close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

823.Электроснабжение с основами электротехники

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ С ОСНОВАМИ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Электроснабжение насосной станции
Учебно-методическое пособие
для практических занятий
Электронное издание
Красноярск
СФУ
2015
УДК 612.311(07)
ББК 31.28я73
Э455
Составители: Ереско Александр Сергеевич
Климов Алексей Сергеевич
Грудинов Юрий Михайлович
Э455 Электроснабжение с основами электротехники. Электроснабжение
насосной станции : учеб.-метод. пособие для практических занятий
[Электронный ресурс] / сост. : А. С. Ереско, А. С. Климов, Ю. М. Грудинов. – Электрон. дан. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2015. – Систем. требования: PC не ниже класса PentiumI; 128 Mb RAM; Windows
98/XP/7; Adobe Reader V8.0 и выше. – Загл. с экрана.
Приведены общие рекомендации по выполнению расчетно-графической работы. Даны технические характеристики технологического оборудования насосной
станции и краткие теоретические сведения.
Предназначено для студентов профилей подготовки 270800.62.00.05 «Теплогазоснабжение и вентиляция», 270800.62.00.06 «Водоснабжение и водоотведение».
УДК 612.311(07)
ББК 31.28я73
© Сибирский федеральный
университет, 2015
Электронное учебное издание
Подготовлено к публикации СЭИ РИО БИК
Подписано в свет 01.07.2015. Заказ № 1619
Тиражируется на машиночитаемых носителях
Издательский центр
Библиотечно-издательского комплекса
Сибирского федерального университета
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Тел./факс (391)206-21-49, 206-26-59
E-mail: rio@sfu-kras.ru, http://rio.sfu-kras.ru 2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ЦЕЛЬ, ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ ............................ 4
1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ..................................................................................................... 8
1.1. Выбор комплектной трансформаторной подстанции ................................................................................... 8
1.2. Выбор комплектного оборудования............................................................................................................. 14
1.2.1. Выбор силовых распределительных шкафов ...................................................................................... 16
1.2.2. Выбор пускозащитной аппаратуры электродвигателей ................................................................. 19
1.2.3. Выбор оборудования КТП..................................................................................................................... 21
1.3. Выбор проводов и кабелей ............................................................................................................................ 23
1.4. Выбор способа прокладки проводов и кабелей .......................................................................................... 26
2. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ .............................................................. 29
2.1. Выбор комплектной трансформаторной подстанции ................................................................................. 29
2.1.1. Расчет электрических нагрузок .......................................................................................................... 29
2.1.2. Выбор комплектных компенсирующих устройств ............................................................................ 31
2.1.3. Предварительный выбор мощности трансформатора ................................................................... 32
2.1.4. Проверка предварительно выбираемого трансформатора по условию допустимого
остаточного напряжения при пуске двигателя наибольшей мощности ................................................. 32
2.2. Выбор комплектного оборудования............................................................................................................. 33
2.2.1. Выбор силовых распределительных шкафов ......................................................................................... 33
2.2.2. Выбор оборудования КТП ....................................................................................................................... 34
2.2.3. Выбор и размещение пускозащитной аппаратуры электродвигателей насосных агрегатов ........ 37
2.3. Выбор проводов и кабелей ............................................................................................................................ 38
2.3.1. Выбор способа прокладки проводов и кабелей ................................................................................... 38
3. ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО РАБОТЫ ................................................................. 43
Приложение А ............................................................................................................................................................ 44
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ....................................................................................................................... 47
3
ЦЕЛЬ, ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И СОДЕРЖАНИЕ
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Выполнение расчетно-графической работы (РГР) по электроснабжению
насосной станции предусматривает приобретение будущими инженерами навыков по выбору элементов систем электроснабжения и пускозащитной аппаратуры.
Значимость этих навыков в системе инженерной подготовки обусловлена
тем, что, согласно Правилам эксплуатации электроустановок, вся ответственность за их выполнение возлагается на соответствующего руководителя (вне
зависимости от его специальности), который обязан обеспечить безопасную и
безаварийную эксплуатацию электроустановок, размещенных на вверенном
ему участке производства.
Цель расчетно-графической работы:
 усвоение методов оценки значений электрических нагрузок;
 закрепление знаний правил выбора элементов электрических сетей, силовых распределительных пунктов, комплектных трансформаторных
подстанций и пускозащитной аппаратуры;
 изучение номенклатуры электрооборудования и кабельной продукции,
применяемых для электроснабжения насосных станций.
Индивидуальное задание
Исходными данными являются план расположения оборудования и прокладки электрических сетей насосной станции рис. 1, задание на электроснабжение технологического оборудования насосной станции (табл. 1),
номинальные мощности электроприемников в зависимости от варианта задания принимаются по таблице приложения с учетом среды установки и категории надежности электроснабжения.
Условные обозначения элементов на плане расположения оборудования
представлены на рис. 2.
Электроприемники насосной станции (табл. 1) различаются комплектностью поставки пускозащитной аппаратуры (для насосов и вентустановок следует выбрать соответственно блоки управления и ящики управления).
Номер варианта задания для студентов дневной формы обучения определяется преподавателем. Для студентов заочной формы обучения номер варианта определяется двумя последними цифрами номера зачетной книжки
студента.
4
Таблица 1
Задание на электроснабжение технологического оборудования
насосной станции
№
на
схеме
1,2,
3
4,5,
6
7
8
9
10
11
12
Наименование оборудования
Среда установки
Напряжение сети,
В
Категория
электроснабжения
Комплектность поставки ПЗА
насос
Номинальная мощность РН,
кВт
250
Нормальная
380
1
нет
насос
200
Нормальная
380
1
нет
станок
станок
станок
сварочный
агрегат
венткамера
венткамера
2,2
3
4
36
Нормальная
Нормальная
Нормальная
Нормальная
380
380
380
380
3
3
3
3
да
да
да
да
1,5
1,5
Нормальная
Нормальная
380
380
2
2
нет
нет
Мощность электроосвещения 1,5 кВт, а сварочного агрегата SH=52 кВА.
Содержание расчетно-графической работы:
1.1. Выбор комплектной трансформаторной подстанции (КТП).
1.1.1. Расчет электрических нагрузок.
1.1.2. Выбор комплектных компенсирующих устройств (ККУ).
1.1.3. Предварительный выбор мощности трансформатора.
1.1.4. Проверка предварительно выбранного трансформатора по условию допустимого остаточного напряжения при пуске двигателя наибольшей
мощности.
1.2. Выбор комплектного оборудования.
1.2.1. Расчет электрических нагрузок распределительных шкафов.
1.2.2. Выбор вводного и линейных автоматов ШР.
1.2.3. Выбор оборудования КТП.
1.2.3.1. Выбор вводных и секционного автоматов.
1.2.3.2. Выбор вводных шкафов низшего напряжения (ШНВ), секционного
(ШНС) и при необходимости один или несколько линейных (ШНЛ).
1.2.3.3. Выбор линейных автоматов шкафов КТП.
1.2.4. Выбор и размещение пускозащитной аппаратуры электродвигателей насосных агрегатов и венткамер.
1.3. Выбор проводов и кабелей и способов их прокладки.
ЛИТЕРАТУРА.
7
1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1. Выбор комплектной трансформаторной подстанции
Источником питания электроприемников (ЭП) насосной станции напряжением 0,38 кВ является комплектная трансформаторная подстанция (КТП). Под
КТП понимается подстанция, состоящая из одного или двух трансформаторов,
аппаратуры защиты и автоматики, скомплектованная по чертежам проектной
организации на заводе – изготовителе. Количество трансформаторов КТП определяется категорией надежности электроснабжения потребителей [1].
К первой категории по надежности относят ЭП, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный
материальный ущерб, повреждение дорогостоящего технологического оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического
процесса, нарушение особо важных объектов коммунального хозяйства.
Ко второй категории по надежности относят ЭП, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и общественного транспорта, нарушению нормальной
деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
К третьей категории по надежности относят ЭП, которые не попадают под
определение первой и второй категорий.
Установление категории электроснабжения осуществляется технологами
совместно с электриками.
Для ЭП первой категории следует использовать двухтрансформаторные
КТП, так как перерыв в электроснабжении для них допустим только на время
автоматического восстановления питания. Последнее в двухтрансформаторных КТП осуществляется посредством устройства для автоматического ввода
резерва (АВР) на стороне низшего напряжения трансформаторов. В нормальном режиме каждый трансформатор КТП обеспечивает электроснабжение
только присоединенных к нему ЭП. При отключении любого из трансформаторов КТП устройством АВР (секционный автоматический воздушный выключатель) автоматически к оставшемуся в работе трансформатору
присоединяются все ЭП, электроснабжение которых осуществлялось от отключенного трансформатора.
Для ЭП второй категории перерыв в электроснабжении допустим на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного
персонала или выездной оперативной бригады. При наличии централизованного резерва трансформаторов допускается электроснабжение ЭП второй категории от однотрансформаторной КТП. Количество трансформаторов КТП
для ЭП второй категории может быть равно как двум, так и одному, причем
более обоснованной стратегией, как доказано в [2], является ориентация на
КТП с двумя трансформаторами.
8
Для ЭП третьей категории перерыв в электроснабжении допустим на время не более суток, что соответствует достаточности для их электроснабжения
от однотрансформаторной КТП.
Мощность трансформатора однотрансформаторной КТП
S нагр
Sт 
0,95
,
(1)
где SНАГР - мощность нагрузки КТП.
Мощность трансформатора двухтрансформаторной КТП
Sт 
Sнагр
,
1,4
2 
(2)
где 1,4 – коэффициент, учитывающий допустимую перегрузочную способность трансформатора.
В основе определения электрических нагрузок нескольких ЭП лежат статистические коэффициенты, характеризующие режим электропотребления
характерных групп. Коэффициентом использования КИ именуется отношение
средней мощности, потребляемой за наиболее загруженную смену, РСМ, к номинальной мощности ЭП, то есть
Ки 
Р см
Рн
3
.
(3)
Значения КИ приведены в табл. 2 и заимствованы из [3].
Таблица 2
Расчетные коэффициенты электрических нагрузок
технологического оборудования
Наименование
оборудования
Металлообрабатывающие станки ремонтных
участков, растворомешалки
Технологические вентиляторы, компрессоры,
насосы, калориферы
Сантехнические вентиляторы и насосы
Насосы водоснабжения
Краны, кран-балки, тельферы, лебедки
Сварочные агрегаты
Электроосвещение:
лампы накаливания,
люминесцентные лампы,
дуговые ртутные лампы
9
Коэффициент
cosφ
0,55
ки
0,15
q
0,6
tgφ
1,52
0,55
0,9
0,8
0,75
0,65
0,7
0,1
0,25
0,9
0,9
1
0,8
0,8
0,8
0,5
0,7
0,75
0,75
1,73
1
1
1
1
1
1
1
1
0,95
0,5
0
0,33
1,73
При определении мощности, потребляемой группой ЭП, и выборе количества единиц технологического оборудования, как показали исследования последних лет [4, 7], необходимо учитывать неритмичность технологических
процессов и наличие простоев оборудования в ремонтах, что достигается введением в расчет технологического коэффициента q. Значения q, обоснованные в [4], приведены в [7] и в табл. 2.
Для n – электроприемников с номинальной мощностью РНi (i=1, 2, …n)
средняя активная мощность определяется по формуле
n
4 
Pc   Pнi  К иi  q иi .
(4)
1
Средняя реактивная мощность нагрузки
n
5
Q с   Pнi к иi  q i  tg .
(5)
1
Полная средняя мощность нагрузки
Sнагр

