Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКА ЦЕХА

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХОВ И ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1 Определение электрической нагрузки цеха для углубленной проработки

1.2. Определение расчетной мощности дополнительной нагрузки на ТП и осветительной нагрузки цеха

1.1 Определение суммарной расчетной нагрузки на ТП

2. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

2.1 Выбор цеховых трансформаторов

2.2 Выбор типа трансформаторной подстанции

3. ВЫБОР И РАСЧЕТ ВНУТРИЦЕХОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, ВЫБОР ТИПА ЛИНИЙ И СПОСОБА ПРОКЛАДКИ

4. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

5. ВЫБОР АППАРАТУРЫ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ

5.1 Проверка аппаратуры распределительной сети 0,4 кВ на действие токов КЗ

6. КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

6.1 Расчет пропускной способности трансформаторов

7.ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

7.1 Автоматическое включение резерва

7.2 Сигнализация и учёт электрической энергии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электростанций. Первые электростанции сооружались в городах для освещения и питания электрического транспорта, а также при фабриках и заводах. Позднее появилась возможность сооружения электрических станций в местах залежей топлива (торфа, угля, нефти) или местах использования энергии воды независимо от мест нахождения потребителей электроэнергии - городов и промышленных предприятий.

Передача электроэнергии на большие расстояния к центрам потребления стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения.

В настоящее время большинство потребителей получает электроэнергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение собственных ТЭЦ.

По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электроэнергии.

Каждое производство существует постольку, поскольку его машины-орудия обеспечивают работу технологических механизмов, производящих промышленную продукцию. Все машины-орудия приводятся в действие электродвигателями. Для их нормальной работы применяют электроэнергию как самую гибкую и удобную форму энергии, обеспечивающей работы производственных механизмов.

При этом электроэнергия должна обладать соответствующим качеством. Основными показателями качества электроэнергии являются стабильность частоты и напряжения, синусоидальность напряжения и тока и симметрия напряжения. От качества электроэнергии зависит качество выпускаемой продукции и ее количество.

На пути от источника питания до электроприёмников на современных промышленных предприятиях электрическая энергия, как правило, трансформируется один или несколько раз. В зависимости от места расположения в схеме электроснабжения трансформаторные подстанции называют главными понизительными подстанциями или цеховыми трансформаторными подстанциями.

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

· обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории;

· быть удобными и безопасными в эксплуатации;

· иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведённых затрат);

· иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа;

Для приёма и распределения электроэнергии к группам потребителей трёхфазного переменного напряжения промышленной частоты напряжением 380 В применяют силовые распределительные шкафы и пункты.

Целью данной курсовой работы является проэктирование электроснабжения токарного цеха серийного производства который является составным элементом промышленного производства завода.

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Перечень ЭО участка токарного цеха

Таблица 1.

№ на плане	Наименование ЭО	Вариант	Приме-чание
		1	2	3
		Рэп, кВт
1	2	3	4	5	6
1,2	Токарно-револьверные многоцелевые станки	10	8	9
3,21,27	Кран-балки	5,2	7,1	4,8	ПВ=60%
4,5	Токарные станки с ЧПУ	8	7,5	5
6,7,15,16	Сверлильно-фрезерные станки	6,4	4,2	7,2
8	Кондиционер	4,8	3,8	5,5	1-фазный
9…12	Токарные станки с ЧПУ повышенной точности	9,2	10,4	7
13,17 18	Координатно-сверлильные горизонтальные станки	12,5	11,2	9,8
14	Строгальный станок	15	18,5	12
19	Шлифовальный станок	7,5	6,4	8,5
20	Наждачный станок	3	2,5	3,2	1-фазный
22,23	Токарные многоцелевые прутково-патронные модули	18	12	15
24,29, 30	Токарные вертикальные полуавтоматы с ЧПУ	35	45	30
25,26, 28	Координатно-сверлильные вертикальные станки	11	9	8,7

ХАРАКТЕРИСТИКА ЦЕХА

Участок токарного цеха (УТЦ) предназначен для обеспечения производимой продукции всего цеха. Он является составной частью цеха металлоизделий машиностроительного завода.

УТЦ имеет станочное отделение, где размещен станочный парк; вспомогательные (склады, инструментальная, мастерская и др.) бытовые (раздевалка, комната отдыха) помещения.

Транспортные операции выполняются с помощью кран-балки и наземных электротележек.

Участок получает электроснабжение (ЭСН) от цеховой трансформаторной подстанции (ТП) 10/0,4 кВ, расположенной в пристройке цеха металлоизделий. Дополнительная нагрузка ТП

Р=550кВт; cos=0,9; Кп=0,9

Все электроприемники, относятся 2 категории надежности ЭСН. Количество рабочих смен - 2.

Грунт в районе цеха - супесь с температурой +8°С.

Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 и 4 м каждый.

Размеры цеха АЧВЧН = 48Ч28Ч8 м.

Перечень оборудования участка дан в таблице 1.

Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприемника.

Расположение ЭО на плане показано на рис.1.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХОВ И ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1 Определение электрической нагрузки цеха для углубленной проработки

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии.

