close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

курсовая 23марта

код для вставкиСкачать
Оглавление
Введение ................................................................................................................... 4
1 Технологический процесс ................................................................................... 6
2 Выбор схемы электроснабжения ........................................................................ 8
3 Расчет электрических нагрузок ........................................................................ 10
3.1 Произведем расчет электрических нагрузок по методу коэффициента
максимума (упорядоченных диаграмм) .............................................................. 10
3.2 Произведем расчет потерь мощности в трансформаторе ........................... 13
4 Расчет и выбор компенсирующей установки .................................................. 15
5 Расчет и выбор числа и мощности питающих трансформаторов ................ 17
6 Расчет и выбор линий электроснабжения для модернизируемого
оборудования ......................................................................................................... 18
6.1 Выбор аппаратов защиты и РУ ...................................................................... 18
6.2 Выбор проводников линий электроснабжения ............................................ 20
7 Расчет и выбор питающей линии 10 кВ ........................................................... 24
8 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением выше 1 кВ .......... 26
9 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением до 1кВ .................. 29
9.1 Выбор точек и расчет токов КЗ ..................................................................... 29
9.2 Проверка элементов системы электроснабжения по токам КЗ .................. 34
9.3 Определение потери напряжения в сети до 1 кВ ......................................... 35
10 Выбор электрооборудования ТП-10/0,4 кВ ................................................... 37
10.1 Выбор силового выключателя 10 кВ........................................................... 37
10.2 Выбор трансформатора напряжения на стороне 10 кВ ............................. 38
10.3 Выбор трансформаторов тока на стороне 0,4 Кв ....................................... 39
11 Расчет заземляющего устройства ................................................................... 42
12 Молниезащита .................................................................................................. 46
Заключение ............................................................................................................ 48
Список литературы ............................................................................................... 50
3
Введение
Потребителями
электроэнергии
городов
являются
крупные
промышленные предприятия, фабрики, заводы, электрический транспорт,
жилые
и
назначения
общественные
и
прочие.
здания,
предприятия
Основными
коммунально-бытового
группами
электроприемников,
составляющих суммарную нагрузку объектов, являются светильники всех
видов
искусственного
света,
электродвигатели
производственных
механизмов (станки, краны, компрессоры, вентиляторы, насосы), сварочные
установки, печные и силовые трансформаторы, электрические печи,
выпрямительные установки и т.д.
По напряжению электроприемники классифицируют на две группы:
- электроприемники, которые могут получать питание непосредственно от
сети 3,6 и 10 кВ. К этой группе относят крупные двигатели, мощные печи
сопротивления, питаемые через собственные трансформаторы;
- электроприемники, питание которых экономически целесообразно на
напряжении 380-660 В.
По роду тока различают электроприемники, работающие:
- от сети переменного тока промышленной частоты (50 Гц);
- от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты;
- от сети постоянного тока.
По режиму работы электроприемники делят на три группы, для
которых предусматривают три режима работы:
- продолжительный, в котором электрические машины могут работать
длительное время, и превышение температуры отдельных частей машины не
выходит за установленные пределы;
- кратковременный, при котором рабочий период не настолько длителен,
чтобы
температуры
отдельный
частей
машины
могли
достигнуть
установившегося значения, период же остановки настолько длителен, что
машина успевает охладиться до температуры окружающей среды;
4
-
повторно-кратковременный,
характеризуемый
коэффициентом
продолжительности включения (%) ПВ. При этом нагрев не превосходит
допустимого, а охлаждение не достигает температуры окружающей среды.
По виду преобразования электроэнергии приемники подразделяют на
электроприводы, электротехнологические установки и электроосветительные
установки.
5
1 Технологический процесс
Ремонтно-механический цех (РМЦ) предназначен для ремонта и
настройки электромеханических приборов, выбывших из строя.
Он
является
одним
из
цехов
металлургического
завода,
выплавляющего и обрабатывающего металл. РМЦ имеет два участка, в
которых установлено необходимое для ремонта оборудование: токарные,
строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены
помещения
для
трансформаторной
подстанции
(ТП),
вентиляторной,
инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр.
РМЦ получает ЭСН от главной понизительной подстанции (ГПП).
Расстояние от ГПП до цеховой ТП- 0,9 км, а от энергосистемы (ЭС) до ГПП14 км. Напряжение на ГПП- 6 и 10 кВ.
Количество рабочих смен- 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию
надежности ЭСН. Грунт в районе РМЦ- чернозем с температурой +20 С.
Каркас здания цеха смонтирован из блоков- секций длиной 6 м каждый.
Размеры цеха Л х Я х Я = 48 х 28 х 9 м.
Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.
Перечень оборудования РМЦ дан в таблице 1.
Мощность
электропотребления
(Рэп)
указана
для
одного
электроприемника.
Расположение основного оборудования показано на плане (рисунок 1).
6
Таблица 1- Перечень оборудования ремонтно-механического цеха.
№
на Наименование ЭО
Рэп, кВт
Примечание
3
4
плане
1
2
Длительный режим
1,2
Вентиляторы
48
6…8
Токарные автоматы
12
9…11
Зубофрезерные станки
15
12…14
Круглошлифовальные станки
4
15…17
Заточные станки
3
1- фазные
18,19
Сверлильные станки
3,2
1- фазные
20…25
Токарные станки
9
26,27
Плоскошлифовальные станки
8,5
28…30
Строгальные станки
12,5
31…34
Фрезерные станки
9,5
35…37
Расточные станки
11,5
Повторно-кратковременный режим
3…5
Сварочные агрегаты
10
ПВ = 40 %
38,39
Краны мостовые
25
ПВ = 60 %
7
2 Выбор схемы электроснабжения
Надежность электропитания в основном зависит от принятой схемы
электроснабжения, степени резервирования отдельных элементов системы
электроснабжения (линий, трансформаторов, электрических аппаратов). Для
выбора схемы и системы построения электрической сети необходимо
учитывать
мощность
и
число
потребителей,
уровень
надежности
электроснабжения не потребителей в целом, а входящих в их состав
отдельных электроприемников.
Так как электроприемники ремонтно-механического цеха имеют
вторую и третью категории надежности электроснабжения, то питание цеха
осуществляется от одного трансформатора, расположенного в помещении
ТП.
Цеховые сети делят на питающие, которые отходят от источника
питания,
и
распределительные,
электроприемники.
Схемы
к
электрических
которым
сетей
присоединяются
могут
выполняться
радиальными и магистральными.
Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания,
например от распределительного щита ТП, отходят линии, питающие
крупные электроприемники или групповые распределительные пункты, от
которых, в свою очередь, отходят самостоятельные линии, питающие прочие
мелкие электроприемники. Радиальные схемы обеспечивают высокую
надежность питания, в них легко могут быть применены элементы
автоматики.
С учетом количества и мощностей станков и установок применяем для
цеха радиальную схему электроснабжения.
Все электроприемники разбиваем на шесть распределительных пункта,
расположенных у стен. Питание двух мостовых кранов осуществляется
прямо с шин низкого напряжения силового трансформатора.
8
Кроме шести РП имеется один щит освещения ЩО.
9
3 Расчет электрических нагрузок
РП-4 и РП-5 содержат однофазные электроприемники, для них
необходимо привести 1-фазные нагрузки к условно 3-фазной мощности:
РП-4:
Р
А