6
Pc2  Q c2 .
(6)
Результаты расчета электрических нагрузок электроприемников насосной
станции сводим в табл. 3.
Таблица 3
Расчет электрических нагрузок
электроприемников насосной станции
№
на схеме
Наименование оборудования
1
2
Номинальная мощность РН,
кВт
3
n
КИ
q
tgφ
РС ,
кВт
QC ,
кВАр
4
5
6
7
8
9
В целях снижения потерь электроэнергии в питающих сетях и уменьшения значения устанавливаемой мощности КТП нормативными документами
[5] регламентируется необходимость компенсации реактивной мощности посредством установки батарей конденсаторов, изготавливаемых электропромышленностью в виде комплектных конденсаторных установок (ККУ).
Номенклатура ККУ приведена в табл. 4.
10
Таблица 4
Номенклатура комплектных конденсаторных установок
Тип конденсаторной установки
ККУ – 0,38 - 75
ККУ – 0,38 - 150
ККУ – 0,38 - 225
ККУ – 0,38 - 300
ККУ – 0,38 - 450
Номинальная мощность, кВАр
75
150
225
300
450
Номинальное напряжение, кВ
0,38
0,38
0,38
0,38
0,38
Мощность ККУ, присоединяемой к каждому трансформатору КТП, должна выбираться из условия максимальной компенсации реактивной мощности
нагрузки ЭП (ближайшей, но не большей), электроснабжение которых осуществляется от этого трансформатора.
Если обозначить QНАГР расчетную реактивную мощность нагрузки, QККУ
реактивную мощность ККУ, Q реактивную мощность нагрузки после компенсации, то мощность ККУ должна быть такой, чтобы разность была положительной и минимальной:
7
Q  Q нагр  Q кку .
(7)
По формуле (2) мощность трансформатора двухтрансформаторной КТП
выбирается из условия
Sт

(Pc1  Pc2 ) 2  (Q1  Q 2 ) 2
1,4
,
8
(8)
где РС1, РС2 – среднее значение активной мощности нагрузки первого и второго трансформаторов, кВт; Q1, Q2 – среднее значение реактивной мощности
нагрузки первого и второго трансформаторов после компенсации, кВАр.
Необходимо учитывать, что по (8) определяется мощность одного трансформатора двухтрансформаторной КТП, который при отказе (аварии) другого
трансформатора с перегрузкой 140% будет являться источником электроснабжения всех ЭП рассматриваемой КТП.
Предварительно принимается КТП из номенклатуры по табл. 5, мощность
трансформатора которой является ближайшей большей к результату расчета
по (8) или (1) величиной.
11
Таблица 5
Комплектные трансформаторные подстанции
Тип подстанции
КТП-100/10/0,4-3У3
КТП-160/10/0,4-3У3
КТП-250/10/0,4-3У3
КТП-400/10/0,4-3У3
КТП-630/10/0,4-3У3
КТП-1000/10/0,4-3У3
КТП-100/10/0,4-3У3
КТП-160/10/0,4-3У3
КТП-250/10/0,4-3У3
КТП-400/10/0,4-3У3
КТП-630/10/0,4-3У3
КТП-1000/10/0,4-3У3
Количество
трансформаторов
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
Напряжение, кВ
Мощность трансформатора, кВА
высшее
низшее
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
100
160
250
400
630
1000
100
160
250
400
630
1000
Выбранный трансформатор должен быть проверен по условию обеспечения допустимого значения остаточного напряжения при пуске электродвигателя наибольшей по мощности, определяемого как
U ост

1,05  x дв
x дв  x т
,
9 
(9)
где ХДВ – реактивное сопротивление электродвигателя в начале пуска, Ом; ХТ
– реактивное сопротивление трансформатора КТП, Ом.
Значение ХДВ определяется по формуле
x дв

