Расчет схемы электроснабжения РМЦ автомобильной промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАСЧЕТ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ РМЦ АВТОМОБИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Содержание

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1.1 Назначение цеха и технология производства

1.2 Технические данные потребителей

1.3 Задающиеся параметры

1.4 Схема электроснабжения

2. РАСЧЕТ СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

2.1 Расчет нагрузок при повторно-кратковременном режиме

2.2 Расчет нагрузок распределительных узлов

3. ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

3.1 Выбор силового трансформатора

3.2 Выбор предохранителей для защиты высоковольтной линии

4. ВЫБОР КАБЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ

4.1 Выбор и расчет высоковольтных кабелей

4.2 Выбор и расчет низковольтных кабелей

4.3 Выбор сечения проводников по экономической плотности тока

4.4 Выбор сечения проводников для перемещающихся механизмов

5. НИЗКОВОЛЬТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

5.1 Выбор аппаратов защиты

5.1.1 Предохранители

5.1.2 Выбор автоматических выключателей

5.2 Выбор аппаратов управления

5.2.1 Выбор магнитных пускателей

5.2.2 Выбор контакторов

6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

6.1 Ток однофазного к.з. Iкз(1).

6.2 Расчет трехфазных токов к.з.

7. ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Расчёт схемы электроснабжения обусловлен наличием потребителей электроэнергии, их количеством и мощностью, условиями эксплуатации электрооборудования, наличием самой схемы электроснабжения данных потребителей, в зависимости от их назначения, технологии производства и др. факторов.

1.1 Назначение цеха и технология производства

Цех предназначен для изготовления автомобильных деталей путём обработки заготовок на токарных, наждачных станках, сборки изделий с применением электросварки отдельных деталей, закалки изделий и, в дальнейшем, испытания изделий при помощи специальных машин на пластичность, прочность и динамические нагрузки.

1.2 Технические данные потребителей

электроснабжение трансформатор кабель нагрузка

Для наглядности имеющегося оборудования все электропотребители с указанием паспортных, а также других необходимых справочных величин, занесены в таблицу 1.

Таблица 1- Технические данные электропотребителей

Наименование	Тип (марка)	Количество, шт.	Номинальная мощность, Pп (кВт)	Номинальный ток, Iп (А)	Коэффициенты	Примечания
					кпд, з %	мощности, cos ц	Iпуск. / Iном.
РП-1
1.Станок токарный: - главный привод - вспомогательный привод	4А132М4 4А90L4		11,0 2,20	21,2 5,0	88,0 80,0	0,90 0,83	7,5 6,0
Итого:		2	13,2	26,2
2. Наждачный станок	4А132М4	1	11,0	22,0	87,5	0,87	7,5
3. Нагнетательный вентилятор	4А160S2	1	15,0	28,5	88,0	0,91	7,0
4. Конвейер: -главный привод -вспомогательный привод	4А18052 4А18052		22,0 4,0	41,5 7,2	88,5 86,5	0,91 0,89	7,5 7,5
Итого:		2	26,0	48,9
5. Печь индукционная низкой частоты		1	9,0	23,3	0,9	1	-
Итого:		7	74,2
РП-2
1. Сварочный трансформатор (1)	ТДМ-401У2	1	11,4	30,0	70	0,65	-	ПВ 20 %
2. Сварочный трансформатор (2)	ТДМ-503У2	1	21,0	55,26	83	0,7	-	ПВ 60 %
3. Сварочный трансформатор (3)	ТДМ-503У2	1	27,0	71,5	84	0,75	-	ПВ 60 %
4. Вентилятор	4А132М4	1	11,0	22,0	87,5	0,87	7,5
5. Конвейер: -главный привод -вспомогательный привод	4А160М2 4А160L2		18,5 3,0	34,5 6,1	88,5 85,0	0,92 0,88	7,0 6,5
Итого:		2	21,5	40,6
Итого:		6	91,9
РП-3
1. Печь закалки		1	1,8	5	95,0	1	-
2. Холодильная камера	4А160S6	1	11	22,6	86,0	0,86	6,0
3. Вентилятор	4А160S4	1	15	29,3	88,5	0,88	7,0
4. Кран-балка: -механизм подъема -механизм передви-жения тележки -механизм передви-жения моста	4A112M4 4A80B2 4A80B4	111	5,5 2,2 1,59	11,5 4,7 3,50	85,5 83,0 77,0	0,85 0,87 0,83	7,0 6,5 6,0	ПВ 15%
Итого:		3	9,29	19,7
Итого:		6	37,09
РП-4
1. Машина для испытания пластичности (1)	4A100L4	1	5,5	10,5	87,5	0,91	7,5
2. Машина для испытания прочности (2)	4A112M2	1	7,5	14,9	87,5	0,88	7,5
3. Машина для испытания динами- ческ. Нагрузкой (3)	4A132M6	1	7,5	16,5	88,5	0,81	6,5
4. Печь индукционная низкой частоты		1	1,03	1,7	90,0	1	-
Итого:		4	21,53
РУ-1
Ковочная машина	4A250M2		90	166	92	0,9	7,5
Итого:		1	90
РУ-2
Пресс	4A315S4		80	173,6	92	0,9	6,5
Итого:		1	80

1.3 Задающиеся параметры

· Температура окружающих среды - внутренняя температура: РП-1, РП-3, РП-4 +20 ?С, РП-2 +30 ?С.

· Все электроприёмники относятся ко II категории надежности электроснабжения.

· Продолжительность времени максимальной нагрузки составляет более 3000 часов в год, что соответствует экономической плотности номинального тока (табл. 1.3.36[1]) Iн (1ч3) * 103 в год.

· Протяжённость линии электропередач показаны на чертеже формата А1.

· Величина высокого напряжения питающей сети цеха составляет 10 кВ.

· Номинальное напряжение потребителей 380/220 В.

· Режим работы нейтрали - глухозаземлённая.

1.4 Схема электроснабжения

Схема электроснабжения по назначению состоит из двух видов схем:

высоковольтная - питающая сеть напряжением 10 кВ;

низковольтная - распределительная сеть электроснабжения потребителей цеха (участка) на напряжение 0,4 кВ.

Питающая сеть берет начало с головной понижающей подстанции (ГПП). Распределительная сеть берёт начало с комплектной трансформаторной подстанции (КТП) через распределительное устройство (РУ) и прилегающие к КТП распределительные пункты (РП).

По распределению нагрузки (как высоковольтной, так и низковольтной) используется радиальная схема электроснабжения потребителей.

2. РАСЧЕТ СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах электроцепи. Завышение может привести к перерасходу проводимого материала и, соответственно, к удорожанию проекта. Занижение нагрузки приведет к уменьшению пропускной способности электросети и невозможности обеспечения нормальной работы электроприемников.

2.1 Расчет нагрузок при повторно-кратковременном режиме

Повторно-кратковременный (ПВ) режимом работы потребителя (S3) называется такой режим, при котором период нагрузки чередуется с периодом остановки (отключения). При этом длительность цикла их прерывания составляет 10 минут. За период работы температура нагрева потребителя не достигает установившегося значения , а за период паузы не успевает снизиться до первоначальной.

Так, например, для сварочных трансформаторов номинально условная мощность будет рассчитываться по формуле:

, кВт, (стр.63, [2])

где Sn - полная , кажущаяся мощность;

ПВ - продолжительность включения;

сos ц - коэффициент мощности.

Производим расчет номинально-условных мощностей для сварочных трансформаторов:

(кВт),

(кВт),

(кВт).

Расчет номинально-условных токов для трансформаторов производим по формуле:

(стр.64, [2])

А

А

А

Схема подключения сварочных трансформаторов показана на рис. 1.

Фаза А

Фаза В

Фаза С

S1=3,3 кВ·А S2=11,31 кВ·А S3=15,59кВ·А

Рис. 1 Схема подключения сварочных трансформаторов

Произведем расчет наиболее загруженной фазы при номинально условных значениях:

кВт (стр.64, [2])

кВт

кВт

Из наших расчетов следует, что наиболее нагруженной фазой является РС = 13,45 кВт, тогда .

кВт

Полная нагрузка и ток при сos цmax = 0,75 и при наибольшей нагрузке S3 = 27 кВт составят:

кВ*А

А.

Для кран-балки мощность рассчитывается по формуле:

кВт,

где Pn - сумма всех номинальных мощностей двигателей;

ПВа - продолжительность включения.

Расчет номинально-условного тока Iн.у. для кран-балки:

А.

2.2 Расчет нагрузок распределительных узлов

В практике проектирования схем электроснабжения применяют различные методы определения электрических нагрузок распределительных узлов в зависимости от наличия данных:

1. Метод упорядоченных диаграмм - расчет нагрузки по средней мощности коэффициента максимума;

2. Определение расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициента спроса;

3. Определение расчетной нагрузки по средней мощности и коэффициенту формы.

Первый метод является наиболее точным. По нему будем производить расчеты средне-сменных величин.

Средне-сменные мощности для одиночного электроприемника вновь проектируемых предприятий [2]:

Рсм = Рн · Ки ; (2.10) [2]

Qсм = Рсм · tgц , (2.11) [2]

где Kи - коэффициент использования электроприемника, определяемый по справочной литературе [2];

tgц - фазовый угол тока электроприемника в режиме расчетной нагрузки, определяется через cos, соответствующий Ки .

Так, например, станок токарный суммарной мощностью 13,2 кВт с Ки = 0,12; cos = 0,4 имеет tg = 2,291, средне-сменные мощности составят:

кВт;

кВар.

Для определения среднего коэффициента использования Kи ср необходимо сумму сменных нагрузок У Рсм разделить на сумму номинальных нагрузок потребителей [2]:

.

Так, например, для РП-1 Kи ср будет определен:

.

Результаты расчетов для остальных электроприемников представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Расчетные нагрузки потребителей

№	Электроприемники	Установленная мощность при ПВ=100%, кВт	Кu	Cos ц	tg ц	Средне-сменные мощности
						активная Рcм , кВт	реактивная Qсм , кВар
РП-1
1	Станок токарный	13,2	0,12	0,4	2,291	1,6	3,6
2	Наждачный станок	11,0	0,12	0,4	2,291	1,32	3,0
3	Нагнетательный вентилятор	15,0	0,6	0,8	0,75	9,0	6,75
4	Конвейер	26,0	0,45	0,7	1,021	11,7	12,0
5	Печь индукционная низкой частоты	9,0	0,7	0,35	2,677	6,3	16,8
Итого:	74,2	0,4			29,92	42,15
РП-2
6	Сварочный тр-тор	3,3	0,2	0,4	2,291	0,66	1,5
7	Сварочный тр-тор	11,31	0,2	0,4	2,291	2,26	5,2
8	Сварочный тр-тор	15,59	0,2	0,4	2,291	3,11	7,14
9	Вентилятор	11,0	0,6	0,8	0,75	6,6	4,95
10	Конвейер	21,5	0,45	0,7	1,021	9,67	9,87
Итого:	62.7	0,35			22,3	28,66
РП-3
11	Печь закалки	1,8	0,7	0,35	2,677	1,26	3,37
12	Холодильная камера	11,0	0,53	0,75	0,882	5,83	5,14
13	Вентилятор	15,0	0,6	0,8	0,75	9,0	6,75
14	Кран-балка	3,7	0,05	0,5	1,732	0,46	0,8
Итого:	31,5	0,52			16,27	15,58
РП-4
15	Машина для испыта-ния пластичности	5,5	0,24	0,65	1,169	1,32	1,54
16	Машина для испыта-ния прочности	7,5	0,24	0,65	1,169	1,8	2,10
17	Машина для испыта-ния динам. нагрузки	7,5	0,24	0,65	1,169	1,8	2,10
18	Печь индукционная низкой частоты	1,03	0,7	0,35	2,677	0,72	1,9
Итого:	21,53	0,26			5,64	7,64
РУ-1
19	Ковачная машина	90	0,6	0,8	0,75	54	40,5
РУ-2
20	Пресс	80	0,6	0,8	0,75	48	36
Итого: РП-1+РП-2+РУ-1	226,9	0,46			106,22	111,31
Итого: РП-3+РП-4+РУ-2	133	0,53			69,91	59,22

Модуль сборки

Практические исследования действующих предприятий, показали, что в среднем исследуемый период времени приходится на тридцать минут самой нагруженной смены, когда в работе задействовано эффективное число nэ группы электроприемников.

Эффективным (приведенным) числом называют число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетного максимума Рmax , что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы. Так как nэ число определяют для группы электроприемников, присоединенных к силовым щитам или распределительному щиту подстанции, то необходимо учитывать показатель силовой сборки - число m (модуль сборки ), равное отношению номинальной мощности наибольшего электроприемника Pном max 1 к номинальной мощности наименьшего Pном min 1 [2, (2.34)]:

m = Pном max 1 / Pном min (2.12) [2]

Число m может быть больше, меньше или равно трем.

Так для РП-1 модуль составит:

.

РП-2 m= 7; РП-3 m= 8; РП-4 m= 7; РУ-1 m= 1,4; РУ-2 m= 4

2.3.1 Расчет эффективного числа электроприемников

Для РП-1: при n = 5; kи ср = 0,4; m = 2,9.

Принимаем условие 2: n ? 5; kи ср ? 0,2; m ? 3; , тогда

nэ = n = 5 шт. (2.36)[2]

Для РП-2: при n = 4; kи ср = 0,35; m = 7.

Принимаем условие 1: n ? 5; kи ср ? 0,2; m ? 3; , тогда

шт.

Для РП-3: при n = 4; kи ср = 0,44; m = 8.

Принимаем условие 1: n ? 5; kи ср ? 0,2; m ? 3; , тогда

шт. (2.36) [2]

Для РП-4: при n = 4; kи ср = 0,26; m = 7.

Принимаем условие 1: n ? 5; kи ср ? 0,2; m ? 3; , тогда

nэ= 3 шт.

Для РУ-1: при n = 3; kи ср = 0,46; m = 1,4.

Если n ? 5; kи ср ? 0,2; m < ; тогда nэ = 3.

Для РУ-2: при n = 3; kи ср = 0,53; m = 4.

Если n ? 5; kи ср ? 0,2; m ? 3; тогда

.

Определение коэффициента максимума kmax

Значение kmax определяется в зависимости от значения среднего коэффициента использования kи ср и эффективного числа nэ группы электроприемников как значение функции:

kmax = f (nэ• kи ср) (стр.54) [2]

Для РП-1: kmax = f (5• 0,40)

kmax = 1,76.

Для РП-2: kmax = f (4• 0,35)

kmax = .

Для РП-3: kmax = f (3• 0,44)

kmax = .

Для РП-3: kmax = f (3• 0,44)

kmax = .

Для РП-4: kmax = f (4• 0,26)

kmax = .

Для РУ-1: kmax = f (3• 0,46)

kmax = .

Для РУ-2: kmax = f (4• 0,56)

kmax = .

Определение максимальных величин (мощностей, токовых нагрузок и коэффициентов мощностей каждого распределительного устройства) определяем, согласно, соответствующих формул. Все расчеты для наглядности, представим в таблице № 3.

Таблица 3 - Определение максимальных величин

Распределительный узел	Количество потребителей, шт.	Установленная мощность, кВт	Модуль узла	kи.ср	Среднесменные мощности	nэ, шт.	kmax	Максимальные величины распределительных узлов
					Активная Рсм, кВт	Реактивная Qcм, квар			Активная Рmax, кВт	Реактивная Qmax, квар	Полная мощность Smax, кВ•А	Потребляемый ток Imax, А	Коэффициент мощности
									Рсм* kmax	Qcм*1,1	vРmax2+Qmax2	Smax/v3*0,38	Рmax/ Smax
РП-1	5	74,2	3	0,4	29,92	42,15	5	1,76	52,6592	46,365	70,16199	106,726	0,750
РП-2	5	62,7	7	0,35	22,3	28,66	4	2,005	44,7115	31,526	54,70838	83,219	0,817
РП-3	4	31,5	4	0,52	16,27	15,58	3	1,782	28,99314	17,138	33,67957	51,231	0,860
РП-4	4	21,53	7	0,26	5,64	7,64	3	2,34	13,1976	8,404	15,64621	23,800	0,843
РУ-1	1	90	1,4	0,6	54	40,5	3	1,738	93,852	44,55	103,8889	158,029	0,903
РУ-2	1	80	4	0,6	48	36	3	1,54	73,92	39,6	83,85897	127,561	0,881
Ру-1	11	226,9	11,4	1,35	106,22	111,31	12	5,503	191,2227	122,441	228,7593	347,975	2,471
Ру-2	9	133,03	15	1,38	69,91	59,22	9	5,662	116,11074	65,142	133,1847	202,593	2,585
Всего по РУ	20	359,93	26,4	2,73	176,13	170,53	21	11,165	307,33344	187,583	361,944	550,568	5,054

3. ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

К высоковольтному оборудованию относится электрооборудование работающее при U свыше 1000 В.

3.1 Выбор силового трансформатора

В зависимости от исходных данных, выбор мощности силового трансформатора производится исходя из рациональной нагрузки в нормальном режиме работы с учетом необходимого резервирования в послеаварийном режиме. То есть мощность одного трансформатора в послеаварийном режиме должна обеспечивать питание всех электроприемников. При этом расчетная мощность трансформатора (Sн.тр.) определяется по средней нагрузке за максимально нагруженную смену (Sр.max ).

кВ·А, [2]

где N - количество трансформаторов , в штуках;

Кзагр. - коэффициент загрузки трансформатора.

Наивыгоднейшая загрузка цеховых силовых понижающих трансформаторов зависит от категории потребителей электроэнергией, от числа силовых трансформаторов и способа резервирования:

- при преобладании нагрузок I категории для двух силовых трансформаторов КТП, коэффициент загрузки равен 0,6 ч 0,7;

- при преобладании нагрузок II категории для одного трансформатора КТП в случае взаимного резервирования трансформаторов на низкое U коэффициент равен 0,7 ч 0,8;

- при преобладании нагрузок II категории и наличии централизированного резервного силового трансформатора, а так же при нагрузках III категории коэффициент равен 0,9 ч 0,95 .

Из исходных данных потребители относятся ко II категории по степени надежности питания электроэнергией, поэтому для расчетной схемы электроснабжения выбираем 2 силовых трансформатора, коэффициент загрузки равен 0,8.

Максимальная потребляемая мощность Smax = 362 кВ·А (см. табл. 3), тогда мощность трансформатора составит:

кВ·А

Выбираем 2 трансформатора ТМ-400/10 (табл. 42 [4]) с техническими данными:

- полная мощность Sн.тр. , кВ·А …………………………………...400

- напряжение с высокой стороны Uв н. кВ………………………. ...10

- напряжение с низкой стороны Uн н. кВ ………………………….0,4

- схема соединения обмоток ..……………………………………...Y/Y0

- потери к.з. кВт ………………………………………………………5,5

Расчетный ток короткого замыкания в относительных (о. е.) единицах по формулам (3-2) [9]:

активное сопротивление трансформатора:

индуктивное сопротивление трансформатора:

Далее производим расчет в именованных единицах (3-5) [5]:

мОм;

мОм.

Полное сопротивление трансформатора:

мОм.

3.2 Выбор предохранителей для защиты высоковольтной линии

Высоковольтные предохранители типа ПК обеспечивают защиту трансформатора от внутренних повреждений и междуфазных коротких замыканий на выводах.

При мощности трансформатора Sном 400 кВ•А и номинальном напряжении Uном = 10 кВ по выражению , рабочий ток силового трансформатора составит:

А . [6]

Для защиты кабельной линии питающей КТП выбираем предохранитель марки ПКТ-101 с плавкой вставкой на 31,5 А.(табл. 3-15-1. [4]).

4. ВЫБОР КАБЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ

Кабель - одна или несколько изолированных токопроводящих жил, заключенных в герметическую оболочку, которая в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметь защитный покров от механических повреждений, в который может входить броня. Условия выбора сечения жил кабеля до 1000 В аналогичны высоковольтному. Марка кабеля определяется условиями прокладки и условиями окружающей среды.

4.1 Выбор и расчет высоковольтных кабелей

Высоковольтная питающая сеть берет начало с головной понизительной подстанции. Выбор сечения проводников по условию нагрева производится через расчетную токовую величину, приходящуюся на токопровод. Расчетный ток кабеля 10 кВ идущего к КТП составляет 23 А. По таблице 1.3.18 [1] выбираем трехжильный алюминиевый кабель с сечением жил 16 мм2, у которого допустимая токовая нагрузка составляет 46 А.

Согласно исходных данных, при максимальной нагрузке составляющей 3•103 ч и экономической плотности тока jэк (А/мм2) = 1,4 А/мм2, по таблице 1.3.36 [1],выбираем сечение проводника:

мм2. (стр. 35) [1]

Следовательно, выбираем кабель на напряжение 10 кВ марки сечением 25 мм2 [7, табл. 6.2 стр. 212].

4.2 Выбор и расчет низковольтных кабелей

Исходя из номинального тока потребителя, кабель выбирается по длительному нагреву. Так, например, для двигателя расположенного в РП-1 мощностью 26 кВт и номинальным током 48,9А выбираем из таблицы 1.3.7 [1] трехжильный алюминиевый кабель сечением токопроводящей жилы 16 мм2 с допустимым током 60 А.

Если у алюминиевого кабеля сечение для ввода в борно двигателя велико, то для перехода на кабель меньшего сечения выбираем медный кабель длиной не более 10 метров до двигателя по таблице 1.36 [1].

4.3 Выбор сечения проводников по экономической плотности тока

Сечение проводников должны быть проведены по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение определяется из соотношения:

, [1]

где I - расчетный ток в час максимума энергосистемы, А ;

J - номинальное значение экономической плотности тока, А/мм2 , для заданных условий работы, выбираемое по таблице 1.3.36 [1].

С учетом задающихся параметров экономическая плотность тока в нагрузке составит 3*103 А/мм2 .

Проверке по экономической плотности тока не подлежат:

- сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки предприятий;

- ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1 кВ , а так же осветительные сети;

- сборные шины электроустановок;

- проводники, идущие к резисторам , пусковым реостатам и т.п.;

Данные расчеты не производим.

4.4 Выбор сечения проводников для перемещающихся механизмов

У движущихся механизмов питающий кабель сматывается в бухты или на барабаны, поэтому нагрузка по току для кабеля должна быть снижена на 30% от номинальной (стр. 9) [8]. Тогда величина тока расчитывается по формуле:

где коэффициент К с учетом увеличения токовой нагрузки на 30% равен 1,3.

По таблице 1.3.6 [1] выбираем кабель сечением S=1,5 мм2 с токовой нагрузкой 19 А.

Так как кабель претерпевает механическую нагрузку на разрыв и изгиб, для надежности увеличим его сечение на 1 ступень. По таблице 1.3.6 [1] выбираем четырехжильный кабель сечением 2,5 мм2 с токовой нагрузкой 25 А.

Результаты выбора сечений кабелей представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Результаты выбора сечения и марки кабелей

Потребитель	Ном. мощность Рн , кВт	Потребляе-мый ток Iр , А	Сечение S, мм2 (Iдоп , А)	Марка кабеля
РП-1
Токарный станок	13,2	26,2	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Наждачный станок	11	22,0	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Нагнетательный вентилятор	15	28,5	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Конвейер	26	48,9	16	АВВГ (3Ч16 + 1Ч10)
Печь индукц. н.ч.	9	23,3	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Линия до РП-1	74,2	148,9	70	АВВГ (3Ч70 + 1Ч50)
РП-2
Сварочный тр-р1	3,3	30	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Сварочный тр-р2	11,31	55,26	10	АВВГ (3Ч16 + 1Ч10)
Сварочный тр-р3	15,59	71,05	25	АВВГ (3Ч25 + 1Ч16)
Линия для сварочных тр-ров	30,2	156,31	95	АВВГ (3Ч95 + 1Ч70)
Вентилятор	11	22	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Конвейер	21,5	34,5	10	АВВГ (3Ч10 + 1Ч6)
Линия до РП-2	62,7	212,81	150	АВВГ (3Ч150 + 1Ч95)
РП-3
Печь закалки	1,8	22	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Холодильная камера	11	34,5	10	АВВГ (3Ч10 + 1Ч6)
Вентилятор	15	22	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Кран-балка	3,7	19,7	6	ВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Линия до РП-3	31,5	98,2	50	АВВГ (3Ч50 + 1Ч35)
РП-4
Машина (1)	5,5	10,5	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Машина (2)	7,5	14,9	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Машина (3)	7,5	16,5	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Печь индукц. н.ч.	1,03	1,7	6	АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)
Линия до РП-4	21,53	43,6	10	АВВГ (3Ч16 + 1Ч10)
РУ-1
Ковочная машина	90	195,4	95	ВВГ (3Ч95 + 1Ч70)
РУ-2
Пресс	80	187	95	ВВГ (3Ч95 + 1Ч70)

Расшифровка марки кабеля:

АВВГ (3Ч6 + 1Ч4)

А - алюминиевый

В - изоляция выполненная из полихлорвинила

В - общая полная изоляция выполненная из полихлорвинила

Г - голый (броня отсутствует)

3Ч6 - три жилы, каждая сечением 6мм2 .

5. НИЗКОВОЛЬТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

К низковольтному оборудованию относится электрооборудование на номинальное напряжение ниже 1000 В.

5.1 Выбор аппаратов защиты

К аппаратам защиты относятся автоматические выключатели, предохранители, тепловые реле.

5.1.1 Предохранители

Предохранители - это аппарат, отключающий автоматическую сеть при возникновении токов к.з. или токов перегрузки. При увеличении тока нагрузки выше номинального тока плавкой вставки, она расплавляется от теплового действия тока, и электрическая цепь разрывается.

Предельный ток плавкой вставки рассчитывается по формуле

. [8]

Для нагнетательного вентилятора Рн = 15 кВт в РП-1 с номинальным пусковым током Iн.пуск.= 199,5 А , расчетный ток плавкой вставки по формуле Iпл.вст = Iпуск/2,5= 199,5/2,5=80 А, тогда по [8] выбираем предохранитель марки ПН2-250 с током плавкой вставки на 80 А, с максимальным отключающим током 10 кА.

Для группы сварочных трансформаторов расположенных в РП-2 с максимальным током 53А расчетный ток плавкой вставки Iпл.вст = 63,6 А , тогда по справочным данным выбираем предохранитель марки ПН2-100 с током плавкой вставки на 80 А и максимальным отключающим током 10 кА.

Результаты выбора предохранителей представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Выбор предохранителей

Потребитель	Коэффициент пускового тока, А	Пусковой ток, Iпуск,А	Расчетный ток плавкой вставки Iр.вст ,А	Iн.вст , А	максимальный отключающий ток, кА	тип предохранителя
наименование	номинальный ток Iн , А
Станок токарный	21,2	7,5	7,5·21,5=159		150	10	ПН2-250
Наждачный станок	22	7,5	165	66	80	10	ПН2-100
Нагнетательный вент.	28,5	7,0	199,5	79,6	80	10	ПН2-100
Конвеер	22,0	7,5	165	130	150	10	ПН2-250
Обогреватель	23,3				30	10	ПН2-100
Сварочный	30			53
Сварочный	55,26			53 по среднему току	60	10	ПН2-100
Сварочный	71,5			53
Вентилятор	22	7,5	165	66	80	10	ПН2-100
Конвеер	18,5	7,0	129,5	126	150	10	ПН2-250
Пресс	173	6,5	1124	446	500	10	ПН2-250

5.1.2 Выбор автоматических выключателей

Автоматоматические выключатели характеризуются номинальным напряжением и номинальным током, а их расцепители - номинальным током и током срабатывания (уставки).

Выбор автоматов производится с учётом следующих требований :

1. Номинальное напряжение автомата, В:

.

2. Номинальный ток автомата, А:

.

3. Номинальный ток расцепителя любого вида, А:

.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя или электромагнитного элемента комбинированного расцепителя для ответвления к одиночному двигателю, А:

Предельно отключаемый ток автомата, А:

.

kн - коэффициент надёжности, учитывающий неточности в определении максимального кратковременного тока и разброс характеристик электромагнитных расцепителей, для выбираемых автоматов берётся равным 1,25, Iк..макс - максимальный ток к.з., который может проходить по защищаемому участку сети, А.

Результаты выбора автоматических выключателей представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Выбор автоматических выключателей

Потребитель	Iн , А	Iпуск , А	Марка АВ	Ном. ток АВ Iн.а , А	Ном. ток контактов Iн.к. , А	Кратность уставки эл-магнитного расцепителя Кэл.м	Iоткл кА	Ток отсечки электромагнитного расцепителя I.эл. , А
РП-1
5. Печь индукционная низкой частоты	9	-	ВА 51-25	25	12,5	7	3	7,1·12,5= 88,75
РП-3
1. Печь закалки	5	-	ВА 51-25	25	10	7	3	10·7= 70
2. Холодильная камера	22,6	22,6·6=135	ВА 51-25	25	25	7	3	25·7=175
3. Вентилятор	29,3	205	ВА 51-31	100	31,5	7	2	31,5·7=220,5
4. Кран-балка:	19,7	138	ВА 51-25	25	25	7	3	25·7=175
РП-4
1. Машина для испытания пластичности (1)	10,5	78,75	ВА 51-25	25	12,5	7	3	12,5·7=87,5
2. Машина для испытания прочности(2)	14,9	111,75	ВА 51-25	25	25	7	3	25·7=175
3. Машина для испытания динам. нагрузкой (3)	16,5	107,25	ВА 51-25	25	25	7	3	25·7=175
4. Печь индукционная низкой частоты	1,7	-	ВА 51-25	25	10	7	3	10·7=70
РП-1	148,9	-	ВА 51-31	150	125	10	12,5	125·10=1250
Ковачная машина	90	675	ВА51-31	100	125	10	12,5	125·10=1250
РП-2	76,6	-	ВА 51-31	100	80	3	2	80·3=240
Пресс	80	520	ВА 51-31	100	50	7	2	50·7=350

5.2 Выбор аппаратов управления

К аппаратам управления относятся магнитные пускатели, контакторы.

5.2.1 Выбор магнитных пускателей

Электромагнитные пускатели в исполнении с тепловым реле осуществляют функцию защиты электроприемников и линий электропередач от длительных перегрузок и от токов возникающих при обрыве одной фазы. Расшифровка марки магнитного пускателя на рисунке 2.

Рис. 2 Расшифровка марки магнитного пускателя

Пример расчета для токарного станка с номинальным током Iн.=26,2 А: выбираем магнитный пускатель ПМА - 352. Так как магнитные пускатели применяются в комплекте с тепловыми реле, то по справочнику выбираем тепловое реле марки ТРН - 40 с токовым расцепителем по номинальному току потребителя.

Так как токи некоторых потребителей очень большие и к ним не подходят тепловые реле, то выбираем не токовое реле, а тепловое.

Выбор магнитных пускателей представлен в таблице 7.

Таблица 7 - Выбор магнитных пускателей

Потребители	Iном	Серия магнитного пускателя	Токовое реле
			Тип	Нагревательный элемент
РП-1
Нагнетательный вентилятор	28,5	ПМА-352	ТРН-40	32,00 ч 35,20
Наждачный станок	22,0	ПМА-352	ТРН-40	25,00 ч 27,50
РП-2
Вентилятор	22,0	ПМА-352	ТРН-40	25,00 ч 27,50
РП-3
Холодильная камера	22,6	ПМА-352	ТРН-40	25,00 ч 27,50
Вентилятор	29,3	ПМА-352	ТРН-40	32,00 ч 35,20
Потребители	Iном	Серия магнитного пускателя	Токовое реле
			Тип	Нагревательный элемент
РП-4
Машина (1)	10,5	ПАЕ-300	ТРН-40	12,50 ч ХХХ
Машина (2)	14,9	ПАЕ-300	ТРН-40	16,00 ч 17,60
Машина (3)	16,5	ПАЕ-300	ТРН-40	20,00 ч 22,00

5.2.2 Выбор контакторов

Контактор - двухпозиционный аппарат с самозатвором, предназначенный для частых коммутаций токов в силовых сетях с токами, не превышающими токи нагрузки, приводимый в действие электромагнитной системой.

Расшифровка марки контактора указана на рисунке 3.

Рис. 3 Расшифровка марки контактора

Пример выбора контактора для электродвигателя РУ-1. Для запуска в работу и остановки двигателя выбран контактор поворотной серии КТ 6000. По [9, табл. 3.65] выбираем контактор типа КТ 6043 Б.

По справочным данным выбираем контакторы для остальных потребителей и заносим их в таблицу8.

Таблица 8 - Выбор контакторов

Потребители	Iном	Серия контактора	Токовое реле
			Тип	Нагревательный элемент
РУ-1
Ковочная машина	166,0	КТ 6023 Б Iном=250	ТРН-25	ТТ 200/5; 4,15 А 5,00 ч 5,50
РУ-2
Пресс	294	КТ 6043 А Iном=400	ТРН-25	ТТ 300/5; 4,9 А 5,00 ч 5,50

6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

В сетях с глухо заземленной нейтралью возможны однофазные, двухфазные и трехфазные токи токи короткого замыкания.

6.1 Ток однофазного к.з. Iкз(1)

Ток однофазного к.з. Iкз(1), являющийся минимально возможным, определяется в самой удаленной точке от аппаратов защиты. При этом учитывается, что к моменту к.з. напряжение в сети снижено на 5% по отношению к номинальному напряжению потребителя, а жилы кабелей нагреты предварительным током нагрузки до предельной, для кабеля, температуры 65єС, а обмотки питающего трансформатора - до 150єС.

Так, например, чтобы рассчитать Iкз(1) для станка токарного расположенного в РП-1 необходимо составит расчетную схему и схему замещения.

Расчетная схема Схема замещения

По формулам определяем ток однофазного короткого замыкания:

А, (стр. 58) [8]

,

где Uн.д - напряжение потребителя,

R - активное сопротивление,

x - реактивное,

zп полное сопротивление линии,

zтр - сопротивление трансформатора.

Сумма активных сопротивлений включает в себя сопротивления автоматических выключателей (Rа, Rн), разъединителей (Rр), точек соединения (Rт.с.), кабельной линии (r•l[1+б(20 - 65є]) и сопротивление дуги в данной точке.

Сумма реактивных сопротивлений включает в себя реактивное сопротивление автомата (xa).

6.2 Расчет трехфазных токов к.з.

Трехфазный ток к.з. определяется по формуле:

, (стр.58) [8]

Сумма активных сопротивлений включает в себя сопротивления автоматических сопротивлений (Rа, Rн), разъединителей (Rр), точек соединения (Rт.с.), кабельной линии (Rкаб) и сопротивление дуги в данной точке.

Сумма реактивных сопротивлений включает в себя реактивное сопротивление автомата (Xa)

Трехфазные и однофазные токи к.з. представлены в таблице 9, 10.

Таблица 9 - Токи однофазного короткого замыкания

Точки к. з.	Трансформатора, Zтр/3	Автоматические выкл.	Разьеденителей, Rр	Точек соединения, Rтс	Рубильников и Разьеденителей, Rр	Петли фаза -о ,z/FN	Дуги, Rд	Реле тока	Полное сопротивление участка цепи, Zп.	сумма Z, Ом	Ток одно фазного КЗ I, А
		Ra	Xa	Rн						Хтт	Rтт
Т1	1,883	0,4	0,5	0,6		0,029		127	20			21,034	0,149	1390
Т2		0,4	0,5	0,6	0,4	0,029	0,4	620,6	25			26,433	0,648	321
Т3		0,4	0,5	0,6	0,4	0,029	0,4	275	25			26,433	0,303	687
Т4		0,15	0,17	0,4		0,029		63,5	20			20,579	0,085	2424
Т5		0,15	0,17	0,4	0,2	0,069	0,2	51,9	25			25,819	0,079	2618
Т6		0,15	0,17	0,4		0,058		231,1	25			25,608	0,258	805
Т7		1,3	1,2	0,75		0,086		588,6	20			22,168	0,612	340
Т8		1,3	1,2	0,75		0,086		606,9	25			27,162	0,635	327
Т9		1,3	1,2	0,75		0,086		516,5	25			27,162	0,545	382
Т10		5,5	4,5	1,3		0,85		355,2	20			28,013	0,385	541
Т11		5,5	4,5	1,3		1,7		663,8	25			33,8	0,699	297
Т12		5,5	4,5	1,3		1,7		895,2	25			33,8	0,930	223
Т13		1,3	1,2	0,75		0,108		46	15	0,67	0,42	20,838	0,068	3032

Таблица 10 - Токи трехфазного короткого замыкания

Точки к. з.	Сопротивление; мОм	сумма Z, Ом	Ток одно фазного КЗ I, А
	Трансформатора, Zтр/3	Автоматические выкл.	Точек соединения, Rтс	Рубильников и Разьеденителей, Rр	z каб. лин.	Дуги, Rд	Полное сопротивление участка цепи, Zп.
		Ra	Xa	Rн			R кл	X кл
Т14	5,65	0,4	0,5	0,6					15	15,025	0,0206	11141
Т15		0,4	0,5	0,6	0,054		44,7	6	20	49,344	0,0493	4668
Т16		0,15	0,17	0,4					15	15,007	0,015	15350
Т17		0,15	0,17	0,4	0,021		10,4	3	20	22,745	0,0227	10127
Т18						0,5			15	15,008	0,015	15348
Т19		1,3	1,2	0,75	0,043	0,5	50	4,8	20	54,101	0,0541	4257
Т20									15	15	0,015	15357
Т21		5,5	4,5	1,3	1,7		117	3,6	20	118,983	0,1189	1936
Т22		0,4	0,5	0,6					15	15,025	0,0150	15331

7. ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ

Согласно требований п.1.7.79 и п.3.1.9 [7] в электроустановках с глухозаземлённой нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка, при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток К.З., превышающий не менее чем:

· в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя:

Iк.з.(1)/Iвст?3;

· в 1,25 раза ток отсечки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя:

Iк.з.(1)/Iэл.м?1,25.

Условие выполняется. К тому же, корпус предохранителя ПИ2-250 может выдержать максимальный ток К.З. в 10 кА (табл.6[4.6]), а трехфазный ток К.З. в точке Т5 составит 39799 А. Следовательно предохранитель устанавливаем в кожухе, с наличием резерва.

Автоматический выключатель в РП-1 с Iэл.м.=1250 А, при Iк.з.(1)=11384,4 А в точке Т2 нас устраивает (11384,4/1250?1,25). По таб. 7 [4.6].

Отключающая способность данного автоматического выключателя составляет 12,5 кА, что меньше трехфазного тока К.З. в точке Т2 (т.е.30000?12500). Устанавливаем данный автоматический выключатель в корпусе с наличием резерва.

Окончательный выбор остальных аппаратов защиты представлен в таблице 11.

Таблица 11 - Окончательный выбор аппаратов защиты

Потребитель	Iкз(1) Iкз(3)	Аппараты защиты	Удовлетворяет(+) Не удовл (-)
Наименование	Pн кВт	Iн А		Автоматические выключатели	Предохранители
				Тип	Iн	Iэл.р	Iоткл	(Iк.з.(1)/Iэл.рас)?1,25 Iоткл/?I	Тип	Iвст.	Iоткл.	(Iкз(1)/Iвст).?3
Станок токарный	13,2	26,2	1390 11141	-	-	-	-	-	Пн2-250	150	10	9	+
Конвеер	26	48,9	321 4668	-	-	-	-	-	Пн2-250	150	10	2,14	-
Сварочный 1	30	30	687 15350	ВА 51-25	100	350	2	1,9	Пн2-250	60	10	11,45	+
Конвейер	21,5		2424 10127	-	-	-	-	-	Пн2- 250	150	10	16,16	+
Печь индукционная	1,8	5	2618 15348	ВА 51-25	10	70	3	37,4	-	-	-	-	+
Вентилятор	15	29,3	805 4257	ВА 51-25	100	220	2	3,6	-	-	-	-	+
Машина (3)	1,5	16,5	340 15357	ВА 51-25	25	175	3	1,9	-	-	-	-	+
Печь индукционная	1,03	1,7	327 1936	ВА 51-25	25	70	3	4,6	-	-	-	-	+

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Правила устройства электроустановок. М.: КНОРУС, 2010.

2. Липкин. Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Высшая школа, 1990.

3. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. В 2-х книгах под общей редакцией А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. Книга 2: Технические сведения оборудований. М., «Электроэнергия» 1974.

4. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения С.А. Бажанов и др. под редакцией И.А. Баумштейна и М.В. Хомякова 2-е изд. переработано и дополнено -М.: Энергоиздат 1981.

5. Электроснабжение предприятий верхнекамского калийного месторождения. Учебное пособие. Под общей редакцией Б.В.Васильев. г. Пермь-2000г.

6. Инструкция по расчету системы электроснабжения подземных участков калийных рудников: методические указания по курсовому и дипломному проектированию. Пермский Государственный технический университет. Г. Пермь 1995.

7. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. Ю.Г. Барыгина, Л.Е. Федорова, М.Г. Зименкова и др..

8. Шеховцев В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 214 с., ил.

9. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов -3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1979.

Размещено на Allbest.ru