Электроснабжение инструментального цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электроснабжение инструментального цеха

Введение

Главными потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия расходующие более 70% всей вырабатываемой электроэнергии. Современные электроустановки и оборудование оснащаются комплектными РУ, подстанциями, токопроводами и системами автоматизированного электрооборудования, чтобы обеспечить экономичную и надежную работу.

Современная система электроснабжения должна удовлетворять ряду требований: правильное определение электрических нагрузок, рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, повышение коэффициента мощности, правильный выбор сечения проводов и кабелей, и другие технические и экономические решения. Поэтому следует стремиться к созданию предприятий, обладающих гибкостью, которые способны с наименьшими потерями осуществить перестройку производства.

Большое внимание уделяется вопросам создания необходимой надежности электроснабжения, обеспечения качества электрической энергии.

1. Краткое описание технологического процесса

Ремонтно-механический цех завода является подсобным цехом по изготовлению передвижных электрических станций, выпускаемых заводом.

В механическом участке цеха изготавливаются на токарных станках оси, валы и другие детали; на протяжных станках калибруют шлицевые отверстия в деталях, особо точные отверстия и другие операции; на фрезерных станках выполняют различные виды операций, начиная со шпоночных пазов на валах, осях, всевозможных выточек и кончая изготовлением деталей пространственно разнообразной формы.

В термическом участке производят закаливание, отпуск, поверхностную закалку на высокочастотной установке и другие работы. Мощные пресса запрессовывают подшипники. Пневматические молоты делают предварительную обработку деталей. Обдирочный станок служит в основном для подготовки готовых изделий к термической обработке.

Инструментальный участок обслуживает все цеха завода, ремонтирует и вновь изготовляет измерительный инструмент, например, эталоны, скобы, пробки, которые необходимы для данного завода.

На ремонтно-механическом участке собирают основную продукцию и в то же время производят ремонт станочного парка завода.

Электропотребители цеха относятся к третьей категории по степени бесперебойного электроснабжения.

1.1 Спецификация технологического оборудования

Таблица 1.1.1

Спецификация технологического оборудования

№ п/п	Наименование оборудования	Кол, шт	Рном, кВт	Ки	cos ц
1	Доводочный станок	1	0,60	0,14	0,40
2	Горизонтально-фрезеровальный станок н81г	1	4,50	0,14	0,40
3	Круглошлифовальный станок Б-Шарль	1	2,80	0,14	0,40
4	Ножницы	1	2,00	0,20	0,65
5	Настольно-сверлильный станок НС-12А	1	0,60	0,14	0,50
6	Токарно-карусельный станок 1531м	1	10,00	0,17	0,65
7	Пресс 20 т	1	2,80	0,20	0,65
8	Широкоуниверсальный фрезерный станок 675	3	1,20	0,14	0,50
9	Универсально фрезерный станок «Дуплекс»	1	1,50	0,14	0,50
10	Копировально-фрезерный станок 6А461	1	1,60	0,14	0,50
11	Токарно-винторезный станок ТВ320	2	2,80	0,17	0,65
12	Пресс винтовой	1	1,00	0,20	0,65
13	Точильный станок	1	1,70	0,14	0,50
14	Круглошлифовальный станок 312М	1	4,50	0,14	0,40
15	Круглошлифовальный станок 311ОМ	1	1,70	0,14	0,40
16	Токарно-винторезный станок ТВ320ОП	2	2.80	0.17	0.65
17	Внутришлифовальный станок «Хильд»	1	2,80	0,14	0,40
18	Токарно-винторезный станок IK62	4	10,00	0,17	0,65
19	Пресс 100 т	1	10,00	0,20	0,65
20	Копировально-фрезерный станок FRF 300x1320	1	1,50	0,14	0,50
21	Профилешлифовальный станок С-827	3	1,00	0,14	0,40
22	Широкоуниверсальный фрезерный станок 637Б	4	1,70	0,14	0,50
23	Поперечно-строгальный станок 7м36	2	7,00	0,20	0,65
24	Пресс 63 т	1	7,00	0,20	0,65
25	Горизонтально-фрезеровальный станок «Вандерер»	1	6,25	0,14	0,50
26	Строгальный станок «Восток»	1	7,80	0,20	0,65
27	Координатно-расточный станок	1	4,50	0,23	0,65
28	Вентилятор	3	1,00	0,75	0,80
29	Радиально-сверлильный станок 2А592	1	1,70	0,12	0,50
30	Долбежный станок 7А420	2	10,00	0,12	0,50
31	Отрезной станок с ножевым полотном	2	1,70	0,20	0,65
32	Вертикально-сверлильный станок 2Б118	2	1,70	0,14	0,50
33	Универсально-заточный станок «3А64М»	1	1,00	0,14	0,40
34	Плоскошлифовальный станок 3Б71М	2	3,40	0,14	0,40
35	Внутришлифовальный станок 3А 227	1	2,80	0,14	0,40
36	Вертикально-сверлильный станок 2150	2	2,80	0,14	0,50
37	Настольно-сверлильный станок 2А106П	2	0,60	0,14	0,50
38	Поперечно-строгальный станок 7Б35	6	4,50	0,20	0,65

1.2 Разработка вариантов схем электроснабжения на низком напряжении

Распределение электроэнергии во внутризаводских электрических сетях выполняется по радиальным, магистральным или смешанным схемам в зависимости от территориального размещения нагрузок, их значения и других характерных особенностей предприятия.

Радиальные схемы электроснабжения применяются в тех случаях, когда в цехе имеются отдельные крупные электроприемники (ЭП) или мелкие электроприемники распределены по площади цеха неравномерно отдельными группами. Такие схемы очень надежны, легко автоматизируются, но в то же время очень дорогие и неуниверсальные.

Магистральные схемы электроснабжения находят применение в тех случаях, когда имеется множество мелких электроприемников, равномерно распределенных по площади цеха. Их также целесообразно применять, когда технологический процесс часто меняется. Такая схема является более дешевой, гибкой, универсальной, имеет меньшие потери мощности и напряжения, обладает большой перегрузочной способностью, но при аварии на магистрали все приемники теряют питание, трудно поддаются автоматизации (сложная коммутационная аппаратура). В чистом виде радиальная и магистральная схемы электроснабжения выполняются редко.

Смешанные схемы электроснабжения применяются в том случае, когда имеются потребители, равномерно распределенные по площади цеха и отдельные группы потребителей. Такие схемы сочетают в себе достоинства радиальных и магистральных схем.

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

1) обеспечить необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергией в зависимости от их категории;

2) обеспечивать потребителей электроэнергией в заданном количестве и надлежащего качества;

3) иметь минимальные потери электроэнергии;

4) быть гибкими и универсальными (не требовать переделки при изменении технологического процесса);

5) иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведенных затрат);

6) иметь минимальное содержание цветных металлов;

7) иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа, безопасность обслуживания.

Исходя из местоположения электроприемников по площади цеха, можно предложить следующие два варианта схемы электроснабжения:

1 вариант - радиальная схема электроснабжения (в цехе установлено 9 РП, рисунок 1.2.1);

2 вариант - смешанная схема электроснабжения с применением отдельных распределительных пунктов (РП) и присоединением ЭП к радиальному шинопроводу, рисунок 1.2.2) .

Варианты схем электроснабжения представлены на рисунках 1.2.1, 1.2.2.

1.3 Расчет электрических нагрузок. Приближенный учет электрического освещения

1.3.1 Расчет электрических нагрузок

Автоматизированный расчет электрических нагрузок производим с помощью программы RELNA (PRES1).

Расчет электрических нагрузок производится методом упорядоченных диаграмм.

Результаты автоматизированного расчета представлены на с. 13 - 23.

Используем их для приближенного учета электрического освещения.

1.3.2 Приближенный учет электрического освещения

Определим номинальную активную мощность осветительной нагрузки цеха ( Pном.о, Вт):

(1.3.1)

-удельная плотность осветительной нагрузки на 100 лк,/4/;

Е = 300 лк - освещенность цеха, с.336 /4/;

А = 2640 - площадь данного цеха (ширина 66 м, длина 40 м, цех прямоугольный).

За расчетную мощность осветительной нагрузки цеха принимаем (Рс.о):

(1.3.2)

где Рм.о - максимальная активная мощность осветительной нагрузки цеха ;

kс.о. - коэффициент спроса осветительной установки, kс.о.= 0,95 для производственных зданий, состоящих из отдельных помещений;

(1.3.3)

- реактивный коэффициент мощности, соответствующий cos= 1.

пределим расчетную максимальную нагрузку потребителя (цеха):

Pn = Pc + Pc.o. , (1.3.4)

где Pc -средняя активная мощность электрической нагрузки цеха, с. 15.