U н2 ηн cos
.
Pн i п
10
(10)
При отсутствии данных о значениях iП , cosφ и ηН электродвигателя можно использовать приближенную формулу
x дв 
0,0157
.
Рн
12
11
(11)
Реактивное сопротивление трансформатора КТП
2
0,055U нн
.
xт 
S тн
12
(12)
Здесь UН – номинальное напряжение электродвигателя. UН = 0,38 кВ;
РН -номинальная мощность электродвигателя, МВт (т.е. кВт /1000); iП , cosφ,
ηН – соответственно кратность пускового тока и номинальные значения коэффициента мощности и кпд электродвигателя (табл. 6); UНН - номинальное
значение обмотки низшего напряжения. UНН =0,4 кВ; SТН – номинальная
мощность трансформатора КТП, МВА (т.е. кВА/1000).
Технические данные асинхронных двигателей серии 4А с синхронной
частотой вращения 1500 об/мин приведены в табл. 6.
Таблица 6
Технические данные асинхронных двигателей
с короткозамкнутым ротором серии 4А
Тип двигателя
4АН160S4У3
4АН160М4У3
4АН180S4У3
4АН180М4У3
4АН200М4У3
4АН200L4У3
4АН225М4У3
4АН225S4У3
4АН250М4У3
4АН280S4У3
4АН280М4У3
4АН315S4У3
4АН315М4У3
4АН355S4У3
Мощность, кВт
18,5
22
30
37
45
55
75
90
110
132
160
200
250
315
КПД→ηн ,%
88,5
90
90
90,5
91
92
92,5
94
93,5
93
93,5
94
94
94,5
cosφ
0,87
0,88
0,84
0,89
0,89
0,89
0,89
0,88
0,89
0,89
0,9
0,91
0,91
0,91
iп
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6
6
6
6,5
6
Если определенное по (9) значение
U ост  0,85 ,
13
(13)
то предварительно принятая мощность трансформатора является окончательной. В противном случае необходимо увеличить мощность трансформатора
на одну ступень по табл. 5 и вновь проверить выполнение условия (13). Выбор мощности трансформатора завершается при выполнении условия (13).
13
1.2. Выбор комплектного оборудования
Для распределения электроэнергии и защиты электрических сетей от токов короткого замыкания применяют распределительные шкафы с плавкими
предохранителями или автоматическими выключателями.
Продолжается выпуск распределительных шкафов серии ПР8503 с автоматами на вводе ВА51-39 (на ток 400, 500 и 630 А) и линейными трехполюсными автоматами на отходящих линиях ВА51-31 (с расцепителями на ток
16÷100 А) и ВА51-35 (с расцепителями на ток 80÷250 А) и распределительных шкафов серии ШР11 с плавкими предохранителями НПН2 и ПН2 (на ток
63, 100 и 250 А) и рубильниками на вводе на ток 250 и 400 А.
Автоматические выключатели предназначены для отключения тока К.З.
и перегрузок в электрических сетях, отключений при недопустимых снижениях
напряжения, а также для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей. Выключатели имеют тепловую и электромагнитную защиту
(расцепителя тока).
В обозначении автоматического выключателя число 51 (или 52) означает
номер серии. Следующие за номером серии двухзначное число 35, 37 или 39
означает номинальный ток автоматического выключателя 250, 400 и 630 А
соответственно.
ВА51-35 100, 125, 160, 200, 250 А.
(52)
ВА51-37 250, 320, 400 А.
(52)
ВА51-39 400, 500, 630 А.
ВА52-39 630 А.
ВА53(55)-37 160, 250, 400, 630 А.
ВА53 – токоограничивающие автоматы, а ВА55 – селективные с выдержкой времени в зоне К.З.
Автоматические выключатели ВА55 имеют полупроводниковую ступенчатую регулировку следующих параметров:
 0,63; 0,8; 1,0 номинального тока выключателя. (Например, для IH =160
A номинального ток расцепителя может быть установлен при регулировании на 100, 125, 160 А).
 уставку по току срабатывания в зоне К.З. , кратной IH току расцепителя
2, 3, 5, 7 и 10 для переменного тока. Ток срабатывания в зоне перегрузки (ток трогания) равен 1,25 IH расцепителя для всех выключателей.
 уставки по времени срабатывания в зоне токов перегрузки 4, 8, 16 с.
и
и
(при 6 кратном переменном и 5 кратном постоянном токе).
 уставки по времени срабатывания в зоне токов К.З. для автоматических
выключателей ВА55 0,1; 0,2; 0,3 с. для переменного тока.
14
Ток срабатывания в зоне перегрузки (ток трогания) равен 1,25 IH расцепителя для всех выключателей.
Технические данные силовых распределительных шкафов приведены в
табл. 7 и 8.
Таблица 7
Номенклатура силовых распределительных шкафов серии ПР8503
Тип шкафа
ПР8503-1001-3У3
ПР8503-1002-3У3
ПР8503-1003-3У3
ПР8503-1004-3У3
ПР8503-1005-3У3
ПР8503-1006-3У3
ПР8503-1007-3У3
ПР8503-1008-3У3
ПР8503-1009-3У3
ПР8503-1010-3У3
вводного
ВА51-39
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Назначение, тип и количество
автоматических выключателей
линейных
ВА51-31
ВА51-35
6
8
10
12
4
6
2
2
4
2
6
2
8
2
Примечание. Номинальные токи автоматических выключателей:
ВА51-39: 250 А, 320, 400 А, 500 А, 630 А;
ВА51-31: 16 А, 20 А, 25 А, 31,5 А, 40 А, 50 А, 63 А, 80 А, 100 А;
ВА51-35: 80 А, 100 А, 125 А, 160 А, 200 А, 250 А.
Таблица 8
Шкафы силовые распределительные серии ШР11
с плавкими предохранителями ПН2, НПН2-60
Серия
Рубильник на вводе
Число трехполюсных групп предохранителей, их ток IН, А, на отходяТип
Номинальный
щих линиях
ток IН, А
ШР11-73701
Р18-353
250
563
ШР11-73702
Р18-353
250
5100
ШР11-73703
Р18-353
250
263+3100
ШР11-73704
Р18-373
400
863
ШР11-73705
Р18-373
400
8100
ШР11-73706
Р18-373
400
8250
ШР11-73707
Р18-373
400
3100+2250
ШР11-73708
Р18-373
400
5250
ШР11-73709
Р18-373
400
463+4100
ШР11-73710
Р18-373
400
263+4100+2250
ШР11-73711
Р18-373
400
6100+2250
Примечание. Запись 263+3100 означает, что в шкафу размещены 2 предохранителя на
ток 63 А и 3 предохранителя на ток 100 А. Запись 563 означает, что в шкафу размещены 5 предохранителей на ток 63 А.
15
1.2.1. Выбор силовых распределительных шкафов
Электроприемники некоторого технологического оборудования присоединяются к одному или нескольким распределительным шкафам, которые в
свою очередь присоединяются к КТП. В некоторых случаях при значительной
мощности электроприемников необходимо присоединять их непосредственно
к шкафу КТП, предусматривая для них отдельные линии (например, электродвигатели насосов).
Выбор шкафа по исполнению защищенных аппаратов (с автоматами или
предохранителями) осуществляется на основе весьма нечетких критериев
(шкафы с автоматами дороже, но более удобны в эксплуатации, более надежны по своим функциям), поэтому при выполнении настоящей работы решение этого вопроса необходимо согласовать с преподавателем.
Для определения типа ШР необходимо иметь информацию о номинальных, пусковых токах и токах уставки тепловых расцепителей выключателей.
Номинальный ток электродвигателя насоса
Iн 
Pн
.
3  U н  н  cos  н
14 
(14)
Если тип двигателя неизвестен, например, для станков или венткамер, то
приближенно можно вычислить номинальное значение тока электродвигателей на напряжение UН = 0,38 кВ, выраженное в амперах, по упрощенной
формуле
15 
I н  2  Pн .
(15)
Расчетный ток сварочных преобразователей
S  Ки
Iн  н
.
3Uн
16 
(16)
Расчетный ток для наружного освещения
Iн 
Pн
.
3  U н  cos н
17
(17)
Пусковой ток электродвигателя
I пуск  iп  I н ,
16
18
(18)
где iП – кратность пускового тока электродвигателя. Если тип электродвигателя неизвестен, то можно принимать iП = 7.
Ток плавкой вставки предохранителя для электродвигателя
I вс 
I пуск
1,65  2,5
,
19
(19)
где коэффициент 1,652,5 зависит от условий пуска электродвигателя (1,65 –
для тяжелого пуска с большими инерционными массами на валу и 2,5 – для
легкого пуска, почти на холостом ходу).
Ток плавкой вставки предохранителя для электроосвещения, сварочного
агрегата
20 
I вс  I н .
(20)
Ток уставки теплового расцепителя линейного автомата (ВА51-31 на ток
от 16 ÷100 А и ВА51-35 на ток 80÷250 А)
Iу 
Iн
.
0,85
21
(21)
Автоматические выключатели выбирают по току уставки теплового расцепителя (ближайший больший из ряда номинальных значений тока автомата) из табл. 7.
Для определения вводного автомата или рубильника силового распределительного шкафа ШР необходимо вычислить электрическую нагрузку, подключаемую к каждому шкафу (форма расчета табл. 9)
Таблица 9
Расчет электрической нагрузки ШР
№
на
схе
-ме
1
Наименование оборудования
2
Номинальная мощность РН,
кВт
3
q
n
К
tg
φ
И
4
5
6
7
РС ,
кВ
т
8
QC ,
кВА
р
9
Дисперсия мощности
D
10
Третий центральный
момент
μ3
11
Средняя активная мощность за наиболее загруженную смену определится
для однотипного оборудования по формуле
Pc  n  Pн  К и  q .
17
22 
(22)
Средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену определится по формуле
23
Q c  Pc  tg .
(23)
Дисперсия мощности
D  n  Pн2  К и  q  0,8  K и  q  .
24 
(24)
Следует при этом помнить, что D ≥ 0 (дисперсия отрицательной быть не
может).
Третий центральный момент мощности
μ 3  Pн  D  0,8  2  K и  q  .
25 
(25)
Коэффициент вариации

