Проектирование системы электроснабжения завода станкостроения. Электроснабжение цеха обработки корпусных деталей

7,3 кА

20 кА

Тип выключателя

ВБЛ-10-1600У3

ВБЛ-10-1000У3

Выбор трансформатора тока

По напряжению установки:

(13.26)

По току:

(13.27)

(13.28)

Выбираем трансформатор тока ТПЛК-10У3

Технические данные

Номинальное напряжение, = 10кВ

Первичный ток, = 1600А

Вторичный ток, =5А

Класс точности 0,5

Ток электродинамической стойкости,

Ток термической стойкости,

Время протекания тока термической стойкости,

Нагрузка измерительной обмотки, =10ВА

Проверка по электродинамической стойкости:

(13.29)

По термической стойкости:

(13.30)

По вторичной нагрузке:

(13.31)

(13.32)

(13.33)

В цепи понижающего двухобмоточного трансформатора устанавливаются: амперметр, счетчики активной и реактивной энергии.

Таблица 13.1.3 - Вторичная нагрузка трансформатора тока

Наименование прибора	Тип	Кол-во	Нагрузка,
			А	В	С
Амперметр	Э-335	1	-	0,5	-
Счётчик активной и реактивной энергии	ПСЧ - 4АР.05.2	1	0,3	-	0,3
Итого:			0,3	0,5	0,3

Сопротивление приборов:

(13.34)

Сопротивление контактов при 2-3 приборах =0,05.

Чтобы трансформатор тока работал в заданном классе точности, необходимо выдержать условие:

(13.35)

(13.36)

Сечение соединительных проводов:

(13.37)

- для соединения трансформатора тока в неполную звезду;

- длина соединительных проводов от трансформатора тока до приборов в один конец, на подстанции указанная длина снижается на 15-20%.

В данном случае примем длину равной 40 метров для всех линий ГРУ (11), но с учетом снижения =34 (м).

Выбираем контрольный кабель с алюминиевыми жилами, сечением

6 мм², марки АКРВГ.

Выбор трансформаторов тока представлен в таблице 13.1.4.

Таблица 13.1.4 - Выбор трансформаторов тока

Условия выбора	Вводная ячейка РУ 6 кВ	Секционная ячейка	Ячейка к ТП 3
	Расч. значение	Каталожн значение	Расч. значение	Каталожн значение	Расч. значение	Каталожн значение
	6 кВ	10 кВ	6 кВ	10 кВ	6 кВ	10 кВ
	1349А	1600 А	674 А	800А	85 А	100А
	7,3 кА	27 кА	7,3 кА	27 кА	7,3 кА	14,5 кА
	15,4 кА	74,5 кА	15,4 кА	74,5 кА	15,4 кА	74,5 кА
Тип тр-ра тока	ТПЛ-10-1600/5У3	ТПЛ-10-800/5У3	ТПЛ-10-100/5У3

Условия выбора	Ячейка к ТП1, ТП2, ТП4, ТП5, ТП6, ТП7, ТП8.	Ячейка к ДСП
	Расч. значение	Каталожн значение	Расч. значение	Каталожн значение
	6 кВ	10 кВ	6 кВ	10 кВ
	216 А	400 А	46 А	100А
	7,3 кА	14,5 кА	7,3 кА	14,5 кА
	15,4 кА кА	74,5 кА	15,4 кА	74,5 кА
Тип тр-ра тока	ТПЛ-10-400/5У3	ТПЛ-10-100/5У3

Выбор трансформаторов напряжения

Выбираем трансформатор напряжения: НТМИ - 6 - 66, имеющий в классе точности 0,5, S_НОМ = 75 ВА.

Расчёт производим в виде таблицы 13.1.5.

Проверка по вторичной нагрузке:

(13.38)

Трансформатор напряжения удовлетворяет условию.

В качестве соединительных проводов принимается контрольный кабель с сечением жил по условию механической прочности:

АКРВГ -2,5 мм²

Таблица 13.1.5 - Выбор трансформатора напряжения

Прибор	Тип	S одной обмотки	Число обмоток	Число приборов	Общая потреб-ляемая мощность
Вольтметр	Сборные шины	Э-335	2,0	1	1	2,0ВА
Счётчик активной и реактивной энергии	Ввод 6кВот трансфор-матора	ПСЧ -4АР-05.2	2,0ВА	1	1	2,0ВА
Счётчик активной и реактивной энергии	Линии 6 кВ	ПСЧ -4АР-05.2	2,0ВА	1	9	18ВА
Итого	-	-	-	-	22ВА

Выбор предохранителя

Таблица 13.1.6 - Выбор предохранителей

Условие выбора	Трансформатор напряжения
	расчетное значение	каталожное значение
	6
	0,01	-
	9,19 кА	не нормируется
Тип	ПТН001-6УЗ

ПКТ:- П - предохранитель, Т- для защит силовых трансформаторов и линий, Н - для трансформаторов напряжения.

Выбор ограничителей перенапряжения

Таблица 13.1.7 - Выбор ограничителей перенапряжения

Тип	Uн, кВ	Наибольшее допустимое напряжение, кВ	Остаточное напряжение при импульсном токе 5000 А, кВ
ОПН-6	6	7,2	21,2
ОПН-35	35	40,5	102

13.2 Выбор кабелей

Кабели выбирают:

По напряжению установки:

(13.39)

По допустимому току:

(13.40)

(13.41)

По нагреву:

(13.42)

0,88- температурный коэффициент (13, табл.1.3.3);

= 0,84- коэффициент, учитывающий число рядом проложенных кабелей (13, табл.1.3.26)

1 -коэффициент, учитывающий режим работы.

(13.43)

коэффициент, учитывающий длительность перегрузки.

По экономической плотности тока:

(13.44)

Где - экономическая плотность тока, таблица 4.5 (11).

Проверяем на термическую стойкость:

(13.45)

(13.46)

(13.47)

=92 Ас^1/2 /мм² ? кабель с алюминиевыми сплошными жилами (11).

Принимаем кабель ААБ - 6 - (3х120), с допустимым током 260 А.

Проверяем кабель по потере напряжения:

 (13.48)

(13.49)

(13.50)

(13.51)

По потере напряжения кабель проходит.

Из трёх полученных сечений выбирается наибольшее и проверяется по потере напряжения, которое на должно превышать 5% согласно ПУЭ.

Выбор кабеля представлен в таблице 13.2.1.

Таблица 13.2.1 - Выбор кабеля

Наиме- нование участка	Расчетная нагрузка на один кабель, А	Сечение кабеля, мм2	Марка и сечение кабеля
		Ток допустимый, А
	Iн, А	Iпа,А	По допустимому току	По экон. плотности тока	По терм. стойкости	Iдоп, А
ГПП - ТП1	125	249	3х120	3х35	3х120	ААБ 3х120
			260	125	260	260
ГПП - ТП2	99	198	3х120	3х25	3х120	ААБ 3х120
			260	105	260	260
ГПП - ТП3	47	93	3х35	3х95	3х120	ААБ 3х120
			125	225	260	260
ГПП - ТП4	112	223	3х120	3х120	3х120	ААБ 3х120
			260	260	260	260
ГПП - ТП5	96	192	3х95	3х120	3х120	ААБ 3х120
			225	260	260	260
ГПП - ТП6	96	192	3х95	3х35	3х120	ААБ 3х120
			225	125	260	260
ГПП- ТП7	72	151	3х120 260	3х120 260	3х120 260	ААБ 3х120 260
ГПП- ТП8	109	221	3х95 225	3х35 105	3х120 260	ААБ 3х120 260
ГПП -ДСП	54	-	3х10	3х70	3х95	АСБ 3х95
			60	190	225	225

Выбор жестких шин 6кВ

Согласно ПУЭ 1.3.28 жесткие шины в пределах РУ всех напряжений выбираются по условию нагрева (по допустимому току). При этом учитываются не только нормальные, но и послеаварийные режимы. В закрытых РУ 6-10кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за их высокой стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках.

При токах 3000А применяются одно- и двухполосные шины. Выбор шин производится по нагреву.

В расчете примем однополосные шины, так как

Условия выбора:

(13.52)

где - допустимый ток на шины выбранного сечения, А

Рассчитываем токи:

(13.42)

(13.53)

Принимаем к установке однополосные алюминиевые шины с размерами (80х6) мм с допустимым током 1150 А.

Определяем расчётные токи продолжительных режимов:

 (13.54)

Для неизолированных проводов и окрашенных шин принимаем = 70⁰С; = 25⁰С; тогда:

(13.55)

Условие выполняется: , следовательно шины проходят по допустимому нагреву.

Проверку шин на термическую стойкость производим согласно условию:

(13.56)

где - минимальное сечение шины по термической стойкости.

- выбранное сечение.

Сечение проводника, отвечающее его термической стойкости определяем по формуле:

(13.57)

Где - полный импульс квадратичного тока КЗ.

Находим расчетное сечение:

(13.58)

,

Условие соблюдается, следовательно сечение шины выбрано правильно и проходит по термической стойкости.

Момент инерции:

(13.59)

Механический расчет однополосных шин.

Определяем наибольшее удельное усилие при токе КЗ:

(13.60)

- расстояние между фазами равно 0,25м.

Равномерно распределенная сила создает изгибающий момент:

(13.61)

где - длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции равна 1м.

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента:

 (13.62)

где - момент сопротивления шины.

Момент сопротивления шин при установке их вертикально:

(13.63)

Шины механически прочны, если соблюдается условие:

(13.64)

Условие механической прочности выполнено.

К установке принимаем алюминиевые шины прямоугольного сечения (80Ч6) с длительно допустимым током 1150 А.

13.3 Выбор проводниковой продукции и аппаратуры на стороне 0,4 кВ

Выбор автоматических выключателей

Выбор автоматических выключателей производится по трём условиям:

Uн ? Uуст;

Iтр ? 1,15*Iнэ; (13.65)

Iэр ? 1,25*Iпуск; (13.66)

где Iтр - ток теплового расцепителя автоматического выключателя;

Iэр - ток электромагнитного расцепителя автоматического выключателя;

Iнэ - номинальный ток электроприёмника;

Iпуск - пусковой ток электроприёмника.

(13.67)

Iпуск = Кп·Iнэ, (13.68)

где Кп - коэффициент пуска

Выбор магнитных пускателей

Магнитные пускатели предназначены для частых пусков и дистанционного включения. Защищает от исчезновения и чрезмерного снижения напряжения, а также от перегрузки при наличии теплового реле.

Выбор магнитных пускателей производится по току защитного элемента, по назначению и исполнению по степени защиты.

Выбор проводниковой продукции

Выбор проводниковой продукции производится по трём условиям:

Uн ? Uуст;

Iдоп ? ; (13.69)

Iдоп ? ; (13.70)

где Iз - ток защитного аппарата, для автомата - ток теплового расцепителя.

Кз - коэффициент, учитывающий требует ли сеть защиты от прегрузки.

Рассматриваем ШР - 1

Горизонтально-расточный станок

=

Iпуск = 7·29,6 = 207 А

Iтр ? 1,15·29,6 = 34,1А

Iэр? 1,25·207= 258,8А

Выбираем выключатель:

ВА13-29 Iтр=63А, Iэр=300А

Выбираем магнитный пускатель:

ПМЛ-323 Iн = 40А, реверсивный с тепловым реле, IP54 с кнопками «пуск» и «стоп».

Тепловое реле РТЛ-80 Iн = 80А, пределы регулирования срабатывания 30-40А, максимальный ток продолжительности режима 40А.

Выбор проводниковой продукции

Так как сеть требует защиты от перегрузки, то проводники выбираем по следующему условию:

(13.71)

Кз =1,15. Температуру в помещении примем равной 20 градусов. Прокладка проводников будет проводиться открыто в трубах во избежание механических повреждений.

(13.72)

Кn=0,8 - Расстояние в свету 100мм. (13,табл. 1.3.26)

Кt=1,07 При нормированной температуре жил 60С (13,табл. 1.3.3)

Так как все приемники с ПВ=100%, то Кпв=1

Выбираем АПВ 1(3х35). Iдоп = 95А.

От РУ 0,4кВ к РП:

(13.73)

(ПУЭ 1.3.3)

Выбираем АВВГ 1(3х70+3х50). Iдоп = 140А.

Выбор остальных элементов производится аналогично.

Результаты расчета сведены в таблицу 10.9.

Результаты расчёта и выбора заносим в таблицу 13.3.1

	Таблица 13.3.1 Выбор проводниковой продукции и аппаратуры на ШР1
№	Наименование	Pн	Кп	Iн.д.	Iпуск	Iт.р.	Тип	Iт.р.	Тип М.П.	Тип	Iн.э.	Марка	Iдоп.
	оборудования	КПД	Cosц			Iэ.р.	автомата	Iэ.р.		реле		провода
												сечение
1	Горизонтально-расточный станок	10,5	7	29,6	207	34,1	ВА 13-29	63	ПМЛ-323	РТЛ-80	30-40	АПВ	95
		0,9	0,6			258,8		300			40	3(1х35)
2	Краны консольные поворотные	3,25	7	11,1	77,7	12,8	ВА 13-25	16	ПМЛ-223	РТЛ-25	9,5-14	АПВ	22
		0,89	0,6			97,1		112			14	3(1х3)
3	Агрегатно-расточный станок	14	7	39,4	276	45,31	ВА 13-29	63	ПМЛ-323	РТЛ-80	30-40	АПВ	95
		0,9	0,6			345		378			40	3(1х35)
4	Токарно-шлифовальный станок	11	7	28,6	200,2	32,9	ВА 13-25	63	ПМЛ-323	РТЛ-80	30-40	АПВ	95
		0,9	0,6			250,3		300			40	3(1х35)
5	Радиально-сверлильный станок	5,2	7	14,7	102,5	16,9	ВА 13-25	25	ПМЛ-223	РТЛ-25	13-19	АПВ	40
		0,9	0,6			128,1		175			19	3(1х8)
6	Продольно-фрезерный станок	33	7	94,1	658,7	108,2	ВА 51-33	125	ПМЛ-623	РТЛ-200	95-125	АПВ	70
		0,89	0,6			823,4		1250			125	3(1х95)

Примечание: способ прокладки - в трубе, Кпопр = 1, t=25C, длительный режим работы.

14 РАСЧЁТ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

Вероятность поражения какого-либо сооружения, не оборудованного молниезащитой, может оцениваться формулой:

1/год (14.1)

Где - ожидаемое количество поражений в год, 1/год, - среднее число поражений в год на единицу площади в данном районе, 1/(м *год), при продолжительности грозовой деятельности 10-80 ч/год эта величина составляет 1/(м *год); а = 35м,b = 24м,h = 8,25м длина, ширина и высота объекта соответственно.

Чтобы быть полностью защищенным объект должен находиться в зоне действия молниеотвода.

Поверхность ограничивающая зону защиты стержневого молниеотвода может быть представлена ломанной линией.

Отрезок ав - часть прямой соединяющий вершину молниеотвода с точкой поверхности земли, удаленной на от оси молниеотвода.

Отрезок вс - часть прямой, соединяющей точку молниеотвода на высоте с точкой поверхности земли удаленной на . Точка находится на высоте .

Радиус защиты на высоте :

(14.2)

А на высоте :

(14.3)

Зона защиты двумя молниеотводами имеет большие размеры, чем сумма защиты двух одиночных молниеотводов.

Расчетная зона одиночного стержневого молниеотвода высотой представляет собой конус

ОРУ располагаются на большой территории и их приходится защищать несколькими молниеотводами.

Размеры ОРУ: 35х24х8,5.

Предполагаем для защиты ОРУ использовать четыре молниеотвода, располагаемых по углам защищаемой территории.

Задаемся высотой стержня от земли

(14.4)

Радиус защиты на высоте = 5м:

(14.5)

на высоте =16м:

(14.6)

на высоте = 13,3м:

(14.7)

(14.8)

Строим конус образованный молниеотводами.

На высоте равной 8,5м радиус защиты будет равен:

 (14.9)

Как видно из нижеприведенного рисунка площадь перекрываемая молниеотводами, где вероятность поражения сведена к минимуму, перекрывает площадь ОРУ.Рисунок 11.1 - К расчету молниезащиты

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время созданы методы расчета и проектирования цеховых сетей, выбора мощности трансформаторов, методика определения электрических нагрузок, выбора напряжений, сечений проводов и жил кабелей. Главной проблемой является создание рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий. Созданию таких систем способствует: выбор и применение рационального числа трансформаций; выбор и применение рациональных напряжений, что дает значительную экономию в потерях электрической энергии; правильный выбор места размещения цеховых и главных распределительных и понизительных подстанций, что обеспечивает минимальные годовые приведенные затраты; дальнейшее совершенствование методики определения электрических нагрузок. Проведение расчета молниезащиты обеспечивает необходимую защиту электротехнического персонала при аварийных ситуациях.

Рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, а также схем электроснабжения и их параметров ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации построения систем электроснабжения. Общая задача оптимизации систем внутризаводского электроснабжения включает рациональные решения по выбору сечений проводов и жил кабелей, способов компенсации реактивной мощности, автоматизации и диспетчеризации и другие технические и экономические решения в системах электроснабжения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Справочник по проектированию электроснабжения /Под редакцией Ю.Г.Барыбина -М:Энергоатомиздат 1990-576 с

Федоров А.А, Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов -М: Энергия, 1979-408 с

Федоров А.А, Старкова Л.Е.Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий -М:Энергоатомиздат, 1987.

Кудрин Б.И., Прокопчик В.В. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие для вузов. Минск: Высшая школа, 1988 - 357 с

Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Электрооборудование и автоматизация. Под редакцией А.А.Федорова и др. -М:Энергоиздат, 1981

Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Промышленные электрические сети. Под редакцией А.А.Федорова - М:Энергия, 1980

Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под редакцией А.А.Федорова в 2-х книгах. М.Энергия, 1973

Электротехнический справочник в 3-х томах. Том 3 кн.1. Под общей редакцией профессоров МЭИ-М:Энергоатомиздат 1988

Электротехнический справочник Том 2. Под редакцией П.Г.Грудинского и др. М:Энергия 1975

Указания по проектированию компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий, М:Тяжпромэлектропроект 1984.

«Электрооборудование станций и подстанций» Рожкова Л.Д., Козулин В.С., М. Энергоатомиздат, 1987.

Методические указания по проектированию СЭС

Правила устройства электроустановок