Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Электроприёмники

2. Расчет внешнего электроснабжения ТОО "Житикара-Пласт"

3. Расчет внутреннего электроснабжения ТОО "Житикара-Пласт"

3.1 Определение расчетной нагрузки ТОО "Житикара-Пласт"

3.2 Проектирование системы внешнего электроснабжения

3.3 Выбор силовых трансформаторов

3.4 Расчет токов в нормальном, аварийном и послеаварийном режимах работы

3.5 Расчет токов короткого замыкания со стороны высокого, среднего и низкого напряжения

3.6 Расчёт токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ

4. Выбор оборудования ТОО "Житикара-Пласт"

4.1 Выбор электрических аппаратов на стороне высокого и низкого напряжения

4.1.1 Выбор высоковольтных выключателей

4.1.2 Выбор разъединителей

4.1.3 Выбор отделителей

4.2 Выбор короткозамыкателей

5. Выбор шин, токопроводов и кабелей

5.1 Выбор токопровода для открытого распределительного устройства

5.2 Выбор шин для закрытого распределительного устройства

5.3 Выбор кабелей для линий потребителей

6. Выбор изоляторов

6.1 Выбор опорных изоляторов

6.2 Выбор проходных изоляторов

7. Выбор трансформаторов тока и напряжения

7.1 Выбор трансформаторов тока

7.1.1 Произведём выбор трансформаторов тока на сторону высокого напряжения рассчитываемой подстанции

7.1.2 Выбираем трансформаторы тока на низкую сторону рассчитываемой подстанции

7.1.3 Выбираем трансформатор тока для линий к потребителям по фидерам

7.2 Выбор трансформаторов напряжения

7.2.1 Выбираем трансформатор напряжения на стороне ВН рассчитываемой подстанции

7.2.2 Выбираем трансформатор напряжения на стороне НН рассчитываемой подстанции

7.3 Выбор разрядников

7.4 Выбор комплектного распределительного устройства

8. Компоновка электрооборудования предприятия

8.1 Компоновка открытого распределительного устройства

8.2 Компоновка закрытого распределительного устройства

8.3 Расчет компенсирующей установки для шин на 10 кВ

9. Расчет заземления и молниезащиты главной понизительной подстанции

9.1 Расчет заземления

9.2 Расчёт молниезащиты

10. Расчет электроснабжения механического участка

11. Расчет заземления и молниезащиты механического участка

11.1 Расчёт заземления

11.2 Расчёт молниезащиты

12. Релейная защита

12.1 Защита двухобмоточных трансформаторов

12.1.1 Дифференциальная токовая защита с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока

12.1.2 Токовая защита трансформатора от сверхтоков внешних К.З.

12.1.3 Защита трансформатора от перегрузок

12.1.4 Защита от токов однофазного короткого замыкания на землю на стороне ВН

12.2 Газовая защита трансформатора

13. Расчет технико-экономических показателей

13.1 Расчет числа и мощности трансформаторов

13.2 Расчет экономической целесообразности

13.2.1 Потери мощности в трансформаторах

13.2.2 Капитальные затраты

13.2.3 Стоимость годовых потерь

13.2.4 Вычислим суммарные эксплуатационные расходы и срок окупаемости

14. Охрана труда

14.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

14.2 Расчет молниезащиты подстанции

14.3 Меры по снижению электротравматизма

14.4 Техника безопасности при обслуживании подстанции

15. Промышленная экология

15.1 Общие законы экологии

15.2 Искусственные электромагнитные поля

15.3 Влияние электромагнитного поля на организм человека

15.3.1 Влияние на нервную и эндокринную систему

15.3.2 Влияние на репродуктивную функцию

15.3.3 Влияние на сердечнососудистую систему

15.3.4 Влияние на морфологический состав крови

15.3.5 Влияние на обмен веществ

Заключение

Список использованных источников

Введение

В стратегии развития "Казахстан-2030" президент Республики Казахстан Н.А. Назарбаев указал основные приоритеты развития страны, в которой одной из важнейших задач является усовершенствование и дальнейшее развитие электроэнергетической отрасли, без которой не мыслимо функционирование других отраслей народного хозяйства.

Первым и важнейшим этапом усовершенствования и развития электроэнергетики является создание рациональных систем электроснабжения предприятий.

Производство, передача и рациональное распределение электроэнергии приобретают всё большее значение. В свете задачи всемерного повышения технического уровня и качества продукции необходимо направить усилия и в кратчайшие сроки добиться улучшения качества электроэнергии, повышения надёжности электроснабжения. В этом ключ к решению главных задач проектирования и эксплуатации современных систем электроснабжения промышленных предприятий.

Главными задачами проектирования и эксплуатации современных систем электроснабжения промышленных предприятий являются правильное определение электрических нагрузок, рациональная передача и рациональное распределение электроэнергии, обеспечение необходимого качества электроэнергии на зажимах электроприёмников с питающей сетью, экономия электроэнергии и других материальных ресурсов.

Выполнение этих задач осуществляется входящими в состав электросетей воздушными и кабельными линиями электропередачи, различными токопроводами, трансформаторными подстанциями, распределительными устройствами и коммутационными пунктами, электроустановками, генерирующими реактивную мощность, средствами регулирования напряжения и устройствами для поддержания качества электроэнергии.

Среди многочисленных отраслей народного хозяйства энергетика наряду с машиностроением занимает ведущее положение.

Уровень развития энергетики и электрификации в наиболее обобщенном виде отражает достигнутый технико-экономический потенциал любой страны.

Энергетика обеспечивает электроэнергией и теплом промышленные предприятия, сельское хозяйство, транспорт, коммунально-бытовые нужды городов, рабочих и сельских поселков.

Электрификация оказывает определяющее влияние на развитие всех отраслей народного хозяйства, она является стержнем строительства экономики коммунистичёского общества.

Отсюда объективно следует необходимость опережающих темпов развития энергетики и электрификации, непрерывного роста производства электроэнергии и тепла.

Всё это обуславливает актуальность темы дипломной работы "Расчет систем внешнего и внутреннего электроснабжения промышленных предприятий".

Цель работы состоит в детальном описании и расчете системы электроснабжения промышленного предприятия на примере ТОО "Житикара-Пласт".

Для достижения поставленной цели, нами были сформулированы следующие задачи:

1) анализ теоретических сведений по электроприемникам;

2) расчет электроснабжения предприятия;

3) выбор и обоснование выбора электрооборудования.

Объектом работы является система электроснабжения предприятия.

Предметом исследования является электроснабжение ТОО "Житикара-Пласт".

В работе использованы теоретические и эмпирические методы. Теоретические: анализ нормативной, законодательной, научной, технической и справочной литературы по теме исследования.

Эмпирические методы: расчет электроснабжения и отдельного электрооборудования.

1. Электроприёмники

электроприемник заземление трансформатор релейный

Верное разделение приемников электроэнергии на классы по различным признакам, и в частности, по требуемой степени бесперебойного электроснабжения, обуславливающая необходимую степень надёжности питания (необходимый объём резервирования), является одним из основных критериев выбора рациональной схемы электроснабжения. Выделим основные классы, подклассы и кратко охарактеризуем те из них, которые представляют непосредственный интерес в условиях темы исследования.

Электроприёмники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. При нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады [3].

Основными приёмниками электроэнергии предприятия являются силовые общепромышленные установки, электродвигатели производственных станков, электротермические установки, сварочные аппараты и агрегаты, осветительные установки и др.

Электросварочные установки как приёмники делят на установки, работающие на переменном и постоянном токе. Электросварочные агрегаты постоянного тока состоят из двигателя переменного тока и сварочного генератора постоянного тока, при этом сварочная нагрузка распределяется по трём фазам в питающей сети переменного тока равномерно. Коэффициент мощности таких установок при номинальном режиме работы составляет 0,7-0,8; при холостом ходе коэффициент мощности снижается до 0,4 [2].

Сварочные трансформаторы характеризуются частыми перемещениями в питающей сети.

Электрические характеристики участков приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Электрическая характеристика

Наименование электроприемника	Кол-во	, кВт
1	2	3	4	5
Инструментальный участок
1М63Ф10 - Токарный	1	14,5	0,75	0,8
СУ40 - Токарный	1	52,5	0,75	0,8
16К20 - Токарно-винторезный	1	12,1	0,8	0,8
2Н135 - Радиально-сверлильный	1	4	0,75	0,8
WD32 - Координатно-расточной	1	6	0,75	0,8
2А534 - Радиально-сверлильный	1	4,5	0,75	0,8
3Д722 - Шлифовальный	1	17	0,75	0,8
3М131 - Шлифовальный	1	11,6	0,75	0,8
1	2	3	4	5
3К229А - Модельный	1	11,5	0,75	0,8
3К227 - Модельный	1	11,2	0,75	0,8
3Б12 - Круглошлифовальный	1	6,7	0,6	0,8
3Г11 - Заточной	1	10,3	0,75	0,8
6Р12 - Вертикально-фрезерный	1	9,7	0,8	0,85
6Р82Ш - Фрезерный	1	12	0,75	0,85
Освещение	-	2	1	0,8
Итого		185,6	0,76	0,8
Литейный участок
Сверлильный	1	5	0,75	0,85
53А80Н - Зубофрезерный	1	19,2	0,75	0,8
ГФ2171 - Копировально-фрезерный	1	12,6	0,8	0,8
Освещение	-	1	1	1
Итого		37,8	0,8	0,8
Кузнечно-термический участок
М4138 - Молот	1	55	0,75	0,8
МА4136 - Молот	1	30	0,75	0,8
МБ4134 - Молот	1	22	0,8	0,8
ВЧГ9 - 60 - ТВЧ	1	60	0,8	0,8
Кран мостовой 5тс	1	6,5	0,75	0,85
Освещение	-	5	1	0,8
Итого		178,5	0,8	0,8
Котельно-сварочный участок
1523 - Токарно-карусельный	1	58	0,8	0,8
1516 - Токарно-карусельный	1	26	0,8	0,8
1525 - Токарно-карусельный	1	58	0,75	0,8
1А670 - Токарный	1	125	0,75	0,8
2М57 - Вертикально-сверлильный	1	4,5	0,75	0,8
W100 - Расточной	1	15	0,8	0,8
2620ВФ1 - Расточной	1	16	0,75	0,8
2Н636ГФ1 - Расточной	1	38,8	0,8	0,85
2Л53У - Радиально-сверлильный	1	3	0,8	0,85
2Н150 - Сверлильный	1	7,5	0,7	0,85
3М197 - Шлифовальный	1	56	0,75	0,8
6560МФ3 - Фрезерный	1	14,1	0,75	0,8
6560ВФ1 - Фрезерный	1	10,4	0,75	0,8
6738 - Пресс гидравлический	1	14	0,75	0,8
7216 - Строгальный	1	191,6	0,8	0,8
НГ5222 - Пресс ножницы	1	4,8	0,8	0,85
НГ1330 - Пресс ножницы	1	13,7	0,75	0,85
1	2	3	4	5
Н3223 - Пресс ножницы	1	7	0,75	0,85
Кран мостовой 20тс	1	30	0,75	0,85
Кран мостовой 10тс	1	15	0,75	0,85
Тележка грузовая 20т	1	20,6	0,75	0,8
Освещение	-	2	1	1
Итого		731	0,7	0,8
Модельный участок
8А531	1	6	0,75	0,8
Строгальный станок универсальный	1	8,3	0,8	0,8
Сверлильный станок	1	4	0,75	0,8
Освещение	-	2	0,9	1
Итого		20,3	0,8	0,85
Координатно-расточной участок
2Е440А - Координатно-расточной	1	5,8	0,75	0,8
2421 - Координатно-расточной	2	6	0,75	0,8
2А450 - Координатно-расточной	2	6	0,75	0,8
6Г450 - Копировально-фрезерный	1	10,6	0,75	0,8
6464 - Копировально-фрезерный	1	10,8	0,75	0,8
ГФ2171 - Вертикально-фрезерный	1	9,7	0,75	0,8
Освещение	-	10	1	0,8
Итого		70,9	0,78	0,8
Механический участок
1Н65 - Токарный	1	23,62	0,75	0,85
165 - Токарный	1	23,4	0,75	0,8
С11МВ - Токарный	4	7,5	0,8	0,8
С13 - Токарно-винторезный	3	7,5	0,8	0,8
1М63БФ101 - Токарный	3	14,3	0,75	0,8
1М63Ф10 - Токарный	3	14,5	0,75	0,8
СУ40 - Токарный	4	52,5	0,75	0,8
16К20 - Токарно-винторезный	2	12,1	0,8	0,8
16К25 - Токарно-винторезный	2	12,1	0,75	0,8
1283 - Токарно-револьверный	2	108,6	0,75	0,8
1М756ДФ313 - Токарный с ЧПУ	2	90	0,8	0,8
1М61П - Токарно-винторезный	3	4	0,75	0,8
Заточной	2	6	0,75	0,8
3У144 - Шлифовальный	1	13,3	0,8	0,8
3Б722 - Шлифовальный	2	17	0,8	0,8
3А74 - Шлифовальный	1	15,2	0,75	0,8
3М174 - Шлифовальный	2	21,6	0,8	0,8
3М151 - Шлифовальный	1	14	0,8	0,8
3Б12 - Шлифовальный	1	6,7	0,7	0,8
3Д725 - Шлифовальный	1	44	0,8	0,8
1	2	3	4	5
5А342П - Зубострогальный	2	17	0,75	0,8
5С280П - Зубофрезерный	1	24,6	0,75	0,85
5К32А - Зубофрезерный	3	18,4	0,75	0,8
5М161 - Зубострогальный	1	5,4	0,75	0,8
5140 - Зубодолбёжный	1	7,7	0,75	0,8
5А250П - Зубострогальный	1	5,4	0,75	0,8
7310Д - Долбёжный	1	5,5	0,75	0,8
7Д36 - Долбёжный	1	8,6	0,75	0,8
7Д450 - Долбёжный	1	14	0,75	0,8
7Д37 - Долбёжный	1	11,1	0,8	0,8
2М55 - Сверлильный	2	8,3	0,8	0,8
МС902 - Балансировочный	2	3	0,75	0,8
Кран мостовой 3,2тс	2	58	0,75	0,85
Освещение	-	10	0,8	1
Итого		1356,02	0,7	0,8
Обмоточный участок
2Н135 - Радиально-сверлильный	1	4	0,75	0,8
Намоточный	1	3	0,75	0,8
ТТ-20У2 - Обмоточный	1	0,5	0,75	0,85
Кран мостовой 1тс	1	1,9	0,75	0,85
Освещение	-	2	1	1
Итого		11,4	0,75	0,86
Участок штамповки
1А64 - Токарный	1	10,5	0,8	0,85
1Н65 - Токарный	2	23,62	0,75	0,85
165 - Токарный	3	23,4	0,75	0,8
1М65 - Токарный	1	23,4	0,8	0,85
6Р83Г - Фрезерный	1	14,1	0,75	0,85
6Р13 - Фрезерный	1	29,1	0,75	0,85
6Р83 - Фрезерный	1	14	0,75	0,8
6Р82 - Фрезерный	1	10	0,75	0,8
6Т82Ш - Фрезерный	1	10,4	0,75	0,8
ГФ2223С2 - Карусельно-фрезерный	1	14	0,8	0,85
6550 - Фрезерный	2	10,4	0,75	0,8
6Т83Ш - Фрезерный	1	9,6	0,75	0,8
П6328 - Пресс горизонтальный	1	22	0,75	0,8
ПА6362 - Пресс гидравлический	1	14	0,8	0,85
КВ2123 - Пресс однокривошипный	1	21,5	0,8	0,8
К18002 - Пресс гидравлический	1	20	0,75	0,8
Н3118 - Пресс ножницы	1	7,5	0,75	0,85
Подвесной кран 2т	3	3	0,75	0,85
Освещение	-	1,5	1	1
1	2	3	4	5
Итого		368,84	0,8	0,8
Заточной участок
3В164М - Заточной	1	10,5	0,8	0,8
3В642 - Заточной универсальный	2	12	0,8	0,8
3Д692 - Заточной дисковый	1	12	0,8	0,8
Заточной	1	6	0,75	0,8
Кран подвесной 0,5тс	1	1	0,75	0,85
Освещение	-	5	1	1
Итого		58,5	0,8	0,8
Участок обрубки литья
5К32 - Зубофрезерный	1	36,6	0,75	0,8
Н52222 - Пресс ножницы	1	4,8	0,75	0,85
И2220А - Вальцы	1	10	0,75	0,8
Освещение	-	11	0,9	0,8
Итого		62,4	0,78	0,8
Участок пластмасс
3025420671 - Пресс	2	10,4	0,75	0,8
Пресс по вырезки резины	2	12	0,75	0,8
ПГ5432М - Пресс	1	12	0,75	0,8
420901 - Вальцы	1	9,5	0,75	0,8
Дробилка	1	11,2	0,75	0,8
Освещение	-	8	0,9	0,8
Итого		85,5	0,75	0,8
Сушильно-пропиточный участок
Печь	1	14	0,8	0,85
Сушильный шкаф	1	3	0,75	0,8
Кран мостовой 3,2тс	2	58	0,75	0,85
Освещение	-	1,5	1	1
Итого		134,5	0,8	0,87
Участок роликов
С13 - Токарно-винторезный	2	7,5	0,8	0,8
16А20Ф - Токарный с ЧПУ	2	48	0,8	0,85
FWD32 - Фрезерный	1	20	0,75	0,8
FYD32 - Фрезерный	3	21	0,75	0,85
2Г942 - Фрезерно-центровочный	1	36,3	0,75	0,85
872М - Отрезной	4	9,2	0,75	0,8
9М14 - Трубоотрезной	1	12,4	0,75	0,8
83П450 - Пресс для заправки роликов	1	14	0,75	0,8
Н52222 - Вальцы	1	10	0,75	0,8
Кран мостовой 5тс	3	6,5	0,75	0,85
Тележка грузовая 5тс	1	12,4	0,75	0,8
Освещение	-	5	1	1
1	2	3	4	5
Итого		340,4	0,75	0,8
Заготовительный участок
8Г662 - Отрезной	3	23	0,75	0,8
8Г681 - Отрезной	1	23,4	0,75	0,8
Н3118 - Пресс ножницы	1	7,5	0,75	0,85
Заточной	1	6	0,75	0,8
НГ5223 - Пресс ножницы	1	4,8	0,75	0,85
ИВ3428 - Трубогиб	1	4,5	0,75	0,8
3025420671 - Пресс	1	10,4	0,75	0,8
МТР ПКПлЦ - 2,5 - 6 - Плазматрон	1	105	0,8	0,85
Кран мостовой 5тс	3	6,5	0,75	0,85
Освещение	-	5	1	0,8
Итого		255,1	0,75	0,8
Итого по ТОО ЗРДТ "КЭЦ"	-	3896,76	0,7	0,8

2. Расчет внешнего электроснабжения ТОО "Житикара-Пласт"

Определение активных, реактивных, полных нагрузок предприятия

Определяем расчетную нагрузку электрооборудования по формулам:

, кВт, (2.1)

, кВАр, (2.2)

, кВА, (2.3)

где - расчетная активная мощность, кВт;

- расчетная реактивная мощность, кВАр;

- расчетная полная мощность, кВА;

- коэффициент спроса.

Данные для расчета показаны в таблице

Определим расчетную нагрузку токарного станка 1М63Ф10:

кВт,

кВАр,

кВА.

Детальный расчет и общий расчет остальных станков аналогичен. Все данные расчета записываем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Расчетные нагрузки электроприемников

Наименование электроприемника	Кол-во	, кВт		, кВт		, кВАр	, кВА
1	2	3	4	5	6	7	8
Инструментальный участок
1М63Ф10-Токарный	1	14,5	0,75	10,9	0,8	7,96	13,5
СУ40-Токарный	1	52,5	0,75	39,38	0,8	28,75	48,8
16К20-Токарно-винторезный	1	12,1	0,8	9,68	0,8	7,07	12
2Н135-Радиально-сверлильный	1	4	0,75	3	0,8	2,19	3,71
WD32-Координатно-расточной	1	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
2А534-Радиально-сверлильный	1	4,5	0,75	3,38	0,8	2,47	4,19
3Д722-Шлифовальный	1	17	0,75	12,75	0,8	9,31	15,8
3М131-Шлифовальный	1	11,6	0,75	8,7	0,8	6,35	10,8
6Р82Ш-Фрезерный	1	12	0,75	9	0,85	5,58	10,6
Освещение	-	2	1	0,8	2	1,5	2,5
1	2	3	4	5	6	7	8
Итого				9,3		6,7	11,48
Литейный участок
Сверлильный	1	5	0,75	3,75	0,85	2,33	4,41
53А80Н-Зубофрезерный	1	19,2	0,75	14,4	0,8	10,51	18
ГФ2171-Копировально-фрезерный	1	12,6	0,8	10,08	0,8	7,36	12,5
Освещение	-	1	1	1	1	0	1
Итого				7,3		5,05	8,9
Кузнечно-термический участок
М4138-Молот	1	55	0,75	41,25	0,8	30,11	51,1
МА4136-Молот	1	30	0,75	22,5	0,8	16,43	27,9
МБ4134-Молот	1	22	0,8	17,6	0,8	12,85	21,8
ВЧГ9-60-ТВЧ	1	60	0,8	48	0,8	35,04	59,4
Кран мостовой 5тс	1	6,5	0,75	4,88	0,85	30,03	30,4
Освещение	-	5	1	0,8	5	3,75	6,25
Итого				22,5		21,4	32,8
Котельно-сварочный участок
1516-Токарно-карусельный	1	26	0,8	20,8	0,8	15,18	25,8
1525-Токарно-карусельный	1	58	0,75	43,5	0,8	31,76	53,9
1523-Токарно-карусельный	1	58	0,8	46,4	0,8	33,87	57,5
1А670-Токарный	1	125	0,75	93,75	0,8	68,44	116
2М57-Вертикально-сверлильный	1	4,5	0,75	3,38	0,8	2,47	4,19
W100-Расточной	1	15	0,8	12	0,8	8,76	14,8
2620ВФ1-Расточной	1	16	0,75	12	0,8	8,76	14,8
2Н636ГФ1-Расточной	1	38,8	0,8	31,04	0,85	19,24	36,5
2Л53У-Радиально-сверлильный	1	3	0,8	2,4	0,85	1,49	2,82
2Н150-Сверлильный	1	7,5	0,75	5,63	0,85	3,49	6,62
3М197-Шлифовальный	1	56	0,75	42	0,8	30,66	52
6560МФ3-Фрезерный	1	14,1	0,75	10,58	0,8	7,72	13,1
6560ВФ1-Фрезерный	1	10,4	0,75	7,8	0,8	5,69	9,65
6738-Пресс гидравлический	1	14	0,75	10,5	0,8	7,67	13
7216-Строгальный	1	191	0,8	153,3	0,8	111,9	189
НГ5222-Пресс ножницы	1	4,8	0,8	3,84	0,85	2,38	4,52
НГ1330-Пресс ножницы	1	13,7	0,75	10,28	0,85	6,37	12,1
Н3223-Пресс ножницы	1	7	0,75	5,25	0,85	3,26	6,18
Кран мостовой 20тс	1	30	0,75	22,5	0,85	13,95	26,5
Кран мостовой 10тс	1	15	0,75	11,25	0,85	6,98	13,2
Тележка грузовая 20т	1	20,6	0,75	15,45	0,8	11,28	19,1
Освещение	-	2	1	1	2	0	2
Итого				25,7		18,2	31,5
Модельный участок
1	2	3	4	5	6	7	8
8А531	1	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
Строгальный станок универсал.	1	8,3	0,8	6,64	0,8	4,85	8,22
Сверлильный станок	1	4	0,75	3	0,8	2,19	3,71
Освещение	-	2	0,9	1	1,8	0	1,8
Итого				3,8		2,6	4,8
Координатно-расточной участок
2Е440А-Координатно-расточной	1	5,8	0,75	4,35	0,8	3,18	5,39
2421-Координатно-расточной	2	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
2А450-Координатно-расточной	2	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
6Г450-Копировально-фрезерный	1	10,6	0,75	7,95	0,8	5,8	9,84
6464-Копировально-фрезерный	1	10,8	0,75	8,1	0,8	5,91	10
ГФ2171-Вертикально-фрезерный	1	9,7	0,75	7,28	0,8	5,31	9,01
Освещение	-	10	1	0,8	10	7,5	12,5
Итого				5,4		4,9	8,3
Механический участок
1Н65-Токарный	1	23,6	0,75	17,72	0,85	10,98	20,8
165-Токарный	1	23,4	0,75	17,55	0,8	12,81	21,7
С11МВ-Токарный	4	7,5	0,8	6	0,8	4,38	5,02
С13-Токарно-винторезный	3	7,5	0,8	6	0,8	4,38	5,02
1М63БФ101-Токарный	3	14,3	0,75	10,73	0,8	7,83	13,3
1М63Ф10-Токарный	3	14,5	0,75	10,9	0,8	7,96	13,5
СУ40-Токарный	4	52,5	0,75	39,38	0,8	28,75	48,8
16К25-Токарно-винторезный	2	12,1	0,75	9,08	0,8	6,63	11,2
16К20-Токарно-винторезный	2	12,1	0,8	9,68	0,8	7,07	12
1283-Токарно-револьверный	2	108	0,75	81,45	0,8	59,46	100
1М756ДФ313-Токарный с ЧПУ	2	90	0,8	72	0,8	52,56	89,1
1М61П-Токарно-винторезный	3	4	0,75	3	0,8	2,19	3,71
Заточной	2	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
3У144-Шлифовальный	1	13,3	0,8	10,64	0,8	7,77	13,2
3Б722-Шлифовальный	2	17	0,8	13,6	0,8	9,93	16,8
3А74-Шлифовальный	1	15,2	0,75	11,4	0,8	8,32	14,1
3М174-Шлифовальный	2	21,6	0,8	17,28	0,8	12,61	21,4
3М151-Шлифовальный	1	14	0,8	11,2	0,8	8,18	14,8
3Б12-Шлифовальный	1	6,7	0,7	4,69	0,8	3,42	5,8
3Д725-Шлифовальный	1	44	0,8	35,2	0,8	25,7	43,6
5А342П-Зубострогальный	2	17	0,75	12,75	0,8	9,31	15,7
5С280П-Зубофрезерный	1	24,6	0,75	18,45	0,85	11,44	21,7
5К32А-Зубофрезерный	3	18,4	0,75	13,8	0,8	10,07	17,1
5М161-Зубострогальный	1	5,4	0,75	4,05	0,8	2,96	5,02
1	2	3	4	5	6	7	8
5140-Зубодолбёжный	1	7,7	0,75	5,78	0,8	4,22	7,16
5А250П-Зубострогальный	1	5,4	0,75	4,05	0,8	2,96	5,02
7310Д-Долбёжный	1	5,5	0,75	4,13	0,8	30,01	30,3
7Д36-Долбёжный	1	8,6	0,75	6,45	0,8	4,71	7,99
7Д450-Долбёжный	1	14	0,75	10,5	0,8	7,67	13
7Д37-Долбёжный	1	11,1	0,8	8,88	0,8	6,48	10,9
2М55-Сверлильный	2	8,3	0,8	6,64	0,8	4,85	8,22
МС902-Балансировочный	2	3	0,75	2,25	0,8	1,64	2,78
Кран мостовой 3,2тс	2	58	0,75	43,5	0,85	26,97	51,2
Освещение	-	10	0,8	1	8	0	8
Итого				15,7		12	20,1
Обмоточный участок
2Н135-Радиально-сверлильный	1	4	0,75	3	0,8	2,19	3,71
Намоточный	1	3	0,75	2,25	0,8	1,64	2,78
ТТ-20У2 - Обмоточный	1	0,5	0,75	0,375	0,85	0,27	0,46
Кран мостовой 1тс	1	1,9	0,75	1,43	0,85	0,89	1,68
Освещение	-	2	1	1	2	0	2
Итого				1,6		1	2,1
Участок штамповки
1А64-Токарный	1	10,5	0,8	8,4	0,85	5,21	9,88
1Н65-Токарный	2	23,6	0,75	17,72	0,85	10,98	20,8
165-Токарный	3	23,4	0,75	17,55	0,8	12,81	21,7
1М65-Токарный	1	23,4	0,75	17,55	0,85	10,88	20,7
6Р83Г-Фрезерный	1	14,1	0,75	10,58	0,85	6,56	12,5
6Р13-Фрезерный	1	29,1	0,75	21,83	0,85	13,53	25,7
6Р83-Фрезерный	1	14	0,75	10,5	0,8	7,67	13
6Р82-Фрезерный	1	10	0,75	7,5	0,8	5,48	9,29
6Т82Ш-Фрезерный	1	10,4	0,75	7,8	0,8	5,69	9,65
ГФ2223С2-Карусельно-фрезерный	1	14	0,8	11,2	0,85	6,94	13,2
6550 - Фрезерный	2	10,4	0,75	7,8	0,8	5,69	9,65
6Т83Ш-Фрезерный	1	9,6	0,75	7,2	0,8	5,26	8,92
П6328-Пресс горизонтальный	1	22	0,75	16,5	0,8	12,05	20,4
ПА6362-Пресс гидравлический	1	14	0,8	11,2	0,85	6,94	13,2
КВ2123-Пресс однокривошипный	1	21,5	0,8	17,2	0,8	12,56	21,3
К18002-Пресс гидравлический	1	20	0,75	15	0,8	10,95	18,6
Н3118-Пресс ножницы	1	7,5	0,75	5,85	0,85	3,63	6,88
Подвесной кран 2тс	3	3	0,75	2,25	0,85	1,4	2,65
Освещение	-	1,5	1	1	1,5	0	1,5
Итого				11,3		7,6	13,7
Заточной участок
1	2	3	4	5	6	7	8
3В164М-Заточной	1	10,5	0,8	8,4	0,8	6,13	10,4
3В642-Заточной универсальный	2	12	0,8	9,6	0,8	7,01	11,8
3Д692-Заточной дисковый	1	12	0,8	9,6	0,8	7,01	11,8
Заточной	1	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
Кран подвесной 0,5тс	1	1	0,75	0,75	0,85	0,47	0,89
Освещение	-	5	1	1	5	0	5
Итого				5,6		4	7,6
Участок обрубки литья
5К32-Зубофрезерный	1	36,6	0,75	27,45	0,8	20,04	33,9
Н52222-Пресс ножницы	1	4,8	0,75	3,6	0,85	2,23	4,23
И2220А-Вальцы	1	10	0,75	7,5	0,8	5,48	9,29
Освещение	-	11	0,9	0,8	9,9	7,42	12,4
Итого				9,8		8,8	15
Участок пластмасс
3025420671-Пресс	2	10,4	0,75	7,8	0,8	5,69	9,65
Пресс по вырезки резины	2	12	0,75	9	0,8	6,57	11,1
ПГ5432М-Пресс	1	12	0,75	9	0,8	6,57	11,1
420901-Вальцы	1	9,5	0,75	7,13	0,8	5,2	8,82
Дробилка	1	11,2	0,75	8,4	0,8	6,13	10,4
Освещение	-	8	0,9	0,8	7,2	5,4	9
Итого				7,02		5,9	10,01
Сушильно-пропиточный участок
Печь	1	14	0,8	11,2	0,85	6,94	13,2
Сушильный шкаф	1	3	0,75	2,25	0,8	1,64	2,78
Кран мостовой 3,2тс	2	58	0,75	43,5	0,85	26,97	51,2
Освещение	-	1,5	1	1	1,5	0	1,5
Итого				14,5		8,9	17,17
Участок роликов
С13-Токарно-винторезный	2	7,5	0,8	6	0,8	4,38	5,02
16А20Ф-Токарный с ЧПУ	2	48	0,8	38,4	0,85	23,81	45,2
FWD32-Фрезерный	1	20	0,75	15	0,8	10,95	18,6
FYD32-Фрезерный	3	21	0,75	15,75	0,85	9,77	18,5
2Г942-Фрезерно-центровочный	1	36,3	0,75	27,23	0,85	16,88	32
872М-Отрезной	4	9,2	0,75	6,9	0,8	5,04	8,54
9М14-Трубоотрезной	1	12,4	0,75	9,3	0,8	6,79	11,5
83П450-Пресс для заправки роликов	1	14	0,75	10,5	0,8	7,67	13
Н52222-Вальцы	1	10	0,75	7,5	0,8	5,48	9,29
Кран мостовой 5тс	3	6,5	0,75	4,88	0,85	30,03	30,4
Тележка грузовая 5т	1	12,4	0,75	9,3	0,8	6,79	11,5
Освещение	-	5	1	1	5	0	5
1	2	3	4	5	6	7	8
Итого				12,6		10,6	17,4
Заготовительный участок
8Г662-Отрезной	3	23	0,75	17,25	0,8	12,59	21,4
8Г681-Отрезной	1	23,4	0,75	17,55	0,8	12,81	21,7
Н3118-Пресс ножницы	1	7,5	0,75	5,85	0,85	3,63	6,88
Заточной	1	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
НГ5223-Пресс ножницы	1	4,8	0,75	3,6	0,85	2,23	4,23
ИВ3428-Трубогиб	1	4,5	0,75	3,38	0,8	2,47	4,19
3025420671-Пресс	1	10,4	0,75	7,8	0,8	5,69	9,65
МТР ПКПлЦ-2,5-6-Плазматрон	1	105	0,9	94,5	0,85	58,59	111
Кран мостовой 5тс	3	6,5	0,75	4,88	0,85	30,03	30,4
Освещение	-	5	1	0,8	5	3,75	6,25
Итого				16,01		13,5	22,1
Итого ТОО ЗРДТ "КЭЦ"				168,1		131,2	223

3. Расчет внутреннего электроснабжения ТОО "Житикара-Пласт"

3.1 Определение расчетной нагрузки ТОО "Житикара-Пласт"

Расчетная нагрузка потребителей 10 кВ.

Определяем нагрузки по формулам (2.1), (2.2).

кВт,

кВАр.

Расчетная осветительная нагрузка

Осветительная нагрузка определяется по формуле:

, кВт, (3.1)

кВт.

Расчетная полная мощность

Полная мощность определяется по формуле:

, кВА, (3.2)

кВА.

Расчетная нагрузка остальных потребителей 10 кВ и потребителей 0,4 кВ ведется аналогично.

Все расчеты занесены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Расчётная нагрузка потребителей 10 кВ 0,4кВ

Наименование приёмника	, кВт	, кВАр	, кВт
1	2	3	4
ТОО ЗРДТ "КЭЦ"	3507,1	2630,3	366,4
ТОО "Бакас"	4200	2835	893,7
ТОО "Восход"	3121	2106,7	421,8
"Казцентрэлектропровод"	3239,4	2186,6	497,1
база УМТС	825	618,8	309,8
п. Затобольск	7359,2	4967,76	8319,2
ШСУ №7	560	378	212
ТОО "Онур"	5855,2	3952,2	1860,5
ЗАО "Хлебозавод № 3"	2451,1	1654,5	360,5
Итого	31118	21329,8	13241

Определяем полную мощность ПС по формуле:

, кВА, (3.3)

кВА.

Определяем потери мощности трансформаторов в ТП потребителей:

, кВт, (3.4)

кВт.

, кВАр, (3.5)

кВАр.

Расчетная активная мощность ПС с учетом коэффициента разновременности максимумов:

, кВт, (3.6)

где - коэффициент разновременности максимума, равный 0,95.

кВт.

Расчетная реактивная мощность:

, кВАр, (3.7)

кВАр.

Среднегодовая активная нагрузка определяется по формуле:

, кВт, (3.8)

, (3.9)

где - годовое число использования максимума активной мощности, равное 3770 ч.;

- годовой коэффициент сменности по энергетическому использованию активной энергии;

- годовое число часов работы компенсирующих устройств, равное 8000ч.

, кВт.

Естественный коэффициент мощности за год:

, (3.10)

где - годовое число часов использования максимума реактивной мощности, равное 4840.

,

при , .

Необходимая мощность некомпенсирующих устройств:

, кВАр.(3.11)

кВАр.

Не скомпенсированная реактивная мощность:

, кВАр. (3.12)

кВАр.

Расчетная нагрузка с учетом компенсацией реактивной мощности:

, кВА. (3.13)

кВА.

Потери в трансформаторах ПС по формулам (3.4), (3.5):

кВт,

кВт.

Расчетная полная мощность со стороны ВН трансформаторов ПС:

, кВА.(3.14)

кВА.

3.2 Проектирование системы внешнего электроснабжения

В систему внешнего электроснабжения входят схема электроснабжения и источники питания предприятия. Основными условиями проектирования рациональной системы внешнего электроснабжения являются надежность, экономичность и качество электроэнергии в сети.

Экономичность определяется приведенными затратами на систему электроснабжения. Надежность зависит от категории потребителей электроэнергии и особенностей технологического процесса, неправильная оценка которых может привести как к снижению надежности системы электроснабжения, так и к неоправданным затратам на излишнее резервирование [4].

Электроснабжение ТОО осуществляется от ЦРП по двум воздушным линиям напряжением 110 кВ и понижается до 35 кВ и до 10 кВ.

На ПС устанавливаются два трансформатора, т.к. имеются потребители I категории.

3.3 Выбор силовых трансформаторов

Выбор силовых трансформаторов производится с учётом того, что нормальным режимом работы трансформатора, при котором увеличивается срок действия его работы, считается режим, при котором трансформатор загружен на 65-70% от его номинальной мощности. Поэтому мощность силового трансформатора определяется из выражения:

(3.15)

где n - число трансформаторов.

Отсюда:

, МВА

Согласно этому по каталогу выбираем трансформатор 2ЧТД-10000/35 [4.].

Основные параметры трансформатора представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Технические данные трансформаторов Т1, Т2

Тип	Номинальная мощность, МВА	кВ	кВ	%	кВт	кВт	%
ТД-10000/35	10000	38,5	6,3	0,8	12	65	7,5

Масса оборудования =20 т, занимаемая площадь: длинна 4,2, ширина 2,95, высота 3,76.

3.4 Расчет токов в нормальном, аварийном и послеаварийном режимах работы

Данная подстанция имеет два источника питания напряжением 35 кВ и тридцать восемь фидерных линий потребителей напряжением 10 кВ.

Выбор оборудования производится по условиям работы в наиболее тяжёлом режиме работы - послеаварийном [5].

Ток, протекающий через оборудование подстанции при нормальном режиме работы, определяется по формуле:

, А (3.16)

где - ток в нормальном режиме, кА;

- номинальное напряжение, кВ.

Для одиночных, радиальных линий ток в нормальном режиме равен току в послеаварийном режиме:

, А, (3.17)

где - максимальный ток послеаварийного режима, А.

, А

Определения токов для остальных воздушных линий в нормальном и послеаварийном режимах производится аналогично выше приведенному расчету.

Здесь ток в послеаварийном режиме будет определяться из условия отключения одного из трансформаторов или повреждения одной из линий питания секции сборных шин, при условии работы другого трансформатора или другой линии в работе. Учитывая, что все потребители остаются в работе. Ток в такой линии будет равен сумме токов двух линий в нормальном режиме работе.

Все данные расчета токов сведены в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Токи в проводниках

Название линии	, кВА	, А	, А
1	2	3	4
ТОО ЗРДТ "КЭЦ"	223	21,4	42,8
ТОО "Бакас"	382	36,7	73,4
ТОО "Восход"	445	42,7	85,4
"Казцентрэлектропровод"	293	28,14	56,28
база УМТС	169	16,22	32,4
П. Затобольск	1300	125	250
ШСУ №7	80	7,7	15,4
ТОО "Онур"	693	66,65	133,12
ЗАО "Хлебозавод № 3"	101	9,66	19,32

3.5 Расчет токов короткого замыкания со стороны высокого, среднего и низкого напряжения

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

При возникновении КЗ имеет место увеличение токов в фазах системы электроснабжения или электроустановок по сравнению с их значением в нормальном режиме работы. В свою очередь, это вызывает снижение напряжений в системе, которое особенно велико вблизи места КЗ.