D
.
Pc

3
.
D D
Коэффициент асимметрии
26 
(26)
27
(27)
Расчетная активная мощность ЭП ШР
Pp  Pc  1  1,65  0,3       .
28
(28)
Расчетная полная мощность ЭП ШР
Sp  Pp2  Q 2c .
29
(29)
Расчетный ток нагрузки ШР
Ip 
Sp
3 Uн
.
30
По расчетному току ШР определяют рубильник на вводе из условия
18
(30)
31
I Н РУБ  I p ,
(31)
где IН РУБ – номинальный ток рубильника, А.
Ток уставки теплового расцепителя вводного автомата ВА51-39 для ШР
Iу 
Ip
0,85
,
32 
(32)
где 0,85 – коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения автомата при его установке в ШР.
Для определения типа ШР с автоматами необходимо приготовить данные
требуемых линейных автоматов для подключения электроприемников
(табл. 10).
Таблица 10
Технические данные линейных автоматов ШР
№
на
схеме
1
Наименование
оборудования
2
Номинальная
мощность
РН, кВт
3
Номинальный ток
IН, А
4
Ток
уставки
IУ, А
5
Автомат
6
Для определения типа ШР с предохранителями необходимо приготовить
данные требуемых токов вставок электроприемников (табл. 11).
Таблица 11
Токовая нагрузка силового распределительного шкафа ШР
№
на
схеме
1
Наименование оборудования
2
Номинальная
мощность
РН, кВт
3
Номинальный ток
IН, А
4
Пусковой ток
IПУСК, А
5
Ток плавкой
вставки
IВС, А
6
1.2.2. Выбор пускозащитной аппаратуры электродвигателей
В качестве пускозащитной аппаратуры для технологических установок, в
комплектность поставки которых пускозащитная аппаратура не входит (насосы, вентиляторы и др.), используются комплектные устройства на базе ящиков управления Я5100 (табл. 12) для электродвигателей мощностью до 75 кВт
19
и блоков управления Б5130 для электродвигателей мощностью выше 75 кВт
(табл. 13). Ящики серии Я5100 предназначены для управления асинхронными двигателями, работающими в продолжительном, кратковременном или
повторно-кратковременном режимах. Ящики различают по напряжению
главной цепи, цепи управления, по наличию реверса, по количеству управляемых двигателей, по составу аппаратуры.
Таблица 12
Технические данные ящиков управления Я5141
Типовой индекс
Номинальный
Габариты, мм
ток, А
высота
ширина
глубина
2874
6
400
300
250
2974
8
400
300
250
3074
10
400
300
250
3174
12,5
400
300
250
3274
16
400
300
250
3474
25
400
300
250
3574
32
400
300
250
3674
40
600
400
250
3774
50
600
400
250
3874
63
600
400
250
3974
80
600
600
250
4074
100
600
600
250
4174
125
600
600
250
4274
160
600
600
250
Примечание. Пример выбора ящика управления с номинальным током 50 А: Я51413774 УХЛ4.
Типовой индекс ящика управления Я5100 или блока управления Б5130
выбирается из условия
I
33
Ip  н ,
(33)
0,9
где IР – ток расцепителя автоматического выключателя ящика или блока
управления, А; IН – номинальный ток электродвигателя, А; 0,9 – коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения автомата при его установке в ящик или блок управления.
20
Таблица 13
Технические данные блоков управления Б5130
Тип блока
Типовой ин- Номинальный
Габариты шкафного исполнения, мм
декс
ток, А
высота
ширина
глубина
Б5130
4174 УХЛ4
125
650
345
210
Б5130
4274 УХЛ4
160
1800
600
600
Б5130
4374 УХЛ4
200
1800
600
600
Б5130
4474 УХЛ4
250
1800
700
600
Б5130
4574 УХЛ4
320
1800
600
600
Б5130
4674 УХЛ4
400
1800
600
600
Б5130
4874 УХЛ4
630
2200
800
600
Примечание. Пример выбора блока управления с номинальным током 200 А: Б51304374 УХЛ4.
1.2.3. Выбор оборудования КТП
В состав двухтрансформаторных КТП (рис. 3), определяемый при ее заказе, входят два шкафа низшего напряжения (ШНВ), секционный шкаф (ШНС)
и при необходимости один или несколько шкафов отходящих линий ШНЛ, а
также высоковольтных вводов ШВВ.
Наличие шкафов ШНЛ в КТП определяется числом присоединяемых к
КТП потребителей электроэнергии.
Токи расцепителей вводных автоматических выключателей шкафов ШНВ
определяются из условия
1,4  STH
I ВШ 
, 34 
(34)
3  U HH
где IВШ – ток расцепителя вводного автоматического выключателя шкафа
ШНВ, А; 1,4 – коэффициент, учитывающий возможность электроснабжения
потребителей только от одного трансформатора в аварийном режиме; STH номинальная полная мощность трансформатора, кВА; UHН – номинальное
значение низшего напряжения трансформатора, кВ.
Ток расцепителя секционного шкафа ШНС определяется по номинальному току трансформатора
STH
(35)
I CШ 
.
3  U HH
Токи расцепителей линейных автоматических выключателей шкафов
ШНЛ, ШНВ, ШНС определяются из условия
I
I Л  НАГР
0,9
21
,
36
(36)
где IЛ – ток расцепителя линейного автоматического выключателя, IНАГР – ток
нагрузки потребителя, принимаемый равным IН - номинальному току индивидуальных электроприемников, присоединенных непосредственно к КТП (например, насосы) или расчетному току нагрузки ШР, А.
Расчетный ток линии на вводе от трансформатора (рис. 3) 1Т
I1т

Pc1 2  Q12
3 U н

Pc2 2  Q 2 2
3 U н
или 2Т определяется по формуле
I 2т
37 
,
(37)
(38)
,
Для измерения тока нагрузки в шкафах КТП устанавливаются трансформаторы тока, номинальное значение первичного тока которых выбирается по
табл. 14 равным току расцепителя соответствующего автоматического выключателя.
Таблица 14
Технические данные шкафов КТП
Наименование шкафа
Ввод 0,4 кВ
Ввод 0,4 кВ
Секцион-ный
Линейный
Ввод 10 кВ
Примечание:
Тип шкафа
Номер
схемы
1
2
3
4
Тип выключателя
вводный
ВА55-41
ВА55-43
секционный
ВА55-41
ВА55-41
ВА55-41
линейный
ВА51-39
ВА51-39
ВА51-39
ВА51-39
ШНВ-2У3
ШНВ-3У3
ШНС-2У3
ШНЛ-2У3
ШВВ-2
ВНП-10/630
1. Номинальные токи автоматических выключателей:
ВА55-41 1000 А, 1500 А;
ВА55-43 1500 А, 2500 А;
2. Номинальные токи трансформаторов тока на вводах в шкафах ШНВ:
1000/5 А, 1500/5 А, 2500 А;
на отходящих линиях в шкафах
200/5 А, 300/5 А, 400/5 А, 500/5 А, 600/5 А.
3. Номинальные токи автоматических выключателей ВА55-39 приведены в табл. 7.
КТП могут устанавливаться непосредственно в производственных помещениях с нормальной средой или в отдельных электропомещениях. В последнем случае для однорядного расположения КТП по рис. 1 необходима
площадь 123,5 м, а для двухрядного – 6  6 м.
Высота помещения, в котором установлена КТП, должна быть не менее
Н + 0,8 м до потолка или Н + 0,3 м до балки, где Н – высота шкафов КТП. Для
однорядного расположения КТП Н = 2306 мм, а для двухрядного Н = 2500 мм.
22
1.3. Выбор проводов и кабелей
Подвод электроэнергии к ЭП осуществляется проводами или кабелями
с алюминиевыми или медными жилами. Применение проводов и кабелей
с медными жилами (табл. 15 и табл. 16) обязательно во взрывоопасных зонах
классов В1 и В2, а также при подводе питания к ЭП, установленным на виброоснованиях (например, от ящика управления до электродвигателя вентилятора). Во всех остальных случаях из экономических соображений
применяются кабели и провода с алюминиевыми жилами (табл. 15 и табл. 17).
При выборе вида электропроводки и способа прокладки проводов и кабелей
должны учитываться требования электро- и пожарной безопасности.
Для питания переносных и передвижных ЭП используют специальные
шнуры и гибкие кабели с медными жилами (чаще всего кабели марки КРПТ –
с медными жилами с резиновой изоляцией и в резиновой оболочке).
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), наименьшее сечение жил проводов и кабелей в наружных электропроводках по условию механической прочности должно быть не менее 1,5 мм2 для медных жил
и 2,5 мм2 – для алюминиевых. Рекомендуемые марки проводов и кабелей с
алюминиевыми жилами марки АПВ (алюминиевые с поливинилхлоридной
изоляцией) и кабели марки АВВГ (с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной оболочкой и с поливинилхлоридной изоляцией). Кабели марки АВВГ
предназначены как для прокладки в помещениях, так и в земле. При открытой
прокладке в помещении провода и кабели до высоты 2 м должны быть защищены от механических повреждений трубами или коробами (при высоте более 2 м защита от механических повреждений не требуется).
Прокладка проводов в стальных трубах и коробах в земле вне зданий не
допускается.
Номенклатуры сечений медных и алюминиевых кабелей марок КРПТ и
АВВГ приведены в табл.15.
Таблица 15
Длительно допустимые токовые нагрузки на силовые кабели
с медными и алюминиевыми жилами, с резиновой или пластмассовой
изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной или резиновой оболочках,
бронированные и небронированные
Число и сечение жил, мм2
4×1,5
4×2,5
4×4
Длительно допустимые токи, А
Кабели трехжильные
с медными
с алюминиевыми
с медными
с алюминиевыми
жилами
жилами
жилами
жилами
при прокладке в земле
при прокладке в воздухе
27
19
38
29
25
19
49
38
35
27
23
Окончание табл. 15
4×6
60
46
42
32
3×10+1×6
90
70
55
42
3×16+1×10
115
90
75
60
3×25+1×16
150
115
95
75
3×35+1×16
180
140
120
90
3×50+1×25
225
175
145
110
3×70+1×25
275
210
180
140
3×95+1×35
330
255
220
170
3×120+1×35
385
295
260
200
3×150+1×50
435
335
305
235
3×185+1×50
500
385
Примечание. Для алюминиевых кабелей марки АВВГ все четыре жилы одинаковые
(например, обозначение кабеля сечением фазных жил 10 мм2 : АВВГ (4×10)).
Для медных кабелей марки КРПТ (3×10+1×6) с сечением фазных жил 10 мм2 и сечением нулевой жилы 6 мм2.
Таблица 16
Длительно допустимый ток и сечение для проводов марок ПР и ПВ
с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами
Сечение токопроводящей жилы, мм2
Ток для четырех проводов, проложенных в
одной трубе, А
1
15
1,5
17
2
22
2,5
25
4
35
6
42
10
60
16
80
25
100
35
125
50
170
70
210
95
255
120
290
150
330
Примечание. При выборе четырех медных проводов сечением 6 мм2 к электроприемнику записывают ПВ 4(1×6).
24
Таблица 17
Номенклатура сечений и длительно допустимые токи
алюминиевых проводов марки АПВ
Сечение токопроводящей жилы, мм2
Ток для четырех проводов, проложенных в
одной трубе, А
2,5
19
4
28
6
32
10
47
16
60
25
80
35
95
50
130
70
165
95
200
120
220
150
255
Примечание. При выборе четырех алюминиевых проводов сечением 6 мм2 к электроприемнику записывают АПВ 4(1×6).
Сечение провода или кабеля выбирается из условия
I дл 
I расч
0,92
,
39
(39)
где IДЛ – длительно допустимый ток для кабеля выбранного сечения, А; IРАСЧ
– расчетный ток нагрузки кабеля, А; 0,92 – коэффициент, учитывающий
ухудшение условий охлаждения кабеля при наличии нейтрального провода
сечением, равным линейному.
Расчетный ток нагрузки для кабеля, питающего ШР, принимается равным
величине, определенной по расчету электрических нагрузок, а для кабелей,
питающих индивидуальные ЭП (например, электродвигатели насосов), расчетный ток принимается равным номинальному току ЭП.
Результаты расчета IДЛ по (37) и предварительно выбранных сечений кабелей из табл. 15 необходимо внести в табл. 18.
Таблица 18
Предварительно выбранное сечение
жил проводов и кабелейнасосной станции
№
на схеме
1
Наименование оборудования
2
Номинальная
мощность
РН, кВт
3
IН, А
IДЛ,
А
4
5
25
Марка и сечение жил проводов и кабелей
6
IДОП, А
7
Предварительно выбранное сечение проводов и кабелей должно быть
проверено на потерю напряжения
U 
P R
U 2н
40
 103 ,
(40)
где Р – активная мощность нагрузки, кВт; R – активное сопротивление линий,
Ом.
При определении потери напряжения линии от распределительного щита
ШР до КТП понимается расчетная активная мощность нагрузки РР.
Активное сопротивление линии определяют по формуле
l
R   ,
s
41
(41)
где ρ = 0,029 Ом·мм2/м – удельное сопротивление алюминия, ρ = 0,017
Ом·мм2/м – удельное сопротивление меди; l – длина линии, м; s – сечение
провода линии, мм2. Длина линии определяется из рис. 1 и увеличивается на
1,5 м (для подключения к коммутирующей аппаратуре).
Допустимая потеря напряжения от КТП до ШР и от ШР до электроприемника не должна превышать 0,05 (∆U ≤ 0,05).
 U *  U 1  U 2 ,
42 
(42)
где ∆U1 – потеря напряжения на участке от электроприемника до ШР; ∆U2 –
потеря напряжения на участке от ШР до КТП.
Для электродвигателей насосов, присоединенных непосредственно к шкафу КТП, потеря напряжения не должна превышать 0,05. Так как длины проводов и кабелей в насосной станции незначительные, проверку
предварительно выбранных кабелей на потерю напряжения проводить нецелесообразно.
1.4. Выбор способа прокладки проводов и кабелей
Прокладка электрических сетей в производственных помещениях осуществляется в кабельных каналах (рис. 4), открыто на кабельных конструкциях
по строительным конструкциям здания на высоте не менее 2м и скрытно под
полом в трубах.
Номенклатура кабельных конструкций приведена в табл. 19.
26
Таблица 19
Номенклатура конструкций для прокладки кабелей
Наименование конструкции
полка
полка
полка
полка
стойка
стойка
стойка
стойка
Тип
Размеры по рис. 4, мм
L
H
150
250
350
450
400
600
800
1200
К1160
К1161
К1162
К1163
К1150
К1151
К1152
К1153
Открытая прокладка электрических сетей обеспечивает лучшие условия
их эксплуатации и максимальную независимость монтажных работ от строительной готовности объекта. Поэтому этот способ следует использовать в
первую
очередь, а прокладку в трубах - только при невозможности открытой прокладки.
При скрытой прокладке проводов и кабелей используют трубы: электросварные тонкостенные металлические, винипластовые водо-газопроводные.
Для нормальных сред из экономических соображений допускается использование винипластовых труб, применение которых в пожароопасных зонах запрещено.
Область применения электросварных труб - нормальные и пожароопасные
зоны, а водо-газопроводные трубы - используют только во взрывоопасных
зонах, где запрещено использование и винипластовых, и тонкостенных электросварных труб.
При выполнении РГР можно ориентироваться на открытую прокладку сетей от КТП до ККУ, ШР, ШУ, а для сетей от ШР и ШУ до электроприемников следует предусмотреть прокладку в трубах, при условии что ШУ и ШР
максимально приближены к ЭП.
При скрытой прокладке проводов и кабелей трубы прокладывают на отметке - 0,100 м и концы их выводят на 0,200 м над уровнем чистого пола.
Электропроводка в пластмассовых трубах (винипластовых, полиэтиленовых и полипропиленовых) применяют, когда максимальная температура окружающей среды не превышает 60°С.
Выбор диаметра трубы зависит от сложности затяжки проводов и кабелей
(табл. 20) и сечения жил прокладываемых в трубе (табл. 21).
27
Таблица 20
Ориентировочная оценка сложности затяжки проводов и кабелей в трубы
Конфигурация трассы в
плане
Прямолинейная
1 угол поворота на 90°
2 угол поворота на 90°
А
30
25
20
Вариант сложности, предельная длина, м
Б
В
50
20
40
15
30
10
Таблица 21
Внутренний диаметр труб в зависимости от сечения
четырехжильных кабелей и проводов
Диаметр трубы, мм
Сечение проводов и кабелей, мм2
Б
1,5
4÷6
А
В
15
1,5
1,5 ÷ 4
25
2,5 ÷ 6
6
32
10
10 ÷ 16
40
16 ÷25
10 ÷ 16
25 ÷ 35
50
35
65
50
25 ÷ 35
50 ÷ 70
80
70 ÷ 95
50 ÷ 70
95 ÷ 120
90
120
95
Примечание. 1. Пример обозначения винипластовой трубы диаметром 32 мм: ВТ32.
2. Пример обозначения электросварной трубы диаметром 50 мм: Т50.
28
2. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Рассмотрим типовой пример выполнения РГР одного из вариантов, представленных в табл. 1.
При выполнении РГР можно принять такое техническое решение: электрооборудование насосных агрегатов присоединить непосредственно к КТП,
а остальные ЭП технологического процесса присоединить к КТП через силовые распределительные шкафы.
2.1. Выбор комплектной трансформаторной подстанции
Исходными данными являются план расстановки технологического оборудования (рис. 1) и задание на электроснабжение (табл. 1).
Количество трансформаторов КТП определяем категорией надежности электроснабжения электрооборудования, установленного на насосной станции. Так
как электродвигатели насосов относятся к первой категории (табл. 1), то выбираем двухтрансформаторную КТП с двумя трансформаторами, для определения
мощности которых выполним расчет электрических нагрузок.
При выполнении РГР можно принять такое техническое решение: электродвигатели насосных агрегатов присоединить непосредственно к КТП, распределив нагрузки от них по секциям КТП по возможности равномерно, а
электродвигатели вспомогательного оборудования (станки, вентиляторы, сварочный преобразователь и электроосвещение) присоединить к КТП через
распределительный шкаф ШР к трансформатору с меньшей нагрузкой.
Принимаем для первого трансформатора КТП в качестве нагрузки: два
электродвигателя насосных агрегатов по 250 кВт и один мощностью 200 кВт,
а для второго трансформатора КТП: один электродвигатель насоса мощностью 250 кВт, два электродвигателя насосных агрегатов по 200 кВт, вспомогательное технологическое оборудование и электроосвещение, присоединенные к КТП через ШР.
2.1.1. Расчет электрических нагрузок
В графы табл. 3 для расчета электрических нагрузок заносим:
1- номер оборудования на схеме;
2- наименование оборудования;
3- номинальную мощность единицы оборудования;
4- количество единиц данного вида технологического оборудования;
5, 6, 7 – соответственно коэффициенты КИ, q и tgφ, принимаемые по
табл. 2 для данного вида электрооборудования;
29
8- результаты расчета средней активной мощности группы ЭП РС по формуле (22);
9 - результаты расчета средней реактивной мощности группы ЭП QС по
формуле (23).
Затем определяем итоговые значения РС и QС отдельно как суммы соответствующих величин по графам 8, 9.
Результаты расчета электрических нагрузок первого и второго трансформаторов вносим в табл. 22 и табл. 24.
Таблица 22
Расчет электрических нагрузок
электроприемников первого трансформатора
Наименование оборудования
насос
насос
РН , кВт
n
КИ
q
250
200
2
1
0,7
0,7
0,9
0,9
tgφ
РС , кВт
по (22)
315
126
441
0,75
0,75
Итого:
QC , кВАр
по (23)
236,25
94,5
330,5
Таблица 23
Расчет электрической нагрузки ШР
Наименование
оборудования
РН,
кВт
n
КИ
q
tgφ
QC ,
кВАр
по (23)
D
по
(24)
μ3
по (25)
SН,
кВА
1,52
1,52
1,52
1
РС ,
кВт
по
(22)
0,2
0,27
0,36
7,28
станок
станок
станок
сварочный агрегат
венткамера
электроосвещение
2,2
3
4
36
1
1
1
1
0,15
0,15
0,15
0,25
0,6
0,6
0,6
0,8
0,3
0,41
0,55
7,28
0,31
0,58
1,02
159
0,42
1,08
2,53
2315
52
1,5
1,5
2
1
0,65
1
0,9
1
0,75
0
Итого:
1,76
1,5
11,4
1,32
0
9,9
0,57
0
161,5
-0,32
0
2319
Таблица 24
Расчет электрических нагрузок
электроприемников второго трансформатора
Наименование оборудования
насос
насос
ШР
РН , кВт
n
КИ
q
tgφ
200
250
2
1
0,7
0,7
0,9
0,9
0,75
0,75
Итого:
30
РС , кВт по
(22)
252
157,5
11,4
420,9
QC , кВАр по
(23)
189
118,125
9,9
317,025
Коэффициент вариации по (26):

D
161,5

 1,1 .
Pc
11,4
Коэффициент асимметрии по (27):

3
2319

 1,13 .
D  D 161,5  161,5
Расчетная активная мощность ЭП ШР по (28):
Pp  Pc  1  1,65  0,3       
 11,4  1  1,65  0,3  1,13  1,1  36,24 кВт .
Расчетная полная мощность ЭП ШР по (29):
Sp  Pp2  Q 2c  36,242  9,92  37,56 кВА .
Расчетный ток нагрузки ШР по (30):
Ip 
Sp
3 Uн

37,56
 57,13 А .
1,73  0,38
2.1.2. Выбор комплектных компенсирующих устройств
В целях снижения потерь электроэнергии в питающих сетях и уменьшения значения устанавливаемой мощности КТП выбираем комплектную конденсаторную установку (ККУ) из табл. 4, ближайшую к итоговой средней
реактивной мощности QC=330,5 кВАр, но не больше, то есть QККУ =300 кВАр.
Средняя реактивная мощность нагрузки после компенсации по (7) для
первого и второго трансформатора соответственно
Q1  Qc1  Qкку  330,5  300  30,5 кВАр,
Q 2  Qc2  Qкку  316,9  300  16,9 кВАр,
31
где реактивная мощность комплектной конденсаторной
QККУ =300 кВАр для ККУ-0,38-300 напряжением 0,38 кВ.
установки
2.1.3. Предварительный выбор мощности трансформатора
Так как для электроприемников (электродвигатели насосов) первой категории надежности электроснабжения необходима двухтрансформаторная
КТП, то мощность предварительно выбираемого трансформатора определим
по формуле (8)
Sт

(Pc1  Pc2 ) 2  (Q1  Q 2 ) 2
1,4

441 420,9 2  30,5 16,9 2
1,4
 616,56 кВА .
Выбираем ближайший больший трансформатор мощностью 630 кВА из
табл. 5.
2.1.4. Проверка предварительно выбираемого трансформатора
по условию допустимого остаточного напряжения
при пуске двигателя наибольшей мощности
Допустимое остаточное напряжение при пуске двигателя наибольшей
мощности должно быть по (13)
U ост  0,85 .
Остаточное напряжение по (9) при пуске двигателя наибольшей мощности
U
ост

1,05  x дв
x дв  x т

1,05  0,076
0,076  0,014

0,887.
Индуктивное сопротивление двигателя наибольшей мощности при пуске
по (10)
x дв

U н2  η н cos 
Pн  i п

0,38 2 0,94 0,91
0,25 6,5

0,076
Ом .
Индуктивное сопротивление трансформатора по (12)
xт

2
0,055  U нн
S тн

0,055 0,4 2
0,630
32

0,014
Ом .
Так как условие (13) выполняется, то окончательно выбираем из табл. 5
двухтрансформаторную комплектную подстанцию 2КТП-630-10/0,4-3У3
мощностью трансорматора 630 кВА напряжением ВН 10 кВ и НН 0,4 кВ.
2.2. Выбор комплектного оборудования
2.2.1. Выбор силовых распределительных шкафов
Для определения типа ШР с автоматами необходимо приготовить данные
требуемых линейных автоматов для подключения электроприемников
(табл. 10).
Ток уставки теплового расцепителя вводного автомата по (32)
Iу 
Ip
0,85

57,13
 67,21 A .
0,85
По IУ =67,21 А из табл. 7 выбираем ближайший больший вводный автомат
ВА51-39 на ток 250 А.
Для определения серии ШР необходимо иметь информацию о номинальных токах и токах уставки тепловых расцепителей выключателей.
Для электродвигателей станков или венткамер приближенно можно вычислить номинальное значение тока по упрощенной формуле (15). Например,
для электродвигателя станка мощностью 2,2 кВт
I н  2  Pн  2  2,2  4,4 A .
Расчетный ток сварочного агрегата по (16)
S  К и 52  0,25
Iн  н
 39,4 А .

1,73  0,38
3 Uн
Расчетный ток для электроосвещения по (17)
Iн 
Pн
3  U н  cos  н

1,5
 2,3 А .
1,73  0,38  1
Расчетные токи электродвигателей определяем по формуле (15), а токи
уставок тепловых расцепителей линейных автоматов – по (21) и результаты
расчета сводим в табл. 25.
33
Таблица 25
Технические данные линейных автоматов ШР
№
на
схеме
7
8
9
10
Наименование оборудования
станок
станок
станок
сварочный
агрегат
Номинальная
мощность
РН, кВт
2,2
3
4
36,4
Номинальный
ток
IН, А
4,4
6
8
39,4
Ток
уставки
IУ, А
5,17
7,06
9,41
46,35
Автомат
ВА51-31 на 16 А
ВА51-31 на 16 А
ВА51-31 на 16 А
ВА51-31 на 50 А
11
12
венткамера
венткамера
Электроосвещение
1,5
1,5
1,5
3
3
2,3
3,53
3,53
2,68
ВА51-31 на 16 А
ВА51-31 на 16 А
ВА51-31 на 16 А
По условию технического решения (табл. 25) подбираем из табл. 7 силовой
шкаф напольного исполнения для ШР типа ПР8503-1002-3У3 с вводным автоматом ВА51-39 на номинальный ток 250 А и линейными автоматическими выключателями ВА51-31, семь из которых характеризуются номинальным током
16 А для подключения электродвигателей станков и венткамер, а также электроосвещения и один для сварочного агрегата на ток 50 А. (один в резерве).
Данные расчета используем при заполнении схемы - таблицы распределительной сети (рис. 5).
2.2.2. Выбор оборудования КТП
В состав двухтрансформаторных КТП, определяемый при ее заказе, входят два шкафа низшего напряжения (ШНВ), секционный шкаф (ШНС) и при
необходимости один или несколько шкафов отходящих линий ШНЛ, а также
высоковольтных вводов ШВВ.
Наличие шкафов ШНЛ в КТП определяется числом присоединяемых к
КТП потребителей электроэнергии.
Автоматические выключатели вводных шкафов ШНВ определяются по
току расцепителей из условия (34)
I ВШ 
1,4  S TH
3  U HH

1,4  630
 1274,57 A .
1,73  0,4
По табл. 14 на основании (34) принимается вводный шкаф низшего напряжения ШНВ-3У3 с вводным автоматическим выключателем ВА55-43 на
ток 1500 А.
34
Автоматический выключатель секционного шкафа ШНС определяется по
номинальному по току трансформатора (35)
I CШ 
S TH
3  U HH

630
 910,4 A .
1,73  0,4
По табл. 14 на основании (35) принимается автоматический выключатель
ВА55-41 на ток 1000 А.
Токи расцепителей линейных автоматических выключателей шкафов
ШНЛ, ШНВ, ШНС определяются из условия (36)
I
I Л  НАГР
0,9
,
Номинальные токи электродвигателей насосов определяются на основе
каталожных данных (табл. 6).
Для электродвигателя 1 мощностью 250 кВт по (14)
Iн 
Pн

3  U н  н  cos  н
250
 444,57 A.
1,73  0,38  0,94  0,91
Для электродвигателя 2 мощностью 200 кВт по (14)
Iн 
Pн
3  U н  н  cos  н

200
 356 A.
1,73  0,38  0,94  0,91
Ток конденсаторной установки
Iн 
Q кку
3U н

300
 456 A.
1,73  0,38
Токи уставки расцепителей линейных автоматических выключателей
шкафов ШНЛ, ШНВ, к которым подключены электродвигатели насосов
мощностью 250 кВт определяются по (36)
I
444,57
I Л  НАГР 
 494 A .
0,9
0,9
Токи уставки расцепителей линейных автоматических выключателей
шкафов ШНС, ШНЛ, к которым подключены электродвигатели насосов
мощностью 200 кВт определяются по (36)
I
356
I Л  НАГР 
 395,5 A .
0,9
0,9
35
Токи уставки расцепителей линейных автоматических выключателей
шкафов ШНС, ШНВ, к которым подключены конденсаторные установки
мощностью 300 кВАр определяются по (36)
I
456
I Л  НАГР 
 506 ,7 A
0,9
0,9
.
Ток уставки линейного расцепителя автоматического выключателя шкафа
ШНВ, к которому подключен шкаф ШР определяется по (36)
I
57,13
I Л  НАГР 
 63,48 A .
0,9
0,9
К линейным автоматическим выключателям ВА51-39 с номинальным током 500 А шкафа ШНВ присоединяем электродвигатели насосов мощностью
250 кВт, при этом токи уставки расцепителей автоматических выключателей
принимаются на основании (36), коэффициенты трансформации трансформаторов тока - 500/5 А (табл. 14 примечание).
Технические данные линейных автоматов ШНВ, ШНС, ШНЛ сводим в
табл. 26.
Таблица 26
Технические данные линейных автоматов ШНВ, ШНС, ШНЛ
№
на
схеме
Наименование оборудования
Номинальная
мощность
РН, кВт
Номинальный
ток
IН, А
Ток
уставки
IУ, А
Автомат
ВА51-39 на 500 А
в ШНВ линия 1, 2
ВА51-39 на 500 А
в ШНЛ линия 5
ВА51-39 на 400 А
в ШНС линия 3
ВА51-39 на 400 А
в ШНЛ линия 6, 7
ВА51-39 на 250 А
в ШНВ линия 10
ВА51-39 на 500 А
в ШНС линия 4
ВА51-39 на 500 А
в ШНВ линия 11
1, 2
Насос
250
444,57
494
3
Насос
250
444,57
494
4
Насос
200
356
395,5
5, 6
Насос
200
356
395,5
1ШР
36,24
57,13
63,48
1ККУ
300
456
506,7
2ККУ
300
456
506,7
36
Расчетный ток линии на вводе от трансформатора (рис. 3) 1Т
I1т

Pc12  Q12
3 U н

4412  30,5 2
 672
1,73 0,38
A.
Расчетный ток линии на вводе от трансформатора (рис. 3) 2Т
I 2т

Pc2 2  Q 2 2
3 U н

420 2 16,9 2
 639
1,73 0,38
A.
Данные расчета используем при выполнении однолинейной схемы двухтрансформаторной подстанции (рис. 3).
2.2.3. Выбор и размещение пускозащитной аппаратуры
электродвигателей насосных агрегатов
В качестве пускозащитной аппаратуры электродвигателей насосных агрегатов применяют блоки управления Б5100 в шкафном исполнении, устанавливаемые в помещении насосной.
Для электродвигателей мощностью 250 кВт с номинальным током 444,57
А ток уставки расцепителя автоматического выключателя блока управления
определяют по формуле (33)
I
444,57
Ip  н 
 494 A .
0,9
0,9
По табл. 13 выбирается блок управления Б5130-4874-УХЛ4, ток уставки
расцепителя автоматического выключателя которого равен 630 А. Аналогично для электродвигателей мощностью 200 кВт с номинальным током 356 А
ток уставки расцепителя автоматического выключателя блока управления определяют по формуле (33)
I
356
Ip  н 
 395,5 A .
0,9 0,9
По табл. 13 выбирается блок управления Б5130-4674-УХЛ4, ток уставки
расцепителя автоматического выключателя которого равен 400 А.
Для электродвигателей вентиляторов венткамер мощностью 1,5 кВт определяем ящик управления Я5141 по току уставки расцепителя автоматического
выключателя по формуле (33)
37
I
3
Ip  н 
 3,33 A .
0,9 0,9
По табл. 12 выбираем ящика управления Я5141-2874-УХЛ4 ток уставки
расцепителя автоматического выключателя которого равен 6 А.
2.3. Выбор проводов и кабелей
Для распределения электрической энергии в насосной станции применяют
четырехпроводную сеть с глухозаземленной нейтралью, при этом для подключения насосов, станков, вентиляторов, сварочного агрегата и электроосвещения используют кабели типа АВВГ.
Сечение кабеля выбираем по условию (39) из табл. 15 и при этом используем форму табл. 18. Результаты расчетов сводим в табл. 27.
Таблица 27
Предварительно выбранное сечение жил проводов
и кабелей насосной станции
№
на
схеме
1, 2, 3
4, 5, 6
10
7
8
9
11, 12
Наименование
оборудования
Номинальная
мощность
РН, кВт
насос
250
насос
200
1ККУ
300
2ККУ
300
1ШР
36,24
сварочный агрегат
36,4
станок
2,2
станок
3
станок
4
вентилятор
1,5
IН, А
IДЛ,
А
444,57
356
456
456
57,13
39,4
4,4
6
8
3
483,23
387
495,6
495,6
62,1
42,8
4,8
6,5
8,7
3,3
Электроосвещение
3
3,3
1,5
Марка и сечение
жил проводов и
кабелей
АВВГ 3(4×95)
АВВГ 2(4×120)
АВВГ 3(4×95)
АВВГ 3(4×95)
АВВГ (4×25)
АВВГ (4×16)
АВВГ (4×2,5)
АВВГ (4×2,5)
АВВГ (4×2,5)
АВВГ (4×2,5)
ПВГ (4×1,5)
АВВГ (4×2,5)
IДОП, А
170
200
170
170
75
60
19
19
19
19
17
19
2.3.1. Выбор способа прокладки проводов и кабелей
Электрические сети от КТП до шкафов и ящиков управления, распределительного шкафа ШР выполняются кабелем АВВГ, прокладываемым открыто
по конструкциям.
Электрические сети от шкафов и ящиков управления, а также от ШР прокладываются в трубах в подливке пола.
38
Участки электрической сети от ящиков управления до электродвигателей
вентиляторов выполнены проводом типа ПВГ.
Исходя из нормальной среды, определенной в задании, принимаются
электросварные тонкостенные металлические трубы, выбор диаметра которых поясняется на примере вентустановки с номером 11 по рис. 1.
От ящика управления до электродвигателя вентустановки с номером 11
длина трассы равна 4,5 м при прямолинейной прокладке. По табл. 20 ближайшая предельная длина трассы равна 20 м, поэтому вариант сложности - В.
В трубе должны быть проложены четыре провода сечением 1,5 мм2 , то
есть ПВГ 4(1×1,5).
По табл. 21 по варианту сложности В для сечения провода 1,5 мм2 диаметр
трубы должен быть 15 мм. Следовательно необходимо принять трубу Т15. Результаты расчетов труб, сечений кабелей и проводов для станков и вентустановок сведены в схему - таблицу распределительной сети ШР (рис. 5).
42
3. ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО РАБОТЫ
1. Объясните выбор числа и мощности трансформаторов на КТП.
2. Назовите критерий выбора трансформатора на КТП.
3. В каких случаях можно использовать комплектные конденсаторные установки и для каких целей?
4. Как осуществляется выбор автомата для подключения сварочного агрегата?
5. По какому критерию делают выбор вводного автомата силового распределительного шкафа?
6. По какому критерию следует осуществлять выбор вводного рубильника
силового распределительного шкафа?
7. Как делают выбор предохранителей для подключения станка?
8. Как осуществляется выбор предохранителей для подключения электроосвещения?
9. По какому критерию осуществляется выбор кабеля и трубы для подключения насоса 1?
10. Как производится выбор кабеля для подключения силового распределительного шкафа?
11. Как осуществляется выбор предохранителей для подключения сварочного агрегата?
12. По какому критерию выполняют выбор проводов и кабеля для подключения сварочного агрегата?
13. По какому критерию делают выбор автомата, кабеля и трубы для подключения вентустановки 12?
14. Как выбирают предохранители для подключения сварочного агрегата?
15. Как осуществляется выбор автомата, проводов, кабеля и трубы для
подключения вентустановки?
16. Как производится выбор линейного автомата в ШНВ и кабеля для
подключения электродвигателя насоса 1?
17. Как осуществляется выбор линейного автомата, кабеля и трубы для
подключения электродвигателя насоса 4?
18. По какому критерию делают выбор автомата, кабеля и трубы для подключения вентустановки 11?
19. Как производится выбор линейного автомата в ШНВ и кабеля для
подключения электродвигателя насоса 2?
20. Как осуществляется выбор автомата, проводов, кабеля и трубы для
подключения станка 8?
21. По какому критерию делают выбор автомата, кабеля и трубы для подключения станка 9?
22. Как осуществляется выбор линейного автомата, кабеля и трубы для
подключения электродвигателя насоса 5?
43
Приложение А
Таблица 28
Варианты заданий расчетно-графической работы
Вариант
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
Количество насосов мощностью РН ,
кВт
Количество станков
мощностью
РН , кВт
315
2
5
4
4
4
4
4
4
4
4
4
1,1
7
3
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
250
3
1
2
200
4
160
5
90
6
1,5
8
2,2
9
4
10
3
2
3
2
2
1
1
2
1
2
1
2
1
1
6
5
1
3
5
5
1
2
2
1
1
2
1
2
3
1
1
2
3
5
3
4
4
4
4
3
1
2
3
1
2
1
2
3
3
2
1
2
1
2
1
3
2
3
2
3
44
3
2
1
2
Количество вентиляторов
мощностью
РН , кВт
1,5
3
11
12
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Мощность
сварочного
агрегата SH ,
кВА
13
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
24
24
24
24
24
24
Продолжение табл. 28
1
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
2
3
3
3
3
3
3
4
5
6
2
3
7
2
8
1
2
3
3
3
6
1
3
5
5
1
2
1
5
1
5
1
5
1
5
1
5
1
1
1
1
1
1
1
4
4
4
4
3
4
4
4
4
1
4
4
4
2
2
2
2
2
2
2
4
4
4
4
2
2
1
2
1
1
5
1
2
1
1
1
1
1
2
3
3
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
1
1
2
2
1
1
1
1
2
2
1
4
4
4
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
2
1
2
2
2
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
2
1
2
2
1
1
2
1
3
2
2
2
2
2
1
3
1
3
1
2
2
3
3
3
45
12
2
3
5
1
5
11
2
3
5
1
5
1
2
1
2
10
2
5
5
9
2
2
13
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
36
36
36
36
36
Окончание табл. 28
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
12
66
3
3
1
2
2
67
3
3
1
2
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
12
68
3
3
1
2
2
69
3
2
1
1
1
2
70
3
2
1
1
1
2
71
3
2
1
1
1
2
72
3
2
3
2
73
2
3
3
2
74
2
3
3
2
75
2
3
3
2
76
2
3
3
2
77
1
4
2
1
2
78
1
4
2
1
2
79
1
4
2
1
2
80
1
4
1
2
2
81
2
4
1
1
1
2
82
2
4
1
1
1
2
83
2
4
1
1
1
2
84
2
4
1
1
1
2
85
5
1
1
1
1
2
86
5
1
1
2
2
87
5
1
1
2
2
88
5
1
2
2
89
5
1
2
2
90
5
1
2
2
91
5
1
2
2
92
5
1
1
1
2
93
4
1
1
1
1
2
94
1
4
1
2
2
95
1
4
1
2
2
96
1
4
1
2
2
97
1
4
2
1
2
98
5
1
1
1
1
2
99
1
5
1
1
1
2
100
1
5
2
1
2
101
1
5
2
1
2
102
1
5
2
1
2
103
4
1
1
2
2
104
4
1
1
2
2
105
4
1
1
2
2
106
4
1
2
1
2
107
2
4
2
1
2
108
2
4
3
2
Примечание. Мощность электроосвещения у всех вариантов принять 5 кВт.
46
13
36
36
13
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
36
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
36
36
36
36
36
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ-86). – M. : Энергоатомиздат, 1986. – 646 с.
2. Тюханов, Ю.М. Критериальный анализ задачи резервирования в системах электроснабжения / Ю.М. Тюханов, В.Н. Усихин // Электричество. –
1987. – № 2. – С. 49–51.
3. Справочник по проектированию электроснабжения / под ред. Ю.Г. Барыбина. – M. : Энергоатомиздат, 1979. – 492 с.
4. Тюханов. Ю.М. Совершенствование расчетов электрических нагрузок /
Ю.М. Тюханов, В.Н. Усихин, Г.И. Шарко // Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. – 1982. – № 5. –
С. 3–5.
5. Указания по компенсации реактивных нагрузок в электрических сетях
промышленных предприятий // Инструктивные указания по проектированию
электротехнических промышленных установок. –1984. – № 1. – С. 6–20.
6. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / под ред. Ю.Г. Барыбина и др. – M. : Энергоатомиздат, 1991. – 346 с.
7. Ангорова, Т.В. Оценка значений промышленных электрических нагрузок / Т.В. Ангорова, Ю.М. Тюханов, В.Н. Усихин // Электричество. – 1990. –
№ 12. – С. 9–14.
8. Тюханов. Ю.М. Электроснабжение насосной станции : метод. указания
к курсовой работе для студентов специальностей 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция» и 290800 «Водоснабжение и водоотведение» / Ю.М. Тюханов, Грудинов Ю.М. – Красноярск : КрасГАСА, 1997. – 50 с.
47
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
50
Размер файла
1 252 Кб
Теги
электротехника, основам, электроснабжение, 823
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа