Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Введение
• 1 Расчетно-пояснительная часть
• 1.1 Характеристика объекта
• 1.2. Определение категорий надёжности и выбор схемы электроснабжения
• 1.3 Расчёт электрических нагрузок и выбор компенсирующих устройств
• 1.4 Выбор числа и расчёт мощности силовых трансформаторов на подстанции
• 1.5 Выбор точек и расчёт токов короткого замыкания
• 1.6. Выбор основного оборудования на подстанции и аппаратов защиты
• 1.7. Выбор шин и изоляторов
• 1.8. Выбор питающих и распределительных линий
• 1.9. Расчёт заземляющего устройства
• 2 Мероприятия по безопасности труда при ремонте потолочного светильника в цехе
• Список рекомендуемых источников
• Введение
• Современные предприятия строятся с высокой степенью автоматизации, что требует, для исключения возможности срыва технологического процесса, обеспечения высокой надежности и качества электроснабжения. Перевод промышленного производства на автоматизированную основу и появление в связи с этим в промышленности потребителей 1 категории надежности вызывает необходимость дальнейшего повышения надежности электроснабжения промышленных потребителей.
• В настоящее время разработаны и серийно выпускаются достаточно большой перечень оборудования, устройств и приборов для технического перевооружения электрических сетей и их автоматизации. Это позволяет энергосистемам широко внедрять мероприятия по решению вопроса надежности электроснабжения с использованием коммутационной секционирующей аппаратуры, обеспечивающей резервирование линий от независимых источников питания и являющихся основой для автоматизации управления электрическими сетями. Энергоснабжающие организации постоянно проводят технические мероприятия по повышению надежности работы оборудования и уменьшению аварийности в направлении улучшения технического состояния электрических сетей и совершенствования схем электроснабжения, сокращения протяженности линий распределительных сетей 10 и 0,4 кВ, строительства ВЛ и КЛ для резервирования подстанций.
• Разработка курсового проекта выполняется с целью проектирования цеховой трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ промышленного назначения, разработки надёжной, гибкой, безопасной и удобной в эксплуатации схемы электроснабжения. Выбор современного устойчивого к любым режимам оборудования позволит создать безопасные и комфортные условия труда для обслуживающего персонала, повысят качество передачи и распределения электроэнергии.

1. Расчетно-пояснительная часть

1.1 Характеристика объекта

Ремонтно-механический цех (РМЦ) предназначен для ремонта и настройки электромеханических приборов, выбывающих из строя. Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. РМЦ имеет два участка, в которых установлено необходимое для ремонта оборудование: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр. РМЦ получает ЭСН от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП -- 0,9 км, а от энергосистемы (ЭСН) до ГПП -- 14 км. Напряжение на ГПП -- 6 и 10 кВ. Количество рабочих смен -- 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН. Грунт в районе PMLI; -- чернозем с температурой +20⁰ С. Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 м каждый. Размеры цеха А х В х Н = 48 х 28 х 9 м, Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4м. Перечень оборудования РМЦ дан в таблице 1. Мощность электропотребления указана для одного электроприемника. Расположение основного оборудования показано на плане (рисунок 1).

Таблица 1. Перечень ЭО ремонтно-механического цеха

№ на плане	Наименование ЭО	Кол-во	Рэп, кВт
1	2	3	4	5	6	7
	Силовая нагрузка
1,2	Вентиляторы	2	55
3...5	Сварочные агрегаты	3	14			ПВ = 40%
6...8	Токарные автоматы	3	10
9...11	Зубофрезерные станки	3	20
12...14	Круглошлифовальные станки	3	5
15...17	Заточные станки	3	1 5			1ф
18, 19	Сверлильные станки	2	3,4			1ф
20...25	Токарные станки	6	12
26, 27	Плоскошлифовальные станки	2	17,2
28...30	Строгальные станки	3	4,5
31...34	Фрезерные станки	4	7,5
35...37	Расточные станки	3	4
38, 39	Краны мостовые	2	30			ПВ = 60%
	Осветительная нагрузка
	Лампы накаливания	18	0,06
	Лампы ДРЛ - 250	38	250
	Лампы люминесцентные ЛБ	38	0,04

Рисунок 1. План расположения электрооборудования ремонтно-механического цеха.

1.2 Определение категорий надёжности и выбор схемы электроснабжения

В соответствии с заданием, РМЦ по надёжности электроснабжения является потребителем П категории. Ко П категории относятся электроприёмники, перерыв в электроснабжении которых при внезапном исчезновении электроэнергии может повлечь за собой массовые простои рабочих, механизмов и промышленного транспорта. Такими электроприёмниками в РМЦ являются электромеханические, кузнечно-штамповочные автоматы, кран-балки.

В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр. РМЦ получает ЭСН от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП -- 0,9 км, а от энергосистемы (ЭСН) до ГПП -- 14 км. Напряжение на ГПП -- 6 и 10 кВ. Количество рабочих смен -- 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН. подстанция электроснабжение замыкание светильник

Аналогично, по количеству питающих линий выбираем число силовых трансформаторов на ТП -- два. Режим работы линий и трансформаторов -- раздельный. При выходе из строя какого-либо элемента цепи, оставшийся в работе должен обеспечить работу хотя бы электроприёмников П категории в пределах допускаемых перегрузок. Подключение питающих КЛ к силовым трансформаторам будет осуществляться посредством разъединителей, которые необходимы для отключения трансформатора в режиме холостого хода и создания надёжного видимого разрыва при производстве ремонтных работ, Необходимости в устройстве резервной перемычки 10 кВ нет.

В РУ-0,4 кВ применим сборные шины, секционированные по числу трансформаторов. Каждый трансформатор работает на свою секцию шин, к которой подключена соответствующая группа электроприёмников. В качестве коммутационных и защитных аппаратов на вводах, межсекционный и на отходящих линиях в РУ-0,4 кВ применим автоматические выключатели, с помощью которых возможна коммутация цепей в режиме холостого хода и под нагрузкой, а также автоматическое отключение цепей в анормальных режимах.

Для распределения электроэнергии напряжением 0,4 кВ внутри участка применим распределительные пункты, щитки освещения, шинопровод. Подключение электроприёмников будет осуществляться по смешанной схеме электроснабжения с помощью кабельных линий, проложенных в металлических коробах, трубах. Выбранная схема электроснабжения КПУ приведена на рисунке 3, план прокладки внутрицеховых электрических сетей -- на рисунке 2.

Рисунок 2. План прокладки внутрицеховых электрических сетей.

1.3 Расчёт электрических нагрузок и выбор компенсирующих устройств

Расчёт силовых нагрузок будем производить методом коэффициента максимума, в основе которого положен метод упорядоченных диаграмм, позволяющий по номинальной мощности электроприёмников определить расчётный максимум нагрузки [1,2]. В соответствии с выбранной схемой электроснабжения (рисунок 2) группируем электроприёмники по отходящим линиям. Внутри каждой группы разбиваем электроприёмники на однородные по режиму работы с одинаковыми значениями коэффициентов использования и коэффициентов мощности. Для электроприёмников, работающих в повторнократковременном режиме, приводим их номинальную мощность к длительному режиму: для кранов

для сварочных аппаратов:

Определив общее количество потребителей в группах, произведен расчет мощностей в группах. Дальше рассчитывается модуль силовой сборки и активная и реактивная мощность за смену:

На основании произведенных расчетов, определено эффективное число ЭП и коэффициент max по табличным данным и максимальную расчётную мощность:

Максимальный расчётный ток определен посредством следующего выражения:

Все необходимые данные систематизированы и занесены в расчётную таблицу 2.

В результате расчётов получили общий коэффициент мощности равный 0,79, что является невысоким значением, приводящим к непроизводительной загрузке реактивной мощностью электрических сетей и большим потерям активной мощности. Для повышения оэффициента мощности до оптимального значения 0,95 необходимо применить компенсацию реактивной мощности. Величина реактивной мощности, подлежащая компенсации

Таблица 2 - расчетные нагрузки

Наименование узлов питания И групп электроприемников	Кол. Во n	Уст. Мощность электроприемн	Модуль сил. Сборки м	Коэффициет использ. Ки	Cos(ц) tg(ц)	Средняя мощность	Эффективное числи Nэ Приемников	Коэффициент максимум Км	Максимальная расчетная мощность	Расчетный ток Iм А
		Одного Рн кВт	Общ Ру кВт				Рсм кВт	Qсм кВт			Рм кВт	Qм квар	Sм кВа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
РП1
Токарные автоматы	3	10	30	>3	0.16	0.5/1.7	15	51
Зубоырезерные станки	3	20	60		0.14	0.6/1.3	36	78
Круглошлифоваальны станки	3	5	15		0.16	0.5/1.7	7.5	25
Сварочное отделение	3	12	36		0.25	0.65/1.2	9	10.8
Вентиляторы	2	55	110		0.6	0.8/0.75	66	49.5
итого	14		251				133.5	145
РП2									10.2	1.76	135	145	156	236
Строгальные станки	3	4.5	13.5	>3	0.16	0.5/1.7	2.16	3.6
Фрезерные станки	4	7.5	30		0.14	0.6/1.3	4.2	5.5
Расточные станки	3	4	12		0.16	0.5/1.7	6	10.2
Кран мостовой	2	30	60		0.1	0.5/1.7	10.6	18
итого	12		115.5
							23.36	37.3	12	1.8	42	36	51	134
РП3
Заточные станки	3	1.5	4.5		0.14	0.6/1.3	0.63	0.8
Сверлильные станки	2	3,4	6.8	>3	0.16	0.5/1.7	3.4	5.8
Плоскошлифовальные станки	2	17,2	34.4		0.14	0.6/1.3	5.1	6.2
Токарные станки	6	12	72		0.14	0.6/1.3	11	13.1
Круглошлифовальные станки	3	5	15		0.14	0.6/1.3	0.7	0.9
итого	12		128				27.13	34.8	11	1.7	46	35	53	135
ЩО1
Лампы люминисцентныеЛБ40	90	0.04	3.6
итого	90		3.6		0.85	0.9\0.48	3.06	1.48			4.68	2.24	5.2	13.6
ЩО2
Лампы люминисцентныеЛБ40	70	0.04	2.8
Лампы ДРЛ 250	8	0.25	2
итого	78		4.8		0.85	0.9\0.48	4.1	2.2			6.24	3.11	6.8	18
ЩАО1
Лампы люминисцентныеЛБ40	20	0.04	0.8
итого	20		0.8		0.85	0.9\0.48	0.68	0.32			0.93	0.45	1.1	6

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.4 Выбор числа и расчёт мощности силовых трансформаторов на подстанции

Силовые трансформаторы, являясь основными элементами системы электроснабжения, предназначены для понижения питающего напряжения 10 кВ до уровня рабочего напряжения электроприёмников 0,4 кВ и распределения электроэнергии на этом уровне по КПУ. Поэтому примем к установке трансформаторы с первичным напряжением U = 10 кВ и вторичным Uz = 0,4 кВ. Исходя из надёжности электроснабжения объекта, наличия большого процента электроприёмников второй категорий выбираем число трансформаторов на подстанции -- два. Мощность трансформаторов будем рассчитывать с таким условием, чтобы в нормальном режиме (раздельная работа обоих трансформаторов на соответствующую секцию шин 0,4 кВ) они обеспечили электроэнергией все электроприёмники. При этом их загрузка должна быть оптимальной с наименьшими потерями. В аварийном режиме (при выходе одного из трансформаторов из строя) оставшийся в работе трансформатор обеспечил работу электроприёмников второй категории с допустимой перегрузкой [14]. Исходными данными для расчёта мощности трансформаторов являются: полная расчётная мощность нагрузок 0,4 кВ Sp = 358 кВА (разд. 2); категории электроприёмников по надёжности электроснабжения II -- 92%, III -- 8%; полная расчётная мощность электроприёмников П категории S = 0,92Sp = 0,92 х 358 = 330 кВА; Кзт -- коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме, находящийся в пределах 0,6-0,75 [2]; Кар -- коэффициент перегрузки трансформатора в аварийном режиме не превышающий значения 1,4 при этом с максимальной перегрузкой допускается работа трансформатора не более 6 часов в сутки в течение не более 5 суток подряд. Предварительно рассчитаем ориентировочную мощность трансформаторов, удовлетворяющую указанным выше условиям:

Для определения оптимальной величины мощности трансформатора рассмотрим следующие стандартные значения мощности трансформаторов меньшие и большие ориентировочной.

Вариант 1 Два трансформатора мощностью Sт = 160 кВА каждый.

Кзт = Sp/2 Sт = 358/2/160 = 1,12

-- уже в нормальном режиме трансформаторы будут перегружены, поэтому дальнейшую проверку не проводим и к установке 1-й вариант не принимаем.

Вариант 2. Два трансформатора мощностью Sт = 250 кВА каждый.

Кзт = Sp/2 Sт = 358/2/250 = 0,71

-- что приемлемо для условия нормальной эксплуатации;

1,4 Sт > Sкат= 1,4 х 250 < 330 = 350 < 330 кВт

-- по условию аварийной перегрузки трансформатор не подходит, поэтому к установке не принимается и в дальнейшем не рассматривается.

Вариант 3. Два трансформатора мощностью Sт = 400 кВА каждый.

Кзт = Sp/2 Sт = 358/2/400 = 0,44

мощность трансформатора удовлетворяет условию нормальной эксплуатации;

1,4 Sт > Sкат = 1,4 х 400 > 360 = 560 > 360 кВА

условие аварийной перегрузки трансформатора также удовлетворяется, поэтому трансформатор мощностью Sт = 400 кВА к установке принимается.

Вариант 4. Два трансформатора мощностью Sт = 630 кВА каждый.

Кзт = Sp/2 Ят = 391/2/630 = 0,31

довольно низкий коэффициент загрузки трансформатора, который показывает, что даже в часы максимальных нагрузок нормального режима трансформаторы будут работать с большой недогрузкой, т.е. в неэкономичном режиме, что приведёт к большим потерям электроэнергии и необоснованно завышенным капитальным затратам и эксплуатационным расходам. Поэтому 4-й вариант к установке не принимается и в дальнейшем не рассматривается. Окончательно, поскольку приемлемым к установке является только один 3-й вариант, то принимаем к установке два трансформатора мощностью по 400 кВА каждый марки ТМ с естественным масляным охлаждением. Каталожные данные трансформатора [10] приведены в таблице 3.

Рисунок 3 Схема электроснабжения ремонтно-механического цеха

Таблица 3 -- Каталожные данные силового трансформатора.

Трансформатор	Потери , кВт	Ток холостого хода, Ix, %	Напряжение короткого замыкания UK %	Примечание
	Холостого хода, ДРх	Кроткого замыкания, ДРк
ТМ-400/10	1,00	5,7	2,55	4,5

1.5 Выбор точек и расчёт токов короткого замыкания

Расчёт токов короткого замыкания (токов КЗ) необходим для последующего выбора устойчивого к действиям токов КЗ оборудования и проводящих частей, а также для расчёта уставок релейной защиты и защитных аппаратов. Мощность короткого замыкания на шинах 10 кВ питающей подстанции принимаем равной отключающей мощности выключателя на питающей линии Sк = Sоткл = 216 МBА. Остальными данными для расчёта будут являться параметры элементов электрической цепи. Расчёт произведём в именованных единицах (Ом, мОм), который заключается в определении активных и индуктивных сопротивлений цепи КЗ (так как в состав цепи входят установки среднего и низкого напряжений), приведённых к базисной ступени напряжения, при нормальном режиме электроустановки [1,3]. Для расчёта токов трёхфазного КЗ составляем расчётную схему (рис. 4.1), в которой учитываем источник питания и все элементы схемы, которые влияют на значения токов КЗ, с указанием их параметров. Сечения проводников и коммутационные аппараты предварительно выбраны по номинальному току. По расчётной схеме составляем схему замещения (рис. 4.2). В ней указываем сопротивления всех элементов и намечаем точки для расчёта токов КЗ. Рассчитаем сопротивления элементов цепи КЗ, приняв за основную (расчётную) ступень U~ = 400 B. Сопротивление системы:

Хс=U²б/Sк=400²/216=0,74мОм.

Сопротивление питающей кабельной линии Лl:

R_лl = Rо L (Uб/ Uср)² = 1,24 х 0,9 (0,4/10)² = 1,782 мОм;

Х_л1 = Хо L(Uб/ Uср)² = 0,099 х 0,9 (0,4/10)² = 0,142 мОм,

Где Rо, Хо -- активное и индуктивное удельные сопротивления линии, Ом/км [6]. Результирующее сопротивление цепи КЗ в точке Кl:

Rкl = Rл1 = 1,782 мОм,

Хкl = Хс + Хлl = 0,74 + 0,142 = 0,882 мОм,

Zк1 = /R кl + Х кl = 2,182 + 0,914 = 2,366 мОм.

Сопротивление силового трансформатора ТМ-400/10:

R*т = ДРк/Sт = 5,7/400 = 0,01425,

R*_T, Х*т -- активное и индуктивное относительные сопротивления трансформатора,

U²к, ДРк -- напряжение и потери короткого замыкания (табл. 4).

Переходное сопротивление контактов автоматического выключателя Bl:

Rpl = 0,15мОм, самого выключателя: Rвl = 0,1 мОм, Х вl = 0,1 мОм.

Переходное сопротивление контактных соединений алюминиевых шин 0,4 кВ

Rпш =15 мОм.

Удельные сопротивления шин при Dcp = 300 мм ro = 0,142 мОм/м и хр = 0,2 мОм/м.

Тогда полные сопротивления шин при их длине

L = 5 м -- Rш = 0,71 мОм, Хш = 1,0мОм.

Результирующее сопротивление цепи К3 в точке К2:

Rк2 = Rкl + Rт + Rп1 + Rв1 + Rлш + Rш

= 2,182 + 5,7 + 0,15 + 0,1 + 15 + 0,71 = 23,842мОм,

Хк2 = Хкl + Хт+ Х вl + Хш = 0,914+ 17,08 + 0,1 + 1,0 = 19,1 мОм,

Zк2 = 30,55 мОм.

Переходное сопротивление контактов автоматического выключателя В5: Rn5 = 0,25мОм, самого выключателя: Rв5 = 0,12 мОм, Хв5 = 0,13 мОм.

Сопротивление кабеля, питающего шинопровод ШП-1:

R.каб5 = RоL = 0,122 х 0,05 = 0,0061 мОм,

Хкаб5 = ХоL = 0,0602 х 0,05 = 0,00301 мОм.

Тогда сопротивление двухкабельной линии Л5:

Rл5 = 0,0061/2 = 0,00305 мОм,

Хл5 = 0,00301/2 = 0,00151 мОм.

Сопротивление шинопровода ШП-1 при его удельных сопротивлениях

= ro = 0,034 мОм/м, xo = 0,016 мОм/м и общей длине l = 20 м

Rшп1 = ro1 = 0,034 х 20 = 0,68 мОм,

Хшп l = xol = 0,016 х 20 = 0,32 мОм.

Результирующее сопротивление цепи К3 в точке КЗ:

RкЗ = Rк2+ Rп5 + Rв5 + Rл5 + Rшпl

= 23,842 + 0,25 + 0,12+ 0,00305 + 0,68 = 24,9 мОм,

ХкЗ = Хк2+ Х в5 + Хл5 + Хшпl = 19,1 + 0,13 + 0,00151 + 0,32 = 19 55 мОм,

ZкЗ = 31,658 мОм.

Определяем действующее Iк, ударное iy значения тока К3, а также мощность короткого замыкания Sк в намеченных точках.

Точка К1:

Iкl = = 97,61 кА, IK1 = 3,9 кА, iy1 = 7,61 кА, SK1 = 67,55 МВА.

Точка К2:

Iк2 = 7,56 кА, iy2 = 12,83 кА, SK2 = 5,24 МВА

Точка К3

IкЗ = 7,29 кА, iyз = 10,62 кА, SКЗ = 5,05 МВА.

где Iк -- ток К3 в точке Kl, приведённый к расчётной ступени при 0,4 кВ;

ky -- ударный коэффициент, учитывающий соотношение между активным и индуктивным сопротивлениями цепи К3, что определяется местом КЗ;

Ucрh среднее номинальное напряжение ступени, на которой рассчитывается ток КЗ. Результаты расчётов токов короткого замыкания сводим в таблицу 4.

Таблица 4 -- Расчётные токи КЗ

Точка КЗ	Результирующее сопротивлениеZк, Ом	Ток КЗ, кА	Ударное значение тока КЗ iy, кА	Мощность К3 Sк, МВА
Kl	2,366 10-3	3,9	7,61	67,55
К2	30,55 * 10-3	7,56	12,83	5,24
К3	31,658 10-3	7,29	10,62	5,05

Рисунок 4.1 - Рсчетная схема.

Рисунок 4.2 - Схема замещения.

1.6 Выбор основного оборудования на подстанции и аппаратов защиты

Оборудование, принимаемое к установке на подстанции, выбирается в соответствие со схемой электроснабжения (рис. 2, гл. 2). Выбор производим по условию, что расчётные величины элемента электрической цепи в месте установки выбираемого аппарата не должны превышать каталожных (паспортных) номинальных значений данного аппарата с последующей проверкой на устойчивость токов короткого замыкания. Выбранное оборудование сводим в таблицу 5, в которой приведены также его расчётные и номинальные величины.

Таблица 5 Оборудование подстанции

Наименование оборудования, место установки	Каталожные параметры	Расчетные данные
РУ 10 кВ
Разъединитель внутренней установки	Uн = 10кВ Iн = 400А Iтерм = 16 кА I дин = 41 кА	Uп= 10 кВ Ip = 24 A Ik = 3,9 кА 1у = 7,61 k А
Ограничитель перенапряжений ОПН-КР/ TEL-10/10,5	Uн = 10,5 кВ U кл = 12 кВ Iразр = 10 кА I проп = 250 А
РУ - 0,4 кВ
Автоматические выключатели
Вводной и межсекционный (B l, В2, МВ) А3750Б	Uн = 380 В Iн=800А Iэм.р = 6300 А Iоткл = 100 кА	Up = 380 В Ip = 565А Ik = 7560 А I u = 12,83 кА
Ограничитель перенапряжений Uн =0,4 кВ U кл = 0.5 кВ Iразр=6 кА Iп =150А ОПН-КР/ TEL-0.38/0,5 Отходящие линии
PП-1 (В5) А3740Б	Uн=380В Iн =250 А Iэм.р = 2500 А Iоткл = 75 кА	Uр=380В Iр =175 А Iк = 7290 А Iу = 10.62 кА
PП-2 (В6) А3740Б	Uн=380В Iн =250 А Iэм.р = 2500 А Iоткл = 75 кА	Uр=380В Iр =175 А Iк = 7290 А Iу = 10.62 кА
PП-3 (В7) А3740Б	Uv=380В Iн =250 А Iэм.р = 2500 А Iоткл = 75 кА	Uр=380В Iр =175 А Iк = 7290 А Iу = 10.62 кА
Электросчетчик А, Р ЕА10RL- -P1B4	0-5 A, 400 B
ЩО-1,ЩО-2, ЩО-3, ЩАО-1 (В8,В9,В10,В11) АЕ2026	Uv=380В Iн =16А Iэм.р = 192 А	Uр=380В Iр =0.96 - 13,5 А
Трансформатор тока Т 0,66 У3	Uн = 660 В U кл = 12 кВ Iн1=800А,Iн2=5А, К=160 Кл 0.5
Амперметр Вольтметр	Шкала 0-800А Шкала 0-500В	Ip=565 A Up=380 B

Выбранное оборудование в РУ-0,4 кВ подстанции комплектуется в панелях распределительных щитов типа ЩО70-3УЗ

1.7 Выбор шин и изоляторов

В РУ-0,4 кВ выбираем алюминиевые шины с размером полосы 50 х 5 мм, сечением 250 2 мм, с Iдоп = 665 А. Полоса установлена на ребро, расстояние между опорными изоляторами (пролёт) принимаем 1 = 1000 мм, расстояние между фазами а = 350 мм. Установка шин на изоляторы представлена на рисунке 5.



Рисунок 5 -- Расположение полос на изоляторах.

Проверяем шины на динамическую устойчивость к действию токов КЗ.

Усилие, действующее между фазами при трёхфазном КЗ

Fpасч (1 76 Iуд 1/а) х 0/1 = (1,76 х 1 2,83 х 1/0,35) х 0/1 = 83 Н.

Механическое напряжение в шинах

у расч = F 1/ 10W = 83 х 1 / 10 х 0,21 = 39,5 МПа, где

W = b h/6 = 0,5 х 5 / 6 = 0,21 см -- момент сопротивления шин.

Выбранные шины сечением 50 х 5 см удовлетворяют условию динамической устойчивости, т. к. у расч = 39,5 МПа < у доп 80 МПа.

Проверяем шины на термическую устойчивость при протекании по ним тока К3. Для этого определим минимальное сечение алюминиевых шин, при котором будет выдержан ток КЗ, равный 7,56 кА в течение 1 сек.

sмин= 1кvtпрС = 7560 х v1/88 = 85,9 мм, где

С = 88 -- коэффициент для алюминиевых шин.

Выбранные шины условию термической устойчивости удовлетворяют, т. к. sмин = 85,9 мм < sш=250мм²

Изоляторы выбираются на номинальные напряжение и ток, и проверяются на механическую нагрузку при К3 с условием, что полученное значение Fрасч не должно превышать 60% от разрушающей нагрузки для данного типа изолятора.

Принимаем к установке опорные изоляторы типа И0-0,66-375-2УЗ с параметрами Uн = 0,66 кВ, Fpaзр = 3750 Н.

В этом случае 0,6 Fpaзр > Fpac2250 > 83 Н, т.е. условие удовлетворяется.

1.8 Выбор питающих и распределительных линий

Выбор питающей кабельной линии производится по экономической плотности тока в нормальном режиме, по длительно допустимому току нагрузки в аварийном режиме (при повреждении одного из кабелей), с последующей проверкой на термическую устойчивость токам КЗ и на падение напряжения.

Принимаем к прокладке по эстакаде кабель с алюминиевыми жилами марки АСБГ.

Определим сечение кабеля по экономической плотности тока при Тм = 4100 час [9]

Sэк= Iм/2jэк= 24/2 1,4 = 8,6 мм²,

гдe Iм -- максимальный расчётный ток при напряжении 10 кВ,

jэк экономическая плотность тока [9].

Принимаем кабель марки АСБГ-10-Зх25 с Iдоп = 65 А.

Условию нагрева длительным током кабель данного сечения удовлетворяет, т.к,

Iдоп= 65 А > Iм =24 А.

Проверим выбранный кабель на термическую устойчивость тока К3 по минимально-допустимому сечению

s_min = I_k(tпр/С)^1/2 = 3900 х (0,22/85) ^1/2 = 22 мм², где

С = 85 -- коэффициент для кабелей с алюминиевыми жилами [1].

Данному условию выбранный кабель также удовлетворяет, т.к. 25 мм² > 22 мм².

Проверим выбранный кабель на потерю напряжения при номинальной нагрузке. Согласно [9] для силовых сетей отклонение напряжения от номинального составляет не более ±5,0 %. Определим потерю напряжения

ДU = ( 3^1/2 Ip L / Uн) х (Ro cos (ц) + Хо sin (ц) х 100 =

(3^1/2 х 12 х 1,1 / 10000) х (1,24 х 0,93 + 0,099 х 0,37) х 100 = 0,27 %,

Где Ко, Хо -- активное и индуктивное сопротивление 1 км кабеля, Ом/км.

Потеря напряжения находится в норме, т.к. 0,27 % < 5%.

Т.о. окончательно выбираем для устройства питающей линии кабель

АСБГ-10-3*25мм²

Распределительные силовые линии напряжением 0,4 кВ устраиваем распределительным шинопроводом и кабелем с алюминиевыми жилами марки АВВГ, с выбором их сечений ввиду небольшой протяжённости по длительно-допустимому току с проверкой на соответствие аппарату защиты и на термическую устойчивость тока КЗ. Выбранные кабели сведены в таблицу 6. Минимально-допустимомое сечение кабелей на термическую устойчивость тока КЗ:

s_min = Iк(t_пр/С)^1/2 = 7290 х (0,065/75)^1/2 = 75 мм².

Таблица 6 - Распределительные линии 0,4 кВ

Линия	Расчетный ток Ip A	Ток расцепителя	Коэффициенты защиты Kз	Ток защиты Iз	Марка и сеченик	Ток допустимый
РП1	236	250	1	250	АВВГ -1 4*75	350
РП2	134	150	1	150	АВВГ -1 4*50	200
РП3	135	150	1	150	АВВГ -1 4*50	200
ЩО-1	13.6	16	1	16	ВВГ нг 5*2.5	30
ЩО-2	18	25	1	25	ВВГ нг 5*2.5	30
ЩАО-1	6	16	1	16	ВВГ нг 5*2.5	30

В качестве осветительной проводки применим провод с медными жилами марки ВВГ. Выбранные осветительные проводники также сведены в таблицу 6.

1.9 Расчёт заземляющего устройства

Заземляющее устройство необходимо для присоединения к нему всех проводящих частей электрооборудования, в нормальном режиме не находящихся под напряжением, с целью защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током. Поскольку электроустановки напряжением до и выше 1000 В территориально размещены в одном здании участка, то выполняем общее защитное заземление.

Основой для расчёта заземляющего устройства являются: удельное сопротивление грунта в районе подстанции и сопротивление заземляющего устройства которое зависит от рабочего напряжения электроустановки и режима её нейтрали.

В строительном отношении подстанция является встроенной в здание КПУ, поэтому заземлители в виде вертикальных прутковых электродов расположим вдоль стены здания. Грунт в месте сооружения подстанции -- глина с удельным сопротивлением ргр = 40 Ом*м [1]. Расчётное сопротивление грунта с учётом коэффициента повышения сопротивления

р = ргр*ш = 40 1,36 = 54,4 Ом*м = 0,544 *10⁴ Ом см.

Сопротивление заземляющего устройства для сети 10 кВ с изолированной нейтралью при общем заземлении определяется [14]

Rз10 = Uз/Iз = 50/1,1 = 45,45 Ом,

где Uз -- напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 В; Iз -- полный ток замыкания на землю, определяемый как:

Iз = Uн(35Lк+ Lв)/350 = 10(35 * 1,1+ 0)/350 = 1,1 А,

где Lк и Lв -- длины электрически связанных кабельных и воздушных линий, км.

Согласно [14] сопротивление заземляющего электроустановок напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью не должно превышать 10 Ом, поэтому принимаем Rз10 = 10 Ом.

Сопротивление заземляющего устройства для сети 0,4 кВ с глухозаземлённой нейтралью в соответствии с [14] должно быть не более 4 Ом.

Соответственно принимаем наименьшее сопротивление заземляющего устройства при общем заземлении Rз <4 Ом.

Естественным заземлителем является фундамент здания, измеренное сопротивление которого составляет Re = 9,7 Ом. Т.к. значение сопротивления естественного заземлителя, равное 9,7 Ом, больше допустимого по нормам, следует применить дополнительные искусственные заземлители, сопротивление которых

Ru = Rе*Rз/(Rе-Rз) = 9,7 4/(9,7-4) = 6,81 Ом.

Для искусственных заземлителей принимаем прутковые электроды диаметром d=12 мм и длиной 1=5 м. Сопротивление одиночного электрода с учётом сопротивления грунта [1]

Rпр = 0,00227 р = 0,00227.0,544 10⁴ = 12,35 Ом.

Определяем число заземлителей

n = Rпр/(зRи) = 12,35/(0,68 6,81) = 2,67 = 3 шт.,

где з = 0,68 -- коэффициент экранирования трубчатых заземлителей.

Принимаем число заземлителей равное 3. Тогда сопротивление растеканию искусственных заземлителей составит:

Rи = Rпр/зn = 12,35/0,68 3 = 6,05 Ом,

Общее сопротивление заземляющего устройства составит

Rз = RеRи/(Rе+Rи) = 9,7 6,05/(9,7+6,05) = 3,73 Ом,

что удовлетворяет нормированному значению.

Вертикальные прутковые электроды закапываются в землю на глубину 0,7 м от поверхности земли. Соединяются между собой стальной лентой 40х4 мм с помощью электросварки. Сопротивление горизонтальной полосы не учитываем, т.к. она находится в замерзающем слое грунта и существенного значения в общее заземление не вносит. Этой же полосой (заземляющим проводником) осуществляется ввод в двух местах в подстанцию и присоединение к главной заземляющей шине (ГЗШ). Для выполнения измерений сопротивления заземляющего устройства в удобном месте должна быть предусмотрена возможность отсоединения заземляющего проводника. Отсоединение заземляющего проводника должно быть возможно только при помощи инструмента.

2. Мероприятия по безопасности труда при ремонте потолочного светильника в цехе

Работы в электроустановках проводятся в плановом порядке в соответствие с графиком ППР, при этом выполняются техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты электрооборудования, Также могут выполняться непреднамеренные работы, связанные с технологическими нарушениями при эксплуатации электрооборудования и предписаниями и замечаниями инспекционных и контролирующих органов. Главными условиями для проведения работ являются: подготовленный и допущенный в установленном порядке к самостоятельной работе электротехнический персонал, наличие необходимых запасных частей и материалов, инструмента и средств индивидуальной и электрозащиты.

Работы в действующих электроустановках должны проводиться по наряду-допуску, по распоряжению, по перечню работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации. Не допускается самовольное проведение работ, а также расширение рабочих мест и объема задания, определенных нарядом или распоряжением или утвержденным перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации.

Выполнение работ в зоне действия другого наряда должно согласовываться с работником, выдавшим первый наряд (ответственным руководителем или производителем работ). В электроустановках для обеспечения безопасности проведения работ выполняются организационные и технические мероприятия.

К организационным мероприятиям относятся: оформление работ нарядом-допуском, распоряжением или перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации; допуск к работе; надзор во время работы; оформление перерывов во время работы; перевод на другое рабочее место; окончание работы.

Поскольку высота подвеса светильников общего освещения участка равна 6 м, то их ремонт относится к верхолазным работам, проводимым на высоте с лестницы, выполняется бригадой электромонтёров и для производства таких работ необходимо оформление наряда-допуска.

Технические мероприятия выполняются при подготовке рабочего места в указанном порядке: производятся необходимые отключения и принимаются меры, препятствующие подаче напряжения на место работы вследствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутационной аппаратуры; на приводах ручного и на ключах дистанционного управления коммутационной аппаратуры вывешиваются запрещающие плакаты; проверяется отсутствие напряжения на токоведущих частях, на которых должно быть: наложено заземление для защиты людей от поражения людей электрическим током; накладывается заземление (включаются заземляющие ножи, а там, где они отсутствуют, устанавливаются переносные заземления); вывешиваются предупреждающие и предписывающие плакаты, ограждаются при необходимости рабочие места и оставшиеся под напряжением токоведущие части. Отключение верхового освещения участка осуществляется с помощью автоматических выключателей щитков освещения ЩО-1, ЩО-2 и ЩАО-1. Дверца ЩО закрывается на замок и на её рукоятке вывешивается запрещающий плакат «Не включать! Работают люди». На клемнике распределительной коробки осветительной сети проверяется отсутствие напряжения и накладывается переносное заземление на фазные проводники и заземлённые металлические конструкции здания участка. При работе с лестницы обеспечить устойчивость: надежно прикрепить или привязать ее, убедиться осмотром и опробованием в полной ее исправности и в том, что она не сможет соскользнуть с места. При использовании лестниц на гладких поверхностях (паркете, металле, плитке, бетоне) нижние концы лестниц должны иметь башмаки из резины или другого нескользящего материала. Работать с приставной лестницы, стоя на ступеньке, находящейся на расстоянии менее 1 м от верхнего ее конца, запрещается. При невозможности закрепить лестницу при работе на гладких плиточных полах у основания лестницы должен находиться рабочий в каске для поддерживания ее в устойчивом положении.

При работах на высоте более 1,3 метра с приставных лестниц необходимо привязываться предохранительным поясом к конструкции цеха.

Не работать с лестниц около вращающихся валов, движущихся ремней, а также над ними. Не подбрасывать каких-либо предметов работающему наверху человеку. Подавать предметы с помощью прочной веревки. Детали весом более 30 кг поднимать с помощью троса, блоков. Не стоять под лестницей, с которой производится работа.

Рабочие места при работе на высоте ограждать временными ограждениями. Инструмент и детали при работах на высоте укладывать таким образом, чтобы исключить падение их на пол, следить, чтобы инструмент и неиспользованные детали не оставались на высоте после окончания работ.

Огневые и сварочные работы на высоте производить по специальному разрешению на проведение огневых работ.

Запрещается работать на переносных лестницах и стремянках около и над вращающимися механизмами, работающими машинами, транспортерами и т.д.;

* с использованием электрического и пневматического инструмента, строительно-монтажных пистолетов;

* выполнять газо и электросварочные работы;

Для выполнения таких работ следует применять леса или стремянки с верхними площадками, огражденными перилами.

Работать с двух верхних ступенек стремянок, не имеющих перил или упоров, запрещается.

Находиться на ступеньках приставной лестницы или стремянки более чем одному человеку запрещается.

По окончании работ электромонтер должен:

* Навести порядок на рабочем месте и закрепленной территории. Убрать инструмент и

защитные средства в отведенные для этой цели места.

* Использованный обтир убрать в специальный короб.

* Убрать спецодежду в шкаф в раздевалке. Принять душ.

-- * Обо всех замеченных неисправностях и мерах, принятых по их устранению, доложить мастеру и передать сменщику.

Список рекомендуемых источников

1. Б. Ю. Липкин. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. -- М, ВШ, 1990.

2. Л. Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. -- М, Энергоатомиздат, 1989.

3. Е. А. Конюхова. Электроснабжение объектов. -- М, Мастерство, 2002.

4. А. А. Фёдоров, В.В. Каменева. Основы электроснабжения промышленных предприятий. -- М, Энергоатомиздат, 1984.

5. И. Е. Цигельман. Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий. -- М, ВШ, 1977.

6. С. Л. Кужеков, С. В. Гончаров. Городские электрические сети. -- Р-н-Д, МарТ, 2001.

7. В. Б. Атабеков, В.И. Крюков. Городские электрические сети (Справочник). -- М, Стройиздат, 1987.

8. Б. Н. Неклепаев. Электрическая часть электростанций и подстанций. -- М, Энергоатомиздат, 1986.

9. В. В. Попов. Электрические измерения. -- М, Энергия, 1974.

10. Пособие к курсовому и дипломному проектированию. Под ред. Блок В. М. -- М, ВШ, 1990.

11. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий. СП 31-110-2003. -- Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004.

12. Справочник по проектированию электрических сетей и оборудования. Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. -- М, Энергоатомиздат, 1991.

13. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Под ред. А. А. Фёдорова.-- М, Энергоатомиздат, 1987.

14. Правила устройства электроустановок. Седьмое издание. -- С.-Пб.,ДЕАН.

15. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. -- Екб., УЮИ, 2003.

16. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. -- Р-н-Д, МарТ, 2003.

17. Межотраслевые правила по охране труда (технике безопасности) при эксплуатации электроустановок ПОТ РМ-016-2001. -- С-Пб, ДЕАН, 2003.

18. Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках. - Екб, УЮИ, 2004.

19. Межотраслевая инструкция по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве. -- М, НЦ ЭНАС, 2001.

Размещено на Allbest.ru