В зависимости от стадии проектирования и места расположения узла в системе ЭСН применяют методы определения электрических нагрузок упрощённые и более точные . Определение расчётных нагрузок выполняют от низших к высшим ступеням системы ЭСН по отдельным расчётным узлам в сетях напряжением до 1 кВ .

В настоящее время на практике применяют в основном два метода определения расчётных (ожидаемых) электрических нагрузок :

* Метод упорядоченных диаграмм .

* Метод коэффициента спроса .

Расчетные нагрузки для цеха углубленной проработки рассчитываем методом упорядоченных диаграмм.

На предварительном этапе расчета производится группировка электроприемников в группы и узлы с учетом их характеристик (номинальной мощности и режима работы) и территориального расположения. Основными электроприемниками токарного цеха являются металлообрабатывающие станки. Электроприемники равномерно распределены по территории цеха и предварительно намечается их питание от силовых шкафов, которые получают питание от распределительного шинопровода ТП.

Распределение электроприемников по узлам было произведено следующим образом:

Узел №1 - ЭП №8, №14, №19, №20;

Узел №2 - ЭП №1, №2, №9, №10, №15, №16;

Узел №3 - ЭП №3, №4, №5, №11, №12, №17, №18;

Узел №4 - ЭП №6, №7, №13, №21, №24, №29, №30;

Узел №5 - ЭП №22, №23, №25, №26, №27, №28

Далее осуществляется расчет установленной и расчетной мощности каждого узла.

1.Рассчет нагрузки узла №1.

Так как от этого узла питаются два однофазных электроприемника, необходимо такую нагрузку привести к трехфазной. Для этого находится отношение:

% > 15% ==>

где Р1фном.мин - минимальная номинальная мощность однофазного ЭП узла;

Р1фном.макс - максимальная номинальная мощность однофазного ЭП узла;

Р3фприв.- мощность однофазного ЭП, приведенная к трехфазной;

Эффективное число электроприёмников:

Определение отношения m:

< 3

Так как m<3 принимаем nэ = nреальн. = 4

Зная эффективное число электроприёмников и коэффицент использования для проектируемого цеха, равного Ки = 0,3, определяем по таблице 2.3 [4] коэффицент максимума Км = 2,14 .

Установленная активная мощность электроприемников в узле:

Расчётная нагрузка:

Расчётный ток:

2.Рассчет нагрузки узла №2.

Эффективное число электроприёмников:

Определение отношения m:

< 3

Так как m<3 принимаем nэ = nреальн. = 6

Зная эффективное число электроприёмников и коэффицент использования для проектируемого цеха, равного Ки = 0,3, определяем по таблице 2.3 [4] коэффицент максимума Км = 1,88.

Установленная активная мощность электроприемников в узле:

Расчётная нагрузка:

Расчётный ток:

3.Рассчет нагрузки узла №3.

От данного узла питается электроприемник с повторнократковременным режимом работы. Необходимо такой тип нагрузки привести к длительному режиму работы. Приведение повторнократковременной нагрузки к длительной осуществляется по формуле:

Эффективное число электроприёмников:

Определение отношения m:

Так как m>3 эффективное число электроприемников рассчитывается по формуле:

Так как nэ>nреальн., принимаем, что nэ=nреальн=7.

Зная эффективное число электроприёмников и коэффицент использования для проектируемого цеха, равного Ки = 0,3, определяем по таблице 2.3 [4] коэффицент максимума Км = 1,8.

Установленная активная мощность электроприемников в узле:

Расчётная нагрузка:

Расчётный ток:

4.Рассчет нагрузки узла №4.

Повторнократковременную нагрузку этого узла приводим к длительной так же как и для узла №3.

Эффективное число электроприёмников:

Определение отношения m:

Так как m>3 эффективное число электроприемников рассчитывается по формуле:

Так как nэ>nреальн., принимаем, что nэ=nреальн=7.

Зная эффективное число электроприёмников и коэффицент использования для проектируемого цеха, равного Ки = 0,3, определяем по таблице 2.3 [4] коэффицент максимума Км = 1,8.

Установленная активная мощность электроприемников в узле:

Расчётная нагрузка:

Расчётный ток:

5.Рассчет нагрузки узла №5.

Повторнократковременную нагрузку этого узла приводим к длительной так же как и для узла №3.

Эффективное число электроприёмников:

Определение отношения m:

Так как m>3 эффективное число электроприемников рассчитывается по формуле:

Так как nэ>nреальн., принимаем, что nэ=nреальн=6.

Зная эффективное число электроприёмников и коэффицент использования для проектируемого цеха, равного Ки = 0,3, определяем по таблице 2.3 [4] коэффицент максимума Км = 1,88.

Установленная активная мощность электроприемников в узле:

Расчётная нагрузка:

Расчётный ток:

1.2 Определение расчетной мощности дополнительной нагрузки на ТП и осветительной нагрузки цеха

Дополнительная нагрузка на ТП определяется из задания на проектирование, и рассчитывается методом коэффициента спроса.

Дополнительная нагрузка: Рд=550 кВт; сosц=0,9; Кс=0,9.

Расчетное значение дополнительной нагрузки:

Освещение токарного цеха принимается люминесцентными лампами.

Расчёт осветительной нагрузки осуществляется по упрощенному методу на основании усреднённого значеня нагрузки осветительного оборудования на кв. м цеха равной 0,008 Вт/кв.м :

Площадь цеха:

Расчётная осветительная нагрузка цеха :

1.3 Определение суммарной расчетной нагрузки на ТП

2. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

2.1 Выбор цеховых трансформаторов

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для главных понизительных и цеховых трансформаторных подстанций промышленных предприятий должен быть правильным, технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.

При выборе числа и мощности силовых трансформаторов важными критериями являются надежность электроснабжения, расход цветного металла и потребная трансформаторная мощность.

Мощность силовых трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечивать питание всех приемников электроэнергии промышленных предприятий. Выбор мощности силовых трансформаторов следует осуществлять с учетом экономически целесообразного режима их работы и соответствующего обеспечения резервирования питания потребителей при отключении одного из трансформаторов. При этом следует иметь в виду, что нагрузка трансформаторов в нормальных условиях не должна по нагреву вызывать сокращения естественного срока его службы.

Расчетная мощность трансформаторов должна удовлетворять условию:

где: Ррасч. - расчетная активная мощность цеха;

n - количество трансформаторов цеховых ТП;

в - коэффициент загрузки трансформатора;

При выборе цеховых трансформаторов необходимо также учитывать потери мощности в линиях и в трансформаторах, которые составляют соответственно:

где: Sном - номинальная потребляемая мощность;

Тогда потери в линиях и в трансформаторах будут равны:

Тогда суммарная расчетная мощность, на которую должны быть выбраны трансформаторы составит:

Так как потребители токарного цеха относятся к I и II категориям надёжности электроснабжения принимаем схему питания от 2-х трансформаторной подстанции. При такой схеме питания коэффициент загрузки трансформатора принимается равным 0,75.

Принимаются к установке два силовых трансформатора 2ТМН - 630 - 10/0,4.

При выходе одного из них из строя, оставшийся будет работать с коэффициентом загрузки:

Что обеспечит бесперебойное питание электроприемников во время ремонта поврежденного трансформатора.

2.1 Выбор типа трансформаторной подстанции

К установке принимается комплектная двух трансформаторная подстанция промышленного использования внутренней установки -

2КТПП - 630ТМН /10/0,4 - У3.

Подстанция комплектная трансформаторная внутренней установки на среднее напряжение 6 и 10 кВ (КТПП) предназначена для приема, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц при номинальном напряжении 0,4 кВ с глухозаземленной или изолированной нейтралью.

Подстанция предназначена для электроснабжения 0,4 кВ промышленных предприятий и устанавливается внутри не отапливаемых помещений. В качестве силовых аппаратов применяются автоматические выключатели серии ВА. Может применяться любое типоисполнение этих выключателей. Для защиты потребителей схема предусматривает защиту от однофазных замыканий, защиту от перегрузки.

При работе двух трансформаторной подстанции предусмотрена автоматика включения резерва (АВР), которая выполняется на базе пускателя и электромагнитных реле.

Имеется возможность учета и измерения электроэнергии на вводе в линейных фидерах.

3. ВЫБОР И РАСЧЕТ ВНУТРИЦЕХОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, ВЫБОР ТИПА ЛИНИЙ И СПОСОБА ПРОКЛАДКИ

Цеховые сети промышленных предприятий выполняют на напряжение до 1 кВ. На выбор схемы и конструктивное исполнение цеховой сети оказывают влияние такие факторы, как степень ответственности приемников электроэнергии, режимы их работы и размещение на территории цеха, номинальные токи и напряжения. Существенное значение имеет микроклимат производственных помещений.

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

· обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;

· быть удобными и безопасными в эксплуатации;

· иметь оптимальные технико-экономические показатели;

· иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

В зависимости от принятой схемы электроснабжения и условий окружающей среды цеховые электрические сети выполняют шинопроводами, кабельными линиями и проводами.

Осуществляем выбор проводников и коммутационной аппаратуры одной цепи от главного распределительного щита ТП (2КТПП-630ТМН-10/0,4 кВ) до ЭП № 14 по номинальным токам и рабочему напряжению без проверки по условиям короткого замыкания (предварительно).

Выбор вводного автомата на ТП

Выбор вводного автомата осуществляется по условиям защиты трансформатора от коротких замыканий на стороне 0,4 кВ и перегрузки.

Номинальный ток трансформатора:

принимаем к установке автомат с Iном.ав.=1000 А. (табл. 11.3, с. 146[1]).

Iном.ав. - наибольший ток, при протекании которого выключатель может длительно работать без повреждений.

Определяем ток уставки автомата (отсечка):

принимаем ближайшее стандартное значение уставки тока срабатывания максимальных расцепителей на шкале независимой от тока характеристики (отсечка) Iуст.кз=2000А.

Iуст. - наименьший ток, при протекании которого расцепитель срабатывает.

Уставка расцепителя в зоне перегрузки:

принимаем ближайшее стандартное значение уставки тока срабатывания максимальных расцепителей на шкале обратно зависимой от тока характеристики Iуст.=1500 А.

Принимаем к установке на ТП вводной автомат Э10 серии «Электрон»,

с Iн=1000 A.

Выбор кабеля питающего силовой распределительный щит №1.

Выбор питающих кабелей для внутрицехового электроснабжения будет производиться по длительно допустимому току.

Распределительный щит №1 запитан от ТП по магистральной схеме вместе с распределительным щитом №5. Поэтому необходимо выбрать кабели двух разных сечений.

Выбор кабеля от ТП до распределительного щита №5:

Величина рабочего тока:

На основании значения рабочего тока выбран кабель силовой, с алюминиевыми жилами с изоляцией и оболочкой из поливинилхлоридного пластиката, без защитного покрова АВВГ - (3х120+1х70) (ГОСТ 16442-80) для которого длительно допустимый ток составляет Iдл.доп.=190 А.

Кабель АВВГ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 1,0 кВ частотой 50 Гц. Кабель применяется на электростанциях, в местных сетях, в промышленных, распределительных, осветительных устройствах, а также в качестве электропроводки в жилых и хозяйственных помещениях.

Прокладка кабеля осуществляется без предварительного подогрева, при температуре не ниже 15°С с неограниченной разницей уровней на трассе прокладки кабеля. Кабель прокладывают в земле, в кабельных каналах, в помещениях, под открытым небом - во всех случаях должна быть исключена возможность механического повреждения и больших растягивающих усилий.

Выбор кабеля от распределительного щита №5 до РЩ №1:

Величина рабочего тока:

трансформатор подстанция электрический нагрузка

Принят к установке кабель АВВГ - (3х25+1х16)мм2, Iдл.доп.=81 А.

Выбор предохранителя защищающего цепь ТП - РЩ №5 - РЩ №1

Выбор предохранителя будет осуществляться по расчетному току цепи и по пусковому току:

Принимается к установке предохранитель ППНИ - 37, габарит 2, Iном.=400А, Iпл.вст.=400А.

Предохранители плавкие серии ППНИ общего применения предназначены для защиты промышленных электроустановок и кабельных линий от перегрузки и короткого замыкания.

Благодаря современной конструкции, технологии изготовления и качеству применяемых материалов в предохранителях ППНИ снижены потери мощности по сравнению с предохранителями ПН-2 более чем на 30%.

Основание держателя (изолятор)выполнено из армированной термореакивной пластмассы, стойкой к механическим воздействиям, перепадам температуры и динамическим ударам.

Габаритные размеры предохранителей ППНИ на 10-20% меньше предохранителей ПН-2.

Выбор защитного устройства на вводе распределительного щита №1

Выбор будет осуществляться по расчетному току РЩ №1:

Iрасч.РЩ.1=65,85 А

К установке принимается выключатель - разъединитель с Iн=100А

ВН-32 3Р 100А,

Выключатель-разъединитель ВН-32 благодаря своей конструкции (двойной разрыв цепи), позволяет практически исключить пробой и перекрытие дугой по изоляции, даже при длительной эксплуатации и сильном загрязнении. Он предназначен для коммутации смешанных активных и индуктивных нагрузок, уже защищенных от сверхтоков другими коммутационными аппаратами. Аппарат допускает коммутацию электрических цепей при умеренных перегрузках.

Область применения ВН-32 - учетнораспределительное оборудование промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений, где предусматривается необходимость в оперативном отключении от сети отдельных групп электропотребителей или участков электрической.

Выключатель-разъединитель ВН-32 не имеет собственного потребления электроэнергии и является электромеханическим устройством ручного управления.

Материал корпуса - самозатухающий пластик. Контакты подвижные и неподвижные выполнены из серебросодержащего материала, это увеличивает ресурс контактов, увеличивает срок службы и снижает переходное сопротивление контакта, уменьшает потери. Надежная конструкция обеспечивает замыкание цепи даже при длительной эксплуатации и сильном загрязнении.

Выбор автоматического выключателя, защищающего ЭП №14.

Выбор автоматического выключателя будет производиться по двум условиям:

1. Номинальному току электроприемника;

2. Условиям пуска и пусковому току ЭП.

По номинальному току ЭП выбирается номинальный ток автомата, а по пусковому току - его характеристика.

1. Iном.ЭП14=78,7 А;

2. условия пуска легкие, Iпуск. ? 5Iном.ЭП14

По этим условиям был выбран автоматический выключатель

ВА47-100 3Р 80А хар-ка С, Iном.авт.=80 А, а характеристика С допускает протекание пусковых токов пятикратно превышающих номинальные.

Автоматические выключатели ВА 47- -- электрические коммутационные аппараты,снабженные двумя системами защиты от сверхтока: электротепловой и электромагнитной, с взаимосогласованными характеристиками.

ВА47-100 предназначены для защиты распределительных и групповых цепей, имеющих активную и индуктивную нагрузки. Рекомендуются к применению во вводно-распределительных устройствах бытовых и промышленных электроустановок.

Материал корпуса - самозатухающий пластик. Контакты подвижные и неподвижные выполнены из серебросодержащего материала, это увеличивает ресурс контактов, увеличивает срок службы и снижает переходное сопротивление контакта, уменьшает потери. Надежная конструкция обеспечивает замыкание цепи даже при длительной эксплуатации и сильном загрязнении.

Обмотка катушки электромагнитного расцепителя выполнена из высококачественной меди с оптимальным количеством витков.

Насечки на контактных зажимах предотвращают перегрев и оплавление проводов за счет более плотного и большего по площади контакта. При этом снижается переходное сопротивление и, как следствие, потери. Кроме того увеличивается механическая устойчивость соединения.

Выбор провода питающего ЭП № 14

Выбор провода питающего ЭП №14 производится по номинальному току электроприемника:

Iном.ЭП14 = 78,7 А

Был выбран провод установочный АПВ - 3(1х35)+1х25 (ГОСТ 6323-79), для которого длительно допустимый ток составляет Iдл.доп.=85 А.

Участок трассы от РЩ№1 до ЭП№14, выполненный проводом АПВ, проложить в трубе.

АПВ предназначен для распределения электрической энергии в силовых и осветительных электрических сетях, для прокладки на открытом воздухе и внутри помещений, стальных трубах, пустотных каналах строительных конструкций, скрытой прокладки под штукатуркой. Провод используется для монтажа электрических цепей, питания электродвигателей, различной промышленной и лабораторной переносной аппаратуры и приборов.

Выбор коммутационного оборудования для ЭП №14

Выбор коммутационного оборудования осуществляется по номинальному току электроприемника.

Был принят к установке контактор серии КМИ-49512 с номинальным током 95 А и тепловое реле типа РТИ - 3363 с диапазоном регулирования тока уставки от 63 до 80 А.

Контакторы серии КМИ с электротепловым реле в защитной оболочке являются комплектным устройством , состоящим из малогабаритного котактора КМИ , теплового реле , оболочки с сальниками и кнопок управления. Предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети и остановки трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором на напряжение 380 В , а так же для защиты электродвигателей от токов перегрузки и сверхтоков , возникающих при обрыве одной из фаз.

Все остальное электрооборудование было выбрано по тем же условиям.

Выбранное для электроснабжения токарного цеха электрооборудование сведено в таблицы 3.1 - 3.6

Выбор кабелей питающих силовые распределительные щиты РЩ№2 - РЩ№4.

Таблица 3.1

Участок трассы	Расчетный ток Iрасч., А	Тип кабеля	Длительно допустимый ток Iдл.доп., А
ТП - РЩ№3	173,65	АВВГ - 3х120+1х70	190
РЩ№3 - РЩ№2	76,65	АВВГ - 3х35+1х16	81
ТП - РЩ№4	72,53	АВВГ - 3х150+1х70	212

Выбор предохранителей

Таблица 3.2

Защищаемый участок	Расчет. ток А	Пусковой ток А	Расчетн. Ток плавкой вставки А	Тип предохран.	Ток плавкой вставки предохрА.
ТП - РЩ3 - РЩ2	173,56	867,8	347,12	ППНИ-37, Iн=400А	355
ТП - РЩ4	199,41	997,05	398,82	ППНИ-37, Iн=400А	400

Выбор защитных устройств на вводе распределительных щитов

Таблица 3.3

№ Распред. щита	Расчетный ток, Iрасч., А	Тип устройства
№2	76,56	ВН-32 3Р 100А
№3	173,56	ВН-35 3Р 200А
№5	179,06	ВН-35 3Р 200А

Выбор автоматических выключателей, защищающих электроприемники РЩ1.

Таблица 3.4

Название ЭП	Номин. мощн. ЭП Uном., кВт	Номин. ток ЭП Iном., А	Тип автомата
Кондиционер	4,8	21,8	ВА47-29/1/25С
Шлифовальный станок	7,5	23,8	ВА47-29/3/25С
Наждачный станок	3	13,6	ВА47-29/1/16С

Выбор провода питающего ЭП № 14

Таблица 3.5

Название ЭП	Номин. ток ЭП Iном., А	Тип провода	Длительно допустимый ток, Iдл.доп., А
Кондиционер	21,8	АПВ - 3х4	28
Шлифовальный станок	23,8	АПВ - 3х4	28
Наждачный станок	13,6	АПВ - 3х2,5	19

Выбор коммутационного оборудования для ЭП №14

Таблица 3.6

Название ЭП	Номин. ток ЭП Iном., А	Тип контактора	Тип теплового реле	Ток уставки Iуст, А
Кондиционер	21,8	КМИ-22510	РТИ-1322	22
Шлифовальный станок	23,8	КМИ-22510	РТИ-1322	24
Наждачный станок	13,6	КМИ-11810	РТИ-1316	14

3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

При проектировании систем электроснабжения учитывают не только нормальные, продолжительные режимы работы электроустановок, но и аварийные режимы их. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание.

Причинами коротких замыканий могут быть: механические повреждения изоляции, износ изоляции, увлажнение изоляции, перекрытие между фазами и т. д.

Последствиями коротких замыканий являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Увеличение тока в ветвях электроустановока, примыкающих к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин. Протекание больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару в распределительных устройствах, в кабельных сетях и других элементах электроснабжения.

При расчете токов короткого замыкания принимаются следующие допущения:

- трехфазная система симметрична;

- короткое замыкание считается металлическим.

В целях упрощения расчетов, для каждой электрической ступени в расчетной схеме вместо ее действительного напряжения на шинах указываем среде номинальное значение напряжения. Для расчета тока трехфазного короткого замыкания в сетях и установках выше 1 кВ составляется расчетная схема для рассматриваемой системы электроснабжения. По ней выполняется электрическая схема замещения. Путем постепенных преобразований схема замещения приводится к наиболее простому виду так, чтобы каждый источник питания, характеризующийся определенным значением результирующей ЭДС, был связан с точкой К.З. одним результирующим сопротивлением. Зная результирующее значение ЭДС и результирующее сопротивление, по закону Ома определяется начальное значение периодической составляющей тока К.З., затем вычисляется ударный ток и при необходимости апериодическая составляющая тока К.З.

Отличия расчетов токов К.З. в сетях напряжением до 1 кВ от расчета токов К.З. выше 1 кВ обусловлены следующими особенностями:

- активные сопротивления элементов цепи К.З. в сети до 1 кВ играют существенную роль и могут даже преобладать над индуктивными;

- если установка до 1 кВ получает питание через понижающий трансформатор, то периодическую составляющую тока при К.З. на стороне низкого напряжения трансформатора можно считать неизменной по амплитуде. При определении сопротивления цепи К.З. учитываются не только активные и индуктивные сопротивления трансформаторов, кабелей, шин, но и сопротивления аппаратов.

При расчете необходимо учитывать активные сопротивления всех переходных контактов коротко-замкнутой цепи, так как реальные величины токов К.З. значительно меньше расчетных, найденных без учета всех контактных сопротивлений. Сопротивления всех элементов цепи приводятся к напряжению ступени К.З. и выражаются в именованных единицах. Расчет токов К.З. в сетях и установках напряжением до 1 кВ выполнятся в соответствии с расчетной схемой, в состав которой включаются все элементы, оказывающие влияние на величину тока К.З. Влияние двигателей учитывается в тех случаях, когда они непосредственно подключены к месту К.З. проводом или кабелем длиной до 5 м.

Расчет токов короткого замыкания реализуется с помощью ЭВМ по данным схемы замещения составленной для цепи «Трансформатор - ЭП №14». Исходные данные и результаты расчетов на ЭВМ приведены в таблице 4.1

В результате расчетов получаем следующие показатели:

· сверхпереходной ток трехфазного КЗ;

· ударный ток трехфазного КЗ;

· действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ;

· начальное значение периодической составляющей тока двухфазного КЗ;

· мощность КЗ в начальный момент;

· ток однофазного КЗ в одной точке.

Расчетные данные по расчету токов КЗ .

Таблица 4.1

№	Схема замещения	U, kV	Элемент участка	Параметры участка
1		10,5	Электрическая система	Sc=80 MVA, Ucр=10.5 kV
2		10,5	ТП- 2ТМН-630 kVA	Sn=630 kVA, r0=r1=1,1 mOm, xo=x1=5,4 mOm
3		0,4	Ошиновка КТП Шины 80x6, L=4 m	r1=0,0059 Om/кm, ro=0,8 Om/кm x1=0,145 Om/кm, xo=1,5 Om/кm L=4 m
4		0,4	Tрансформатор тока TTИ-85 1200/5А, 15ВА, 0,5	r1=r0=0,08 mOm X1=xo=0,06 mOm
5		0,4	Вводной автомат АВМ-10, In=1000A	r1=r0=0,25 mOm x1=xo=0,1 mOm
6		0,4	Участок сборных шин в пределах вводной ячейки , l=3 m	r1=0,42 mOm, r0=2,5 mOm/m x1=0,2 mOm/m, xo=1,04 mOm/m, l=3 m
7		0,4	Предохранитель ППНИ-37 400/400	r=ro=0,15 mOm x=x0=0,1 mOm
8		0,4	Трансформатор тока ТТИ-30 200/5А 5ВА0,5	r1=ro=0,42 mOm х1=xo=0,67 mOm
9		0,4	Кабель АВВГ-3х120+1х70 мм2, L=45 m	r1=0,261 mOm/m; ro=2,45 mOm/m x1=0,08 mOm/m xo=0,75 mOm/m; L=45 m
10		0,4	Кабель АВВГ-4х95 мм2, L=40 m	r1=1,25 mOm/m; ro=10,4 mOm/m x1=0,091 mOm/m xo=0,8 mOm/m; L=45 m
11		0,4	Выключатель-нагрузки ВН-32 3Р, In=100A	r1=r0=0,25 mOm x1=xo=0,1 mOm
12		0,4	Проводники в пластмассовой трубе АПВ 3х25+1х16 , l=90m	r1 =r0=1,25 mOm/m, x1= xo=0,07 mOm/m, l=40 m
13		0,4	Контактор совмещенный с тепловым реле КМИ-49512+РТИ-3363, АД №14 Рном=15 кВт, cosц=0,75; =0,77	r1=ro=0,9 mOm/m x1=xo=0,2 mOm/m

Расчет токов кз производится с помощью программы Curs

Данные для расчета токов кз в СЭС

------------------------------------------

| A | B | C | D | RNP | XNP | F | P | Q | E |

-------------------------------------------

| 80.00 0.000 0.000 10.50 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| 3.100 13.60 0.000 .4000 30.20 95.80 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| .0590 .1450 4.000 .4000 .8000 1.500 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| .0800 .0600 0.000 .4000 .0800 .0600 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| .2500 .1000 0.000 .4000 .2500 .1000 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| .4200 .2000 3.000 .4000 2.520 1.040 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| 1.100 .5000 0.000 .4000 1.100 .5000 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| .4200 .6700 0.000 .4000 .4200 .6700 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| .2610 .0800 45.00 .4000 2.450 .7500 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| 1.250 .0910 40.00 .4000 10.40 .8000 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| 1.100 .5000 0.000 .4000 1.100 .5000 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| 1.250 .0700 25.00 .4000 1.250 .0700 0.000 0.000 0.000 0.000 |

| .900 .2000 0.000 .4000 .9000 .2000 0.000 0.000 0.000 0.000 |

------------------------------------------

Результаты расчета тока кз в СЭС

------------------------------------------

|Punctul| I''(3) | i de soc | Is | I''(2) | S'' |

|de s.c.| kA | kA | kA | kA | MVA |

-------------------------------------------

| 5 | 20.948 | 29.626 | 20.948 | 18.142 | 14.514 |

| 7 | 18.209 | 25.752 | 18.209 | 15.769 | 12.615 |

| 11 | 3.025 | 4.278 | 3.025 | 2.620 | 2.096 |

| 13 | 2.130 | 3.012 | 2.130 | 1.744 | 1.476 |

-------------------------------------------

Однофазный ток кз - 0.878 kA

5. ВЫБОР АППАРАТУРЫ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ

5.1 Проверка аппаратуры распределительной сети 0,4 кВ на действие токов КЗ

Проверка на действие токов КЗ вводного автомата на ТП.

Выбор вводного автомата был выполнен в п. 3 .

Выполним проверку автоматического выключателя АВМ-10 по номинальному току и коммутационной способности.

Номинальный ток трансформатора:

Номинальный ток выключателя:

Номинальное напряжение сети:

Номинальное напряжение выключателя

Предельная отключающая способность:

Как видно из сравнения параметров отключающей способности выключателя с параметрами токов К.З., выбранный на вводе в ТП автоматический выключатель полностью удовлетворяет всем, предъявляемым к нему, требованиям.

6. КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Одним из важных вопросов, решаемых при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий, является вопрос о компенсации реактивной мощности.

Передача реактивной мощности из энергосистемы к потребителю нерациональна по той причине, что при передаче реактивной мощности возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные их загрузкой реактивной мощностью.

Компенсация реактивной мощности является одним из основных направлений по снижению потерь электроэнергии.

К сетям напряжением до 1 кВ на промышленных предприятиях подключается большая часть потребителей реактивной мощности. Коэффициент мощности нагрузки НН обычно не превышает 0,8. Сети напряжением 380 В электрически более удалены от источников питания, поэтому передача реактивной мощности в сеть НН требует увеличения сечения проводов и кабелей, повышения мощности силовых трансформаторов и сопровождается потерями активной и реактивной мощностей. Затраты, обусловленные перечисленными факторами, можно уменьшить или даже устранить, если осуществить КРМ непосредственно в сети НН.

Источниками реактивной мощности в сети НН являются синхронные двигатели напряжением 380 В и конденсаторные батареи. Недостающая часть (некомпенсированная реактивная нагрузка НН) покрывается перетоком реактивной мощности из сети ВН.

6.1 Расчет пропускной способности трансформаторов

Расчет пропускной способности трансформаторов производим по формуле:

ф-ла 2.244 стр. 397 [3]

где N - количество трансформаторов;

kз - Коэффициент загрузки;

Рр- расчетная активная нагрузка,

Расчет мощности конденсаторной батареи, которую необходимо установить на стороне 0,4 кВ для того, чтобы выработать недостающее количество реактивной мощности, производится по формуле:

ф-ла 2.245 стр.397 [3]

где Qкку - мощность конденсаторной установки;

Qрасч.ц. - расчетное значение реактивной мощности цеха;

Qтр. - значение реактивной мощности, пропускаемой трансформатором.

Суммарная реактивная нагрузка цеха Qц=529,16, тогда:

Так как Qкку< 0, то установка конденсаторных батарей на стороне 0,4 кВ не требуется.

7. ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

7.1 Автоматическое включение резерва

Устройства АВР устанавливают на подстанциях и распределительных пунктах для которых предусмотрены два источника питания, работающих раздельно в нормальном режиме.

Назначением устройства АВР является осуществление возможно быстрого автоматического переключения на резервное питание потребителей, обесточенных в результате повреждения или самопроизвольного отключения рабочего источника электроснабжения, что обеспечивает минимальные нарушения и потери в технологическом процессе.

Действие АВР не должно приводить к недопустимой перегрузке резервного источника как в последующем установившемся режиме, так и в процессе самозапуска потерявших питание электродвигателей потребителя.

Схемы УАВР должны:

· обеспечивать возможно раннее выявление отказа рабочего источника питания;

· действовать согласовано с другими устройствами автоматики в интересах возможно полного сохранения технологического процесса;

· не допускать включение резервного источника на КЗ;

· не допускать недопустимое несинхронное включение потерявших питание синхронных электродвигателей на сеть резервного источника;

· не допускать подключение потребителей к резервному источнику, напряжение на котором понижено.



Рис. 1. Схема АВР с секционным контактором для трансформаторов 400-1000 кВА .

При исчезновении напряжения на трансформаторе Т1 теряет напряжение реле П1 , которое включает секционный контактор КЗ , чем восстанавливается питание первой секции шин 0,4 кВ от трансформатора Т2 .

Если существующие контакторы переменного тока не удовлетворяют требованиям схемы рис. 1 то применяют установку двух контакторов на каждый трансформатор (рис.2) . Схема работает аналогично при исчезновении напряжения на трансформаторе Т2 с переключением соответствующих контакторов рабочего питания К1,К4 на контакторы резервного питания К2,К3 .



Рис. 2. Схема АВР с секционными контакторами для трансформаторов 400-1000 кВА.

В данном проекте резервирование построено по примеру рис.3 в качестве секционного контактора 3А используется автоматический выключатель Э10 с электро - магнитным приводом .

При исчезновении напряжения на левой секции шин (рис.3а) срабатывают реле минимального напряжения 1Н1 и 1Н2 , включается реле времени 1В , замыкает свой контакт в цепи управления автоматического выключателя 1А и подаются импульс на его отключение . При его отключении теряет питание реле 3В , которое даёт импульс на включение секционного выключателя 3А . При включении его на КЗ он отключается собственной максимальной защитой . При срабатывании защиты 3А для приведения схемы второго трансформатора в состояние готовности необходимо вмешательство обслуживающего персонала .



Рис.3. Схема АВР секционного автоматического выключателя с электромагнитным приводом .

7.2 Сигнализация и учёт электрической энергии

На подстанциях промышленных предприятий применяют световую и звуковую сигнализацию . Различают предупреждающую , аварийную , фиксирующую , командную сигнализации , сигнализацию коммутационных аппаратов.

В общем случае на щитах управления должны предусматриваться следующие виды сигнализации: положения коммутационных аппаратов, аварийная, предупреждающая и командная.

· Сигнализация положения коммутационных аппаратов:

Сигнализация положения коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей и их заземляющих ножей) служит для информации оперативного персонала о состоянии схемы электрических соединений в нормальных и аварийных условиях и может осуществляться различными способами.

· Сигнализация аварийного отключения выключателей:

Этот вид сигнализации применяется для извещения персонала об отключении выключателя релейной защитой и выполняется сочетанием светового и звукового сигналов. Назначение звукового сигнала - привлечь внимание персонала к происшедшему отключению, светового - указать отключившийся аппарат.

· Предупреждающая сигнализация:

Этот вид сигнализации извещает персонал о ненормальном режиме работы контролируемых объектов и частей электроустановки или о ненормальном состоянии вторичных цепей защиты и автоматики.

· Блокировки:

Различают два основных вида блокировок: блокировки безопасности и оперативные.

Блокировками безопасности называют устройства, предупреждающие вход лиц эксплуатационного или ремонтного персонала в камеры распределительных устройств или испытательного оборудования, в которых не исключена возможность прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям или к частям оборудования, находящимся под напряжением.

Оперативные блокировки представляют собой устройства, препятствующие неправильным действиям персонала при осуществлении переключений в схемах электрических соединений.

Измерения электрических величин на промышленных предприятиях обеспечивают контроль технологического процесса, контроль за соблюдением установленного режима работы электрооборудования, контроль изоляции электрооборудования и электрических сетей, условия, позволяющие обслуживающему персоналу быстро ориентироваться при аварийных режимах.

На промышленных предприятиях осуществляется расчётный и технический учёт потреблённой электроэнергии . Учёт израсходованной электроэнергии производится с помощью счётчиков активной и реактивной электроэнергии .

Учёт реактивной электроэнергии должен обеспечивать возможность определения количества реактивной электроэнергии , полученной или переданной электроснабжающей организации , только в том случае , если по этим данным производятся расчёты или контроль соблюдения заданного режима работы компенсирующих установок (КУ).

Схемы учета активной энергии в четырехпроводной и трехпроводной сети:



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем проекте был произведен расчёт электроснабжения токарного цеха и были изучены основные методики расчетов и выбора электрооборудования. Нагрузка цеха для углубленной проработки была рассчитана методом упорядоченных диаграмм, а дополнительная расчетная нагрузка была определена методом коэффициента спроса.

На основании полученных расчетных значений мощности токарного цеха и дополнительной нагрузки и с учетом того, что эти электропотребители относятся к I и II категории электроснабжения было выбрано два цеховых трансформатора ТМН - 630 - 10/0,4, которые являлись основной электрической частью проектируемого электроснабжения.

На основании значений расчетных мощностей и токов были выбраны типы и марки электрооборудования, необходимые для системы электроснабжения. Питающие кабели и провода были проверены на соответствие длительно допустимым токам, а защитная аппаратура - предохранители и автоматы были выбраны по номинальным значениям токов и по значениям пусковых токов.

Расчет короткого замыкания был произведен на ЭВМ в 4 точках, что позволило проверить выбранную аппаратуру на динамическую стойкость.

Был произведен расчет компенсации реактивной мощности. Из результатов расчета следует, что пропускная способность трансформатора по реактивной мощности больше чем реактивная мощность, требуемая электроприемникам токарного цеха, следовательно не возникает необходимости в установке компенсирующих устройств.

В целом, в данном проекте, используются и проектируются элементы энергосистем, аналогом которых являются системы управления производственными и технологическими процессами заводов Республики Молдова.

Размещено на Allbest.ru