Для расчета токов КЗ составляют расчетную схему системы электроснабжения и на ее основе схему замещения. Расчетная схема представляет собой упрощенную схему, на которой указывают все элементы системы и их параметры, влияющие на ток КЗ. Схема замещения представляет собой электрическую схему, соответствующую расчетной схеме, в которой все магнитные связи заменены электрическими и все элементы системы электроснабжения представлены сопротивлениями.

Для упрощения все короткие замыкания принимаем за металлические. Расчеты проводим для трехфазного короткого замыкания на землю по схеме изображенной на рисунке 3.1. Расчет будем вести в относительных единицах, за базисную мощность принимаем:

базисная мощность = 1000 МВА.

сопротивление ВЛ = 0,4 Ом/км;

За базисные напряжения принимаем:

кВ, кВ, кВ.

Составим схему замещения.

Рисунок 3.1 - Схема замещения

Находим базисные токи:

, кА, (3.18)

где - базисный ток;

- базисное напряжение;

- базисная мощность.

кА,

кА.

Вычисляем параметры элементов схемы при базисных условиях.

Для системы .

Для линии электропередач:

, о.е., (3.19)

где - сопротивление высоковольтной линий;

- удельное сопротивление высоковольтной линий, Ом/км;

- длинна линий, км.

о.е.,

Для трансформатора:

, о.е., (3.20)

о.е.,

, о.е., (3.21)

о.е.,

, о.е., (3.21)

о.е.,

о.е., (3.22)

о.е.

Ток К.З. в точке К1:

, кА, (3.23)

Ток К.З. в точке К2:

, кА, (3.24)

кА.

Ударные токи.

Точка №1:

, кА, (3.25)

где - ударный коэффициент.

определяем по таблице 3.8 [2]. КУ=1,8

кА.

Точка №2:

кА.

Наибольшее действующее значение тока:

, кА. (3.26)

Точка №1:

 кА.

Точка №2:

кА.

Определяем апериодическую составляющую тока К.З.:

, (3.27)

где - коэффициент затухания апериодического тока.

,

где - собственное время выключателя, с.

Для современных выключателей оно не превышает 0,2 с.

[3],

с,

по таблице 3.8 [2]

.

Точка №1:

кА.

Точка №2:

кА.

Определяем периодическую составляющую тока К.З.

Точка № 1:

кА, ток неизменный во времени. [2] (3.28)

Точка №2:

кА.

3.6 Расчёт токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ

Активное сопротивление линий, индуктивное сопротивление трансформаторов тока, катушек автоматов, контакторов, контактные сопротивления разъединителей, контакторов и автоматов оказывает значительное влияние на ток короткого замыкания. Если не учитывать все эти факторы, как это делается при расчёте токов короткого замыкания в сетях напряжением выше 1кВ, то это может привести к большой ошибки, что повлечёт за собой неправильный выбор сечения проводов, кабелей и электрической аппаратуры.

Активное сопротивление цепи оказывает большое влияние на апериодическую составляющую тока короткого замыкания, которая затухает очень быстро.

Для кабеля от фидеров 35(25) до трансформатора:

, о.е., (3.29)

о.е.,

о.е. (3.30)

Для трансформатора:

о.е., (3.31)

о.е.

Полное сопротивление трансформатора от фидера 35(25) до ТР:

о.е., (3.32)

о.е. (3.33)

Полное сопротивление цепи до точки К.З.

о.е. (3.34)

Начальное значение периодической составляющей тока К.З. за трансформатором ВНС в точке К3:

кА (3.35)

Ударный ток:

 кА, (3.36)

где - ударный коэффициент.

Наибольшее действующее значение тока:

кА. (3.37)

От трансформатора ток проходит по алюминиевым шинам типа ШМА 59-1(2Ч100Ч8), длина 8 м через автоматический выключатель с двумя разъединителями. На всех участках шин фазы расположены в одной плоскости и между фазами 250 мм.

Сопротивления шин:

о.е.,

о.е.

Сопротивления кабеля:

, о.е., (3.38)

о.е.,

о.е..

Сопротивления катушек автоматов (4шт):

 о.е.,

о.е.

Переходное сопротивление контактов автоматов (4шт) и контактора (1шт):

о.е.

Переходное сопротивление контактов разъединителей (6шт):

о.е.

Сопротивления трансформатора тока:

о.е.,

о.е.

Определяем сопротивления шин в РП: тип ШМА 59-1 (2Ч100Ч8) длина 6м.

Сопротивления шин:

о.е.,

о.е.

Сопротивления кабеля:

о.е.,

о.е.

Определяем суммарные сопротивления цепи К.З.:

о.е.,

о.е.,

о.е.,

о.е.,

о.е.,

о.е.

Ток короткого замыкания у двигателя в точке К4:

кА. (3.39)

Определим ударный ток К.З. от системы, при находим , тогда:

,

кА, (3.40)

кА. (3.41)

Результаты расчётов сведём в таблицу 6.1.

Таблица 6.1

Результаты расчета параметров для точек К.З.

Номер точки К.З.	, кА	, кА	, кА	, кА	,кА
1	27,7	70,3	42	8	27,7
2	21,3	54	32,16	5	21,3
3	15,4	39,16	23,25	-	-
4	8,2	15	12,4	-	-

4. Выбор оборудования ТОО "Житикара-Пласт"

4.1 Выбор электрических аппаратов на стороне высокого и низкого напряжения

Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трех основных режимах: в длительном режиме, в режиме перегрузки (с повышенной нагрузкой, которая для некоторых аппаратов достигает значения до 1,4 номинальной) и в режиме короткого замыкания.

В длительном режиме надежная работа аппаратов обеспечивается правильным выбором их по номинальному напряжению и номинальному току.

В режиме перегрузки надежная работа аппаратов обеспечивается ограничением величины и длительности повышения напряжения или тока в таких пределах, при которых еще гарантируется нормальная работа электрических установок за счет запаса прочности [11].

В режиме короткого замыкания надежная работа аппаратов обеспечивается соответствием выбранных параметров устройств по условиям электродинамической и термической стойкости.

Ток, протекающий через оборудование подстанции при нормальном режиме работы, определяется по формуле:

, А, (4.1)

где - мощность подстанции, кВА;

- напряжение на высокой или низкой стороне, кВ.

Ток, протекающий через оборудование подстанции при послеаварийном режиме работы, определяется по формуле:

, А, (4.2)

где - ток при нормальном режиме работы, А.

4.1.1 Выбор высоковольтных выключателей

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная нагрузка. Наиболее тяжелой операцией является отключение короткого замыкания и включение на существующее короткое замыкание. [12]

К выключателям предъявляются следующие требования:

- надежное отключение любых токов;

- быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;

- быстрое включение выключателя сразу же после отключения (АПВ - автоматическое повторное включение);

- легкость ревизии и осмотра контактов;

- взрыво- и пожаробезопасность;

- удобство транспортировки и эксплуатации [6].

При выборе выключателей необходимо учитывать 12 различных параметров, но, так как заводами - изготовителями гарантируется определённая зависимость параметров, то допустимо производить выбор выключателей по важнейшим параметрам:

1. По напряжению установки.

(4.3)

2. По длительному току - наибольший длительный ток, который аппарат способен проводить длительное время при номинальном напряжении, номинальной частоте и номинальной температуре воздуха, при этом температура аппарата не должна превышать допустимых значений [4].

, (4.4)

3. По отключающей способности:

, (4.5)

где - номинальный ток отключения по каталогу.

4. На электродинамическую стойкость:

а) по действующему значению

(4.6)

где - начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания (в нашем случае ),кА;

- действующее значение предельного сквозного тока короткого замыкания (по каталогу),кА.

б) по амплитудному значению

, (4.7)

где - ударный ток короткого замыкания в цепи, кА;

- амплитудное значение предельного сквозного тока короткого замыкания, кА.

Ударный ток определяется из выражения:

, (4.8)

где - ударный коэффициент, равный 1,6;

- ток короткого замыкания, А.

5. По термической стойкости.

, (4.9)

где - тепловой импульс по расчёту; ;

- предельный ток термической стойкости (по каталогу), кА;

- длительность протекания тока термической стойкости (по каталогу), с.

Тепловой импульс определяем по выражению:

, (4.10)

где - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, принимаем с;

- время отключения, с.

Согласно ПУЭ [1], время отключения складывается из времени действия основной релейной защиты данной цепи и полного времени отключения выключателя :

, (4.11)

где - время срабатывания релейной защиты, =0,1с;

- полное время отключения выключателя, с.

Таблица 4.1

Технические характеристики выключателя

Условия выбора	Выключатель ВН С-35-2000-50БУ1 (привод ШПЭ-38)	Выключатель НН ВМПЭ-10-1000-31,5У3 (привод ШПЭ-38)
	Расчётные данные	Каталожные данные	Каталожные данные	Каталожные данные

4.1.2 Выбор разъединителей

Разъединитель ? это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, и который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами выведенными в ремонт.

Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному короткому замыканию и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

Однако для упрощения схем электроустановок допускается использовать разъединители для производства следующих операций:

- отключение и включение нейтралей трансформаторов и заземляющих дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю;

- отключения и включения зарядного тока шин и оборудования всех напряжений (кроме батарей конденсаторов);

- отключения и включения нагрузочного тока до 15 А трехполюсными разъединителями наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже;

- разъединителями и отделителями разрешается отключать и включать незначительный намагничивающий ток силовых трансформаторов и зарядный ток воздушных и кабельных линий.

Выбор разъединителей производится по параметрам, указанных по формулам:

- по напряжению установки (4.3).

- по длительному току (4.4).

- на электродинамическую стойкость:

- по амплитудному значению (4.7).

- ударный ток определяется из выражения (4.8).

- по термической стойкости (4.9).

- тепловой импульс определяем по выражению (4.10).

Выбор разъединителя представлен в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Технические характеристики разъединителя

Условия выбора	Разъединитель ВН. РЛНД-35/600	Разъединитель НН. РНД-35/1000 У1
	Расчётные данные	Каталожные данные	Каталожные данные	Каталожные данные

4.1.3 Выбор отделителей

Отделитель предназначен для отключения токов намагничивания трансформаторов. Отделитель отключается автоматически под действием пружин при срабатывании блокирующего реле или отключающего электромагнита.

Выбор отделителей производится аналогично выбору разъединителей.

Выбираем отделитель ОД-35/630 У1. Данные отделителя записываем в таблицу 4.3.

Таблица 4.3

Технические данные отделителя

Условия выбора	ОтделительОД-35/630 У1
	Расчётные данные	Каталожные данные

4.2 Выбор короткозамыкателей

Короткозамыкатели предназначены для создания искусственного короткого замыкания при повреждениях в силовых трансформаторов. Защита, реагируя на замыкание, отключает отделитель, установленный на питающих концах линии.

Выбор короткозамыкателей производится аналогично выбору отделителей [4]. При этом короткозамыкатели не проверяются по току нагрузки.

Выбираем короткозамыкатель КЭ-110 (привод ППК). Данные короткозамыкателя записываем в таблицу 4.4.

Таблица 4.4

Технические характеристики короткозамыкателя

Условия выбора	Короткозамыкатель КРН-35 У1
	Расчётные данные	Каталожные данные

5. Выбор шин, токопроводов и кабелей

5.1 Выбор токопровода для открытого распределительного устройства

Шины предназначены для жёсткого соединения электрических аппаратов на подстанции. Главная их задача - пропускать через себя электрический номинальный ток и аварийные различные токи без разрушения.

В РУ 35 кВ применяем токопроводы выполненные проводами марки АС до трансформаторов Т1(Т2).

Выбираем провод АС-300

Таблица 5.1

Основные параметры провода марки АС 300

Марка провода	Диаметр, мм	Масса 1 км провода, кг	Допустимый ток, А (вне помещения)
АС-300	300	128	690

Выбранное сечение провода проверяем по следующим параметрам:

а) по длительному допустимому току:

165А<690А

б) по термическому действию тока К.З.:

, (5.1)

где - минимальное сечение проводника, отвечающее требованию

его термической стойкости при К.З., ;

- коэффициент по каталогу, для алюминиевых шин С=91, ;

- сечение выбранного провода, ;

- тепловой импульс, .

,

90 < 800

в) по электродинамическому действию тока К.З. (проверка на схлестывание).

Определяем усилие от длительного протекания тока К.З.:

, Н/м, (5.2)

где D -- расстояние между фазами (для 35 кВ равно 1,5м), м.

Н/м.

Определяем силу тяжести одного метра провода по формуле:

, Н/м, (5.3)

где -- масса одного метра токопровода, =3,68 кг/м (для АС -300).

Н/м.

Стрела провеса h=2 м.

Определяем отношение:

, (5.4)

Задаваясь стрелой провеса h, определяют отношение:

, (5.5)

где - эквивалентное по импульсу время действия быстро действующей защиты, с,

- стрела провеса, =1,5 м (для ОРУ), [2].

Максимальная стрела провеса h зависит от пролёта, натяжения проводов, минимального допустимого расстояния до земли, условий монтажа и других факторов.

Для цепей генераторов и трансформаторов:

, (5.6)

где - действительная выдержка времени защиты от токов К.З., с, =0,1 с

По диаграмме в зависимости от и определяем отклонение провода.

Отклонение провода b=0,63м

Найденное значение сравнивается с максимально допустимым, которое определяется из формулы:

, (5.7)

где - диаметр токопровода, d=0,058 м (для провода АС - 300), [4];

- наименьшее допустимое расстояние в свету между соседними фазами в момент их наибольшего сближения, м, м.

Проверяем условие:

г) проверка по условиям коронирования.

Определяем максимальное значение начальной критической напряжённости электрического поля:

, кВ/см, (5.8)

где -- коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода, для многопроволочных проводов m=0,82);

-- радиус провода, см.

 кВ А/см.

Напряжённость электрического поля около поверхности нерасщепленного провода определяется по выражению:

, кВ/см, (5.9)

где -- линейное напряжение, кВ;

-- среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см.

При горизонтальном расположении фаз:

, см, (5.10)

см,

кВ/см.

Провода не будут коронировать, если наибольшая напряжённость поля у поверхности любого провода не более 0,9. Таким образом, условие для проверки провода на корону:

Провод данной марки проходит по всем параметрам.

5.2 Выбор шин для закрытого распределительного устройства

В ЗРУ 6 -10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жёсткими шинами.

По источнику [2] выбираем шины прямоугольного сечения, алюминиевые, однополосные, сечением . Допустимый ток А.

Выбранные шины проверяются по следующим параметрам:

а) по длительному допустимому току:

,

;

б) по термической стойкости при К.З. по формуле (8.2):

,

74 < 480 .

в) по электродинамической стойкости.

Жёсткие шины, укреплённые на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под воздействием электродинамических сил. В такой системе возникают колебания. Электродинамические силы, возникающие при К.З., имеют составляющие, которые изменяются с частотой 50 и 100 Гц. Если собственные частоты колебательной системы шины - изоляторы совпадут с этими значениями, то нагрузки на шины и изоляторы возрастут, что может привести к их разрушению. Поэтому производим определение частоты собственных колебаний для алюминиевых шин по формуле:

, (5.11)

где - длина пролёта между изоляторами, м;

- момент инерции поперечного сечения шины относительно оси перпендикулярной направлению изгибающей силы, ;

- поперечное сечение шины, .

Изменяя длину пролета, добиваются того, чтобы механический резонанс был исключён, т.е. Гц.

Определим длину пролёта l исходя из условия, что частота собственных колебаний будет больше 200 Гц:

, (5.12)

а) если шины расположены на "ребро":

, (5.13)

.

Отсюда м.

б) При расположении шин "плашмя":

, (5.14)

.

Отсюда м.

Поэтому принимаем вариант расположения шин "плашмя", пролёт между изоляторами l=1,16 м, а расстояние между фазами принимаем a=0,5 м.

Гц,

231,3 Гц > 200 Гц.

Условие выполняется.

Данные шины проходят по всем параметрам.

Находим момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия:

, (5.15)

Напряжение в материале шины при воздействии изгибающего момента:

МПа, (5.16)

Шины механически прочны, если:

,

где - допустимое механическое напряжение в материале шин.

Для шин АДО из алюминия допустимое механическое напряжение .

27,15 МПа < 40 МПа, условие выполняется.

5.3 Выбор кабелей для линий потребителей

Потребители 10 кВ получают питание по кабельным линиям, которые сначала прокладываются в кабельных туннелях в распределительном устройстве, а затем в траншеях в земле.

В зависимости от места прокладки, свойств среды, механических усилий, воздействующих на кабель, рекомендуются различные марки кабелей.

Выбираем кабель марки СБ.

Сечение кабелей выбирается по следующим параметрам:

а) по напряжению установки:

;

б) по допустимому току:

,

где - длительно допустимый ток с учётом на число рядом положенных в земле кабелей и на температуру окружающей среды :

(8.17)

где =1 - коэффициент, учитывающий число рядом положенных в земле кабелей [2];

=1 - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (для наших климатических условий) [2].

в) по термической стойкости проверяем по формуле (8.2).

Произведём выбор кабеля для линий к потребителям по вышеприведённым параметрам.

Выбираем трёхжильный кабель сечением , с номинальным допустимым током =220 А.

10 кВ=10 кВ;

А,

218,7 А < 300 А;

Все высоковольтные бронированные кабели проложены к потребителю в воздухе.

Кабель данного сечения проходит по всем параметрам.

Выбранные фидерные кабели приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Технические характеристики кабелей

Наименование потребителя	, А		, А	Марка
ТОО ЗРДТ "КЭЦ"	42,8	70	220	АСБ
ТОО "Бакас"	73,4	70	170	СБ
ТОО "Восход"	85,4	70	170	СБ
"Казцентрэлектропровод"	56,28	70	170	СБ
база УМТС	32,4	70	220	СБ в земле
п. Затобольск	250	-	-	-
ШСУ №7	15,4	70	170	СБ
ТОО "Онур"	133,12	70	170	СБ
ЗАО "Хлебозавод № 3"	19,32	70	110	СБ

6. Выбор изоляторов

6.1 Выбор опорных изоляторов

Жёсткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:

а) по номинальному напряжению:

;

б) по допускаемой нагрузке:

,

где - сила действующая на изолятор, Н;

- допустимая нагрузка на головку изолятора, Н.

,

где - разрушающая нагрузка на изгиб (по каталогу), Н.

При вертикальном или горизонтальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила определяется из выражения:

, (6.1)

где - поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена на "ребро"

; , (6.2)

где - высота изолятора, мм.

Произведём выбор изоляторов по выше перечисленным параметрам.

Принимаем изолятор типа ОА-6ов.

а) 10 кВ = 10 кВ;

б) Н,

Н,

1010 Н < 2250 Н.

Коэффициент в данном случае равен =1, так как шины расположены плашмя.

Выбранный изолятор удовлетворяет всем параметрам.

6.2 Выбор проходных изоляторов

Проходные изоляторы выбираются последующим параметрам:

а) по номинальному напряжению:

;

б) по номинальному току:

;

в) по допускаемой нагрузке;

.

Для проходных изоляторов расчётная сила определяется из выражения:

, Н. (6.3)

Осуществим выбор проходных изоляторов.

Принимаем изолятор типа ПВ-6/1000.

а) 10 кВ = 10 кВ;

б) 962 А = 1000 А;

в) Н,

Н,

586 Н < 750 Н.

Предложенный изолятор проходит по все параметрам.

7. Выбор трансформаторов тока и напряжения

7.1 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока предназначены для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерительных приборов и защиты от первичных цепей электрооборудования. От точности информаций поступающей от трансформатора тока к измерительным приборам зависит надёжная и правильная работа релейной защиты.

Трансформаторы выбираются по следующим параметрам:

а) по напряжению установки:

;

б) по току:

,

;

в) по электродинамической стойкости:

, (7.1)

где - ударный ток К.З. по расчету, А;

- кратность электродинамической стойкости (по каталогу);

- номинальный первичный ток трансформатора тока, А.

г) по термической стойкости:

, (7.2)

где - кратность термической стойкости (по каталогу).

д) по вторичной нагрузке:

.

Индуктивное сопротивление токовых цепей не велико, поэтому . Вторичная нагрузка определяется из выражения:

, Ом,

где - сопротивление приборов, Ом;

- сопротивление соединительных проводов, Ом;

- сопротивление контактов, Ом.

Сопротивление приборов определяется по выражению:

, Ом, (7.3)

где - мощность, потребляемая приборами, ВА;

- вторичный номинальный ток прибора, =5 А.

Сопротивление контактов принимается равным 0,1 Ом. Сопротивление соединительных проводов зависит от их длинны и сечения. Чтобы выбранный трансформатор работал в выбранном классе точности, необходимо соблюдать условие:

. (7.4)

Откуда

. (7.5)

Далее определяем сечение соединительных проводов:

, , (7.6)

где - расчётная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока.

7.1.1 Произведём выбор трансформаторов тока на сторону высокого напряжения рассчитываемой подстанции

Принимаем трансформатор типа ТФНУ-35, =1,2 Ом, класс точности 0,5

а) ;

б); ;

в) кА,

;

г) ,

;

д) для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке составляем таблицу 7.1.

Таблица 7.1

Вторичная нагрузка трансформатора тока ВН

Приборы	Тип	Нагрузка, ВА, фазы
		А	В	С
Амперметр (выключатель)	Э-335	0,5	0,5	0,5
Амперметр (линия 35кВ)	Э-335	0,5	0,5	0,5
Счётчик активной энергии	И-680	2,5	-	2,5
Счётчик реактивной энергии	И-676	2,5	-	2,5
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Итого:	6,5	1	6,5

Ом,

Ом,

.

Принимаем кабель АКВРГ сечением 2,5 .

Трансформатор тока проходит по всем параметрам.

7.1.2 Выбираем трансформаторы тока на низкую сторону рассчитываемой подстанции

Принимаем трансформатор тока типа ТПОЛ-10 с номинальным током первичной обмотки 1000 А и классом точности 0,5, для цепи трансформатора и секционного выключателя:

а);

б); ;

в) кА,

;

г),

;

д) для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке составляем таблицу 7.2.

Таблица 7.2

Вторичная нагрузка трансформатора тока НН

Приборы	Тип	Нагрузка, ВА, фазы
		А	В	С
Амперметр (общий)	Э-335	0,5	0,5	0,5
Амперметр (секционный)	Э-335	0,5	0,5	0,5
Счётчик активной энергии	И-680	2,5	-	2,5
Счётчик реактивно энергии	И-676	2,5	-	2,5
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Варметр	Д335	0,5	-	0,5
Итого:	7	1	7

Ом,

Ом,

.

Принимаем кабель АКВРГ сечением 3 .

Трансформатор тока проходит по всем параметрам.

7.1.3 Выбираем трансформатор тока для линий к потребителям по фидерам

Принимаем трансформатор тока типа ТВЛ-6 с номинальным током первичной обмотки 400 А и классом точности 0,5 и сводим в таблицу 7.3.

а) ;

б);

в) кА,

;

г) ,

.

Таблица 7.3

Трансформаторы тока по потребителям

Наименование потребителя	Номинальные данные	Кратность устойчивости
	U,кВ	I,А	kT	kЭД
ТОО ЗРДТ "КЭЦ"	6	100	40-75	45-225
ТОО "Бакас"	6	100	40-75	45-225
ТОО "Восход"	6	200	40-75	45-225
"Казцентрэлектропровод"	6	100	40-75	45-225
база УМТС	6	100	40-75	45-225
П. Затобольск	6	300	40-75	45-225
ШСУ №7	6	100	40-75	45-225
ТОО "Онур"	6	100	40-75	45-225
ЗАО "Хлебозавод № 3"	6	100	40-75	45-225

Для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке составляем таблицу 7.4.