Электроснабжение ремонтно-механического цеха

Министерство образования Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное Общеобразовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Электроэнергетический факультет

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Курсовой проект

по дисциплине: «Электроснабжение промышленных предприятий»

на тему: «Электроснабжение ремонтно-механического цеха»

Выполнил:

Студент группы 07-ЭПП

Имангулов Р.В.

Кумертау 2011

Аннотация

электроснабжение цех нагрузка трансформатор

Целью данного курсового проекта является расчет электроснабжения ремонтно-механического цеха. В пояснительной записке произведен расчет силовых нагрузок, нагрузки освещения, выбор трансформаторов, компенсирующих устройств, оборудования на стороне низшего напряжения. Также определены токи короткого замыкания и построена карта селективности защиты, рассчитаны заземление и молниезащита цеха.

Введение

Системы электроснабжения являются одним из важнейших компонентов систем жизнеобеспечения. Эти системы превратились в самостоятельную область электроэнергетики, и вопросы их эффективного функционирования имеют важное народнохозяйственное значение.

Системой электроснабжения называется совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электроэнергией. Она является составной частью электроэнергетической системы, осуществляющей единый процесс производства, передачи, преобразования и потребления электроэнергии. Общность и различие систем электроснабжения обусловлены характером производства, его технологическими процессами. В любой системе электроснабжения непосредственными потребителями электрической энергии являются электроприемники (аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии) или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещенных на определенной территории. Они разделяются на три категории.

Для электроприемников первой категории не допускается перерывов в электроснабжении; для электроприемников второй категории допускаются перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной бригадой; для электроприемников третьей категории допускаются перерывы в электроснабжении, вызванные аварией или ремонтом, на время, не превышающее одних суток.

Распределительные сети систем электроснабжения по структуре построения могут быть радиальными, магистральными и смешанными. Магистральные схемы являются относительно дешевыми, но малонадежными, радиальные же надежнее, но стоят гораздо дороже. Поэтому системы электроснабжения обычно содержат элементы радиальных и магистральных схем, т. е. являются смешанными, причем сложность схемы определяется категорией электроприемников и суммарной электрической нагрузкой электрифицируемого объекта.

Особенностью систем электроснабжения промышленных предприятий является компактность расположения электроприемников, значительная мощность отдельных из них и, в связи с этим, глубокий ввод напряжением 110-220 кВ, большое количество электроприемников первой категории, применение мощных трансформаторов, кабельных линий большого сечения и различных токопроводов.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЦЕХА

Электродвигатели применяются в приводах различных производственных механизмов на всех промышленных предприятиях. Нерегулируемые электродвигатели переменного тока - основной вид электроприемников в промышленности, на долю которого приходится около 2/3 суммарной мощности. Электротермия, электросварка, электролиз и прочие потребители составляют около 1/3 суммарной промышленной нагрузки. Универсальные станки, иначе называемые станками общего назначения, предназначены для изготовления широкой номенклатуры деталей, обрабатываемых небольшими партиями в условиях мелкосерийного и серийного производства. Универсальные станки с ручным управлением требуют от оператора подготовки и частичной или полной реализации программы, а также выполнения функции манипулирования (смена заготовки и инструмента), контроль и изменение. Универсальные станки с числовым управлением требуют от оператора лишь отдельных функций манипулирования и контроля. При этом становится возможным обслуживание одним оператором нескольких станков, так называемое многостаночное обслуживание. Специализированные станки предназначены для обработки заготовок сравнительно узкой номенклатуры. Примером могут служить токарные станки для обработки коленчатых валов или шлифовальные станки для обработки колец шарикоподшипников. Специализированные станки имеют высокую степень автоматизации, и их используют в крупносерийном производстве при больших партиях продукции, требующих редкой переналадки. Электротермические приемники в соответствии с методами нагрева делятся на следующие группы: дуговые электропечи для плавки черных и цветных металлов, установки индукционного нагрева для плавки и термообработки металлов и сплавов, электрические печи сопротивления, электросварочные установки, термические коммунально-бытовые приборы. Наибольшее распространение в цеховых электрических сетях напряжением 0,38 кВ имеют печи сопротивления и установки индукционного нагрева. Печи сопротивления прямого и косвенного действия имеют мощность до 2000 кВт и подключаются к сети напряжением 0,38 кВ, коэффициент мощности близок к 1,0. Индукционные плавильные печи промышленной и повышенной частоты представляют собой трехфазную электрическую нагрузку «спокойного» режима работы. Печи повышенной частоты питаются от вентильных преобразователей частоты, к которым подводится переменный ток напряжением 0,4 кВ. Индукционные печи имеют низкий коэффициент мощности: от 0,1 до 0,5. Электросварочные установки переменного тока дуговой и контактной сварки представляют собой однофазную неравномерную и несинусоидальную нагрузку с низким коэффициентом мощности: 0,3 для дуговой сварки и 0,7 - для контактной.