Р
АС
= 2,3 кВт,
Р
АВ
= 2,3 кВт,
Р
ВС
=3 кВт.
2p
 p  3,2 кВт;
2
РВ=РА=3,2 кВт;
P
 3 Pм.ф =3*3,2=9,6 кВт,
где
P
(3)
у
(1)
(1)
м.ф
- мощность наиболее загруженной фазы, которая определяется, как
полусуммы двух плеч, прилегающих к данной фазе (Рисунок 3):
Рисунок 3- Схема включения 1-фахных нагрузок на линейное напряжение
Расчеты для РП-5 производятся аналогично вышеприведенным.
3.1 Произведем расчет электрических нагрузок по методу коэффициента
максимума (упорядоченных диаграмм)
Расчет выполним на примере РП-1.
1)
По
справочным
данным
[2]
определяем
для
каждого
электроприемника коэффициент использования Ки и коэффициент мощности
cos φ.
Для токарных автоматов:
Ки = 0,12; cos φ = 0,4.
10
Отсюда sin   1  cos2   1  0.42  0.91;
tg 
sin  0.91

 2.27 ;
cos 0.4
Для
зубофрезерных
и
круглошлифовальных
станков
расчеты
аналогичны.
2) Определяем коэффициент силовой сборки m по формуле:
m
Рнаиб
,
Рнаим
где Рнаиб – наибольшая из мощностей электроприемников данной группы;
Рнаим – наименьшая из мощностей приемников данной группы.
В данном случае m 
Рнаиб 15
  3,75 .
Рнаим 4
3) Определяем активную сменную мощность:
Рсм = ∑Рн * Ки ,
где ∑Рн – суммарная мощность одного вида приемников, кВт.
Рсм = ∑Рн * Ки = 36*0,12 = 4,32 кВт – для токарных автоматов;
Рсм = ∑Рн * Ки = 45*0,12 = 5,4 кВт – для зубофрезерных станков;
Рсм = ∑Рн * Ки = 12*0,12 = 1,44 кВт – для круглошлифовальных станков.
4) Находим реактивную сменную мощность:
Qсм = Рсм * tgφ, квар
Qсм = 4,32*2,27 = 9,8 квар – для токарных автоматов;
Qсм = 5,4*2,27 = 12,25 квар – для зубофрезерных станков;
Qсм = 1,44*2,27 = 3,26 квар – для круглошлифовальных станков.
5) Зная реактивную и активную мощности находим полную мощность,
среднюю за смену
Sсм  Р2 см Qсм2 , кВА
Sсм  4.322  9.82  10.7кВА – для токарных автоматов;
Sсм  5.42  12.252  13.38кВА – для зубофрезерных станков;
Sсм  1.442  3.262  3.56кВА – для круглошлифовальных станков.
11
6) Выбираем эффективное число электроприёмников nэ для РП-1 из условия
nэ (kср u = 0.12; n = 9; m = 3.75; P = const) по Таблице 1.5.2 [1].
Для РП-1 получаем nэ  nэ*  n
nэ*  F (n* , P* )
n*=
n1 6
=  0.66
n 9
P* 
Pn1 81
  0.879
Pн.п. 93
n*=0.81
nэ=0,81*9=7,29
7) Определяем коэффициент максимума активной нагрузки Км из
таблицы 1.5.3 [1], исходя из условия nэ=7,95; Кср.и =0,12; m =3,75 => Км =
2,88
Коэффициент максимума реактивной нагрузки равен К’м=1,1
8) Определяем максимальную активную мощность для РП-1:
Рм = Км * ∑Рсм = 2.88 * 11.16 = 32.14 кВт,
где ∑Рсм – суммарная активная сменная мощность для данного РП, кВт.
9) Максимальная реактивная мощность:
Qм = Qcм * К’м = 25,31 * 0,7 = 27,84 квар,
10) Полная максимальная мощность для РП-1:
S м  Р2 м Q м2  32.142  27.842  42.52кВА
11) Максимальный рабочий ток для РП:
Iм 
Sм
42.52

 64.6 A .
3 *U H
3 * 0.38
12) Рассчитаем нагрузку на ЩО по формуле:
Рм(що) = S * P% = 1344*0.01 = 13,4 кВт,
где S – площадь цеха, м2;
12
Р%=0,01% - норма освещения для заводского помещения, %.
Расчеты
для
пяти
других
РП
производятся
аналогично
вышеприведенным.
Отдельно рассчитываются мостовые краны, питающиеся от ТП.
Результаты расчетов заносятся в сводную ведомость электрических нагрузок
(Таблица 2)
Примечание:
Так
как
остальные
содержат
однотипные
электроприемники, то для них не вычисляется nэ, Км и К’м. Максимальная
нагрузка принимается равной сменной нагрузке.
Для кранов номинальная мощность находится по формуле:
Рн  S н * ПВ  25 * 0,6  19кВт
3.2 Произведем расчет потерь мощности в трансформаторе
1) Потери активной мощности:
ΔР = 0,02*Sнн = 0,02*322,68 = 6,45 кВт,
где Sнн – мощность на шинах низкого напряжения, Sнн = Sм.
2) Потери реактивной мощности:
ΔQ = 0,01*Sнн = 0,01*328,79 = 3,28 квар;
3) Потери полной мощности:
S  P 2  Q 2  6.452  3.282  7.23кВА ;
4) Активная и реактивная мощности на шинах высокого напряжения:
Рвн = Рм + ΔР = 295,56 + 6,45 = 302,01 кВт;
Qвн = Qм + ΔQ = 129,49 + 3,28 = 132,77 квар;
5) Полная мощность на шинах ВН:
Sвн  Р2 вн Qвн2  302.012  132.772  329.9кВА
6) Так как для данного предприятия графики нагрузок не заданы, то
выбираем мощность трансформатора из условия:
Sт ≥ Sм;
13
Sт ≥ 322,68 кВА;
Принимаем ближайшую стандартную мощность Sт = 400 кВА.
7) Вычислим коэффициент загрузки трансформатора:
Кз = Sнн /Sт = 322,68 / 400 = 0,8
14
Наименование РУ и
электроприемников
1
РП-1
Токарные автоматы
Зубофрезерные станки
Круглошлифовальные
ст
Итого РП-1
РП-2
Расточные станки
Фрезерные станки
Строгальные станки
Итого РП-2
РП-3
Сварочные агрегаты
РП-4
Сверлильные станки
Токарные станки
Плоскошлифовальные
ст
Итого РП-4
РП-5
Заточные станки
РП-6
Вентиляторы
От ТП
Краны мостовые
ЩО
Итого на шинах НН
Нагрузка установленная
Рн
∑Pн
n
Ku
кВт
кВт
2
3
4
5
cosφ
tgφ
m
6
7
8
12
15
4
3
3
3
36
45
12
0,12
0,12
0,12
0,4
0,4
0,4
2,27
2,27
2,27
31
9
93
-
-
-
11,5
9,5
12,5
33,5
3
4
3
10
34,5
38
37,5
110
0,12
0,12
0,12
-
0,4
0,4
0,4
-
2,27
2,27
2,27
-
6,3
3
18,9
0,25
0,7
1,02
3,2
9
8,5
2
6
2
9,6
54
17
0,12
0,12
0,12
0,4
0,4
0,4
2,27
2,27
2,27
20,7
10
80,6
-
-
-
3
3
9
0,12
0,4
48
2
96
0,65
19
2
38
13,4
0,15
39
458,9
Нагрузка средняя за смену
Pсм
Qсм
Sсм
кВт
квар
кВА
9
10
11
nэ
Kм
Kм
12
13
14
Нагрузка максимальная
Pм
Qм
Sм
кВт
квар
кВА
15
16
17
7,29
2,88
1,1
32,14
27,84
42,52
64,6
Iм
А
18
4,32
5,4
1,44
9,8
12,25
3,26
10,7
13,38
3,56
11,16
25,31
27,64
9,39
10,35
10,2
29,94
10,26
11,31
11,14
32,71
-
-
-
99
11,88
99,71
151,4
9
1,31
4,14
4,56
4,5
13,2
-
7,5
7,65
10,71
-
-
-
7,5
7,65
10,71
16,27
1,152
6,48
2,04
2,61
14,7
4,63
2,84
16
5,06
-
-
-
72,54
8,7
73
110,9
1
2,81
9,672
21,94
23,9
2,27
-
1,08
2,45
2,67
-
-
-
1,08
2,45
2,67
4,05
0,8
0,93
-
62,4
58
85,2
-
-
-
62,4
58
85,2
129,4
4
0,5
1,73
-
7,5
12,97
14,98
-
-
-
7,5
13,4
12,97
14,98
22,76
112,51
158,26
197,81
-
-
-
295,56
129,49
322,68
499,5
2
3,75
-
-
14
4 Расчет и выбор компенсирующей установки
Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:
- расчетную реактивную мощность КУ;
- тип компенсирующего устройства;
- напряжение КУ.
Расчетную реактивную мощность КУ можно определить из выражения [1]:
Qк.р = α Рм (tgφ – tgφk)
(4.1)
где Qк.р – расчетная мощность КУ, квар;
α-
коэффициент,
способом,
tgφ,
учитывающий
повышение
cosφ
естественным
принимается α = 0,9;
tgφk
–
коэффициенты
реактивной
мощности
до
и
после
компенсации.
Рассчитаем компенсирующее устройство:
1) Значения cosφ и tgφ до компенсации:
cos 
Рм 295.56

 0,91 ; откуда tgφ = 0,45;
S м 322.68
После компенсации принимаем cosφк = 0,95 (из пределов cosφ =
0,92…0,95), соответственно tgφк = 0,33;
2) Подставив найденные значения в формулу (4.1) получим расчетную
реактивную мощность КУ:
Qк.р = α Рм (tgφ – tgφk) = 0,9*295,56(0,45 – 0,33) = 31,9 квар.
Согласно
найденной
мощности
выбираем
из
справочника
[6]
компенсирующее устройство со стандартной мощностью 75 квар –
УКН – 0,38 – 75 УЗ
3) Определяем фактическое значение cosφф
tgф  tg 
Qк.ст
75
 0,45 
 0,12 ;
Рм
0,9 * 495,56
отсюда cosφф = 0,98.
Результаты расчетов заносим в Таблицу 3.
15
Таблица 3 – Сводная ведомость нагрузок
Параметр
Cosφ
tgφ
Рм, кВт
Qм, квар
Sм, кВА
Всего на НН без КУ
0,91
0,45
495,56
129,49
322,68
КУ
75
Всего на НН с КУ
0,98
0,12
495,56
54,49
300,54
Потери
6,45
3,28
7,23
Всего на ВН с КУ
302
57,77
307,47
4) Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь:
ΔРТ = 0,02*Sнн = 0,02*322,68 = 6,45 кВт,
ΔQТ = 0,1*Sнн = 0,1*322,68 = 38,86 квар;
SТ  PТ 2  QТ 2  6.452  38.862  39.4кВА
16
5 Расчет и выбор числа и мощности питающих трансформаторов
По справочнику [4] выбираем трансформатор ТМ – 400 со стандартной
мощностью Sт = 400 кВА.
Паспортные данные трансформатора:
Uвн = 10 кВ;
Uнн = 0,4 кВ;
Рхх = 1,45 кВт;
Ркз = 5,5 кВт;
Uк = 4,5 %;
Iкз = 2,1 %.
Коэффициент загрузки трансформатора:
Кз = Sнн /Sт = 307,47 / 400 = 0,76
17
6 Расчет и выбор линий электроснабжения для модернизируемого
оборудования
6.1 Выбор аппаратов защиты и РУ
При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и
кабелей, КЗ вызывают повышение температуры токопроводящих жил больше
допустимой. Это приводит к преждевременному износу их изоляции,
следствием чего может быть пожар, взрыв, поражение персонала.
Для предотвращения этого линия ЭСН имеет аппарат защиты,
отключающий поврежденный участок.
Автоматические выключатели являются наиболее совершенными
аппаратами защиты, надежными, срабатывающими при перегрузках и КЗ в
линии.
Выключатели серии ВА разработок 51, 52, 53, 55 предназначены для
отключений при КЗ и перегрузках в электрических сетях, отключений при
недопустимых снижений напряжения, а также для нечастых оперативных
включений и отключений электрических цепей. Выключатели серии ВА-51 и
ВА-52 имеют тепловой и электромагнитный расцепители. Выключатели ВА53, ВА-55 и ВА-75 имеют полупроводниковый максимальный расцепитель с
регулированием ступеней.
1) Для выбора выключателя для линии с одним двигателем необходимо
выполнить условие:
Iн.р ≥ 1,25Iн.д
(6.1)
где Iн.р - номинальный ток расцепителя, А;
Iн.д - номинальный ток двигателя, А (максимальный ток в линии).
2) Рассчитаем токи в линиях, отходящих от РП:
Номинальный ток двигателей станков определяется по формуле:
I н.д 
Рн
,
3 *U н * cos *
(6.2)
где Рн – номинальная мощность двигателя, кВт;
18
cosφ и η – средний коэффициент мощности и КПД соответственно.
Принимаем cosφ = 0,7; η = 0,88.
Для электропечей и сварочных аппаратов принимают:
Iн 
Рн
3 *U н
(6.3)
3) Для токарных автоматов:
I н.д 
12
 52.17 А ;
3 * 0,38 * 0,4 * 0,88
Iн.р = 1,25*Iн.д =1,25*52,17 = 65,2 А
Соответственно из Таблицы А.6 [1]
выбираем выключатель ВА-51-31 с
Iн.р =80 А;
Для зубофрезерных станков:
I н.д 
15
 65.21А ;
3 * 0,38 * 0,4 * 0,88
Iн.р = 1,25*Iн.д =1,25*65,21 = 81,51 А
Выключатель ВА-51-31 с Iн.р =100 А;
Для круглошлифовальных станков соединенных в магистральную
схему питающей сети:
I н.д 
4
 17.39А ;
3 * 0,38 * 0,4 * 0,88
Iн.р = 1,25*Iн.д =1,25*17,39 = 21,73 А
Выбираем выключатель ВА-51-25 с Iн.р =25 А;
Для круглошлифовальных станков соединенных в радиальную схему
питающей сети:
I н.д 
8
 34,78А ;
3 * 0,38 * 0,4 * 0,88
Iн.р = 1,25*Iн.д =1,1*34,78 = 38,25 А
Выбираем выключатель ВА-51-31 с Iн.р =80 А;
Расчеты
для
пяти
других
РП
производятся
аналогично
вышеприведенным.
Полученные данные и паспортные данные автоматов заносятся в
ведомость монтируемого оборудования (Таблица 4).
4) При выборе выключателя для линии с группой электродвигателей
(РП) необходимо выполнить следующее условие:
Iн.р ≥ 1,1Iм
(6.1)
19
где Iм – максимальный ток в линии, берется из сводной ведомости
электрических нагрузок.
5) Для РП-1
Iн.р = 1,1*Iм =1,1*64,6 = 71,06 А
Выбираем выключатель ВА-51-31 с Iн.р =80 А;
Для РП-2
Iн.р = 1,1*Iм =1,1*151,49 = 166,63 А
Выбираем выключатель ВА-51-35 с Iн.р =200 А;
Для РП-3
Iн.р = 1,1*Iм =1,1*16,27 = 17,9 А
Выбираем выключатель ВА-51-25 с Iн.р =20 А;
Для РП-4
Iн.р = 1,1*Iм =1,1*110,91 = 122 А
Выбираем выключатель ВА-51-33 с Iн.р =125 А;
Для РП-5
Iн.р = 1,1*Iм =1,1*4,05 = 4,45 А
Выбираем выключатель ВА-51-25 с Iн.р =5 А;
Для РП-6
Iн.р = 1,1*Iм =1,1*129,44 = 142,38 А
Выбираем выключатель ВА-51-33 с Iн.р =160 А;
6.2 Выбор проводников линий электроснабжения
Для
внутрицехового
электроснабжения,
для
питания
электрооборудования применяем медный и алюминиевый четырехжильный
кабель с поливинилхлоридной изоляцией марки ВВГ и АВВГ. Для питания
мостовых кранов применяем гибкий кабель марки КПГС.
Кабель марок ВВГ и АВВГ применяются для электроснабжения
электроприемников. Способ прокладки в сухих и влажных производственных
помещениях, на специальных кабельных эстакадах и в блоках.
Кабель марки КПГС применяется для присоединения передвижных
механизмов к электрическим сетям на номинальное переменное напряжение
до 660 В частотой до 400 Гц или постоянное напряжение до 1000 В.
Сечения кабелей выбираем из справочных данных [7]. Основное
условие выбора:
Iдоп ≥ Iн.д
20
где Iдоп
- допустимая токовая нагрузка для данного кабеля с данным
сечением;
Iн.д – расчетный ток в линии, найденный из раздела 6.1.
Сравнивая эти токи, подбираем стандартные сечения кабелей ВВГ и
КПГС.
Данные
о
выбранных
проводниках
заносятся
в
ведомость
монтируемого оборудования (Таблица 4).
Для линий от ТП к распределительным пунктам применяем кабель
марки СПШв, в соответствии с расчетными токами находим сечения:
- для РП-1 СПШв- 416, Iдоп = 80 А;
- для РП-2 СПШв- 470, Iдоп = 185 А;
- для РП-3 ВВГ - 44,
Iдоп = 35 А;
- для РП-4 СПШв- 450, Iдоп = 145 А;
- для РП-5 ВВГ- 44,
Iдоп = 35 А;
- для РП-6 СПШв- 470, Iдоп = 185 А;
СПШв- кабель с медными жилами с бумажной изоляцией, пропитанной
маслоканифольной и нестекающей массами, в свинцовой оболочке,
прокладываемый в воздухе.
21
Таблица 4 - Ведомость монтируемого оборудования
РУ
Электроприемники
Тип
Iн
А
1
РП-1
ПР-85-029УХЛ2
РП-2
ПР-85-029УХЛ2
РП-3
ПР-85-029УХЛ2
2
250
250
РП-4
ПР-85-018У3
1
2
3
4
1
250
2
3
От ТП
6
7
8
9
37
91,3
ВА-51-33
9
21
51,8
3
21
3
3
1
7,5
15
15
1
55
1
№
Наименование
n
п/п
3
4
5
Обдирочные станки
1
типа
10
РТ-503
1
250
Pн
Iн
кВт А
Аппараты защиты
Iн.а
Iн.р
Тип
А
А
1
Обдирочные станки
РТ-21001
Обдирочные станки
РТ-21001
Фрикционные КПМ
Кривошипные КПМ
Кран мостовой
Вентилятор
вытяжной
Вентилятор
приточный
Электротерм.
Установки
Краны мостовые
Линия ЭСН
Ку(п) Ку(кз) Марка
Iдоп,
А
L,
м
10
11
12
13
14
15
160
125
1,25
10
ВВГ-316
100
20
ВА-51-31
100
80
1,25
10
ВВГ-310
80
15
51,8
ВА-51-31
100
80
1,25
10
ВВГ-310
80
10
18,5
37
49,3
135,
8
ВА-51-25
ВА-51-31
ВА-51-31
25
100
100
25
50
63
1,35
1,35
1,35
7
10
10
ВВГ-32,5
ВВГ-34
КГХЛ-310
30
41
55
40
25
24
ВА-51-35
250
200
1,25
12
ВВГ-325
140
14
75
185
ВА-51-35
250
250
1,25
12
ВВГ-350
215
10
3
20
30,4
ВА-51-31
100
40
1,35
10
ВВГ-34
41
7
2
15
21,5
ВА-51-31
100
31,5
1,35
10
КГХЛ-34
35
6
- 23 -
7 Расчет и выбор питающей линии 10 кВ
Для
внешнего
электроснабжения
ремонтно-механического
имеется возможность применения воздушной
цеха
линии, поэтому берем
неизолированные провода. Линия одноцепная.
Для ВЛ характерны особые условия работы: они находятся постоянно
под высоким напряжением; подвергаются воздействию ветра, резких
колебаний температуры воздуха и влажности; подвергаются воздействию
разрядов молнии, гололеда, снега.
Под допустимой нагрузкой неизолированных проводов по условиям
нагрева понимается токовая нагрузка повышающая температуру провода до
предельного значения (700С при полном безветрии).
Выбираем сталеалюминевый провод марки АС – 10/1,8 ; Iдоп = 84 А [7] .
Проверка проводов по нагреву выполняется из соотношения
Iп.а ≤ Iдоп.факт
(7.1)
где Iдоп.факт – фактическая допустимая нагрузка на провод, определяется из
выражения
Iдоп.факт = Iдоп * kν*kпер = 84*1*1,3 = 109,2 А;
где kν =1 – поправочный коэффициент при температуре воздуха +250С;
kпер = 1,3 - коэффициент перегрузки проводов [5];
Iп.а (Iр)– расчетный ток в послеаварийном режиме для проверки проводов по
нагреву. Он определяется по формуле:
Iр = I5*аi*at ;
где аi = 1,05 – коэффициент, учитывающий изменения нагрузки по годам
эксплуатации;
at – коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной
нагрузки линии (Тм) и коэффициент ее попадания в максимум нагрузки
энергосистемы. at = 1 при Тм = 5500 ч;
I5 – ток линии на пятый год ее эксплуатации, находится по формуле:
24
I5 
Sвн
329.9

 19А .
3 * nц *U н
3 *1*10
где Sвн – полная мощность, передаваемая по линии, в данном случае берем ее
из таблицы 2
nц – количество цепей линии.
Iр =19*1,05*1=19,95
Таким образом, возвращаясь к соотношению (7.1), получаем:
Iп.а = 19 ≤ Iдоп.факт=19,95 А.
То есть, выбранное сечение по условию нагрева подходит.
25
8 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением выше 1 кВ
Для расчетов составляем расчетную схему (Рисунок 4-а) и схему
замещения
(Рисунок
4-б),
в
которых
учитываем
сопротивления
трансформаторов на ГПП, линии от энергосистемы до ГПП и линию от ГПП
до цехового трансформатора.
Рисунок 4 – Расчетная схема (а) и схема замещения (б)
Считаем, что питание осуществляется от системы неограниченной
мощности, следовательно Хс = 0. Для генераторов, трансформаторов,
высоковольтных
линий
обычно
учитывают
только
индуктивные
сопротивления. Для ВЛ-2 учитываем также и активное сопротивление.
ВЛ-1 выполнена проводом АС-95; х0 = 0,4 Ом/км.
ВЛ-2 выполнена проводом АС-10; х0 = 0,4 Ом/км.
На ГПП принимаем два трансформатора ТМ-1 напряжением 35/10,5 кВ;
мощностью по 1000 кВА; потери напряжения на КЗ Uк = 6,5% [4].
Принимаем базисную мощность Sб = 100 МВА. Расчет сопротивлений
производим в относительных единицах.
26
Решение.
1) Вычисляем сопротивления элементов схемы:
ВЛ-1: Х л1  х0 * l *
ВЛ-2: Х л2  х0 * l *
Sб
100
 0,4 *14 * 2  0,45 ;
2
Uн
35
Sб
100
 0,4 * 0,9 * 2  0,36 ;
2
Uн
10
Трансформаторы на ГПП:
Х т  (0,01*U к *
Sб
100
) / 2  (0,01* 6,5 *
) / 2  3,25 ;
Uн
1
Для расчета активного сопротивления необходимо найти удельное
активное сопротивление r0:
r0 
1000 1000

 3.33 Ом/км;
 * S 30 *10
где γ – удельная проводимость материала, для алюминия γ = 30 м/(Ом*мм2);
S – сечение проводника, мм2.
Определяем активное сопротивление для ВЛ-2:
Rл2  r0 * l *
Sб
100
 3.33* 0,9 * 2  2,99 .
2
Uн
10
Суммарное и полное сопротивления до точки КЗ:
Х∑ = Хл1 + Хт + Хл2 = 0,45 + 3,25 + 0,36 = 4,06;
Z  X 2  rл22  4,062  2,992  5,04;
2) Базисный ток находится по формуле:
Iб 
Sб
100

 5,78кА ;
3 *U н
3 *10
3) Ток короткого замыкания в точке К1:
I к1 
I б 5,78

 1146А ;
Z  5,04
27
4) Определяем ударный ток КЗ. Так как активные сопротивления в схеме
практически
не
учитываются,
то
принимаем
значении
ударного
коэффициента Ку = 1,8 и q = 1,52
Ударный ток КЗ:
i у  2 * К у * I к1  2 *1,8 *1146  2,92кА ;
5) Мощность короткого замыкания:
Sk 
Sб 100

 19.84МВА;
Z  5,04
6) Действующее значение тока КЗ в установившемся режиме:
I (3)  q * I k1  1,52*1,146  1,74кА .
28
9 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением до 1кВ
9.1 Выбор точек и расчет токов КЗ
Расчетная
схема
от
цехового
трансформатора
до
вентилятора
представлена на Рисунке 5-а.
Lвн = 0,9 км;
Lкл1 = 54 м (расстояние от шин НН до РП-6);
Lкл2 = 6 м (длина линии от РП-6 до вентилятора).
Рядом с автоматами даны их номинальные токи. Расчет
токов КЗ
производим в трех точках – К1, К2 и К3.
Рисунок 5 – Расчетная схема(а) и схема замещения(б) для расчета токов КЗ.
29
Решение:
1) Составляем схему замещения (Рисунок 5-б), и нумеруем точки КЗ в
соответствии с расчетной схемой.
2) Вычисляем сопротивления элементов по соответствующим формулам.
Для системы:
Ic 
ST
400

 23A - ток системы;
3 *U c
3 *10
Наружная ВЛ согласно 7 разделу курсового проекта –
АС-310/1,8; Iдоп = 84 А;
Удельные сопротивления провода (согласно предыдущим расчетам):
x0 = 0,4 Ом/км; откуда Х с'  x0 * Lc  0,4 * 0,9  0,36Ом ;
r0 = 3,33 Ом/км;
Rс'  r0 * Lc  3,33* 0,9  2,99Ом
Приводим сопротивления к стороне низкого напряжения:
U
0,4
Rc  Rc' * ( нн ) 2  2,99 * ( ) 2 *103  4,78МОм;
U вн
10
U
0,4
Х c  Х c' * ( нн ) 2  0,36 * ( ) 2 *103  0,57МОм;
U вн
10
Для трансформатора сопротивления находим по таблице 1.9.1 [1] для
мощности 630 кВА:
Rт = 5,5 МОм; Хт = 17,1 МОм; ZТ(1)  195МОм.
Для автоматов в соответствии с номинальным током выключателей по
таблице 1.9.3 [1] определяем:
R1SF = 0,12 МОм; Х1SF = 0,13 МОм; Rn1SF = 0,25 МОм;
RSF1 = 0,4 МОм; ХSF1 = 0,5 МОм;
RnSF1 = 0,6 МОм;
RSF = 0,4 МОм; ХSF = 0,5 МОм;
RnSF = 0,6 МОм.
Для кабельных линий в зависимости от сечения и материала жилы, а
также от вида изоляции удельные сопротивления находим по таблице 1.9.5
[1].
Для КЛ1: x0 = 0,08 МОм/м;
r0 = 0,154 МОм/м;
Rкл1 = r0*Lкл1 = 0,154*54 = 8,32 МОм;
30
Хкл1 = х0*Lкл1 = 0,08*54 = 4,32 МОм;
Для КЛ2: x0 = 0,085 мОм/м;
r0 = 0,37 мОм/м;
Rкл2 = r0*Lкл2 = 0,37*6 = 2,22 МОм;
Хкл2 = х0*Lкл2 = 0,085*6 = 0,51 МОм;
Для ступеней распределения (ШНН и РП-6) сопротивления определяем
по таблице 1.9.4 [1]:
Rc1 = 15 мОм;
Rc2 = 20 мОм.
3) Упрощаем схему замещения (см. Рисунок 6):
Rэ1 = Rc + RT + R1SF + Rn1SF + Rc1 = 4,78+5,5+0,12+15+0,25 = 25,65 МОм;
Хэ1 = Хс + Хт + Х1SF = 0,57 + 17,1 + 0,13 = 17,8 МОм;
Rэ2 = RSF1 + RnSF1 + Rкл1 + Rc2 = 0,4 + 0,6 + 8,32 + 20 = 29,32 МОм;
Хэ2 = ХSF1 + Хкл1 = 0,5 + 4,32 =4,82 МОм;
Rэ3 = RSF + RnSF + Rкл2 = 0,4 + 0,6 + 2,22 = 3,22 МОм;
Хэ3 = XSF + Хкл2 = 0,51 + 0,5 = 1,01 МОм.
4) Вычисляем сопротивления до каждой точки КЗ:
Rk1 = Rэ1 = 25,65 МОм;
Хк1 = Хэ1 = 17,8 МОм;
отсюда Zk1  Rk21  X k21  25,652  17,82  31,22 МОм;
Rk2 = Rэ1 + Rэ2 = 25,65 + 29,32 = 54,97 МОм;
Хк2 = Хэ1 + Хэ2 = 17,8 + 4,82 = 22,62 МОм;
Z k 2  54,972  22,622  59,44 МОм
31
Rk3 = Rк2 + Rэ3 = 54,97 + 3,22 = 58,19 МОм;
Хк3 = Хк2 + Хэ3 = 22,62 + 1,01 = 23,63 МОм;
Z k 3  58,192  23,632  62,8 МОм;
Определяем отношения активного и реактивного сопротивлений:
Rk1 25,65
R
R
54,97
58,19

 1,44 ; k 2 
 2,43 ; k 3 
 2,46.
X k1 17,8
X k 2 22,62
X k 3 23,63
5) Исходя из найденных отношений по зависимости K y  F (
Rk
) [1]
Xk
определяем ударные коэффициенты (Ку) и коэффициенты действующего
значения ударного тока (q):
Ку1 = 1;
q1  1  2 * (K y1  1) 2  1 ;
Ку2 = 1; q2 = 1;
Ку3 = 1; q3 = 1;
6) Вычисляем токи трехфазного КЗ:
I k(13) 
I
(3)
k2
U k1
0,4 *103

 7,39кА;
3 * Z k1 1,73* 31,22
Uk 2
0,4 *103


 3,88кА;
3 * Z k 2 1,73* 59,44
I k(33) 
Uk3
0,4 *103

 3,67кА;
3 * Z k 3 1,73* 62,8
Мгновенное и действующее значения ударного тока:
i yk1  2 * K y1 * I k(13)  1,41*1* 7,39  10,45кА ; I yk1  q1 * I k(13)  7,39кА;
i yk2  2 * K y 2 * I k(32)  1,41*1* 3,88  5,48кА ; I yk2  q2 * I k(32)  3,88кА;
i yk3  2 * K y3 * I k(33)  1,41*1* 3,67  5,17кА ; I yk3  q3 * I k(33)  3,67кА;
7) Составляем схему замещения для расчета токов однофазного КЗ и
определяем сопротивления (Рисунок 7).
32
Рисунок 7 – Схема замещения для расчета однофазных токов КЗ
Для кабельных линий
Хпкл1 = х0п*Lкл1 = 0,15*54 = 8,1 МОм;
где х0п = 0,15 МОм/м – сопротивление петли «Фаза-нуль» для кабельных
линий до 1кВ;
Rпкл1 = 2r0*Lкл1 = 2*0,154*54 = 16,63 МОм;
Хпкл2 = х0п*Lкл2 = 0,15*6 = 0,9 МОм;
Rпкл2 = 2r0*Lкл2 = 2*0,37*6 = 4,44 МОм;
Zп1 = Rc1 = 15 МОм;
Rп2 = Rc1 + Rc2 + Rпкл1 = 15 + 20 + 16,63 = 51,63 МОм;
Хп2 = Хпкл1 = 8,1 МОм;
Z п2  Rп22  X п22  51,632  8,12  52,26 МОм;
Rп3 = Rп2 + Rпкл2 = 51,63 + 4,44 = 56,07 МОм;
Хп3 = Хп2 + Хпкл2 = 8,1 + 0,9 = 9 МОм;
Z п3  56,072  92  56,78 МОм;
8) Вычисляем токи однофазного КЗ:
I k(11) 
U кф
0,22 *103

 2,75кА;
Z п1ZT(1) / 3 15  195/ 3
I k(12) 
0,22 *103
 1,87кА;
52,26  195/ 3
I k(13) 
0,22 *103
 1,8кА;
56,78  195/ 3
Результаты расчетов токов КЗ заносим в Таблицу 5.
33
Таблица 5 – Сводная ведомость токов КЗ
Точка
Rk
Xk
Zk
КЗ
МОм
МОм
МОм
К1
25,65
17,8
31,22
1,44
1
1
7,39
10,45
7,39
15
2,75
К2
54,97
22,62
59,44
2,43
1
1
3,88
5,48
3,88
8,1
1,87
К3
58,19
23,63
62,8
2,46
1
1
3,67
5,17
3,67
56,78
1,8
Rk/Xk
Ky
q
I k(3) ,
кА
iy
кА
Zп
I (3)
МОм
кА
I k(1)
кА
9.2 Проверка элементов системы электроснабжения по токам КЗ
Проверке подлежат аппараты защиты, т.е автоматические выключатели.
В данном случае проверяем автоматы SF1 и SF на Рисунке 5. Согласно
условиям по токам КЗ аппараты защиты проверяются [1]:
1) на надежность срабатывания:
SF1: I k(12)  3I н. р( SF1) ; 1,87 > 3*0,2 кА;
SF:
I k(13)  3I н. р( SF) ; 1,8 > 3*0,2 кА;
где I k(1) - однофазные токи КЗ, взятые из таблицы 5;
I н. р - номинальные токи расцепителей автоматов, берутся из 6 раздела
курсового проекта. Согласно условиям надежность срабатывания автоматов
обеспечена;
2) на отключающую способность:
SF1: I отк(SF1)  2I k(32) ; 25 > 1,41*3,88 кА;
SF:
I отк( SF)  2I k(33) ; 15 > 1,41*3,67 кА;
где I от к- номинальный ток отключения автомата, берем из таблицы А.6 [1];
I k(3) - 3-хфазный ток КЗ в установившемся режиме (Таблица 5).
Таким образом, автомат при КЗ отключается, не разрушаясь.
3) на отстройку от пусковых токов:
SF1: I у (кз)  I пик(для РУ);
SF:
I у ( кз)  I п (для электродвигателя);
(9.2.1)
(9.2.2)
34
где I у (кз) - ток установки автомата в зоне КЗ, определяется как I у (кз)  1,25I н. р для РУ и I у(кз)  5I н. р - для двигателя, т.к. могут быть броски тока,
обусловленные пуском двигателя;
I п - пусковой ток двигателя, определяется как I п  Кп * I н.д  6,5I н.д , где Iн.д –
номинальный ток двигателя (в данном случае приточного вентилятора);
I пик - пиковый ток, в данном случае максимальный расчетный ток в РП-6.
Согласно условиям (9.2.1) и (9.2.2):
SF1: 1,25*200 > 129,44;
SF:
5*220 >6,5*103,44 кА;
т.е. автоматы выдерживают пусковые токи.
9.3 Определение потери напряжения в сети до 1 кВ
Определим потери напряжения в сети, для которой выше был приведен
расчет токов КЗ (смотри рисунок 2). Потери напряжения рассчитываются по
выражению:
U  3 * I p * l * (rуд * cos  x уд * sin )
(9.3)
где Ip – расчетный ток линии, в данном случае берем максимальный рабочий
ток для РП-6 из Сводной ведомости (таблица 2), и номинальный ток
вентилятора из таблицы 4;
l – длина линии, км;
rуд , худ – удельные сопротивления кабеля, принимаем из предыдущих
расчетов;
cosφ = 0,8 – средний коэффициент мощности. Отсюда sinφ = 0,6.
Для кабельной линии 1 (до РП-6):
Ip = 129,44 A;
rуд =0,154 Ом/км, худ = 0,08 Ом/км
l = 0,054 км.
Подставляя в выражение (9.3):
35
U1  3 * I p * l * (rуд * cos  x уд * sin )  3 *129,44* 0,054* (0,154* 0,8  0,08* 0,6)  2,07В
Для кабельной линии 2 (до вентилятора):
Ip = 103,44 A;
rуд =0,37 Ом/км, худ = 0,085 Ом/км
l = 0,006 км.
U2  3 *103,44* 0,006* (0,37 * 0,8  0,085* 0,6)  0,37В ;
Суммируя найденные потери, найдем общую потерю напряжения в сети:
ΔU = ΔU1 + ΔU2 = 2,07 + 0,37 = 2,44 В.
В процентах от номинального напряжения:
U % 
U
2,44
*100% 
*100  0,64%
Uн
380
36
10 Выбор электрооборудования ТП-10/0,4 кВ
10.1 Выбор силового выключателя 10 кВ
Условия выбора выключателя приведены в таблице 6. Для расчетов
принимаем данные из 8 раздела курсового проекта.
Дано: напряжение установки Uн.у = 10 кВ;
номинальный ток установки находим по формуле
I н. у 
Sн
400

 23А ;
3 *U н
3 *10
ток КЗ на стороне ВН трансформатора Ik = 1146 A;
действующее значение тока КЗ I (3)  1,74кА ;
ударный ток КЗ iу = 2,92 кА;
время действия КЗ tд = 1 с.
Выбираем из таблицы 1.11.1 [1] вакуумный выключатель ВВЭ-10-20/630 УЗ.
Паспортные данные выключателя:
Номинальное напряжение Uн = 10 кВ;
Номинальный ток Iн = 630 А;
Номинальный ток отключения Iн.отк = 20 кА;
Ток термической стойкости Iтс = 20 кА; tтс = 3 с;
Сквозной ток iск = 52 кА;
Собственное время отключения выключателя tов = 0,055 с.
Рассчитаем отключающую способность выключателя.
Расчетный ток отключения Iр.отк = I (3)  1,74кА ;
Мощность отключения
S р.отк  3 * I р.отк *U н. у  1,73*1,74*10  30,1МВА;
Sн.от к  3 * I н.от к *U н  1,73* 20 *10  346МВА;
Расчетный ток термической стойкости:
I р.т с  I р.от к
tд
1
 1,74 *
 1кА ;
tт с
3
Заносим все расчеты в таблицу 6.
37
Таблица 6 – Ведомость силового выключателя ВН
Ед.
Условие
Данные выкл.
изм.
выбора
Расч.
Катал. сведения
Номинальное напряжение кВ
Uн.в ≥ Uн.у
10
10
Номинальный ток
А
Iн ≥ Iн.у
23
630
Ток отключения
кА
Iн.отк ≥ Iр.отк
1,74
20
Отключающая
Мощность отключения
МВА Sн.отк ≥ Sр.отк
30,1
346
способность
Ударный сквозной ток
кА
2,92
52
Динамич.стойкость
1
20
Термическая
Параметры
Предельный
ток кА
термической стойкости
iск ≥ iуд
Iтс ≥ Iр.тс
Дополнительные
ВВЭ-10-20/630УЗ
стойкость
Условия выбора выполнены, выключатель нам подходит.
10.2 Выбор трансформатора напряжения на стороне 10 кВ
Трансформаторы напряжения выбирают по номинальному напряжению
и вторичной нагрузке – контрольным приборам.
Таблица 7 – Вторичная нагрузка трансформатора напряжения
Прибор
Тип
Sобмотки
Число
ВА
обмоток
cosφ
sinφ
Число Потреб.мощность
приб.
Р, Вт
Q, вар
Вольтметр
Э-335
2
1
1
0
1
2
-
Ваттметр
Д-335
1,5
2
1
0
1
3
-
Варметр
Д-335
1,5
2
1
0
1
3
-
Счетчик
И-680
2
2
0,38
0,925
1
4
9,7
Счетчик реак. И-673
3
2
0,38
0,925
1
6
14,5
3
1
1
0
1
3
-
21
24,2
актив.энергии
энергии
Частотомер
Э-352
Итого:
Вторичная нагрузка трансформатора напряжения (полная мощность):
S 2  P 2  Q 2  212  24.22  32,041ВА ;
38
Из
справочника
[4]
выбираем
трансформатор
НТМИ-10-66
с
номинальной мощностью 120 ВА в классе точности 0,5.
Таким образом, S2ном =120 ≥ S2 = 32,041
следовательно, трансформатор будет работать в выбранном классе точности.
Для соединения ТН с приборами принимаем контрольный кабель КРВГ
сечением 2,5 мм2 по условию механической прочности.
КРВГ- кабель контрольный с медными жилами, резиновой изоляцией, в ПВХ
оболочке
10.3 Выбор трансформаторов тока на стороне 0,4 Кв
Выбор трансформатора тока выполняется по [9]:
- по напряжению установки Uуст  Uн;
- по току Iр  Iном;
- по динамической стойкости iуд  iдин;
- по термической стойкости;
- по вторичной нагрузке z2  z2ном;
- по конструкции и классу точности;
где z2 –вторичная нагрузка трансформатора, Ом;
z2ном – номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока.
Вторичная нагрузка находится по формуле [9]:
r2=rприб+rпров+rк
где rприб – сопротивление приборов;
rпров – сопротивление проводов;
rк – переходное сопротивление контактов.
Сопротивление приборов определяется по выражению:
rприб 
S приб
, Ом
2
I 2н
где Sприб- мощность, потребляемая приборами, ВА;
2
- номинальный вторичный ток трансформатора.
I 2н
39
Сопротивление контактов принимается rк=0,1 Ом .
Сопротивление проводов находится по формуле:
Rпров=Z2ном-rприб-rk
Сечение соединительных проводов определяется:
q
 * Lрасч
rпров
, мм2
Где ρ=0,0283 – удельное сопротивление провода [9];
Lрасч- расчетная длина.
В таблице 8 приведены приборы, по которым определяется вторичная
нагрузка трансформатора тока.
Таблица 8 – Вторичная нагрузка трансформатора тока.
Прибор
Тип
Нагрузка по фазам, ВА
А
В
С
Амперметр
Э-350
0,5
-
-
Ваттметр
Д-350
0,5
-
0,5
Счетчик реактивной мощности
СР-ЧИ676
2,5
2,5
2,5
Счетчик активной мощности
СА-И670
2,5
2,5
2,5
6
5
5,5
Итого
Номинальный вторичный ток трансформатора I2н=5А. По таблице 8
видно, что фаза А самая нагруженная, поэтому мощность потребляемая
приборами Sприб = 6 ВА. Рассчитаем общее сопротивление приборов:
Rприб=
Из
6
 0.24 Ом
52
справочника[8]
выбираем
трансформатор
тока
ТНШЛ-0,66.
Вторичная нагрузка равна Z2ном = 0,6 Ом в классе точности 0,5.
Допустимое сопротивление провода: rпров=0,6-0,24-0,1=0,26 Ом.
Применяем кабель с алюминиевыми жилами, длина которого 3 м.
Трансформаторы тока соединены в неполную звезду, поэтому lрасч= 3 l.
Рассчитаем сечение соединительных проводов.
40
q
0,0283 3 * 3
 0,56мм 2
0,26
Выбираем кабель КРВГ с номинальным сечением жилы 1,5 мм 2 ,
отсюда найдем сопротивление проводов:
rпров 
 3L
q

0,0283 3 * 3
 0,098Ом
1,5
Рассчитаем вторичную нагрузку трансформатора
R2=0,24+0,098+0,1=0,44 Ом
В таблице 9 произведем расчет трансформатора тока
Таблица 9 – Параметры выбора трансформатора тока ТНШЛ-0,66
Условия выбора
Расчетные данные
Каталожные данные
Uуст  Uн
Uуст = 0,4 кВ
Uн = 0,66 кВ
Iр  Iном
Iр = 578 А
Iном = 1000 А
iуд  iдин
iуд = 11 кА
iдин = 28 кА
Вк  I2тер*tтер
Z2  Z2ном
Вк=7.392*3=136.8 кА2с
Z2= 0,44 Ом
Вк=252*3=1875 кА2с
Z2ном= 0,6 Ом
В таблице
Ip 
Sн
400

 578А ;
3 *U н 1,73* 0,4
Bk = (I k(13) ) 2 * t т ер;
значения iуд, I k(13) - принимаем из 9 раздела курсового проекта.
Таким образом, трансформатор тока ТНШЛ-0,66 подходит по всем
параметрам.
41
11 Расчет заземляющего устройства
Одной из наиболее радикальных мер по защите людей от повреждения
электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим
частям, не находящимися под напряжением, но могущим оказаться под ним,
является их надёжное заземление.
Район сооружения цеха находится в II климатической зоне. Грунт в
месте сооружения – глина ( = 0,4  104 Омм). Длина кабельных линий
напряжением 10 кВ ℓк. = 30 км.
Принимаем к установке заземление по контуру цеха, на расстоянии
1,5 м от стен. Длина контура заземления L = 240 м. Принимаем заземление из
прутков ℓ = 2,5 м и диаметром d = 12 мм, расстояние между заземлителями а
= 5 м, в качестве соединительной полосы принимаем стальную полосу (40 
4) мм. [10]
Рисунок 8 Схема расположения заземления
Согласно ПУЭ rз. должно удовлетворять следующим условиям: [3]
1) rз.  4 Ом – для сети 0,4 кВ;
2) rз. 
125
– при условии заземления для сетей 0,4 кВ и 6…10 кВ,
I1кз
где I1кз – ток однофазного КЗ на землю, А
I1кз =
U  lк.
, (57)
10
42
где ℓк. – длина электрически связанных кабельных линий завода
напряжением 10 кВ. ℓк. = 30 км.
I1кз =
rз. =
10 30
= 30 А
10
125
= 4,16 Ом
30
Окончательно принимаем rз.  4 Ом
Сопротивление заземления стержневого заземлителя rо.пр., Ом: [10]
rо.пр = 0,0027  расч.гр., (58)
где расч.гр. – расчётное значение удельного сопротивления грунта в
месте устройства заземления, Омсм
расч.гр. = kmax  , (59)
где kmax – коэффициент сезонности. kмакс = 1,4 для II климатической
зоны;
 – сопротивление грунта, Омсм.  = 0,4  104 – глина (по заданию).
расч.гр. = 1,4  0,4  104 = 5,6  103 Омсм
rо.пр. = 0,0027  5,6  103 = 15,12 Ом
Число прутков в контуре заземления n, шт.:
n=
L
(60)
а
n=
75
= 15 шт.
5
Сопротивление заземления всех стержневых заземлителей, Ом:
43
rо.пр.
, (61)
n ст.
rст. =
где ст. – коэффициент экранирования (использования) заземлителей
ст. =  (
rст. =
5
а
=
= 2: n = 15 шт.) = 0,63 [10]
l
2,5
15,12
= 1,6 Ом
15 0,63
Сопротивление заземления соединительной полосы rпол., Ом: [10]
rпол. =
0,366  расч.
2  L2
, (62)
 lg
L
bt
где b – ширина полосы, м. b = 0,04 м;
t – глубина заложения полосы, м. t = 0,7 м;
L – длинна контура заземления, м. L = 75 м.
0,366 5,6 103
2  752
rпол. =
= 1,53 Ом
 lg
0,04  0,7
75102
С учётом взаимного экранирования стержневых и полосового
заземлителей [10]:
rпол.* =
rпол.* =
rпол.
пол.
(63)
1,53
= 5,1 Ом
0,3
Полное сопротивление заземления:
rст.  rпол.
rзаз. =
(64)
rст.  rпол.
44
rзаз. =
1,6  5,1
= 1,22 Ом
1,6  5,1
Сопротивление заземления удовлетворяет условию:
rзаз. = 1,22 Ом  rзаз.доп. = 4 Ом
45
12 Молниезащита
Вопросы молниезащиты зданий и промышленных объектов решаются
одновременно с проектированием строительной и технологической частью
объекта. Молниезащита должна обеспечить высокую надежность установки
при минимуме капитальных затрат.
Производственные, жилые и общественные здания и сооружения в
зависимости от их назначения, а также от интенсивности грозовой
деятельности должны иметь молниезащиту в соответствии с категориями
устройства молниезащиты.
Все здания и сооружения подразделяются на три категории:
I категория – здания и сооружения классов: В-1 и В-2 по ПУЭ, здания
электростанций и подстанций;
II категория – здания и сооружения классов: В-1а, В-1б и В-2а по ПУЭ;
III категория – здания и сооружения классов: П-1, П-2, П-1а, П-3.
Молниезащиту зданий и сооружений I категории выполняют:
а) от прямых ударов молний отдельно стоящими стержневыми и
тросовыми молниеотводами, обеспечивающими требуемую зону защиты от
электростатической индукции – заземлением всех металлических корпусов,
оборудования и аппаратов через специальные заземлители;
б) от электромагнитной индукции – для трубопроводов, оболочек
кабелей, каркасов сооружений. Ставят металлические перемычки на
параллельных трассах кабелей и трубопроводов, позволяющие избежать
появления разомкнутых металлических контуров.
Молниезащита зданий и сооружений II категории от прямых ударов
молнии выполняется одним из следующих способов:
а) отдельно стоящими или установленными на зданиях стержневыми
или тросовыми молниеотводами, обеспечивающими защитную зону; R
растеканию тока не более 10 Ом;
б) молниеприемной заземленной металлической сеткой с ячейками 6 
6 м, накладываемой на неметаллическую кровлю;
46
в) заземление металлической кровли.
Защита от зарядов статического электричества и от действия
магнитного поля выполняется аналогично защите для I категории.
Защита зданий III категории выполняется, как и для II категории, но
при этом молниеприемная сетка имеет ячейки размером 12  12 м или 6 
24 м, а величина сопротивления заземлителя прямых ударов молнии может
повышаться до 20 Ом.
При расчете молниеотводов учитывается необходимость получения
определенной зоны защиты, которая представляет собой пространство,
защищаемое от прямых ударов молнии.
Для здания проектируемого инструментального цеха принимаем
молниезащиту согласно III категории металлической сеткой с ячейкой 12х12
метров.
47
Заключение
Электрификация
обеспечивает
выполнение
задачи
широкой
комплексной механизации и автоматизации производственных процессов,
что позволяет усилить темпы роста производительности общественного
труда, улучшить качество продукции и облегчить условия труда. На базе
использования
электроэнергии
промышленности,
внедрение
ведется
новых
техническое
технологических
перевооружение
процессов
и
осуществление коренных преобразований в организации производства и
управлении им. Поэтому в современной технологии и оборудовании
промышленных
предприятий
велика
роль
электрооборудования,
т.е.
совокупности электрических машин, аппаратов, приборов и устройств,
посредством которых производится преобразование электрической энергии в
другие виды энергии и обеспечивается автоматизация технологических
процессов.
Электромашиностроение
машиностроительной
–
одна
из
промышленности.
ведущих
Процесс
отраслей
изготовления
электрической машины складывается из операций, в которых используется
разнообразное технологическое оборудование. При этом основная часть
современных электрических машин изготовляется методами поточномассового производства. Специфика электромашиностроения заключается
главным образом в наличии таких процессов, как изготовление и укладка
обмоток электрических машин, для чего применяется нестандартизированное
оборудование, изготовляемое обычно самими электромашиностроительными
заводами.
Электромашиностроение
характерно
многообразием
процессов,
использующих электроэнергию: литейное производство, сварка, обработка
металлов и материалов давлением и резанием, термообработка и т.д.
Предприятия
электромашиностроения
широко
оснащены
электрифицированными подъемно-транспортными механизмами, насосными,
компрессорными и вентиляторными установками.
48
Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией
производства и распределения электроэнергии. Для обеспечении подачи
электроэнергии от энергосистем к промышленным объектам, установкам,
устройствам и механизмам служат системы электроснабжения состоящие из
сетей
напряжением
до
1000
В
и
выше
и
трансформаторных,
преобразовательных и распределительных подстанций. Для передачи
электроэнергии на большие расстояния используются сверхдальние линии
электропередач (ЛЭП) с высоким напряжением: 1150 кВ переменного тока и
1500 кВ постоянного тока.
В
современных
многопролетных
цехах
автомобильной
промышленности широко используют комплектные трансформаторные
подстанции (КТП), комплектные распределительные установки (КРУ),
силовые и осветительные шинопроводы, аппараты коммутации, защиты,
автоматики, контроля, учета и так далее. Это создает гибкую и надежную
систему электроснабжения, в результате чего значительно уменьшаются
расходы на электрообеспечение цеха.
Автоматизация
затрагивает
не
только
отдельные
агрегаты
и
вспомогательные механизмы, но во все большей степени целые комплексы
их, образующие полностью автоматизированные поточные линии и цехи.
Первостепенное значение для автоматизации производства имеют
многодвигательный электропривод и средства электрического управления.
Развитие электропривода идет по пути упрощения механических передач и
приближения электродвигателей к рабочим органам машин и механизмов, а
так же возрастающего применения электрического регулирования скорости
приводов.
Целью настоящего проекта является проектирование электроснабжения
механического цеха. Основной задачей настоящего проекта является
проектирование надежного бесперебойного электроснабжения приемников
цеха с минимальными капитальными затратами и эксплуатационными
издержками и обеспечение высокой безопасности.
49
Список литературы
1. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения.
Методическое пособие для курсового проектирования.–М.:Форум,2005.-214с.
2. Федоров А. А., Каменева В. В. Основы электроснабжения
промышленных предприятий. - Москва: Энергоатомиздат, 1985
3. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и
установок. – М.: Высшая школа, 1990. – 366 с.
4. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П., Электрическая часть электростанций
к подстанции. Справочные материалы для курсового и дипломного
проектирования. – Москва: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.
5. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. – М.: Издательство
«Мастерство», 2001.-320 с.
6. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и
дипломного
проектирования
по
электроснабжению
промышленных
предприятий. – М.:Энергоатомиздат, 1987. – 368 с.
7. Алиев И.И. Кабельные изделия. – Москва: Высшая школа, 2004. –
230 с.
8. Электротехнический справочник: В 4 т. Т.2: Электротехнические
изделия и устройства/ под ред. В.Г. Герасимова и др. – М.: Издательство
МЭИ, 2003.
9. Красников В.И. Методическое пособие к курсовому проекту по
дисциплине «Электрические станции и подстанции». – Астана, 2006.-86 с.
50
Документ
Категория
Техника
Просмотров
17
Размер файла
681 Кб
Теги
23марта, курсовая
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа