Проектирование системы электроснабжения промышленного предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Рационально спроектированная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований: высокой надёжности и экономичности, удобству и безопасности эксплуатации, должна обеспечивать требуемое качество электроэнергии, соответствующие уровни напряжения.

Целью курсового проекта является проектирование системы электроснабжения цеха промышленного предприятия. Необходимо произвести расчёт электрических нагрузок цеха, светотехнический расчёт, выбрать число и мощность трансформаторов цеховой трансформаторной подстанции, произвести расчёт компенсации реактивной мощности, определить условный центр электрических нагрузок цеха и местоположение цеховой подстанции и её конструктивное исполнение. Также необходимо произвести расчёт цеховой и питающей сети, выбрать магистральные и распределительные шинопроводы, а также кабели, питающие электроприёмники, выбрать предохранители и разъединители, устанавливаемые в КТП. На заключительном этапе проектирования необходимо рассчитать токи короткого замыкания в заданных точках схемы электроснабжения, выбрать защитную аппаратуру и проверить её на селективность срабатывания.

Курсовой проект содержит графическую часть, состоящую из двух чертежей, выполненных на листах формата А1:

- План цеха с обозначением КТП, трасс кабельных линий, распределительных и магистральных шинопроводов.

- Принципиальная схема электроснабжения цеха с указанием типов основных электрических элементов.

1. Определение электрических нагрузок цеха

Расчёт электрических нагрузок ведется по коэффициенту расчётной активной мощности и коэффициенту использования электроприёмников.

Для расчёта электрических нагрузок цеха, согласно заданию, необходимо объединить электроприёмникив группы.

Таблица 1.1 - Группы электроприёмников

№ группы	Номера станков, входящих в группу (номера станков соответствуют номеру на плане цеха)	Число двигателей, входящих в группу
1	10, 12, 13, 14, 15, 20, 21, 22, 25, 26, 28, 29, 30, 31	24
2	2, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 16, 17, 18, 19, 23, 24, 27	28
3	1, 3	2
4	4

Согласно приложению 1 табл.1[1], для соответствующих типов электроприёмников выбираются коэффициенты использования электроприводов и коэффициенты мощности.

Определяем номинальную мощность группы:

.

Для группы 1:

.

Для группы 2:

.

Для группы 3:

.

Для группы 4:

.

Для цеха:

.

Определяем средневзвешенный коэффициент использования:

.

Для группы 1: .

Для группы 2: .

Для группы 3: .

Для группы 4: .

Для цеха:

.

Определяем эффективное число электроприёмников:

.

Для группы 1:

.

Для группы 2:

.

Для группы 3:

.

Для группы 4:

.

Для цеха:

.

Коэффициенты расчётной активной и реактивной мощности для данныхК_и и n_э:

Группа 1: и

Группа 2: и

Группа 3: и

Группа 4: и

Определяем расчётную активную мощность:

.

Для группы 1:

.

Для группы 2:

.

Для группы 3:

.

Для группы 4:

.

Для цеха:

.

Определяем расчётную реактивную мощность:

,

для группы 1 при :.

для группы 2 при :.

для группы 3 при :.

для группы 4 при :.

Для группы 1:

.

Для группы 2:

.

Для группы 3:

.

Для группы 4:

.

Для цеха:

Определяем полную расчётную мощность:

.

Для группы 1:

.

Для группы 2:

.

Для группы 3:

.

Для группы 4:

.

Для цеха:

.

Определяем расчётный ток для группы:

.

Для группы 1:

.

Для группы 2:

.

Для группы 3:

.

Для группы 4:

.

Для цеха:

.

Определяем пиковый ток группы:

.

Для группы 1:

;

;

.

Для группы 2:

;

;

.

Для группы 3:

;

;

.

Для группы 4:

;

;

.

Все полученные результаты заносим в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 - Расчёт нагрузки групп электроприёмников

№ группы	Pн, кВт	Kи	nэ	kр	Pр, кВт	Qр, кВАр	Sр, кВА	Iр, А	Iкр, А
1	147,7	0,15	4	2,35	52,064	37,006	63,876	97,05	766,945
2	158,8	0,2	8	1,48	47,005	46,57	66,168	100,53	586,72
3	20	0,24	2	3,014	14,467	6,172	15,729	23,898	135,188
4	12	0,7	1	1,14	9,576	2,319	9,853	14,97	20,61
Цех	338,5	0,2	15	1,25	83,894	83,697	118,505	180,05

Расчётная активная осветительная нагрузка цеха:

,

где F - площадь помещения

;

- удельная мощность общего равномерного освещения на 1 м² площади цеха;

для цехов промышленных предприятий - коэффициент спроса освещения;

- коэффициент, учитывающий потери в ПРА.

.

Таблица 1.3 - Исходные данные для расчёта электрического освещения по цехам

Наименование цеха	A, м	B, м	Nэт.	F, м2	Pуд, Вт/м2	Eнорм, лк
Механический цех	36	24	1	864	6	200

Расчётная реактивная осветительная нагрузка цеха:

,

где при , .

.

Расчётная активная и реактивная нагрузки напряжением до 1 кВ:

;

.

Полная расчётная мощность:

.

Результаты расчётов сводим в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 - Расчёт электрических нагрузок по цеху

Параметр	Наименование цеха
	Механический цех
Kи	0,2
nэ	15
Pр, кВт	83,894
Qр, кВАр	83,697
Pосв, кВт	5,417
Qосв, кВАр	4,063
Pрн, кВт	89,311
Qрн, кВАр	87,76
Sр, кВА	125,213

2. Светотехнический расчёт цеха

Расчётная высота подвеса светильников:

,

где - высота помещения;

- высота свеса светильников;

- высота рабочей поверхности над полом.

.

Принимаем кривую сил света Д, тогда отношение расстояний между рядами светильников L к высоте их установки H_р будет равно , тогда.

Расстояние от крайних рядов светильников до стен принимается при наличии рабочих мест вдоль стены:

.

Число рядов светильников:

.

Принимаем .

Действительное расстояние между рядами:

Число светильников в ряду:

Принимаем .

Действительное расстояние между светильниками в ряду:

Световой поток одной лампы:

,

где ;

- коэффициент запаса;

- площадь помещения;

- количество светильников;

; (для ламп ДРЛ).

з - коэффициент использования светового потока, определяемый в зависимости от с_п, с_с, с_р и индекса помещения i:

,

принимаем , , , тогда:

;

.

Принимаем к установке лампы ДРЛ-400 с номинальной мощностью 400 Вт и , светильникидля данного типа ламп РСП 05.

Для расчёта эвакуационного освещения воспользуемся точечным методом расчёта.

Условная освещённость в контрольной точке (т. А):

.

Условные освещенности в т. А от отдельных светильников найдём с помощью диаграмм пространственных изолюксов.

Для светильника 1:

;

где Х=4,5, Y=6,5 - расстояния по координатам Xи Y от светильника до контрольной точки;

.

Для светильника 2:

;

.

Для светильника 3:

;

.

Для светильника 4:

;

.

Для светильника 5:

;

.

Для светильника 6:

;

.

Для светильника 7:

;

.

Для светильника 8:

;

.

Для светильника 9:

;

.

Для светильника 10:

;

.

Для светильника 11:

;

.

Для светильника 12:

;

;

Световой поток одной лампы:

,

где - коэффициент добавочной освещённости.

.

Принимаем к установке лампы накаливания Б-230-240-60 номинальной мощностью 60 Вт и с номинальным световым потоком . Для данного типа ламп выбираем светильники НСП 03М.

3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

Для установки в проектируемом механическом цехе с целью обеспечения надёжности электроснабжения принимаем двухтрансформаторную подстанцию. Коэффициент загрузки одного трансформатора принимаем равным . Принимаем также коэффициент допустимой перегрузки равным .

Номинальная требуемая мощность трансформатора:

.

Принимаем к установке трансформаторыТМЗ-100/10 с номинальной мощностью 100 кВА.

При выходе из строя в случае аварии одного из трансформаторов второй трансформатор должен передавать всю расчётную мощность цеха. При этом должно выполняться условие:

;

;

.

Запишем основные параметры трансформатора в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Основные параметры цеховых трансформаторов ТМЗ-100/10

Sн, кВА	ДPхх, кВт	ДPкз, кВт	Uкз, %	Iхх, %	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Схема и группа соединения обмоток
100	0,33	1,97	4,5	2,6	10	0,4	Х/Хн-0 (Х/Хн-11)

4. Расчёт компенсации реактивной мощности

Расчётный коэффициент реактивной мощности tgц имеет большое значение, в результате чего технико-экономические показатели цеха являются неудовлетворительными. Поэтому tgц необходимо уменьшить с помощью установки средств компенсации реактивной мощности. Требуемое значение коэффициента РМ (соответствует значению коэффициента мощности ).

Требуемое значение расчётной реактивной мощности:

;

Необходимая мощность конденсаторной батареи:

.

Принимаем к установке конденсаторную батарею УКРМ-0,4-60 У3.

Номинальная мощность ; число и мощность ступеней: 1х60. Номинальная мощность конденсаторной установки:

.

При этом расчётная реактивная мощность будет равна:

.

Значение коэффициента реактивной мощности:

При этом значение коэффициента мощности , что является хорошим технико-экономическим показателем.

5. Построение картограммы и определение условного центра электрических нагрузок цеха

нагрузка электрический светильник подстанция

Разделим электроприёмники цеха на группы по их месторасположению. Электрические нагрузки отдельных групп отобразим в виде кругов; радиус окружности для каждой группы определяется по выражению:

,

где m - масштаб площади круга, кВт/мм².

Принимаем .

Для группы 1:

.

Для группы 2:

.

Для группы 3:

.

Для группы 4:

.

Для группы 5:

.

Для группы 6:

.

Для группы 7:

.

Для группы 8:

.

Для группы 9:

.

Для группы 10:

.

Для группы 11:

.

Для группы 12:

.

Центр электрических нагрузок определяется по формулам:

;;

.

Координаты центра электрических нагрузок (8,33; 20,29).

На основании расчёта центра электрических нагрузок принимаем решение по выбору места установки цеховой КТП. Она должна находится по возможности ближе к условному центру электрических нагрузок.

Таблица 5.1 - Расчёт картограммы нагрузок

№ группы	Pгр, кВт	x, м	y, м	r, мм
1	9,8	1,5	30,5	5,59
2	50	6	33	12,62
3	7,5	10,5	33	4,89
4	36	19,5	28,5	10,7
5	14,8	6	27,7	6,86
6	40,4	12,5	23,5	11,34
7	47,6	4	18,75	12,31
8	44,6	10,5	12,5	11,91
9	50	1,5	10,5	12,62
10	23,8	5,75	8,75	8,7
11	10	20,5	8	5,64
12	4	13,5	6	3,57

6. Выбор конструктивного исполнения трансформаторной подстанции и схемы её присоединения

При проектировании системы электроснабжения промышленного предприятия выбираемустановку комплектной трансформаторной подстанции 2 КТП-100/10/0,4-03 У3 внутренней установки с двумя силовыми трансформаторами с однорядным расположением со шкафами с защитной аппаратурой.

Для подключения к питающей сети 10 кВ выбираем установку ячеек КСО-СЭЩ-325000-10-630/20 У3 и КСО-СЭЩ-326000-10-630/20 У3, в которых установлены выключатели нагрузки (на случай необходимости отключения трансформатора под нагрузкой) и плавкие предохранители (для защиты трансформатора от токов КЗ).

Со стороны выводов НН трансформаторов устанавливаем шкафы ввода НН ШВ 0,66-22 У3 и ШВ0,66-23 У3 с установленными автоматическими выключателями на шинах НН. Между шкафами ШВ устанавливаем секционный шкаф ШС 0,66-12 У3 с установленным секционным выключателем для оперативных переключений.

7. Расчёт цеховой и питающей сети (10кВ)

Сечение кабелей напряжением 10 кВ определяется по экономической плотности тока и проверяется по допустимому току кабеля в нормальном режиме работы с учётом условий его прокладки, по току перегрузки и термической стойкости к токам короткого замыкания.

Потери активной мощности в трансформаторе:

,

;

.

Потери реактивной мощности в трансформаторе:

;

.

Расчётный ток в кабельной линии в нормальном режиме:

;

.

Сечение жил кабеля по току и экономической плотности тока:

,

где при (для кабелей с алюминиевыми жилами).

.

Принимаем ближайшее стандартное сечение.Для кабелей на напряжение минимальное сечение кабеля 16 мм².

Проверяем выбранное сечение кабеля по нагреву в длительном (послеаварийном) режиме:

,

где - допустимая аварийная перегрузка трансформатора;

- коэффициент, учитывающий возможную перегрузку кабеля;

- коэффициент, учитывающий фактическую температуру окружающей среды;

- коэффициент, учитывающий количество проложенных в земле кабелей;

- коэффициент, учитывающий фактическое удельное тепловое сопротивление земли.

.

Для кабеля с алюминиевыми жилами сечением 16 мм².

Минимальное допустимое сечение проводника, термически стойкое к токам КЗ:

,

где - коэффициент зависящий от материала проводника.

- тепловой импульс тока КЗ,

где -постоянная затухания апериодической составляющей тока КЗ.

- время отключения КЗ.

Для кабеля сечением 16 мм², . Длина кабельной линии напряжением 10 кВ от ГПП завода до ТП цеха по генеральному плану составляет 220 м (0,22 км).

Ток КЗ в точке К0 (по схеме рис. 12.1):

,

,

,

x_с-сопротивление системы (источника по рис. 12.1).

Находим через , выраженное в о.е. и обычно принимаемое равным 0,1. Тогда x_с, выраженное в именованных единицах и приведённое к напряжению U_нн:

;

;

Минимально допустимое сечение проводника, термически стойкое к токам КЗ:

.

Т.к. выбранное сечение меньше , то следует выбрать кабель с жилами большего сечения. Принимаем кабель с жилами сечением 25 мм²:

, .

Необходимо пересчитать значения ,:

;

8. Выбор шин на стороне 0,4 кВ

Номинальный ток:

.

Ток в после аварийном режиме:

.

Выбираем сечение магистральных шин.

Таблица 8.1 - Технические данные магистрального шинопроводаШМА-73

Номинальный ток, А	1600
Номинальное напряжение, В	660
Электродинамическая стойкость ударному току КЗ, кА	70
Сопротивление на фазу, Ом/км:
активное	0,031
реактивное	0,017
Число и размеры шин на фазу, мм	2(90x8)
Число и сечение нулевых проводников, мм2	2x710

Проверка шин на механическую стойкость.

Для проверки шин на механическую стойкость необходимо знать значение ударного тока КЗ в точке К1 (рис. 12.1).

Ток КЗ в точке К1 равен:

,

где r_т и x_т- активное и реактивное сопротивления трансформатора Тр (рис. 12.1), приведённые к напряжению U_нн.

;

;

;

;

;

Найдём полное сопротивление кабельной линии, питающей ТП:

;

Полное сопротивление источника питания:

.

Полное сопротивление току КЗ в точке К1:

;

Ток КЗ в точке К1:

.

Ударный ток КЗ:

;

;

;

;

;

;

;

Наибольшая механическая сила, действующая на шины при трёхфазном КЗ:

,

где - ударный ток при трёхфазном КЗ;

l - длина пролёта между опорными изоляторами, ;

a - расстояние между осями шин, ;

.

Изгибающий момент:

.

Напряжение в материале шины , возникающее при воздействии изгибающего моментаM:

,

где W - момент сопротивления сечения, зависящий от формы и расположения шин.

При расположении шин на ребро:

,

тогда .

Полученное расчётное напряжение в материале шин не превышает допустимые значения для алюминиевого сплава марки АД31Т .

Проверка на термическую стойкость.

Минимальное допустимое сечение:

,

где - коэффициент зависящий от материала проводника.

- тепловой импульс тока КЗ,

где ,

.

;

;

.

Сечение одной шины:

9. Выбор распределительных шин и кабелей, питающих ШРА и электроприёмники

ШРА выбираем по длительно допустимому току, согласно току группы ЭП.

Электроприёмники разделим на группы в соответствии с числом распределительных шинопроводов.

Таблица 9.1 - Расчёт токов групп электроприёмников

№ группы	№№ ЭП, входящих в группу	Pгруппы, кВт	сos цср	sin цср	Sном, кВА	Iном, А	LШРА, км
1	1-4, 26-28	46	0,713	0,701	64,516	98	0,031
2	5-19, 29-31	208,9	0,58	0,815	360,172	547,24	0,033
3	20-25	83,6	0,564	0,826	148,227	225,21	0,025

По номинальному току группы ЭП для групп 1 и 3 выбираем распределительный шинопровод ШРА-73 на номинальный ток 250А.

Таблица 9.2 - Технические данные распределительного шинопровода ШРА-73на номинальный ток 250А

Номинальный ток, А	250
Номинальное напряжение, В	380/220
Электродинамическая стойкость ударному току КЗ, кА	15
Сопротивление на фазу, Ом/км:
активное	0,2
реактивное	0,1
Число и размеры шин на фазу, мм	35x5

По номинальному току группы ЭП для группы2 выбираем распределительный шинопровод ШРА-73на номинальный ток 630А.

Таблица 9.3 - Технические данные распределительного шинопровода ШРА-73на номинальный ток 630А

Номинальный ток, А	630
Номинальное напряжение, В	380/220
Электродинамическая стойкость ударному току КЗ, кА	35
Сопротивление на фазу, Ом/км:
активное	0,085
реактивное	0,075
Число и размеры шин на фазу, мм	80x5

Потеря напряжения в распределительном шинопроводе с равномерной нагрузкой:

.

Для группы 1:

.

Для группы 2:

.

Для группы 3:

.

Выбираем кабели, питающие ШРА, согласно току группы электроприёмников. При этом для каждой группы длина выбранного кабеля составляет 5м. (от ШМА до вводной коробки ШРА).

Таблица 9.4 - Выбор кабелей питающих ШРА

№ группы	Iном группы, А	Марка кабеля	Iдоп кабеля, А	Сопротивление кабеля r0/x0
1	98	АВВГ-5х50	110	0,6 /0,33
2	547,24
3	225,21	АВВГ-5х150	235	0,1 /0,3

Присоединение шин ШРА-73 на номинальный ток 630 А к магистральным шинам ШМА-73 осуществим непосредственно шинами ШРА с использованием специальной ответвительной секции, т.к. кабель на номинальный ток группы 2 отсутствует.

В вводных коробках шин ШРА устанавливаем автоматические выключатели на соответствующие номинальные токи. Для обеспечения селективности работы выключателей следует выбрать селективные выключатели с возможностью изменения уставки времени срабатывания.

Для ШРА группы 1 выбираем выключатель серии ВА51 с номинальным током I_{ном выкл} = 100 А - ВА51-31-3.

Для ШРА группы 2 выбираем выключатель серии ВА51 с номинальным током I_{ном выкл} = 630 А - ВА51-39-3.

Для ШРА группы 3 выбираем выключатель серии ВА51 с номинальным током I_{ном выкл} = 250 А - ВА51-35-3.

Выбираем кабели от ШРА до станков.

Таблица 9.5 - Выбор кабелей, питающих ЭП

№ ЭП	Pном ЭП, кВт	cos цЭП	Sном ЭП, кВА	Iном ЭП, А	Марка кабеля	Iдоп кабеля, А	r0/x0, Ом	Lкабеля, м
1	10	0,65	15,385	23,38	ВВГ-5x6	52	3,06/ 0,09	6,5
2	4	0,6	6,667	10,13	ВВГ-5x2,5	32	7,55/ 0,12	7
3	10	0,65	15,385	23,38	ВВГ-5x6	52	3,06/ 0,09	6,5
4	12	0,97	12,371	18,8	ВВГ-5x6	52	3,06/ 0,09	6
5	1,5	0,6	2,5	3,8	ВВГ-5x1,5	23	12,6/ 0,12	9,2
6	3	0,6	5	7,6	ВВГ-5x1,5	23	12,6/ 0,12	4,2
7	3	0,6	5	7,6	ВВГ-5x1,5	23	12,6/ 0,12	4,2
8	22,9	0,6	38,167	58	ВВГ-5x16	95	1,2/ 0,07	9,2
9	7,5	0,6	12,5	19	ВВГ-5x4	42	4,56/ 0,09	4
10	10	0,55	18,182	27,63	ВВГ-5x6	52	3,06/ 0,09	4,2
11	40	0,6	66,667	101,3	АВВГ-5x35	115	0,9/ 0,06	4
12	50	0,55	90,909	138,13	АВВГ-5x50	140	0,6/ 0,06	5,3
13	2,6	0,55	4,727	7,2	ВВГ-5x1,5	23	12,6/ 0,12	5
14	9,6	0,55	17,455	26,52	ВВГ-5x6	52	3,06/ 0,09	5
15	2,6	0,55	4,727	7,2	ВВГ-5x1,5	23	12,6/ 0,12	5
16	11,9	0,6	19,833	30,13	ВВГ-5x6	52	3,06/ 0,09	5
17	11,9	0,6	19,833	30,13	ВВГ-5x6	52	3,06/ 0,09	5
18	11,9	0,6	19,833	30,13	ВВГ-5x6	52	3,06/ 0,09	4,25
19	11,9	0,6	19,833	30,13	ВВГ-5x6	52	3,06/ 0,09	4,25
20	1,5	0,55	2,727	4,14	ВВГ-5x1,5	23	12,6/ 0,12	4
21	4,15	0,55	7,545	11,46	ВВГ-5x2,5	32	7,55/ 0,12	4,2
22	4,15	0,55	7,545	11,46	ВВГ-5x2,5	32	7,55/ 0,12	4
23	11,9	0,6	19,833	30,13	ВВГ-5x6	52	3,06/ 0,09	4
24	11,9	0,6	19,833	30,13	ВВГ-5x6	52	3,06/ 0,09	4
25	50	0,55	90,909	138,13	АВВГ-5x50	140	0,6/ 0,06	5
26	1,5	0,55	2,727	4,14	ВВГ-5x1,5	23	12,6/ 0,12	5,5
27	5,5	0,6	9,167	13,93	ВВГ-5x4	42	4,56/ 0,09	5,3
28	3	0,55	5,455	8,29	ВВГ-5x1,5	23	12,6/ 0,12	6,5
29	0,6	0,55	1,091	1,66	ВВГ-5x1,5	23	12,6/ 0,12	8,2
30	4	0,55	7,273	11,05	ВВГ-5x2,5	32	7,55/ 0,12	10,2

10. Выбор и проверка предохранителей

Предохранитель выбирается по току короткого замыкания в расчётной точке системы. Для предохранителя, установленного на стороне ВН, это точка К0.

;

;

;

;

;

.

Выбираем предохранители ПКТ-10-8-12,5 У3

Таблица 10.1 - Параметры предохранителя

Условие выбора	Расчётные данные предохранителей	Каталожные данные предохранителей
	10 кВ	10 кВ
	7,452 А	8 А
	1716,21 А	12,5 кА

Время срабатывания предохранителя:

при .

11. Выбор и проверка разъединителей

Выбор разъединителя осуществляется по величине теплового импульса тока КЗ. Для этого необходимо знать время срабатывания предохранителя. Тепловой импульс тока КЗ:

.

Выбор разъединителя со стороны ВН:

;

;

.

Выбираем разъединитель РВРЗ-Ш-10/2000 У3.

Таблица 11.1 - Параметры разъединителя

Условие выбора	Расчётные данные разъединителей	Каталожные данные разъединителей
	10 кВ	10 кВ
	7,452 А	2000 А
	4829,904 А	85 кА
	23,563 кА2·с	3969 кА2·с

Выбор выключателя нагрузки со стороны ВН:

Выбираем выключатель ВНА-10/400-10зпУ3.

Таблица 11.2 - Параметры выключателя

Условие выбора	Расчётные данные выключателей	Каталожные данные выключателей
	10 кВ	10 кВ
	7,452 А	400 А
	1716,21 А	10 кА
	23,563 кА2·с	100 кА2·с

12. Расчёт токов короткого замыкания

Схему замещения для расчёта токов КЗ составим для приёмника максимальной мощности (ЭП №25 - токарный восьмишпиндельный полуавтомат).

Рис 12.1.Фрагмент расчётной однолинейной схемы электроснабжения цеха.

кл1 - кабельная линия от ШМА к автомату «а2», установленному на вводе ШРА: АВВГ-5x150; ; ; ;

кл2 - кабельная линия от автомата «а3», установленного на ШРА, до ЭП: АВВГ-5x50; ; ; .

Рис 12.2. Схема замещения фрагмента расчётной схемы.

Z_c, Z_кл, Z_тр, и I_К0, I_К1рассчитаныв разделах 7и 8.

;

;

,

где l - длина ШМА от места присоединения к шинам НН трансформатора до места присоединения шин ШРА, питающих рассматриваемый ЭП.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Расчёт тока КЗ в точке К2:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Расчёт тока КЗ в точке К3:

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Расчёт токов однофазного КЗ:

,

для всех участков сети.

Для трансформаторов , :

;

;

.

Система:

;

.

Для шин , :

ШМА:

;

;

.

ШРА:

;

;

.

Для кабелей , :

кл:

;

;

.

кл1:

;

;

.

кл2:

;

;

.

Расчёт тока однофазного КЗ в точке К0:

;

;

;

;

;

;

.

Расчёт тока однофазного КЗ в точке К1:

;

;

;

;

;

;

.

Расчёт тока однофазного КЗ в точке К2:

;

;

;

;

;

;

.

Расчёт тока однофазного КЗ в точке К3:

;

;

;

;

;

;

.

Результаты расчётов сводим в таблицу.

Таблица 12.1 - Результаты расчёта токов КЗ.

Место КЗ	К0	К1	К2	К3
	1716,21	1060,8	1048,665	1026,2
	4829,904	2407,8	2368,409	2262,524
	1715,7	1063,69	1035,808	992,35

13. Выбор защитной аппаратуры в питающих и цеховых сетях

Для проверки аппаратуры на селективность рассмотрим электроприёмник максимальной мощности и по линии от ЭП до шин НН трансформаторов КТП произведём расчёт токовых уставок тепловых и электромагнитных расцепителей выбранных автоматических выключателей.

Произведём расчёт для ЭП №25 (токарный восьмишпиндельный полуавтомат).

Таблица 13.1 - Параметры ЭП максимальной мощности

Рн, кВт	cosц	Iн, А	Iп, А
50	0,55	138,123	690,615

По номинальному току двигателя выбираем автоматический выключатель ВА51-33-3 с номинальным током расцепителей I_{н выкл}= 160 А.

Ток срабатывания теплового расцепителя:

,

где К₁ = 1,2 - уставка срабатывания теплового расцепителя,

К_п - коэффициент, характеризующий условия пуска. При лёгком пуске К_п= 2,5.

Расчётный ток срабатывания электромагнитного расцепителя:

К_н = 1,25 - коэффициент надёжности отстройки отсечки от пикового тока.

Полученный ток срабатывания электромагнитного расцепителя сопоставляется с коэффициентом кратности срабатывания К_кр, взятым из справочных данных.

Должно выполняться условие:

Коэффициент кратности срабатывания для данного выключателя принимаем К_кр = 6.

Ток срабатывания не должен превышать значения токов трёхфазного и однофазного КЗ на данном участке.

,

Для группы электроприёмников автоматический выключатель(выключатель в вводной коробке шин ШРА) выбираем по рабочему току группы I_{р гр}. Выбираем выключатель ВА51-35-3 с номинальным током расцепителей I_{н выкл}= 250 А.

При выборе автоматического выключателя на группу электроприёмников электромагнитный расцепитель отстраиваем от пикового тока группы ЭП:

где I_{р гр}= 225,21 А - рабочий ток группы ЭП.

Расчётный ток срабатывания электромагнитного расцепителя:

Коэффициент кратности срабатывания для данного выключателя принимаем К_кр = 4. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя:

Ток срабатывания не должен превышать значения токов трёхфазного и однофазного КЗ на данном участке.

,

Тепловой расцепитель отстраивается от:

1) номинального тока:

2) пускового тока:

За расчётный ток срабатывания теплового расцепителя принимаем большее из полученных значений.

Ток срабатывания теплового расцепителя:



Для защиты трансформатора на стороне НН выключатель выбираем по расчётному току цеха. Принимаем выключатель ВА51-35-3 с номинальным током расцепителей I_{н выкл} = 250 А.

Тепловой расцепитель отстраивается исходя из 40 %-ной перегрузки по расчётному току:

где Iр = - расчётный ток цеха

Расчётный ток срабатывания электромагнитного расцепителя:

Коэффициент кратности срабатывания для данного выключателя принимаем К_кр = 4.

Ток срабатывания не должен превышать значения токов трёхфазного и однофазного КЗ на данном участке.

,

Для обеспечения селективности работы выключателей следует выбрать уставки времени срабатывания выключателей. Для первого выключателя, защищающего рассматриваемый ЭП, применяем мгновенную токовую отсечку, t_ср1 = 0 с. Для выключателя на группу электроприёмников установим выдержку времени срабатывания Дt= 0,5 с, тогда t_ср2 = 0,5 с. Для выключателя на стороне НН трансформатора t_ср3 = 1 с.

14. Проверка выбранной защитной аппаратуры на селективность срабатывания

По окончании выбора защитных автоматических выключателей необходимо их проверить на селективность срабатывания. Для этого строится диаграмма селективности - на одном чертеже в одном масштабе строятся время-токовые характеристики всех последовательно установленных в цепи автоматических выключателей.



1 - характеристика выключателя ВА51-33-3; 2 - характеристика выключателя ВА51-35-3; 3 - характеристика выключателя ВА51-35-3; 4 - номинальный ток ЭП; 5 - пусковой ток ЭП; 6 - рабочий ток группы ЭП; 7 - пиковый ток группы ЭП.

Рис.14.1. Диаграмма селективности

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта произведён расчёт электрических нагрузок цеха с определением расчётной мощности цеха, светотехнический расчёт цеха, выбраны число и мощность трансформаторов цеховой трансформаторной подстанции с учётом требований надёжности электроснабжения, произведён расчёт компенсации реактивной мощности, определён условный центр электрических нагрузок цеха и местоположение цеховой подстанции и её конструктивное исполнение. Произведён расчёт цеховой и питающей сети, выбраны магистральные и распределительные шинопроводы, а также кабели, питающие электроприёмники, произведён выбор и проверка предохранителей и разъединителей, устанавливаемых в КТП. Рассчитаны токи короткого замыкания в заданных точках схемы электроснабжения, выбрана защитная аппаратура и проверена на селективность срабатывания с построением диаграммы селективности.

Также выполнена графическая часть, состоящуая из двух чертежей на листах формата А1:

- План цеха с обозначением КТП, трасс кабельных линий, распределительных и магистральных шинопроводов.

- Принципиальная схема электроснабжения цеха с указанием типов основных электрических элементов.

Список литературы

1. Калина Р.А. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу «Технология проектирования систем электроснабжения». - Пятигорск: ПГТУ, 2009.

2. Проектирование промышленных электрических сетей. - Москва: «Энергия», 1979.

3. Электромонтажные устройства и изделия. Справочник. - Москва: Энергоатомиздат, 1983.

4. Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчёт и проектирование систем электроснабжения: справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие. - Том. политехн. ун-т. - Томск, 2005.

5. Кудрин В.И. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Теплотехник, 2009.

6. Герасимов В.Г. Электротехнический справочник. В 4 т. - М.: Издательство МЭИ, 2002.

7. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 2003.

8. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Минстрой России, 1995.

Размещено на Allbest.ru