Pn = 40,456 + 45,144 = 85,6 кВт.

Определим расчетную реактивную нагрузку цеха (Qp, квар)

Qp = Qc + Qc.o. , (1.3.5)

где Qc - средняя реактивная мощность электрической нагрузки цеха, с. 15.

Qp = 55,367 + 0 = 55,367 квар.

1.4 Выбор оборудования для вариантов схем электроснабжения

а) Предполагается установка одного цехового трансформатора, так как в данном цехе основное оборудование относится к потребителям третьей категории.

Номинальная мощность каждого цехового трансформатора ( Sном.Т ), кВА:

Sном. Т ? ; (1.4.1)

где - расчетная максимальная нагрузка цеха, раздел 1.3, с 11;

- коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме для однотрансформаторной подстанции;

; (1.4.2)

Выбираем трансформатор ТМЗ-250/10. Его данные сведены в таблицу 1.4.1.

Таблица 1.4.1

Технические данные трансформатора ТМЗ-250/10

Тип	Номинальная мощность Sном.Т, кВА	Номинальное высшее напряжение Uв, кВ	Номинальное низшее напряжение Uн, кВ	Мощность КЗ Рк, кВт	Напряжение КЗ uк, %
ТМЗ	250	10,0	0,4	3,7	4,5

От цехового трансформатора Т2, присоединенного к РУ - 0,4 кВ, питаются РП № 1- 9.

5,346 = 40,456 кВт;

б) Выбираем шкафы распределительные для силовых установок переменного тока серии ПР8501 без выключателя на вводе с трехполюсными выключателями на отходящих линиях типа ВА51 по расчетному току РП из условия:

Iном.шк ? Iр.РП , (1.4.3)

где Iр.РП - расчетный ток РП, берем из распечаток программы RELNA на с.14-22.

Сведем данные в таблицу 1.4.2.

Таблица 1.4.2

Номер РП	Ip.РП ,А	Кол-во присоединений	Номер схемы шкафа	Iном.шк, А	Кол-во выключателей	Исполнение
РП1	24,35	5		160	6
РП2	70,13	6		160	6
РП3	40,21	9		160	6
РП4	53,30	11		160	6
РП5	26,95	3		160	6
РП6	33,75	10		160	6
РП7	29,44	3		160	6
РП8	76,92	10		160	6
РП9	39,27	9		160	6

в) Выбираем проводники, питающие распределительные шкафы в качестве которых применим кабель до 1 кВ 4-х жильный, проложенный в воздухе, типа ААШвУ.

Таблица 1.4.3

№ РП	Ip,РП , А	Iдоп, А	Fном, мм2	L по плану, м	Хо, Ом/км	Rо, Ом/км
1	24,35	45	16	15	0,073	3,12
2	70,13	95	35	24,20	0,0637	0,894
3	40,21	45	16	18,80	0,073	3,12
4	53,30	60	16	23,00	0,0675	1,95
5	26,95	45	16	8,80	0,073	3,12
6	33,75	45	16	18,00	0,073	3,12
7	29,44	45	16	8,80	0,073	3,12
8	76,92	95	35	27,00	0,0637	0,894
9	39,27	45	16	21,00	0,73	3,12

Примечание

- в соответствии с ПУЭ минимальное сечение PEN- проводника II уровня (кабель с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной изоляцией, проложенный в воздухе) составляет 16 мм2 с Iдоп = 60А.

Выбираем проводник, питающий распределительный шкаф РП 9, кабель 4-х жильный алюминиевый с бумажной пропитанной изоляцией, проложенный в воздухе, типа ААШвУ (4х16).

г) Выбор высоковольтного кабеля

Выбираем высоковольтный кабель, соединяющий шины ГПП 10 кВ и цеховой трансформатор, питающий цех. Выбираем кабель по трем условиям:

а) по экономической плотности тока;

б) по длительно допустимому нагреву;

в) по термической стойкости.

Расчетная схема выбора высоковольтного кабеля.

а) По экономической плотности тока (рассматривается нормальный режим работы)

(1.4.4)

где - экономически целесообразное сечение кабеля, мм2;

= 1,6 - экономическая плотность тока (для односменного режима работы, Тм = 2000ч/год), таблица 1.3.36 /3/;

- рабочий ток кабеля

 = 5,88 А, (1.7.2)

Определим экономически целесообразное сечение кабеля по формуле:

мм2.

По таблице 1.3.16 /2/выбираем ближайшее стандартное сечение 10 мм2.

б) По нагреву (рассматривается утяжеленный режим)

В нашем случае кабель должен быть рассчитан на номинальный ток цехового трансформатора. Условие выбора:

Iдоп kп.КЛ ? Iном.т kп.Т , (1.7.3)

где kп.КЛ = 1 - для однотрансформаторной подстанции,

kп.Т - для однотрансформаторной подстанции.

= 14,434 А (1.4.5)

По формуле (1.7.3) Iдоп ? А

По таблице 1.3.16 /2/ для Iдоп >14.434 А выбираем ближайшее большее стандартное сечение Fном. 2 =16 мм2 с доп = 60А.

в) По термической стойкости

, (1.4.6)

где - минимальное по термической стойкости сечение;

Ст = 90 А с1/2/мм2 - тепловая функция;

tn - приведенное время.

tn = tрз + tоткл.выкл +Та = 0,1+0,095+0,045 = 0,24 с, (1.7.6)

где tрз = 0,1 с - время действия релейной защиты (токовая отсечка), /7/;

tоткл.выкл =0,095 с - время отключения выключателя (для ВМПЭ), /8/;

Та = 0,045 с - время затухания апериодической составляющей тока КЗ, /7/;

Ik - действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начале кабельной линии.

(1.4.7)

где

- мощность короткого замыкания на шинах 10 кВ ГПП.

По формуле (1.7.5) определяем

104,76 мм2.

По таблице 1.3.16 /2/ выбираем ближайшее большее стандартное сечение Fном.3 = 120 мм2.

Из трех условий выбираем наибольшее сечение кабеля.

Окончательно выбираем кабель типа ААШвУ (3х120) мм2.

г) Выбор автоматических воздушных выключателей к РП.

Выбираем автомат, защищающий линию, питающую РП.

Автоматизированный выбор автоматических воздушных выключателей производится с помощью программы AVTOMAT(PRESS 6).

Используя данную программу, были получены следующие результаты, которые приведены в таблице 1.4.4.

Таблица 1.4.4

Данные автоматов радиальной схемы электроснабжения

№ РП	Ip,РП, А	Тип ав- томата	Iном.А, А	Iном.Р, А	Iдоп, А	Fном, мм2	L м
1	24,35	ВА51-25	25	25	45	16	15,00
2	70,13	ВА51-31	100	40	45	35	24,20
3	40,21	ВА51-31	100	40	45	16	18,80
4	53,30	ВА51-31	100	31,5	45	16	23,00
5	26,95	ВА51-25	25	16	45	16	8,80
6	33,75	ВА51-31	100	31,5	45	16	18,00
7	29,44	ВА51-25	25	25	45	16	8,80
8	76,92	ВА51-31	100	63	75	35	27,00
9	39,27	ВА51-31	100	31,5	45	16	21,00

Результаты автоматизированного расчета выбора АВ приведены на с.43.

1.5 Выбор оптимальной схемы электроснабжения на обосновании технико-экономических расчетов

1.5.1 Исходные данные

При проектировании системы электроснабжения промышленного предприятия (цеха) выбирают наиболее целесообразный вариант схемы на основе всестороннего анализа технических и экономических показателей. Основными экономическими показателями являются капитальные вложения (затраты) и ежегодные эксплуатационные (текущие) расходы. Наиболее экономичный вариант электроустановки требует наименьшего значения полных приведенных затрат (укрупненные показатели) (З, руб/год)

З = Е * К + Со * ДРм , (1.5.1)

где Е (1/год) - коэффициент отчисления от капиталовложений (нормативный коэффициент эффективности, отчисления на амортизацию, отчисления на текущий ремонт Е = Ен +Еа+ Ет.р) :

· Е = 0,152 1/год -кабельные линии, проложенные в помещении, напряжением до 10 кВ включительно ;

· Е = 0,193 1/год -силовое электротехническое оборудование, РУ и подстанции;

К (руб) - единовременные капиталовложения с учетом монтажа;

Со (руб/кВт*год) - удельная стоимость потерь (стоимость 1 кВт максимальных активных нагрузочных потерь).

где б и в - ставки тарифа на электроэнергию (тариф двухставочный), /4/:

Тм = 2000 ч/год - число часов использования максимума нагрузки, (с.80/6/);

ф м = 920 ч/год - число часов использования максимума потерь, (с.80/6/);

ДРм (кВт) - максимальные потери активной мощности в линиях, таблица 1.5.7.

(1.5.3)

В курсовом проекте следует учесть кабели к РП (таблица 1.5.1), электрооборудование РП и ШРА при питании ЭП и электрооборудование на РУ - 0,4 кВ, для питания самого РП и ШРА (таблица 1.5.2), шинопроводы (таблица 1.5.3). Справочные данные для ТЭР взяты из литературы /4/.

Таблица 1.5.1

Монтаж силовых кабелей напряжением до 1 кВ (по полкам)

Сечение кабеля, мм2	Уд. затраты на монтаж, руб./100м	Уд. стоимость материалов(ААШвУ), руб./100м
4	39,5	50
6	39,5	58
10	39,5	63
16	39,5	72
25	39,5	85
35	39,5	100
50	54,3	122
70	54,3	157
95	54,3	190
120	58,5	224
150	58,5	262
185	66,7	315
240	66,7	394

Таблица 1.5.2

Электрооборудование при питании РП, ШРА

Мощность ЭП, кВт, до	Затраты на монтаж, Руб /1 ЭП	Цены на электро- оборудование, руб/1 ЭП
10	14	46
17	14,6	46
40	29,6	46
47	42,6	104
75	80,6	104
100	80,6	104
160	90,6	140
315	111,6	500

Таблица 1.5.3

Шинопроводы закрытые распределительные

ШРА на ток, А	Уд.затраты на монтаж, руб/100м	Уд.стоимость материалов, руб/100м
250	452	1725
400	452	2205
630	452	2895

1.5.2 Технико-экономический расчет радиальной схемы

Таблица 1.5.4

Монтаж силовых кабелей напряжением до 1 кВ (по полкам)

№ РП	Сечение кабеля, мм2	Длина кабеля, м	Затраты на монтаж, руб.	Стоимость материалов (ААШвУ), руб.
1	16	15,00	5,93	9,45
2	35	24,20	9,68	15,44
3	16	18,80	9,09	14,50
4	16	23,00	7,31	11,66
5	16	8,80	2,37	3,78
6	16	18,00	7,11	11,34
7	16	8,80	3,56	5,67
8	35	27,00	11,06	23,80
9	16	21,00	8,30	13,23
Итого	-	-	64,41	108,87

Таблица 1.5.5

Монтаж электрооборудования на РУ-0,4 кВ для питания РП

№ РП	Количество ЭП, Присоединенных к РП	Расчетная мощность РП РР, кВт	Затраты на монтаж, руб.	Цены на электрооборудование руб.
1	5	6,9	70	230
2	6	30	177,6	276
3	9	15,6	131,4	414
4	11	22,8	325,6	506
5	3	8,9	42	138
6	10	10,7	146	460
7	3	11,8	43,8	138
8	10	27	296	460
9	9	16,8	126	414
Итого			1358,4	3036

Таблица 1.5.6

Монтаж электрооборудования РП для питания ЭП

№ РП	Кол ЭП	Мощность ЭП, кВт	Затраты на монтаж, руб.	Цены на электрооборудование, руб.
1	5	0,6+4,5+0,6+2*1,2	14*5=70	46*5=230
2	6	10+1,2+1+4,5+2*10	14*6=84	46*6=276
3	9	2,8+2,8+1,5+1,6+1,7+1,7+2,8+10+1,5	14*9=126	46*9=414
4	11	2+2*0,6+2*2,8+2,8+2,8+2*10+2*1	14*11=154	46*11=506
5	3	1+3,4+4,5	14*3=42	46*3=138
6	10	1+3*1,7+4,5+3*1+3,4+2,8	14*10=140	46*10=460
7	3	2,8+2*4,5	14*3=42	46*3=138
8	10	1,7+2*7+7+6,25+1,7+2*10+1,7+2,8	14*10=140	46*10=460
9	9	7,8+2*1,7+1,7+2*0,6+3*4,5	14*9=126	46*9=414
Итого	-	-	924	3036

Таблица 1.5.7

Определение максимальных потерь активной мощности в линиях

№ РП	Ip РП, А	F, мм2	L, км	Rуд, Ом/км	R, Ом	ДРм, кВт
1	24,35	16	15,00	3,12	0,04680	0,00342
2	70,13	35	24,20	3,12	0,07644	1,12774
3	40,21	16	18,80	3,12	0,07176	0,34807
4	53,30	16	23,00	3,12	0,05772	0,49193
5	26,95	16	8,80	3,12	0,01872	0,04078
6	33,75	16	18,00	3,12	0,05616	0,19191
7	29,44	16	8,80	3,12	0,02808	0,07302
8	76,92	35	27,00	1,25	0,0350	0,62125
9	39,27	16	21,00	3,12	0,6552	3,03122
Итого	-	-	-	-	-	5,92934

Так как все цены устарели, то для того, чтобы найти величину затрат для нашего времени, необходимо полученный результат умножить на поправочный коэффициент с учетом инфляции к=75.

По формуле (1.5.1) определяем годовые затраты для радиальной схемы электроснабжения:

З = Екл · Ккл +Ерп·Крп + Со · ДРм = 0,152·(64,41+108,87)·70+0,193· ·(1358,47+3036+924+3036) · 70+1705,68 · 5,92934 = 124826,126 руб/год.

1.6 Компенсация реактивной мощности

1.6.1 Расчетная схема

Расчет компенсации реактивной мощности производится для схемы показанной на рисунке 1.6.1.

Источниками реактивной мощности являются: энергосистема (С), высоковольтные синхронные двигатели (СД), батареи конденсаторов (БК).

1.6.2 Исходные данные

Исходными данными для данной программы являются:

а) расчетная активная нагрузка 0,4 кВ (Pp, кВт)

Рр = Рс, Т2 + Рс.о = 40,456 + 45,144 = 85,60 кВт,

где Рс - средняя активная нагрузка на один наиболее загруженный цеховый трансформатор Т2;

Рс.о - средняя активная нагрузка освещения, Рс.о = 45,144 кВт, с. 10.

б) расчетная реактивная нагрузка 0,4 кВ (Qp, квар)

Qp = Qc, T2 + Qc.o = 55,367 + 0 = 55,367 квар,

где Qc -средняя реактивная нагрузка на один наиболее загруженный цеховый трансформатор;

Qc.o - средняя реактивная нагрузка освещения, Qc.o = 0 квар, с. 10

в) Sном.т = 250 кВА - номинальная мощность цехового трансформатора 10/0,4 кВ;

г) максимальный коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме kз.т = 0,7 (для однотрансформаторной подстанции), /5/;

д) высшее напряжение подстанции питающей сеть 10 кВ Uном.вн = 110 кВ

е) режим работы - односменный:

1) Тм = 2000 ч/год - число часов использования максимума нагрузки,

2) фм = 920 ч/год - число часов использования максимума потерь,/ 6 /;

ж) тариф на электроэнергию - двухставочный:

1) плата за 1 кВт*ч электроэнергии в = 0,588 руб/кВт·ч (для Чувашэнерго),/4/

2) плата за 1 кВт максимальной нагрузки б = 211 руб/кВт·мес (для Чувашэнерго), /4/;

з) удельная стоимость конденсаторов 0,38 кВ kу = 400 руб/квар;

и) номер группы энергосистемы NЭС = 4 (Чувашэнерго),/4/;

к) высоковольтные СД:

1) номинальное напряжение СД Uном.СД = 10 кВ;

2) количество групп однотипных СД kгр = 1;

3) количество однотипных СД в данной группе NСД =1;

4) номинальная активная мощность одного СД Рном.СД = 800 кВт;

Коэффициент загрузки по активной мощности kзагр = 0,83. Автоматизированный расчет компенсации реактивной мощности производится с помощью программы KRM (PRES1). Результаты расчета приведены в распечатке на с. 37.

1.7 Выбор электрических аппаратов. Расчетно-монтажная таблица

1.7.1 Выбор высоковольтного выключателя

Расчетные условия КЗ для выбора электрических аппаратов

- расчетная схема КЗ (исходные данные) тип «система»;

- расчетная точка КЗ: принимается точка при КЗ в которой, выбираемый проводник или аппарат находится в наиболее тяжелых условиях. В нашем случае: выключатель Q2 точка К1;

- расчетный вид КЗ: принимаем трехфазное КЗ;

- расчетное время КЗ: tоткл. =tосн.РЗ + tполн.выкл ,

где tполн.выкл = tсоб.выкл. + tгор.дуги;

время к моменту размыкания контактов выключателя ф = tрз min + tсоб.выкл,

где tрз min = 0,01 с - токовая отсечка.

Выберем выключатель, расположенный на линии от ГПП до цеховой трансформаторной подстанции:

(1.7.8)

Из табл. 5.1 /13/ выбираем выключатель типа ВМПЭ-10-630-31,5УЗ.

Проверим его при следующих данных:

tоткл = tр.з + tном.выкл = 0,1 +0,095 =0,195 с. (1.7.9)

где tр.з - время срабатывания релейной защиты;

tном.выкл - номинальное время выключателя,

Та = 0,05 с - апериодическая составляющая тока короткого замыкания за трансформатором ГПП.

tп = tоткл. + Та = 0,195 + 0,05 =0,245 с. (1.7.10)

ф = tmin.рз + tсобс.откл. = 0,01 +0,07 = 0,08 с - время к моменту зажигания дуги на контактах выключателя.

Ток, протекающий через выключатель, при при коротком замыкании за выключателем, где Sk = 180 МВА - данные по генплану цеха:

Ударный ток КЗ равен

Апериодическая составляющая тока КЗ равна

Импульс квадратичного тока КЗ от периодической и апериодической составляющей тока КЗ:

кА2с.

Параметры выключателя и расчетные величины сведены в таблицу 1.7.2.1.

Таблица 1.7.2.1

Параметры выключателя ВМПЭ -10-250-31,5УЗ	Расчетные величины
Выключатель внутренней установки	ЗРУ
Uном = 10 кВ	Uном.РУ =10 кВ
Iном = 250 А	Iраб.утяж = 14,434 А
Iном.откл = 31,5 кА	In = 9,897 кА
• Iном.откл = 44,548 кА	• Iп + = •9,897 + 2,825 = 16,821 кА
Iпр.ск.ампл = 52 кА	Iуд = 25,369 кА
I2ном.т •tном.т = 31,52 • 8 = 7938 кА2с	В = 23,998 кА2с

Выключатель ВМПЭ-10-630-31,5УЗ удовлетворяет всем условиям выбора.

1.7.2 Условия выбора автоматического воздушного выключателя

Защита автоматами осуществляется или только от коротких замыканий, или от коротких замыканий и перегрузки.

Защита только от коротких замыканий устанавливается в тех случаях, когда перегрузка невозможна по технологическим причинам, либо функция защиты от перегрузки передана другому аппарату, например, магнитному пускателю, установленному последовательно в этой же цепи.

Во всех случаях открытой электропроводки с горючей оболочкой и в пожароопасных помещениях защита от перегрузки обязательна.

Для надежного срабатывания защиты ток КЗ (в том числе и ток замыкания на корпус оборудования в сети с глухозаземленной нейтралью) должен превышать не менее, чем в 3 раза номинальный ток или уставку тока расцепителя автомата, имеющего обратно зависимую от тока характеристику и в 1,1 раза максимальное значение уставки тока мгновенного срабатывания, если автомат имеет только отсечку.

1) Номинальное напряжение автомата должно быть не меньше номинального напряжения сети (установки):

Uном ? Uном.сети .

2) Номинальный ток автомата должен быть не меньше расчетного тока установки:

Iном ? Iр.

3) Номинальный ток расцепителя автомата выбирается по расчетному току установки по возможности минимальным. Он должен быть такой, чтобы не происходило ложного отключения автомата при нормальных кратковременных перегрузках (пуск, самозапуск и т.д.). То есть должны выполняться следующие два условия:

Iном ? Iр,

Iотс ? Iпик.

Первое условие относится к расцепителю с обратнозависимой от тока характеристикой, второе - к максимальному мгновенно действующему расцепителю (отсечке). С учетом коэффициента запаса второе условие может быть представлено:

Iотс ? 1,5 · Iпик.

4) Номинальный ток расцепителя должен быть согласован с допустимым током защищаемого проводника.

Если автомат защищает только от коротких замыканий, то Iотс ? 4,5·Iдоп, когда имеется только отсечка;

Iном.р ? Iдоп, когда имеется расцепитель с обратнозависимой от тока характеристикой ( независимо от наличия отсечки).

Если автомат защищает от перегрузки и от коротких замыканий, то Iном.р ? 0,8·Iдоп для проводников с горючей оболочкой или проводиков в пожаро- и взрывоопасных помещениях;

Iном.р ? Iдоп в остальных случаях.

5) Проверка автоматов по условиям коротких замыканий:

Iоткл ? Iк ,

iдин ? i уд ,

где Iоткл - ток отключения автомата ( предельная коммутационная способность);

Iк - периодическая составляющая тока короткого замыкания,

iдин - ток динамической стойкости автомата,

iуд - ударный ток короткого замыкания.

Для рассматриваемых в программе автоматов в сети 380 В и при соблюдении первого условия второе выполняется автоматически, поэтому проверка осуществляется только по первому условию.

6) По условиям селективности автомат вышележащей ступени защиты (ближе к источнику питания) должен иметь такую защитную характеристику, у которой время действия при любом значении тока перегрузки и короткого замыкания превышает не менее, чем в 1,5 раза время действия при том же токе у выключателя нижележащей ступени защиты.

1.7.3 Расчетно-монтажная таблица

Составим расчетно-монтажную таблицу для характерного РП.

Расчетно-монтажная таблица состоит из данных по автоматам к ЭП (электроприемникам), проводам к ЭП, магнитным пускателям и самим ЭП.

Автоматы к ЭП и провода к ЭП рассчитаем по программе AVTOMAT (PRESS6). Результаты представлены на с. 52…56. Также занесем их в расчетно-монтажную таблицу, с. 57.

Также для составления расчетно-монтажной таблицы нужно выбрать магнитные пускатели. По таблице 3.69 /4/ выбираем магнитный пускатель трехфазного тока на напряжение до 600 В со степенью защиты IP54 типа ПМА.

1.8 Расчет токов трехфазного короткого замыкания

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение короткого замыкания в сети или элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудовании при протекании токов короткого замыкания, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

Расчетная схема

Исходные данные:

- напряжение системы (Uc) - 10,5 кВ;

- мощность короткого замыкания на шинах 10 кВ ГПП (Sk) - 180 МВА;

- номинальное сечение высоковольтного кабеля (FKL1) - 120 мм2;

- длина кабеля (L) - 0,7 км;

- высшее напряжение трансформатора (Uвн)- 10,5 кВ;

- низшее напряжение трансформатора (Uнн) - 0,4 кВ;

- мощность КЗ трансформатора (Рк) - 3,7 кВт;

- напряжение КЗ трансформатора (uk) - 4,5 %;

- номинальный ток вводного автомата (Iном.А.ввод) - 250 А;

- номинальный ток автомата для защиты РП 9 (Iном.А) - 100 А;

- номинальное сечение кабеля с бумажной изоляцией, проложенного к РП9 16 мм2;

- номинальное сечение изолированного провода в трубе, проложенного к АД - 6 мм2;

- длина кабеля, проложенного к РП 9 - 0,021 км.

Автоматизированный расчетов токов трехфазного КЗ проводится с помощью программы TKZ (PRESS2). Результаты расчетов приведены в распечатках на с.60.

Заключение

электроснабжение напряжение ток замыкание

Радиальные схемы электроснабжения применяются в тех случаях, когда в цехе имеются отдельные крупные электроприемники (ЭП) или мелкие электроприемники распределены по площади цеха неравномерно отдельными группами. Такие схемы очень надежны, легко автоматизируются, но в то же время очень дорогие и неуниверсальные.

Магистральные схемы электроснабжения находят применение в тех случаях, когда имеется множество мелких электроприемников, равномерно распределенных по площади цеха. Их также целесообразно применять, когда технологический процесс часто меняется. Такая схема является более дешевой, гибкой, универсальной, имеет меньшие потери мощности и напряжения, обладает большой перегрузочной способностью, но при аварии на магистрали все приемники теряют питание, трудно поддаются автоматизации (сложная коммутационная аппаратура). В чистом виде радиальная и магистральная схемы электроснабжения выполняются редко.

Смешанные схемы электроснабжения применяются в том случае, когда имеются потребители, равномерно распределенные по площади цеха и отдельные группы потребителей. Такие схемы сочетают в себе достоинства радиальных и магистральных схем.

Литература

1.Елгин А. А., “Производство и передача электроэнергии”, ТГУ, 2009

2. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / под ред. Ю.Г. Барыбина - М.: Энергоатомиздат, 2007.

3. Производство и передача электроэнергии: метод. Указания к проектированию / сост. А.А. Елгин, О.В. Самолина. - Тольятти: ТГУ, 2011. - 40 с.

Размещено на Allbest.ru