стойкости

Сечение, обеспечивающее термическую устойчивость проводника к току короткого замыкания, определяется по выражению:

, (10.4)

где б - расчётный коэффициент (для кабелей с алюминиевыми жилами б = 12);

I?- установившийся ток короткого замыкания, кА;

tср - возможное время прохождения тока через кабель (складывается из времени действия релейной защиты и времени отключения выключателя), взято из задания.

Ближайшее большее сечение 120 мм2.

На основании расчётов для питания цеховой двухтрансформаторной подстанции принимаем два кабеля марки ААШв 3х120 мм2 .

11 Построение карты селективности защиты

Строим карту селективной защиты для наиболее электрически удаленного электроприемника - электродвигателя насоса мощностью 30 кВт.

11.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания

Расчётная схема и схема замещения представлена на рисунках 11.1 и 11.2. Определяем сопротивления элементов схемы.

Рисунок 11.1 - расчетная схема электроснабжения насоса

Рисунок 11.2 - схема замещения электроснабжения насоса

11.1.1 Определение сопротивления элементов схемы

Определяем индуктивное сопротивление системы, приведённое к стороне 0,4 кВ.

, (11.1)

Определяем активное и индуктивное сопротивления высоковольтной кабельной линии длиной l = 200 м и S = 3х120 мм2:

, (11.2)

, (11.3)

где R0 - удельное активное сопротивление высоковольтной кабельной линии;

Х0 - удельное реактивное сопротивление высоковольтной кабельной линии;

L - длина высоковольтной кабельной линии.

Определяем активное сопротивление трансформатора ТМЗ-630/10:

, (11.4)

Определяем полное сопротивление трансформатора:

, (11.5)

Определяем реактивное сопротивление трансформатора:

, (11.6)

Определяем активное и индуктивное сопротивление магистрального шинопровода, l = 24 м:

RШМА = R0 · l = 0,034 · 24 = 0,816 мОм; (11.7)

ХШМА = Х0 · l = 0,016 · 24 = 0,384 мОм. (11.8)

где R0 - удельное активное сопротивление магистрального шинопровода;

Х0 - удельное реактивное сопротивление магистрального шинопровода;

l - длина магистрального шинопровода.

Определяем активное и индуктивное сопротивление распределительного шинопровода, l = 35 м:

RШРА = R0 · l = 0,23 · 35 = 8.05 мОм; (11.9)

ХШРА = Х0 · l = 0,23 · 35 = 8.05 мОм. (11.10)

где R0 - удельное активное сопротивление распределительного шинопровода;

Х0 - удельное реактивное сопротивление распределительного шинопровода;

l - длина распределительного шинопровода.

Определяем активное и индуктивное сопротивление питающего провода

АВВГ (4х2.5), l = 8 м:

Rкл= R0 · l = 9.81 · 8 = 78.48 мОм; (11.11)

Хкл= Х0 · l = 0,096 · 8 = 0.768 мОм. (11.12)

где R0 - удельное активное сопротивление питающего кабеля;

Х0 - удельное реактивное сопротивление питающего кабеля;

l - длина питающего кабеля.

Переходные сопротивления согласно [8] принимаются равными:

RА1 =30 мОм - переходное сопротивление для точки К1;

RА2 =25 мОм - переходное сопротивление для точки К2;

RА3 =15 мОм - переходное сопротивление для точки К3.

Расчёт начального действующего значения периодической составляющей тока трёхфазного короткого замыкания без учёта сопротивления электрической дуги производится по формуле:

, (11.13)

где Uном - среднее номинальное линейное напряжение в сети, кВ;

RУ, ХУ - суммарные активное и индуктивное сопротивления до точки КЗ без учёта сопротивления электрической дуги, мОм.

Результаты расчетов суммарных сопротивлений сведем в таблицу 11.1.

Таблица 11.1 - Определение суммарных сопротивлений сети до точки К.З. и тока К.З. без учета сопротивления дуги

Точка К.З.

Суммарное активное сопротивление , мОм:

формула

значение

Суммарное реактивное сопротивление , мОм:

формула

значение

Ток К.З.

без учета сопротивления дуги:

, кА

К-1

120.45

23.27

1.88

К-2

36.97

22.51

5.34

К-3

18.928

14.46

9.7

11.2 Расчёт токов однофазного короткого замыкания

В электрической сети напряжением до 1000 В под однофазным коротким замыканием подразумевается замыкание между фазным и нулевым проводниками в схеме электроснабжения. Поэтому величина тока однофазного замыкания зависит от величины фазного напряжения и сопротивления петли «фаза - нуль» от цехового трансформатора до расчётной точки КЗ. Схема замещения для расчета однофазного т.к.з. показана на рисунке 11.3

Расчёт однофазных токов КЗ проводим по выражению:

(11.14)

Где Uном - номинальное напряжение сети;

Rт.ф-0, Хт.ф-0 - сопротивления понижающих трансформаторов току однофазного КЗ, мОм;

Rнс.ф-0, Хнс.ф-0 - суммарные сопротивления низковольтной сети току однофазного КЗ, мОм;

Rп - переходное сопротивление (см. п.11.1).

Рисунок 11.3 - схема замещения для расчета однофазного т.к.з.

Определение сопротивления элементов схемы:

- сопротивления силового трансформатора ТМЗ-630/10 току однофазного короткого замыкания:

Rт.ф-0 = 10.2 мОм; ХТ.Ф-0 = 40.5 мОм.

- сопротивления магистрального шинопровода току однофазного короткого замыкания:

Rуд.ф-0 = 0,085 мОм/м; Худ.ф-0 = 0,013 мОм/м [8];

Rшма ф-0 = Rуд.ф-0 · l;

Хшма ф-0 = Худ.ф-0 · l; (11.15)

Rшма ф-0 = 0,085 · 24 = 2.04 мОм ; Хшма ф-0 = 0,013 · 24= 0,312 мОм.

- сопротивления распределительного шинопровода току однофазного короткого замыкания:

Rуд.ф-0 = 0,45 мОм/м; Худ.ф-0 = 0,45 мОм/м [8];

Rшра ф-0 = Rуд.ф-0 · l;

Хшра ф-0 = Худ.ф-0 · l; (11.16)

Rшра ф-0 = 0,45 · 35 = 15.75 мОм; Хшра ф-0 = 0,45 · 35 = 15.75 мОм.

- сопротивления четырёхжильного провода АВВГ (4х2.5) току однофазного короткого замыкания:

Rуд.ф-0 = 25 мОм/м;

Худ.ф-0 = 0,2 3мОм/м [8];

Rкл ф-0 = Rуд.ф-0 · l;

Хкл ф-0 = Худ.ф-0 · l; (11.17)

Rкл ф-0 = 25 · 8 = 200 мОм ; Хкл ф-0 = 0,23· 8 = 1,84 мОм.

Расчет токов однофазного короткого замыкания сведем в таблицу 11.2.

Таблица 11.2 - Определение суммарных сопротивлений сети до точки К.З. и тока К.З. без учета сопротивления дуги

Параметр

Точка К.З.

Точка К-1

Точка К-2

Точка К-3

Активное сопротивление петли «фаза-нуль» до точки К.З., мОм

Формула

Значение, мОм

257,99

52,99

27,24

Реактивное сопротивление петли «фаза-нуль» до точки К.З., мОм

Формула

Значение, мОм

31,4

29,56

13,812

Ток однофазного К.З.

, кА

0,845

3,62

7,191

11.3 Карта селективности защиты

Проверку производим на примере подключения насоса (см. рисунок 11.1).

Автоматические выключатели выбираем из [12].

1) Автоматический выключатель QF1:

Рном = 8,5 кВт, Iном = 16,9 А.

Iном. выкл. > Iном, (11.18)

На основе условия нормального режима выбираем выключатель серии MS325-20, Iном=25 А, Iном. р.= 16-25 А.

Определим ток срабатывания отсечки:

; (11.19)

Iсо = 10 · Iном. расц.= 10 · 25 = 250А; tсо = 0,02 c;

Iсо < IК1(3), Iсо < IК1(1), (11.20)

Определим ток уставки:

I6 = 6 · Iном. р= 6 · 18 = 108А; t6 = 8 c; (11.21)

Определим ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки:

; (11.22)

Iсп = 1,35 · Iном. расц.= 1,35 · 18= 24.3 А; tсп = 6000 c ; (11.23)

Коэффициент чувствительности к токам однофазного К1:

, (11.24)

где Iном. выкл. - номинальный ток выключателя;

Iном. расц. - номинальный ток расцепителя;

Iсп - ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки;

tсп - время срабатывания выключателя в зоне перегрузки;

I6 - ток уставки;

t6 - время срабатывания уставки;

Iсо - ток срабатывания отсечки;

tсо - время срабатывания отсечки.

Заносим данные выключателя в таблицу 11.3.

2) Автоматический выключатель QF2:

Iраб = 156 А.

Iном. выкл. > Iраб

Выбираем выключатель ABB Tmax T1 , Iном = 160 А, Iном. р. = 160 А.

Определим ток срабатывания отсечки:

;

Iсо = 5 · Iном. расц.= 5 · 160 = 800А; tсо = 0,05 c;

Iсо < IК1(3), Iсо < IК1(1).

Определим ток уставки:

I6 = 6 · Iном. расц.= 6 · 160 = 960 А; t6 = 4 c.

Определим ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки:

;

Iсп = 1,25 · Iном. расц.= 1,25 · 160 = 200 А; tсп = 1000 c;

Коэффициент чувствительности к токам однофазного К2:

Заносим данные выключателя в таблицу 11.3

3) Автоматический выключатель QF3:

Расчетный ток:

.

Выбираем выключатель ABB Emax E1B 1000 Iном = 1000 А, Iном. р. = 1000 А.

Определим ток срабатывания отсечки:

;

Iсо = 3 · Iном. расц.= 3 · 1000 = 3000А; tсо = 0,1 c;

Определим ток уставки:

I6 = 6 · Iном. расц.= 6 · 1000 = 6000 А; t6 = 4 c

Определим ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки:

;

Iсп = 1,25 · Iном. расц.= 1,25 · 1000 = 1250 А; tсп = 1000 c;

Коэффициент чувствительности к токам однофазного КЗ:

.

Точка КЗ

Тип выключа-теля

I ном. выкл., А

I ном. расц., А

Зона срабатывания при перегрузке

Зона шестикратно-го тока

Зона отсечки

Iсп, А

tсп, с

I6, А

t6, с

Iсо, А

tсо, с

1

MS325-20

25

18

24.5

6000

108

8

250

0,02

2

ABB TmaxT1

160

160

200

1000

960

4

800

0,1

3

ABB EmaxE1B

1000

1000

1250

1000

6000

4

3000

0,1

На рисунке 11.4 показано построение карты селективности защиты насоса.

12 Выбор аппаратуры ячейки КРУ на ГПП

Распределительный пункт 10 кВ располагается на ГПП предприятия и служит для распределения энергии между цехами и отдельными крупными потребителями, имеющимися на заводе, а также для выполнения коммутационных и защитных функций. На РП также располагаются контрольно-измерительные приборы (в виде амперметров, вольтметров, счетчиков), защитная аппаратура в виде автоматов, предохранителей и аппараты управления (реле, автоматика, сигнализация, а также трансформаторы тока), поэтому следует при выборе типа ячеек КРУ и их аппаратуры внимательно относиться к их параметрам, так как надежность работы этого оборудования играет важную роль в системе электроснабжения всего предприятия.

Распределительный пункт 10кВ выполняется с помощью шкафов КРУ. Выберем шкафы КРУ для присоединения к ним двух линий, отходящих к трансформаторной подстанции проектируемого цеха. Существенным отличием по выбору КРУ являются коммутационные ресурсы, трудозатраты на эксплуатацию выключателей и собственное время включения и отключения выключателей. Ячейка КРУ со всей аппаратурой выбирается и проверяется по следующим показателям:

а) номинальному напряжению

Uном Uсети; (12.1)

б) номинальному току

Iном Iрасч; (12.2)

в) динамической устойчивости

iуд.ск. iуд.расч; (12.3)

г) термической устойчивости

Iтерм.ст. I; (12.4)

д) отключающей способности

Iотк.ном. I. (12.5)

РУ-10 кВ ГПП выполняется с помощью шкафов КРУ. Выберем шкафы КРУ для присоединения к нему двух линий, отходящих к трансформаторной подстанции цеха.

, (12.6)

Ударный ток к.з. определяется по выражению:

, (12.7)

где I” - ток короткого замыкания на шинах источника питания;

kу - ударный коэффициент.

, (12.8)

где ia,t - апериодическая составляющая тока к.з.;

tотк = tсв + tрз = 0,07 + 0,3 = 0,37с - время отключения к.з.;

tсв=0,07 - собственное время отключения выключателя [12];

tрз=0,3 - время срабатывания релейной защиты (по заданию).

Та=0,1 с - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Тепловой импульс тока к.з.:

. (12.9)

Выбираем 2 шкафа (для присоединения двух отходящих линий) серии КРУ-104М, Uном = 10.5кВ, Iном.шкафа = 630 А со встроенными вакуумными выключателями ВВЭ-10-31,5/630У3[9] и с трансформаторами тока типа ТЛК-10У3.

Выбор аппаратов оформим в виде таблицы 12.1.

Таблица 12.1 - Выбор аппаратуры ячейки КРУ

Наименование и тип аппарата

Расчётные данные

Условие выбора

Технические характеристики

Проверка условия

Ячейки

КРУ-104М

Uсети =10 кВ

Imax=51 А

Uсети ? Uном

Imax ? Iном

Uном = 10,5 кВ

Iном = 630 А

10 кВ < 10,5 кВ

51 А < 630 А

Выключатель ВВ/TEL-10-20/630У3

Uсети =10 кВ

Imax=51 А

iу=63 кА

Вк=160

Uсети ? Uном

Imax ? Iном

iу ? iдин

Вк? Iтерм·tтерм

Uном = 10 кВ

Iном = 630 А

iдин = 80 кА

Iтерм2·tтерм =

31,5х3=2977А2·с

10 кВ = 10 кВ

51 А < 630 А

63 кА < 80 кА

160А2·с < 2977 А2·с

Трансформатор тока

ТЛК-10У3

Uсети =10 кВ

Imax=51 А

iу=63 кА

Вк=160

Uсети ? Uном

Imax ? Iном

iу ? iдин

Вк? Iтерм·tтерм

Uном = 10 кВ

Iном = 100 А

iдин = 81 кА

Iтерм2·tтерм =

1,52·3=2977А2·с

10 кВ = 10 кВ

51 А < 100 А

63 кА < 81 кА

160А2·с < 2977 А2·с

13 Расчёт показателей качества электрической энергии

Электрическая энергия, вырабатываемая источниками питания и предназначенная для работы электроприёмников, должна иметь такие качественные показатели, которые определяют надёжность и экономичность их работы. Качественные показатели электроэнергии нормируются государственными стандартами; на эти нормы ориентированы технические условия работы электроприёмников, выпускаемых промышленностью.

Расчет производится для таких показателей качества электроэнергии как отклонение напряжения и несинусоидальность напряжения. Проведение расчета необходимо для того, чтобы установить, насколько эти показатели соответствуют установленным на них нормам. Нормирование показателей необходимо вследствие негативного влияния на работу других электроприемников:

- отклонение напряжения создают при своей работе любые электроприемники, т.к. изменение группового графика нагрузки в течении суток приводит к изменению потерь напряжения элементов электрических сетей. Отклонение напряжения может привести к изменению производительности данной установки или агрегата, к браку продукции в данной установке или агрегате, к изменению потребления активной и реактивной мощности, к изменению потерь активной мощности, а так же к изменению срока службы самого электроприемника и изоляции проводников, питающих его;

- колебания напряжения создают при своей работе электроприемники с импульсными и резкопеременными режимами работы (эл.сварочные установки, дуговые печи). Колебания напряжения наибольшее влияние оказывает на освещение и на различную электронную технику (ПК, телевизоры,и т.д.). На электродвигатели и электротехнологические установки колебание напряжения практически не оказывает влияния, т.к. длительность колебаний небольшая. Колебание напряжения сказывается на релейной защите;

Страница:


Подобные документы

  • Электроснабжение и электрооборудование кузнечного цеха №62

    Характеристика потребителей цеха по режиму нагрузки, категории бесперебойности. Подбор двигателей, защитной аппаратуры для электроприемников. Расчёт электрических нагрузок цеха и сопротивлений элементов сети, выбор мощности цеховых трансформаторов.

    курсовая работа [603,5 K], добавлен 14.01.2018

  • Электроснабжение фермы КРС-600

    Определение электрических нагрузок исследуемого цеха и фермы в целом с применением ЭВМ. Выбор пусковой и защитной аппаратуры электроприемников. Разработка силовой сети цеха с выбором силовых распределительных шкафов. Расчет осветительной нагрузки цеха.

    курсовая работа [194,7 K], добавлен 27.10.2012

  • Расчет электроснабжения термического цеха

    Выбор напряжения и режима нейтрали для цеховой распределительной сети. Расчет электрических нагрузок цеха с учетом освещения, мощности компенсирующих устройств. Выбор местоположения цеховой трансформаторной подстанции. Нагрузки на участки цеховой сети.

    курсовая работа [2,6 M], добавлен 07.04.2015

  • Электроснабжение автоматного участка механического цеха

    Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения. Расчёт ответвлений к электроприёмникам, выбор пусковой и защитной аппаратуры. Определение нагрузок узлов электрической сети и всего цеха. Выбор рода тока и напряжения.

    курсовая работа [195,7 K], добавлен 21.03.2013

  • Электроснабжение предприятий и гражданских зданий

    Расчет категорийности надежности электроснабжения объекта. Три основные категории электроприемников. Выбор защитной аппаратуры для всех участков сети. Сводная ведомость нагрузок цеха. Принципиальная однолинейная схема электроснабжения сварочного цеха.

    контрольная работа [758,0 K], добавлен 06.06.2011

  • Электроснабжение и электроосвещение шлифовального цеха

    Электрические нагрузки шлифовального цеха химического комбината, определение категории электроснабжения. Выбор рода тока, напряжения. Расчет распределительной сети, коммутационно-защитной аппаратуры. Ремонт электрооборудования трансформаторной подстанции.

    курсовая работа [162,0 K], добавлен 28.10.2013

  • Разработка внутрицеховой электрической сети

    Расчет силовой нагрузки цеха. Выбор местоположения цеховой трансформаторной подстанции. Расчет токов трехфазного и однофазного короткого замыкания. Схема распределительной сети питания электроприемников. Согласование и проверка защитной аппаратуры.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 22.12.2012

  • Проектирование электроснабжения метизного цеха

    Характеристика потребителей электроэнергии и определение величины питающего напряжения. Выбор электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры. Расчет электрических нагрузок, компенсация реактивной мощности, создание однолинейной схемы электроснабжения.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 20.01.2010

  • Электроснабжение и электрическое оборудование инструментального цеха

    Технология производства и характеристика ремонтно-механического цеха. Выбор рода тока и величины питающего напряжения. Определение мощности приводных электродвигателей токарного винторезного станка. Расчет и выбор пусковой и защитной аппаратуры.

    курсовая работа [80,0 K], добавлен 23.01.2011

  • Электроснабжение и электрооборудование цеха по ремонту электрических машин

    Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения. Выбор величины питающего напряжения, схема электроснабжения цеха. Расчет электрических нагрузок, силовой сети и трансформаторов. Выбор аппаратов защиты и автоматики.

    курсовая работа [71,4 K], добавлен 24.04.2014

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.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены