Разработка системы электроснабжения и монтажа электрооборудования фрезерного участка электромеханического цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Электротехническая часть

1.1 Характеристика монтажного участка электромеханического цеха

1.2 Технические характеристики электроприемников цеха

1.3 Расчет электрических нагрузок

1.3.1 Расчет силовой нагрузки

1.4 Расчет освещения

1.4.1 Расчет рабочего освещения

1.4.2 Аварийное освещение

1.5 Расчет потерь мощности в трансформаторе

1.6 Выбор элементов питающей сети

1.6.1 Выбор защитной аппаратуры для электроприемников

1.6.2 Выбор защитной аппаратуры для распределительных пунктов

1.6.3 Выбор защитной аппаратуры объекта

1.7 Выбор элементов распределительной сети

1.7.1 Выбор распределительных устройств

1.8 Выбор линии электроснабжения

1.8.1 Выбор линии электроснабжения электроприемников

1.8.2 Выбор линии электроснабжения распределительных пунктов

1.8.3 Выбор шинопровода

1.8.4 Выбор троллейных линий

1.9 Выбор трансформатора

1.10 Расчет токов короткого замыкания

1.10.1 Расчет токов короткого замыкания

1.10.2 Проверка элементов распределительной сети по токам короткого замыкания

1.11 Расчет заземляющего устройства

1.12 Выбор измерительной аппаратуры объекта

Заключение

Список использованных источников

Введение

Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которого приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.

Потребление электроэнергии в промышленности значительно увеличилось благодаря созданию гибких автоматизированных производств.

Энергетической программой предусмотрено создание мощных территориально-производственных комплексов (ТПК) в тех регионах, где сосредоточены крупные запасы минеральных и водных ресурсов. Такие комплексы добывают, перерабатывают, транспортируют энергоресурсы, используя в своей деятельности различные электроустановки по производству, передаче и распределению электрической и тепловой энергии.

Объединение региональных ОЭС в более мощную систему образовало Единую энергетическую систему (ЕЭС) Российской Федерации. ЕЭС позволило снизить необходимую генераторную мощность по сравнению с изолированно работающими электростанциями и осуществлять более оперативное управление перетоками энергетических мощностей с Востока, где находиться около 80% топливных и гидроресурсов, на Запад страны, так как в европейской части страны размещается 80% всех потребителей энергии. Для электрической связи между ОЭС служат сверхдальние линии электропередач напряжением 330; 500; 750 и 1150 кВ.

Энергетическая политика РФ предусматривает дальнейшее развитие энергосберегающей программы. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем: перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствование энергетического оборудования, реконструкция устаревшего оборудования; сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных энергетических ресурсов. Предусматривается также замещение органического топлива другими энергоносителями, в первую очередь ядерной и гидравлической энергией.

Но повышение надежности связано с увеличением стоимости системы электроснабжения, поэтому важной задачей должно считаться определение оптимальных показателей надежности, выбор оптимальной по надежности структуры системы электроснабжения.

Также важной задачей является обеспечение требуемого качества электроэнергии. Низкое качество электроэнергии приводит помимо прочих нежелательных явлений к увеличению потерь электроэнергии как в электроприемниках, так и в сети. Важное значение приобрело измерение показателей качества электроэнергии.

Целью курсового проекта является разработка системы электроснабжения и монтажа электрооборудования фрезерного участка электромеханического цеха.

Для достижения данной цели необходимо выполнить следующие задачи:

- рассчитать электрические нагрузки;

- выбрать элементы питающей и распределительной сети;

- рассчитать токи короткого замыкания;

- рассчитать заземляющее устройство.

1. Электротехническая часть

Данный раздел содержит расчет нагрузок электрооборудования монтажного участка электромеханического цеха, а также обоснование выбора элементов и аппаратуры питающей и распределительной сети.

1.1 Характеристика монтажного участка электромеханического цеха

Монтажный участок электромеханического цеха предназначен для серийного выпуска продукции. Поэтому его непрерывная работа должна быть полностью обеспечена системой электроснабжения. Этот цех является вспомогательным цехом завода. По надежности и бесперебойности ЭСН оборудование относится к категории.

При проектировании системы электроснабжения необходимо правильно определить условия окружающей среды, которые оказывают влияние на степень защиты применяемого оборудования.

Электрооборудование работает при нормальных условиях окружающей среды, грунт в районе цеха - суглинок (t = +15єС, с = 100 Ом *м)

В помещениях с нормальной средой электрооборудование должно быть защищено от механических повреждений, а также от случайных прикосновений к голым токоведущим частям.

Монтажный участок электромеханического цеха по степени взрыво- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества.

По электробезопасности цех относится к классу повышенной опасности, так как в цехе очень много токоведущих частиц (пыль, стружка) металла, которые оседают на ЭО. В результате чего возможно прикосновение обслуживающего персонала с корпусами ЭО и металлоконструкции, связанных с землей.

В качестве грузоподъёмного механизма используется кран-балка.

Цех получает электроснабжение от собственной трансформаторной подстанции, расположенной на территории участка.

Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 м каждый.

Размер цеха AхBхH = 24х24х8 м.

1.2 Технические характеристики электроприемников цеха

Размещение электроприемников цеха показано на чертеже КП.440448.007.00.

Технические данные электроприемников указаны в таблице 1.

Таблица 1 - Технические данные электроприемников цеха

Наименование электрооборудования	Тип	Р н, кВт	n	К и	cosц	tgц	Примечание
Сверлильные станки	2М112	8	4	0,14	0,5	1,73
Радиально - сверлильные станки	2М57	7	2	0,16	0,6	1,33
Вертикально - сверлильные станки	2А125	4	2	0,16	0,6	1,33
Настольно - сверлильные станки	2М112	2,2	4	0,14	0,5	1,73
Резьбонарезные станки	РМ - 431	6	4	0,14	0,5	1,73
Горизонтально - фрезерные станки	675П	9,5	3	0,16	0,6	1,33
Вертикально - фрезерные станки	ВМ127М	7,5	3	0,17	0,6	1,17
Кран - балка		10	1	0,1	0,5	1,73	ПВ=60%
Вентиляторы	ВД-4	4,5	2	0,6	0,8	0,75

1.3 Расчет электрических нагрузок

При разработке проекта электроснабжения участка необходимо определить максимальную электрическую мощность, чтобы обеспечить нормальную работы объекта. В зависимости от этого значения, называемого расчетной нагрузкой, выбирается источник электроснабжения и все оборудование электрической сети, обеспечивающее передачу требуемой мощности: линии, трансформаторы, распределительные устройства. Расчетная нагрузка состоит из силовой и осветительной.

Рассчитывать начинают с определения суммарной номинальной мощности группы потребителей:

УР_ном = Р_эп · n (1)

где УР_ном - мощность группы из n приемников, кВт;

Р_эп - мощность одного электроприёмника, кВт;

n - количество электроприемников, шт.

Среднюю активную, реактивную и полную мощности за смену Р_см; Q_см; S_см определяют по формулам

Р_см = К_и·?Р_ном (2)

Q_см = Р_см·tgц (3)

S_см = (4)

где К_и - коэффициент использования;

Р_см - активная мощность, кВт;

Q_см - реактивная мощность, кВАр;

S_см - полная мощность, кВАр;

tgц - коэффициент реактивной мощности.

Эффективное число электроприемников n_э определяется в зависимости от числа электроприемников на РП и среднего коэффициента использования (К_и.ср.) [2 стр. 25 табл. 1.5.2]

В соответствии с практикой проектирования принимается К_мґ=1,1 при ?n ? 10. К_м определяется по [2 стр. 26 табл. 1.5.3]

Определяют максимальную расчетную активную и реактивную нагрузки

Р_max = К_м ·Р_см (5)

Q_max = К_мґ· Q_см (6)

S_max = (7)

где Р_max - максимальная активная мощность, кВт;

Q_max - максимальная реактивная мощность, кВАр;

S_max - максимальная полная мощность, кВАр;

К_м - коэффициент максимума активной мощности;

К_мґ - коэффициент максимума реактивной мощности.

Ток для распределительного пункта определяют по формуле

I_max = S_max/(·U) (8)

где I_max - максимальный ток для распределительного пункта, А;

U - напряжение, 380В.

1.3.1 Расчет силовой нагрузки

Сверлильный станок типа 2М112 (позиция 1, 2, 3,4)

Мощность электроприемника Р_эп=8 кВт;

Коэффициент использования К_и=0,14; cosц=0,5; tgц =1,73.

По формуле (1) находят суммарную мощность n электроприемников:

УР_н = 8·4=32 кВт;

Определяют среднюю нагрузку за смену:

активная мощность по формуле (2)

Р_см =0,14·32=4,48 кВт;

реактивная мощность по формуле (3)

Q_см =4,48·1,73=7,75кВАр;

полная мощность по формуле (4)

S_см=8,95 кВА.

Резьбонарезный станок типа РМ-431 (позиция 12, 13, 14, 15)

Мощность электроприемника Р_эп=6 кВт;

Коэффициент использования К_и=0,14; cosц=0,5; tgц=1,73.

По формуле (1) находят суммарную мощность n электроприемников

УР_н = 6·4=24 кВт;

Определяют среднюю нагрузку за смену:

активная мощность по формуле (2)

Р_см =0,14·24=3,36 кВт;

реактивная мощность по формуле (3)

Q_см =3,36·1,73=5,8 кВАр;

полная мощность по формуле (4)

S_см=6,7 кВА.

Вертикально - фрезерный станок типа ВМ127М (позиция 20, 21, 22)

Мощность электроприемника Р_эп=7,5 кВт;

Коэффициент использования К_и=0,17; cosц=0,65; tgц=1,17.

По формуле (1) находят суммарную мощность n электроприемников

УР_н = 7,5·3=22,5 кВт;

Определяют среднюю нагрузку за смену:

активная мощность по формуле (2)

Р_см =0,17·22,5=3,8 кВт;

реактивная мощность по формуле (3)

Q_см =3,8·1,17=4,47кВАр;

полная мощность по формуле (4)

S_см=5,89 кВА.

Находят суммарную нагрузку за смену по РП-1 суммированием активных, реактивных и полных мощностей электроприемников по данному распределительному пункту.

Суммарная активная мощность:

УР_см 4,48+2,24+0,64+ 0,308=7,67 кВт;

Суммарная реактивная мощность:

УQ_см =7,75+3,43+0,85+0,53=12,56 кВАр;

Суммарная полная мощность:

?S_см =8,95+4,09+1,13+0,38=14,56 кВА.

Определяют эффективное число электроприемников n_э=13,125.

Определяем коэффициенты максимума для активной К_м по [2, таблица 1.5.3] и реактивной мощности, К_мґ [2, стр26].

К_м=1,85.

К_мґ=1,1.

Максимальная нагрузка для распределительного пункта определяется по формулам (5, 6, 7)

- активная мощность:

Р_max =1,85·7,67=14,19 кВт;

- реактивная мощность:

Q_max =12,56·1,1=13,82 кВАр;

- полная мощность:

S_max = 19,8 кВА

Ток для распределительного пункта определяется по формуле (8)

I_max =19,8/(·0,38) =29,77 А.

Расчет остальных РП аналогичен и приведен таблице 2.

Суммарная максимальная нагрузка по распределительным пунктам составит

(9)

где Р_{max РПn} - суммарная активная мощность по всем РП

т.е. ?Р_max=Р_{max рп1}+Р_{max рп2}+Р_{max рп3}=14,19+15,38+22,06=51,63кВт;

?Q_max=Q_{max рп1}+Q_{max рп2}+Q_{max рп3}=13,82+12,6+13,68=40,1кВАр;

?S_max=S_{max рп 1}+S_{max рп2}+S_{max рп3}=19,8+19,8+25,96=65,66кВА;

?I_max=I_{max рп1}+I_{max рп2}+I_{max рп3}=29,77+29,92+39,04=98,04 А.

Результат заносится в строку «Всего по РП» таблицы 2.

1.4 Расчет освещения

Целью расчета освещения является:

- выбор осветительных приборов;

- определение количества светильников и их расположение на участке.

Для определения осветительной нагрузки применяют метод коэффициента использования светового потока.

Метод коэффициента использования светового потока предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей и при отсутствии крупных затеняющих предметов.

1. Площадь освещаемого помещения определяется по формуле

S=А · В (10)

2. Выбрать тип светильника в соответствии с освещаемым объектом [4, Таблицы С.1 - С.4 Приложения С].

3. Равномерно разместить светильники по площади помещения. При размещении светильников необходимо соблюдать нормативные расстояния:

- расстояние между светильниками - 4-6 м;

- между рядами - 6-8 м;

- минимальное расстояние от стен - 2 м;

- на чертеже должны быть указаны расстояния между светильниками и расстояние крайних светильников от стен помещения;

- допускается на чертеже не изображать все светильники в ряду, а только первые и последние два из них, соединенные штриховой линией взаимосвязи с указанием над ней общего числа светильников.

4. Определить количество светильников - n, шт.;

5. Показатель помещения определяется по формуле

i = , (11)

где i - показатель помещения;

a, b - длина и ширина помещения, м;

h - высота подвеса светильников, выбирается по условиям слепящего действия таблица 2.3, [4].

6. Определяют коэффициенты отражения стен Р_с, %, потолка Р_п, %, рабочей поверхности Р_р, %, по таблице С.12, приложения С [4].

7. Определяют для принятого светильника значение коэффициента использования светового потока К_ис, % по таблице С.13, приложения С[4].

8. Определяют минимальную допустимую освещенность Е_п, определяемую по таблице С.11 Приложения С.

9. Определяют коэффициент запаса К_з по таблице С.10, приложения С.

10. Определяем световой поток от светильников по формуле

F = (12)

где F - световой поток от светильников, лм;

Е_п - минимальная допустимая освещенность помещения, лк;

S - площадь освещаемого помещения, м²;

К_з - коэффициент запаса;

n - количество светильников, шт.;

К_ис - коэффициент использования светового потока, выраженный не в процентах, а в долях единицы.

11. По таблицам С.6-9, приложения С [4] выбирают тип лампы. Поток лампы не должен отличаться от расчетного значения потока F более чем на -10…+20%. Если невозможно подобрать лампу, поток которой отличался от расчетного в указанных пределах, необходимо изменить количество ламп и произвести перерасчет.

12. Определяют фактическую освещенность помещения от принятых ламп по формуле

Е_ф = (13)

где F_л - световой поток выбранной лампы, лм;

n - количество светильников, шт.;

К_ис - коэффициент использования светового потока, выраженный не в процентах, а в долях единицы;

S - площадь освещаемого помещения, м²;

К_з - коэффициент запаса.

13. Полученное значение Е_ф должно быть больше чем минимальная допустимая освещенность помещения Е_п.лк

Е_ф? Е_доп (14)

14. Определяют однофазную мощность, затрачиваемую на освещение по формуле

Q_о = Р_о·tgц, кВАр; (15)

Р_о = , кВт; (16)

где Р_о - активная трехфазная мощность нагрузки освещения, кВт;

Q_о - реактивная трехфазная мощность нагрузки освещения, кВАр.

15. Приводят мощности к трехфазной нагрузке по формуле

S_о=, кВА (17)

I_о=, А (18)

1.4.1 Расчет рабочего освещения

Станочное отделение 2

1. Площадь освещаемого помещения определяется по формуле (10)

S= 12·6=72 м².

2. Выбираем тип светильника в соответствии с освещаемым объектом ЛСП 04 с люминесцентными лампами.

3. Равномерно размещают светильники по площади помещения:

n_св=2·6=12 шт.

4. Количество светильников n_св умножаем на 4 т.к. в светильнике размещены две лампы.

n=12·4=48 шт.

5. Определяют показатель помещения по формуле (11)

i == 0,5

6. Выбирают коэффициенты отражения стен Р_с, %, потолка Р_п, %, рабочей поверхности Р_р, %, по таблице С.12, приложения С, коэффициент запаса К_з по таблице С.10 [4].

Р_п=50%; Р_с=30%; Р_р=10%, К_з = 1,8.

7. Определяют для принятого светильника значение коэффициента использования светового потока К_ис, % по таблице С.13, приложения С [2].

К_ис=0,21 %

8. Определяют минимальную допустимую освещенность Е_доп, определяемую по таблице С.11 Приложения С [2].

Е_доп = 300 лк;

9. Определяют световой поток лампы светильников по формуле (12)

F==4435,7 лм.

10. По таблицам С.6-9, приложения С [4] выбирают лампу люминесцентную, дневного света, ЛХБ-80-4 со световым потоком F_л=4400 лм, мощностью Р_л=80 Вт, током лампы I_л=0,865 А, номинальным напряжением сети U_н=220 В.

11. Определяют фактическую освещенность помещения от принятых ламп по формуле (14)

Е_ф== 300 лм

12. Полученное значение Е_ф (314) больше чем минимальная допустимая освещенность помещения Е_доп (300)лк по формуле (13).

Расчет для других помещений аналогичен и приведен в таблице 2.

Таблица 2 - Расчет рабочего освещения для помещений участка

Помещение	Едоп	S	a	b	h	i	Ки	n	F	Fл	Еф
ТП	200	36	6	6	3,5	0,86	0,37	4	2518	2580	205
Склад	150	36	6	6	3,5	0,86	0,37	4	1880	2100	167
Станочное отделение 1	300	72	6	12	8	0,5	0,21	12	4436	4440	300
Станочное отделение 2	300	288	12	24	8	1	0,4	20	2235	2340	314
Проезд	100	144	6	24	8	0,6	0,25	12	2484	2600	105

13. Определяют однофазную мощность, затрачиваемую на освещение по формуле (15, 16).

Р_о== 3,3 кВт;

Q_о=3,3·0,48= 1,6 кВАр;

Приводим мощности к трехфазной нагрузке по формуле (17)

S_о=3,7 кВА;

I_о== 5,6 А

Нагрузка на шинах низкого напряжения получается суммированием силовой и осветительной нагрузки:

Р_нн =?Р_max+Р_о, кВт; (19)

Q_нн =?Q_max+Q_о, кВАр; (20)

S_нн =?S_max+ S_о, кВА; (21)

I_нн=?I_рп+I_о, А (22)

Р_нн=51,63,+9=60,63 кВт;

Q_нн=40,1+4,32=44,33 кВАр;

S_нн=65,66+8,96=74,62 кВА.

I_нн=98,73+24=122,73 А

1.4.2 Аварийное освещение

Аварийное освещение предназначено для освещения помещения вовремя эвакуации рабочего персонала. Аварийное освещение располагается по проходу между оборудования и на выходе из помещений.

Наименьшая допустимая освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания при аварийном освещении должна составлять не менее 5% освещенности, нормируемой для рабочего освещения при системе общего освещения, но не менее 2 лк.

Для аварийного освещения выбираем светильники DL-11 в количестве 12 шт.

DL-11 светильники аварийного освещения с автоматическим включением; работа 4-5 часов; 1·18/20w; 635·104·78;

Режим работы - от сети и аварийный.

На данном участке использовано аварийное освещение комбинированного типа, а именно светильники запитаны от щита аварийного освещения; и светильники аварийного освещения со встроенными аккумуляторами.

Светильники запитаны от щита аварийного освещения проводом АПВ сечением 2,5 мм².

1.5 Расчет потерь мощности в трансформаторе

Потери в трансформаторе определяются по формулам

S_т=; (23)

Р_т=0,02·S_{max нн}; (24)

Q_т=0,1·S_{max нн}; (25)

где Р_т - потери активной мощности в трансформаторе, кВт;

Q_т - потери реактивной мощности в трансформаторе, кВАр;

S_max - максимальная полная мощность на шинах НН, кВА.

Р_т=0,02·74,62 =1,49 кВт;

Q_т=0,1·74,62 = 7,46 кВАр;

S_т= 7,6 кВА.

Результат заносится в строку «Потери в тр-ре» таблицы 2.

На стороне высокого напряжения нагрузка получается суммированием нагрузки на низкой стороне Р_нн, Q_нн, S_нн, I_нн и потерь в трансформаторе Р_т, Q_т, S_т, I_т.

Р_вн=60,63+1,49=62 кВт;

Q_вн=44,33+7,46=51,79 кВАр;

S_вн=74,62+7,6=82 кВА.

Результат наносится в строку «Всего на ВН» таблицы 2.

1.6 Выбор элементов питающей сети

В качестве защитных аппаратов используем автоматические выключатели серии ВА.

Автоматические выключатели обеспечивают одновременно функции коммутации силовых цепей и защиты от перегрузки и коротких замыканий. Аппараты имеют тепловой и электромагнитный расцепитель.

Автоматические выключатели выбираются по условиям:

а) номинальный ток автомата I_н.а. и номинальный ток расцепителя I_н.р. должны быть больше тока защищаемой цепи в рабочем режиме I_ном, т.е.

I_н.а.?I_ном; (26)

I_н.р.?I_ном (27)

б) уставка силы тока мгновенного срабатывания (отсечки) электромагнитного расцепителя I_ср принимается по мгновенному максимальному току линии I_мгн:

I_ср?I_мгн; (28)

I_ср=К_уэ·I_н.р. (29)

где I_ном - номинальный ток электроприемника, А, определяемый по формуле

I_ном = , (30)

Мгновенный максимальный ток линии I_мгн определяется по формулам:

для одного электроприемника

I_мгн = 1,1· I_пуск, (31)

где I_пуск=6·I_ном (32)

для группы электроприемников, присоединенных к РП

I_мгн.рп=1,25·(I_пуск+I_рп-К_и·I_ном), (33)

для защиты участка (на стороне НН трансформатора)

I_мгн.уч=1,25·(I_пуск+I_об-К_и·I_ном), (34)

где I_пуск - пусковой ток самого мощного электроприемника;

I_рп - максимальный расчетный ток линии группы электроприемников;

I_об - максимальный расчетный ток линии участка;

К_и, I_ном - коэффициент использования и номинальный ток самого мощного электроприемника.

1.6.1 Выбор защитной аппаратуры для электроприемников

Горизонтально-фрезерный станок с параметрами:

- номинальной мощностью Р_п =9,5 кВт;

- коэффициентом мощности сosц=0,6;

Определяем номинальный ток по формуле (30), пусковой и мгновенный по формуле (31 и 32)

I_ном==24,06 А;

I_пуск=6·24,06= 144,34 А;

I_мгн=1,1·144,34= 158,77 А.

Согласно условиям (26, 27) выбираем выключатель ВА 51-25 с параметрами:

I_н.а.=25 А; I_н.р.=25 А; К_уэ=7;

I_ср=К_уэ·I_н.р.=7·25 =175 А; I_отк=3 кА.

I_ср? I_мгн.=175>150,5 А.

Расчет защитной аппаратуры для остальных электроприемников аналогичен и приведен в таблице 3.

Таблица 3 - Защитная аппаратура для электроприемников

Наименование ЭО	Iн ом	Iпуск	Iмгн	ВА	Iн.а.	Iн.р.	Куэ	Кут	Iср	Iотк
Сверлильный станок	24	146	160	51-25	25	25	7	1,35	175	6
Радиально-сверлильный станок	18	106	117	51-25	25	20	7	1,35	140	3
Вертикально - фрезерный станок	10	61	67	51-25	25	12,5	7	1,35	87,5	2,5
Настольно - сверлильный станок	7	40	44	51-25	25	8	7	1,35	56	2
Резьбонарезный станок	18	109	120	51-25	25	20	7	1,35	140	3
Горизонтально - фрезерный станок	24	144	159	51-25	25	25	7	1,35	175	3
Вертикально - фрезерный станок	18	105	116	51-25	25	20	7	1,35	140	3
Кран - балка	18	109	120	51-25	25	10	7	1,35	140	3
Вентилятор	9	51	56	51-25	25	10	7	1,35	70	2,5

1.6.2 Выбор защитной аппаратуры для распределительных пунктов

РП-1

Из таблицы 2 ток распределительного пункта №1

I_рп1=30 А.

Электроприемник данного распределительного пункта с наибольшей мощностью - Сверлильный станок 2М112:

Р_п = 8 кВт; К_и=0,14; cosц=0,5;

По формуле (32, 34) для данного электроприемника

I_ном= 24,3 А; I_пуск= 145,8 А

По формуле (35)

I_мгн.рп= 1,25· (145,8+30-0,14·24,3) = 215,5 А

Для выключателя ВА 51-31-1

I_н.а.=100А; I_н.р.=31,5 А; К_у=10; I_{ср.расц}=К_у·I_н.р.=10·31,5= 315 А; I_отк= 5 кА

РП-2

Из таблицы 2 ток распределительного пункта №2

I_рп2=30 А.

Электроприемник данного распределительного пункта с наибольшей мощностью - Горизонтально - фрезерный станок 675П

Р_п = 9,5 кВт; К_и=0,16; cosц=0,6;

По формуле (32, 34) для данного электроприемника

I_ном= 24,06 А; I_пуск= 144,3 А

По формуле (35)

I_мгн.рп= 1,25· (144,3+30-0,16·24,3) = 222,7 А

Для выключателя ВА 51-31-1

I_н.а.=100 А; I_н.р.=31,5 А; К_у=7; I_{ср.расц}=К_у·I_н.р.=7·31,5= 220,5 А; I_отк= 5 кА

РП-3

Из таблицы 2 ток распределительного пункта №3

I_рп3= 39 А.

Электроприемник данного распределительного пункта с наибольшей мощностью - Горизонтально - фрезерный станок 675П

Р_п = 9,5 кВт; К_и=0,16; cosц=0,6;

По формуле (32, 34) для данного электроприемника

I_ном= 24,06А; I_пуск= 144,3А

По формуле (35)

I_мгн.рп= 1,25· (144,3+39-0,16·24,06) = 224,3 А

Для выключателя ВА 51-31-1

I_н.а.=100 А; I_н.р.= 31,5 А; К_у=10; I_{ср.расц}=К_у·I_н.р.=10·31,5= 315 А; I_отк= 5 кА

1.6.3 Выбор защитной аппаратуры объекта

Из таблицы 2 определяем максимальный ток на стороне ВН

I_м = 122,7 А - суммарный ток цеха, А.

Горизонтально - фрезерный станок

По формуле (32, 34) для данного электроприемника

I_ном= 24,06А; I_пуск= 144,3А

По формуле (35)

I_мгн.рп= 1,25· (144,3+122,7-0,16·24,06) = 328,9 А

Для выключателя ВА 51-33

I_н.а.=160А; I_н.р.= 125 А; К_у=10; I_{ср.расц}=К_у·I_н.р.=10·125= 1250 А; I_отк= 12,5 кА

1.7 Выбор элементов распределительной сети

К элементам распределительной сети относятся: распределительные пункты, проводниковый материал.

1.7.1 Выбор распределительных устройств

В качестве распределительных устройств используем распределительные шкафы типа ПР 85.

Распределительные шкафы выбираем из справочных данных [2] согласно условиям:

1) номинальный ток распределительного шкафа I_н.ш. должен быть больше или равен току, потребляемому электроприемником, присоединенными к нему I_м РП.

I_н.ш. ? I_{м РП}; (35)

2) распределительный шкаф должен обеспечивать нужное количество присоединений для электроприемников.

РП-1

Из таблицы 2:

- максимальный расчетный ток РП-1 I_пр1= 30 А

- присоединено 8 трехфазных электроприемников.

Выбираем шкаф ПР85 схема № 029 с параметрами I_н.ш.= 250 А, количество трехфазных присоединений - 10.

РП-2

Из таблицы 2:

- максимальный расчетный ток РП-2 I_пр2= 30 А

- присоединено 9 трехфазных электроприемников.

Выбираем шкаф ПР85 схема № 029 с параметрами I_н.ш.= 250 А, количество трехфазных присоединений - 10.

РП-3

Из таблицы 2:

- максимальный расчетный ток РП-3 I_пр3= 39 А

- присоединен 8 трехфазных электроприемников.

Выбираем шкаф ПР85 схема № 029 с параметрами I_н.ш.= 250 А, количество трехфазных присоединений - 10.

Таблица 4 - Выбор распределительных устройств

№ РП	IРП, А	Тип шкафа	Схема	Iнш, А	Количество трехфазных присоединений
					nэп	nприсоед
1	30	ПР85	029	250	8	10
2	30	ПР85	029	250	9	10
3	39	ПР85	029	250	8	10

1.8 Выбор линии электроснабжения

Прокладка кабельных линий осуществляется в трубах.

По условиям прокладки (нормальная среда) удовлетворяют провода марки АПВ для выполнения электроснабжения от распределительного пункта до электроприемника, кабель ВВГнг для линии от шинопровода до распределительного пункта. Данные о проводе АПВ и кабеле берем из таблицы 4.3.23, для кабеля ВВГнг в таблице 4.3.15 [6].

Провод или кабель выбирается из условий:

1) номинальный ток электроприемника, I_ном, должен быть меньше, чем допустимый ток проводникового материала, I_доп.

I_ном ? I_доп (36)

2) падение напряжения не должно превышать ±5%.

Падение напряжения определяется по формуле

?U=·I_ном·L·(r₀cos+x₀sin)/U_н (37)

где I_ном - номинальный ток электроприемника, А;

L - длина проводникового материала, м;

r_0, x₀,- активное, реактивное сопротивление провода, Ом;

cos; sin=- параметр электроприемника;

При выборе кабеля для РП значение cos берем из сводной таблицы расчета нагрузки 2 (колонка 7).

1.8.1 Выбор линии электроснабжения электроприемников

Горизонтально - фрезерный станок 675П (2):

Согласно п.2.3.1 по формуле (30) определен номинальный ток электроприемника I_ном=24 А;

По справочным данным [6, таблица 4.3.23] выбираем провод АПВ 5х4 с допустимым током I_доп = 27 А.

По [2, табл. 1.9.5] определяем активное и реактивное сопротивление для данного провода r₀= 7,81 Ом_, x₀= 0,107 Ом;

Длина провода от распределительного пункта до электроприемника L=8,5м. cosц= 0,6 sinц= 0,8 - параметры электроприемника;

По формуле (37) определяем падение напряжения ?U:

?U=·24·8,5·(7,81·0,6+0,107·0,8)/380= 4,44 %

Выбор и расчет линии электроснабжения для остальных электроприемников аналогичен и приведен в таблице 5.

Таблица 5 - Выбор и расчет линии электроснабжения электроприемников

№	Наименование электроприемников	Iном, А	сечение	Iдоп, А	r0	x0	cosц	sinц	L, м	Uн, В	?U, %
РП1
1	Сверлильный станок	24	5х4	27	7,81	0,107	0,5	0,87	4,5	380	2,62
2	Сверлильный станок	24	5х4	27	7,81	0,107	0,5	0,87	6	380	2,62
3	Сверлильный станок	24	5х4	27	7,81	0,107	0,5	0,87	2	380	0,87
4	Сверлильный станок	24	5х4	27	7,81	0,107	0,5	0,87	5	380	2,19
5	Радиально - сверлильный станок	18	5х2,5	19	12,5	0,116	0,6	0,8	3,5	380	2,18
6	Радиально - сверлильный станок	18	5х2,5	19	12,5	0,116	0,6	0,8	4,5	380	2,8
7	Вертикально - сверлильный станок	10	5х2	15	12,5	0,116	0,6	0,8	6	380	2,08
8	Настольно - сверлильный станок	7	5х2	15	12,5	0,116	0,5	0,87	6,5	380	1,57
РП2
9	Настольно - сверлильный станок	7	5х2	15	12,5	0,116	0,6	0,8	10	380	2,42
10	Настольно - сверлильный станок	7	5х2	15	12,5	0,116	0,6	0,8	10,5	380	2,54
11	Настольно - сверлильный станок	7	5х2	15	12,5	0,116	0,6	0,8	11	380	2,66
12	Резьбонарезный станок	18	5х2,5	19	12,5	0,116	0,5	0,87	6,5	380	3,39
13	Резьбонарезный станок	18	5х2,5	19	12,5	0,116	0,5	0,87	3	380	1,56
14	Резьбонарезный станок	18	5х2,5	19	12,5	0,116	0,5	0,87	8	380	4,17
15	Резьбонарезный станок	18	5х2,5	19	12,5	0,116	0,5	0,87	5,5	380	2,87
16	Горизонтально - фрезерный с станок	24	5х4	27	7,81	0,107	0,6	0,8	8,5	380	4,44
17	Горизонтально - фрезерный с станок	24	5х4	27	7,81	0,107	0,6	0,8	3,5	380	1,83
РП3
18	Вертикально - сверлильный станок	10	5х4	15	12,5	0,116	0,6	0,8	8	380	2,77
19	Горизонтально - фрезерный с станок	24	5х4	27	7,81	0,107	0,6	0,8	7,5	380	3,91
20	Вертикально - фрезерный с станок	18	5х2,5	19	12,5	0,116	0,65	0,76	5,5	380	3,71
21	Вертикально - фрезерный с станок	18	5х2,5	19	12,5	0,116	0,65	0,76	2,5	380	1,68
22	Вертикально - фрезерный с станок	18	5х2,5	19	12,5	0,116	0,65	0,76	3,5	380	2,36
23	Кран - балка	18	5х2,5	19	12,5	0,116	0,5	0,87	10,5	380	5,47
24	Вентилятор	9	5х2	15	12,5	0,116	0,8	0,6	6,5	380	2,69
25	Вентилятор	9	5х2	15	12,5	0,116	0,8	0,6	6,5	380	2,69

1.8.2 Выбор линии электроснабжения распределительных пунктов

РП 1

Максимальный ток РП 1 и коэффициент мощности из таблицы 2:

I_рп1= 30 А; cosц=0,6; sinц=0,8

От щитовой до РП1 длина кабеля L= 47 м.

По [6, таблица 4.3.15] выбираем кабель ВВГнг 5х6 с допустимым током

I_доп = 30 А, медной токоведущей жилой.

Из справочных данных [2, таблица 1.9.5] для кабеля ВВГнг 5х6 активное и реактивное сопротивление r₀ = 5,21 Ом_, x₀= 0,1 Ом;

По формуле (37) определяем падение напряжения ?U

?U=·30·37· (5,21·0,6+0,1·0,8)/380= 20,6 %

Таблица 6 - Выбор и расчет линии электроснабжения РП

№ РП	Iном, А	сечение	Iдоп, А	r0	x0	cosц	sinц	L, м	Uн, В	?U, %
1	30	5х6	30	5,21	0,1	0,5	0,87	8	380	3,91
2	30	5х6	30	5,21	0,1	0,6	0,8	37	380	15,95
3	39	5х10	39	3,12	0,099	0,6	0,8	47	380	16,3

1.8.3 Выбор шинопровода

Шинопровод выбирается по допустимому току, т.е. ток шинопровода должен быть больше, чем ток нагрузки. Максимальный ток, который будет протекать по шинопроводу определяем из таблицы 2.

I_мах= 120,29 А.

Выбираем шинопровод [6, таблица 4.2.1] ШРА 250 с I_ш= 250 А.

1.8.4 Выбор троллейных линий

Троллейные провода применяются в крановых грузоподъемных механизмах. Двигатели кранов работают в повторно-кратковременном режиме с низким коэффициентом использования.

Расчет троллейных установок, где в качестве материала применена угловая сталь, может быть произведен методом, который сводится к выбору размеров угловой стали, удовлетворяющих условиям нагрева и допустимой потере напряжения.

Троллейная линия выбирается по условиям:

1) пиковый ток крановых двигателей, I_пик, А, должен быть меньше чем допустимый ток проводника, в качестве которого выбрана угловая сталь, I_ном у, А.

I_пик ? I_{ном у}; (38)

2) потеря напряжения при использовании угловой стали не превышает 10%

?U ? 10% (39)

Пиковый ток крановых двигателей, I_пик, А, определяется по формуле

I_пик = I_пуск + (I_мах - I_ном) (40)

где I_ном - номинальный ток самого мощного кранового двигателя, А;

I_пуск - пусковой ток кранового двигателя, А;

I_мах - максимальный ток активной нагрузки, А.

Номинальный ток кранового двигателя, I_ном, А.

I_ном = (41)

где Р_пв - мощность кранового двигателя в повторно - кратковременном режиме, кВт;

ПВ - коэффициент кратковременности, %;

U - напряжение сети, обычно 380В;

cosц - коэффициент мощности кранового двигателя (для кранов малой грузоподъемности cosц = 0,45ч0,5; для кранов большой грузоподъемности - cosц = 0,6).

Пусковой ток кранового двигателя, I_пуск, А, определяется от четырех до пяти номинальных токов кранового двигателя

I_пуск = (4 - 5)· I_ном (42)

Максимальный ток активной нагрузки определяется

I_мах = (43)

Р_ПВ - мощность кранового двигателя в повторно - кратковременном режиме, кВт,

Р_ДВ= Р_ПВ·- мощность кранового двигателя в длительном режиме, кВт; k - коэффициент спроса, определяемый по рис.1 в зависимости от режима работы и числа двигателей n_д, установленных на кране;

tgц = (44)



Рис. 1 Коэффициент спроса k для крановых установок в зависимости от режима работы: 1-тяжелый, 2- средний, 3 - легкий.

Потеря напряжения определяется по формуле

?U = m·I_мах·k₃·L (45)

где m - удельная потеря напряжения, зависящая от размеров угловой стали и ее номинального тока;

I_мах - максимальный ток активной нагрузки, определяемый по формуле (43), А;

k₃ - коэффициент загрузки, при питании от одной троллейной линии одного крана k₃ = 1, при питании двух кранов k₃ =0,8, при трех k₃ = 0,7;

L - длина троллеи, определяемая по планировке участка, м.

Троллея крана из угловой стали 50х50х5

I_ном=24 А

I_пуск= 5·24=120 А

I_мах==19 А

I_пик = 120+ (19-24)=115 А

?U = 0,09 · 19· 1 ·0,3=1,71 %

1.9 Выбор трансформатора

Трансформатор выбираем по активной расчётной нагрузке

S_т= (46)

где Р_м - максимальная активная мощность, кВт, (таблица 2);

в - коэффициент загрузки трансформатора, зависящий от категорийности ЭП цеха (в=1 для III категории, 0,9 - для II категории и 0,7 - для I категории);

N - число трансформаторов (N=1 для II и III категории и N=2 для I категории).

Определяется реактивная мощность Q_т, которую можно передать через трансформатор

Q_т= (47)

где S_т - полная мощность выбранного трансформатора, кВА;

в - коэффициент загрузки трансформатора;

N- количество трансформаторов, зависящее от категорийности электроприемников объекта;

Р_м - максимальная активная мощность, кВт, 1,1 - коэффициент учитывающий по ГОСТ 14209-85 допустимую нагрузку трансформатора в течении смены.

Определяется мощность низковольтных компенсаторов на шинах 0,4 кВ по формуле

Q_кн=Q_р-Q_т, кВар (48)

Если величина Q_кн окажется отрицательной, то установка батареи не требуется.

Трансформатор выбирается по активной максимальной нагрузке по формуле (46)

S_т=60,63/0,9·1= 67,37 кВА

где 0,9 - для II категории электроснабжения;

Выбираем трансформатор ТМ 100 10/0,4

Определяется реактивная мощность, которую можно передать через трансформатор по формуле (47)

Q_т== 27,79 кВАр

Определяется мощность низковольтных компенсаторов на шинах 0,4 кВ по формуле (48)

Q_кн=44-28= 16 кВАр

Установка низковольтных компенсаторов не требуется.

1.10 Расчет токов короткого замыкания

Рассчитывая токи короткого замыкания необходимо: составить расчетную схему и схему замещения.

Схема замещения состоит из эквивалентных сопротивлений элементов расчетной схемы.

Трансформатор имеет эквивалент - активное и реактивное сопротивление R_т, Х_т.

Выключатели - активное R_SF и реактивное X_SF сопротивление и активное сопротивление переходных контактов R_П.SF.

Для определения токов КЗ используем следующие соотношения:

а) 3-фазного, кА:

I⁽³⁾=, (49)

где U_n- линейное напряжение в точке КЗ, кВ;

Z_K- полное сопротивление до точки КЗ, Ом.

б) 2- фазного, кА:

I⁽²⁾ =· I⁽³⁾ =0,87· I⁽³⁾; (50)

в) 1- фазного, кА:

I⁽¹⁾=, кА (51)

где U⁽¹⁾- фазное напряжение в точке КЗ, кВ;

Z_n- полное сопротивление петли до точки КЗ, Ом;

Z_т⁽¹⁾- полное сопротивление трансформатора однофазному КЗ, Ом.

г) 3- фазного ударного тока, кА:

i⁽³⁾_y =, (52)

где К_у- ударный коэффициент, определяется по графику [2, график 1.9.1]

К_у=F (53)

где R_k, X_k - суммарное активное и реактивное сопротивление до точки КЗ.

д) 2- фазного ударного тока, кА:

i⁽²⁾_y=·К_у·I⁽²⁾_, кА. (54)

е) действующее значение ударного тока, кА:

I_y=qI_K⁽³⁾ (55)

где q - коэффициент действующее значение ударного тока.

q= (56)

Проводниковый материал - активное R_л и реактивное Х_л сопротивление, определяемое по формулам

R_л=r_о·L (57)

Х_л=х_о·L (58)

где r_о, х_о - активное и реактивное сопротивление линии, мОм;

L - длина линии, м.

Удельное активное сопротивление петли «фаза-нуль» R_0П определяется для любых линий по формуле

R_0П = 2r₀, (59)

где r₀ - удельное значение сопротивление линии, мОм/м.

1.10.1 Расчет токов короткого замыкания

Из рисунка определяем эквивалентные сопротивления для элементов схемы.

I_с===5.8 А

Рисунок 2

Сопротивление системы:

Наружная ВЛ АС-5х2,5, I_доп=19 А.

x₀=0,4 Ом/км, [2, стр. 60]

Х'_с=х₀*L_c=0,4*5=2 Ом;

r₀= ==13,33 Ом/км; [2, стр. 60 ]

R'_c= r₀* L_c =13.33*5=66,65 Ом;

Сопротивление приводим к НН:

R_c= R'_c=66,65**10³=106,64 мОм;

Х_c= Х'_c=2**10³=3,2 мОм.

Точка К1

Сопротивления до точки К1.

Сопротивление трансформатора ТМ 100

R_т =31,5 мОм;

X_т= 64,7 мОм;

Z⁽¹⁾_т= 779 мОм.

Переходное сопротивление первой ступени распределения R_с1 = 15 мОм.

Для выключателя ВА 51-33 с номинальным током I_ном=160 А.

R_1SF = 0,7 мОм;

X_1SF = 0,7 мОм;

R_п1SF =0,7 мОм.

Для первой ступени распределения коэффициент ударного тока К_у=1,2.

Находим значения полного сопротивления схемы замещения до точки К1

УR₁= R_с +R_т+ R_S1F+ R_П1SF+ R_С1=106,64+31,5+0,7+0,7+15= 154,54 мОм.

УX₁= X_с +X_т + X_1SF= 3,2+64,7+0,7=68,6мОм

Z₁== 169,1мОм.

К_у1=F=F(2,2)=1,0

q₁==1

По формуле (49)

I⁽³⁾= = 400 / (1,73*169,1) = 1,37 кА;

= I⁽³⁾ * К_у = 1,37 *1=1,37 кА

По формуле (50)

I⁽²⁾ =* I⁽³⁾ =0,865*1,37 = 1.19 кА;

По формуле (52)

i_у⁽³⁾=1,4*К_у* I⁽³⁾ = 1,4*1*1,37 =1,92кА;

По формуле (54)

i_у⁽²⁾=1,7К_у* I⁽²⁾ =1,7*1*1,19=3,4 кА;

По формуле (51)

I⁽¹⁾= =220/(15+779/3)=0,8 кА.

Для других точек короткого замыкания расчет аналогичен с добавлением соответствующих сопротивлений следующих элементов схемы.

Точка К2

Для шинопровода ШРА 73 с номинальным током I_ном=250А

R_ш=r₀*L=6*0,21=1,26 мОм;

X_ш = х_о*L=6*0,21=1,26 мОм.

Для кабеля ВВГнг 5х10 длиной 28 м.

R_к =r₀*L=3,09*28=86,52 мОм;

X_к = х_о*L=0,099*28=2,8 мОм.

Для выключателя РП-3 ВА 51-31-1 с номинальным током I_ном=100 А

R_SF2 = 1,3 мОм;

X_SF2 = 1,2 мОм;

R_пSF2 =0,75 мОм

Переходное сопротивление второй ступени распределения:

R_с2 = 20 мОм.

Находим значения полного сопротивления схемы замещения до точки К2

R₂= R₁+R_ш+R_SF2+ R_ПSF2 +R_к+R_С2 =154,54 +1,26+1,3+0,75+86,52+20=264,37 мОм

X₂= X₁ +Х_ш+ X_SF2 +X_к=68,6+1,26+1,2+2,8=73,86 мОм

К_у2=F=F(3,6)=1,0

q₂==1

По формуле (49)

I⁽³⁾= = 380 / (1,73*274,5) = 0,8 кА;

= I⁽³⁾ * К_у = 0,8 *1=0,8 кА

По формуле (50)

I⁽²⁾ =* I⁽³⁾ =0,865*0,8 = 0,69 кА;

По формуле (52)

i_у⁽³⁾=1,4*К_у* I⁽³⁾ =1,4*1*0,8 =1,12 кА;

По формуле (54)

i_у⁽²⁾=1,7К_у* I⁽²⁾=1,7*1*0,69=1,17 кА;

По формуле (51)

I_по⁽¹⁾= =220/(194,7+779/3)=0,48 кА.

Zпо===194,7

R_п2=R_c1+R_пкл1+R_пш+R_с2=15+173,4+1,26+20=194,66 мОм;

Х_п2=Х_пкл1+Х_пш=1,26+2,8=4,06 мОм;

R_пкл1 =2r₀*L=2*3,09*28=173,04 мОм;

X_пкл1 = х_о*L=0,099*28=2,8 мОм

Точка К3

Для выключателя электроприемника Мостовой кран КМ 10 ВА 51-31 с номинальным током I_ном=100А

R_SF3 = 1,3 мОм;

X_SF3= 1,2 мОм;

R_пSF3 =0,75 мОм

Для провода АПВ 5х6 длиной 8 м.

R_п =r₀*L=5,21*8= 41,68 мОм;

X_п = х₀*L= 0,1*8= 0,8 мОм;

Переходное сопротивление третьей ступени распределения R_с3 = 25 мОм.

R₃= R₂+ R_П + R_SF3+R_ПSF3+Rс3 = 264,37 +41,68+1,3+0,75+25=333,1 мОм.

X₃= X₂ + X_SF3+X_П=73,86 +1,2+0,8=75,86 мОм;

К_у3=F=F(4,4)=1,0

q₃==1

По формуле (49)

I⁽³⁾= = 380 / (1,73*341,6) = 0,64 кА;

= I⁽³⁾ * К_у = 0,64 *1=0,64 кА

По формуле (50)

I⁽²⁾ =* I⁽³⁾ =0,865*0,64 =0,55 кА;

По формуле (52)

i_у⁽³⁾=1,4*К_у* I⁽³⁾ =1,4*1*0,64 =0,9 кА;

i_у⁽²⁾=1,7К_у* I⁽²⁾=1,7*1*0,55=0,94 кА;

По формуле (51)

I_по⁽¹⁾==220/(278,06+779/3)=0,4

Zпо===278,06

R_п3=R_п2+R_пкл2 =194,66 +83,36=278,02 мОм;

Х_п3= Х_п2+Х_пкл2+ =4,06 +0,8=4,86 мОм;

R_пкл2 =2r₀*L=2*5,21*8= 83,36 мОм;

X_пкл2 = х_о*L=0,1*8= 0,8 мОм;

Таблица 7 - Сводная таблица токов короткого замыкания

	R, мОм	X, мОм	Z, мОм		Kу	q	I (3), кА	КуI (3), кА	I (2), кА	i (3), кА	i (2), кА	I (1), кА
К1	154,54	68,6	169,1	2,2	1,0	1	1,37	1,37	1.19	1,92	3,4	0,8
К2	264,37	73,86	274,5	3,6	1,0	1	0,8	0,8	0,69	1,12	1,17	0,48
К3	333,1	75,86	341,6	4,4	1,0	1	0,64	0,64	0,55	0,9	0,94	0,4

1.10.2 Проверка элементов распределительной сети по токам короткого замыкания

Выбор автоматических выключателей проверяют по двум условиям:

1. На надежность срабатывания:

I_k⁽¹⁾ ? 3 I_нр, (60)

где I_k⁽¹⁾ -однофазный ток короткого замыкания в рассматриваемой точке, кА;

I_нр - номинальный ток расцепителя выключателя в заданной точке.

2. На отключающую способность:

I_откл > I_к⁽³⁾К_с, (61)

где I_откл - ток отключения выключателя в заданной точке, кА:

I_к⁽³⁾ - трехфазный ток короткого замыкания, кА;

К_с - коэффициент учитывающий влияние электрической дуги на короткое замыкание, определяемый из чертежа 16 ГОСТ 28249-89

Проверка выключателя SF1

Для выключателя SF1 ВА 51-33:

I_нр=160А;

1. 3I_нр = 3*160=480А; I_k1⁽¹⁾= 0,8 кА; 0,8 кА > 480А;

2. I_к⁽³⁾Кс =1,4*1,37= 1,92 кА; 12,5кА > 1,92 кА.

Проверка выключателя SF2

Для выключателя SF2 ВА 51-31:

I_нр=31,5 А

1. 3I_нр = 3*31,5=94,5А; I_k2⁽¹⁾= 0,48 кА; 0,48 кА > 94,5 А;

2. I_к⁽³⁾Кс =1,4*0,8=1,12 кА; 1,12 кА < 6 кА.

Проверка выключателя SF3

Для выключателя SF3 ВА 51-31:

I_нр= 31,5 А

1. 3I_нр = 3*31,5=94,5 А; I_k3⁽¹⁾ = 0,4 кА; 0,4 кА > 94,5 А;

2. I_к⁽³⁾К_с =1,4*0,64= 0,9к А; 6 кА > 0,9 кА.

Согласно условиям (60, 61) выключатели выбраны верно.

1.11 Расчет заземляющего устройства

Рассчитать заземляющее устройство (ЗУ) в электроустановках с изолированной нейтралью значит выбрать вид заземляющего устройства, заземляющие электроды, рассчитать их количество и сопротивление, разместить внешний контур заземления на планировке участка.

Расчет заземляющего устройства производим в следующем порядке.

1. Выбирают вертикальный и горизонтальный электрод, его длину L, м;

2. Расстояние между электродами а, м.

3. Выбирают климатическую зону, глубина заложения заземлителей t, м.

4. Выбирают вид заземляющего устройства.

5. Определяют расчетное сопротивление одного вертикального электрода по формуле

r_в=0,3сК_сез.в (62)

где r_в - сопротивление одного вертикального электрода, Ом;

с - удельное сопротивление грунта, Ом·м.

К_сез.в - коэффициент сезонности для вертикального электрода

6. Определяют предельное сопротивление совмещенного ЗУ по формуле

R_зу ? (63)

где R_зу - требуемое сопротивление совмещенного ЗУ для напряжения 380В. (R_зу ? 4 Ом)

I_зу - требуемый ток замыкания совмещенного ЗУ.

I_зу = (64)

где V_н- номинальное напряжение сети, кВ

L_кл L_вл - длина кабельных и воздушных электрически связанных линий, км

6. Определяем количество вертикальных электродов без учета экранирования по формуле

N'_вр= , (65)

Определяем коэффициент использования вертикального электрода з_в по справочным данным [2, таблица 1.13.5].

С учетом экранирования количество вертикальных электродов определяется по формуле

N_вр= , (66)

где з_{в -} коэффициент использования вертикального электрода.

7. Определяем длину ЗУ L_ЗУ по формуле

L_ЗУ = а·(N_в-1), (67)

где а - расстояние между электродами, м;

8. Определяем уточненные значения сопротивлений вертикальных R_в и горизонтальных R_г электродов по формулам:

R_в=, (68)

R_г= (69)

где r_в- сопротивление одного вертикального электрода, Ом;

N_вр - количество вертикальных электродов, шт.;

з_в - коэффициент использования вертикальных электродов;

з_г - коэффициент использования горизонтального электрода;

с - удельное сопротивление грунта;

К_сез.г - коэффициент сезонности для горизонтального электрода;

L_ЗУ - длина ЗУ;

b - ширина горизонтального электрода, полосы, мм;

t - глубина заложения, м.

9. Определяем фактическое сопротивление ЗУ R_зу.ф по формуле

R_зу.ф=, (70)

где R_в- уточненные значения сопротивлений вертикальных электродов, Ом;

R_г - уточненные значения сопротивлений горизонтального электрода, Ом.

10. Вывод о эффективности ЗУ.

Принимаем исходные данные:

1. Выбираем заземляющие электроды:

вертикальный электрод - уголок стальной 75х75; длина вертикального заземлителя: L= 3 м

горизонтальный электрод - полоса стальная 40х4; Грунт - суглинок с=100 Ом*м;

2. Климатическая зона II. К_сез.в= F(верт., II) = 1,7; глубина заложения t = 0,5 м, L_кл = 10 км, L_вл = 5 км.

где L_кл - длина кабельных линий, км;

L_вл - длина воздушных линий, км.

3. Применяем рядный вид заземляющего устройства.

4. Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода по формуле (62)

r_в=0,3сК_сез.в=0,3*100*1,7=51 Ом

5. Определяется предельное сопротивление совмещенного ЗУ по формуле (63)

R_зу ? ==23,65 Ом

I_зу = ==5,29 А

Требуемое по НН R_зу2 ? 4 Ом на НН, р < 100 Ом· м, то для расчета принимается максимальное значение R_зу2=4 Ом

6. Определяется количество вертикальных электродов без учета экранирования (расчетное) по формуле (65)

N¹_вр=12,75=13

Тогда коэффициенты использования при а/L=1 з_в=0,63; з_г=0,71

С учетом экранирования по формуле (66)

N_вр===20,63=21

Тогда по справочным данным [2, таблица 1.13.5] уточняем з_в=0,59; з_г=0,62.