Двигатели вентиляторов работают в продолжительном режиме. Питание двигателей производится трехфазным током промышленной частоты (50 Гц), напряжением 0,38 кВ. Нагрузка, создаваемая вентиляторами, равномерная и симметричная. Электрохимические и электролизные установки работают на постоянном токе, который получают от преобразовательных подстанций, выпрямляющих трехфазный переменный ток. Коэффициент мощности установок 0,8...0,9. Установки электрического освещения с лампами накаливания, люминесцентными, дуговыми, ртутными, натриевыми, ксеноновыми лампами применяются на всех предприятиях для внутреннего и наружного освещения. В производственных цехах в настоящее время применяются преимущественно дуговые ртутные лампы высокого давления типов ДРЛ и ДРИ 220 В. Аварийное освещение выполняется лампами накаливания. Коэффициент мощности светильников с индивидуальными конденсаторами 0,9...0,95, а без них - 0,6. Лишь лампы накаливания имеют коэффициент мощности 1,0.

2. ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ СИЛОВОЙ И ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

Согласно ГОСТ питающее напряжение для электроприёмников может быть 127/220 В (устаревшее и ликвидируемое), 220/380 В (распространенное), 380/660 В (перспективное), но т.к. на вновь сооружаемых объектах не рекомендуется применять напряжение 127/220 В, то рассматриваем возможность применения напряжения 220/380 В и 380/660 В в ремонтно-механическом цехе (РМЦ) с точки зрения совместного питания силовой и осветительной нагрузки от одного трансформатора. Напряжение 380/660 В позволяет применить более мощные двигатели и уменьшить потери мощности в 3 раза по сравнению с напряжением 220/380 В. Однако, тогда для питания осветительной сети требуется понизительный трансформатор, т.е. отсутствует возможность питания от одной ТП силовой и осветительной нагрузки. Использование же напряжения 220/380 В позволяет обойтись без дополнительного трансформатора. Кроме того в РМЦ используются электродвигатели небольшой мощности, питающее напряжение которых 220/380 В, сюда же можно отнести и сварочные установки. Напряжение 220/380 В является более выгодным и с точки зрения электробезопасности, т.к. напряжение между фазой и землёй относительно низкое. Учитывая вышеперечисленное, ограничивающее применение напряжения 380/660 В, принимаем напряжение силовой и осветительной сети 220/380 В.

.1 Предварительный выбор схемы питания

Определяющим фактором при выборе схемы цеховой сети является расположение технологического оборудования на плане цеха, степень его ответственности, номинальное напряжение и мощности электроприемников, расстояние от центра питания до электроприемника, характер нагрузки (спокойная, резкопеременная) и ее распределение по площади цеха. Выбор конструкции сетей, способа канализации электрической энергии и типа проводников осуществляется с ориентацией на условия окружающей среды помещений цехов. В цеховых сетях напряжением до 1000 В наиболее широкое распространение получили электропроводки, кабельные линии, комплектные шинопроводы. Воздушные линии имеют крайне ограниченное применение. Поскольку в РМЦ присутствуют потребители I категории, то понижающая подстанция будет двухтрансформаторной. Питание цеховой ТП осуществляется от энергосистемы при помощи кабельных линий. Питание электроприемников цеха производится от двух секций шин НН. С целью обеспечения резервирования в системе электроснабжения РМЦ предусматривается автоматический ввод резерва.

Группы потребителей, насчитывающие 20 и более электроприемников, питаются от распределительных шинопроводов, при наличии 8 или менее электроприемников в группе их питание производим от силового шкафа.

3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХА

.1 Расчет однофазных нагрузок

Определим расчетную нагрузку силового щита СЩ-2 сварочного отделения, создаваемую однофазными электроприемниками, включенными на фазное напряжение сети 380/220В.

На фазное напряжение включены:

. Электропечь сопротивления двухкамерная со щитом управления и печным трансформатором: К_и=0,55, cosj=0,85; tgj=0,62; n=2. Номинальная мощность печи: Р_н=19 кВт.

. Муфельная печь: К_и=0,55, cosj=0,85; tgj=0,62; n=5. Номинальная мощность печи: Р_н=2,2 кВт.

. Сушильный шкаф электрический: К_и=0,55, cosj=0,85; tgj=0,62; n=1. Номинальная мощность шкафа: Р_н=2,2 кВт.

Расчет ведется по форме Ф-636-92.

Находим расчетную активную нагрузку.

Электрические нагрузки ЭП однофазного тока должны быть распределены равномерно по фазам. Однофазные ЭП, включенные на фазное и линейное напряжения и распределенные по фазам с неравномерностью Рнф не выше 15 % по отношению к общей мощности трехфазных и однофазных ЭП в группе, учитываются как трехфазные ЭП той же суммарной мощности. Если неравномерность превышает 15 %, то расчетная нагрузка принимается равной утроенной величине наиболее загруженной фазы.

Произведем распределение нагрузок по фазам: одна электропечь сопротивления двухкамерная будет питаться от фазы А, другая - от фазы С, а пять сушильных шкафов и муфельная печь - от фазы В. Тогда фазы будут загружены следующим образом:

Фаза А Р_р.А=19 кВт;

Фаза В Р_р.В=2,2×5+2,2×1=13,2 кВт;

Фаза С Р_р.С=19 кВт.

Определяем расчетные реактивные нагрузки однофазных электроприемников:

Q_р.А= Р_р.А×tgj=19×0,62=11,78 кВАр;

Q_р.В= Р_р.В×tgj=13,2×0,62=8,184 кВАр;

Q_р.С= Р_р.С×tgj=19×0,62=11,78 кВАр.

Для дальнейшего расчета необходимо учесть утроенное значение наиболее загруженной фазы (А) в расчете трехфазных нагрузок как мощность одного трехфазного потребителя.

Следовательно:

Р_р=К_р×3×P_maxф=1,0×3×19=57 кВт. (3.17)

Находим расчетную реактивную нагрузку:

Q_р=1,1×3× Q_maxф =1,1×3×11,78=12,958 кВАр. (3.18)

Определяем полную расчетную мощность:

. (3.19)

Расчетный ток:

. (3.20)

Расчеты остальных однофазных нагрузок аналогичны, результаты этого и последующих расчетов однофазной нагрузки сводятся в таблицу Б.1 (приложение Б).

.2 Расчет трехфазных электрических нагрузок

Расчет ведется по методу коэффициента расчетной нагрузки.

Определяем нагрузку силового щита СЩ-3 кузнечного отделения, от которого питаются следующие электроприемники:

. Молот пневматический: К_и=0,25, cosj=0,88; tgj=0,54; n=3. Номинальная мощность: Р_н = 10 кВт.

. Обдирно-точильный станок: К_и=0,25, cos=0,84; tgj=0,646; n=2. Номинальная мощность станка: Р_н = 2,8 кВт.

. Вентилятор: К_и=0,65, cosj=0,86; tgj=0,593; n=1. Номинальная мощность: Р_н = 4,5 кВт.

. Кран-балка электрическая подвесная: К_и=0,06, cosj=0,86; tgj=0,593; ПВ=25%; n = 1. Номинальная мощность: Р_н = 4,5 кВт.

Последовательность вычислений сохраняется.

. Расчет выполняется по форме Ф 636-92.

. Узел питания - СЩ-3.

. Определение суммарной мощности электроприемников:

, (3.1)

где ni - количество соответствующих электроприемников;

Pнi - номинальная мощность соответствующих электроприемников.

Приводим мощность кран-балки к ПВ=100%:

кВт.

.

. Определяем нагрузки за наиболее загруженную смену:

Р_см=К_и×n·Р_н; (3.2)

Q_см=Р_см×tgj. (3.3)

1)      Для молота пневматического:

Р_см=0,25×(10×3)=7,5 кВт;

Q_см=7,5×0,54=4,05 кВАр.

) Для обдирно-точильного станка:

Р_см=0,25×2,8=0,7 кВт;

Q_см=0,7×0,646=0,4522 кВАр.

) Для вентилятора:

Р_см=0,65×(1×4,5)=2,925 кВт;

Q_см=2,925×0,593=1,7345 кВАр.

) Для кран-балки электрической подвесной:

Р_см=0,06×(1×2,4)=0,144 кВт;

Q_см=0,144×0,593=0,0854 кВАр.

5.      Определяем групповой коэффициент использования:

, (3.4)

где  кВт - суммарная сменная нагрузка.

.

. Определяем:

 (3.5)

. Находим эффективное число электроприемников:

 (3.6)

Принимаем целое меньшее число n_э=5.

. Коэффициент расчетной нагрузки (К_р) в зависимости от К_и=0,282 и n_э=5 составляет К_р=1,417.

. Находим расчетную активную нагрузку:

Р_р=К_р×Р_см=1,417×11,969=16,96 кВт. (3.7)

10. Находим расчетную реактивную нагрузку:

Q_р=1,1×К_и×Р_н×tgj=1,1×6,774=7,452 кВАр. (3.8)

11. Определяем полную расчетную мощность:

. (3.9)

. Расчетный ток:

. (3.10)

Результаты этого и последующих расчетов трехфазных нагрузок сводятся в таблицу Б.2 (приложение Б).

3.3 Расчет электрических нагрузок по цеху

Расчет нагрузки по цеху ведется аналогично расчету трехфазной нагрузки. Электроприемники группируются по характеру нагрузки.

 определяется по формуле:

. (3.16)

Расчет сведен в таблицу Б.3 (приложение Б).

.4 Расчет электрической нагрузки освещения

Рассчитаем по удельной мощности осветительную установку для кузнечного отделения. Размеры помещения следующие: A = 11 м; B =10 м; h = 10,8 м. Освещение выполняется газоразрядными лампами типа ДРЛ. Значения коэффициентов отражения: r_п = 0,5; r_с = 0,3; r_р = 0,1. Минимальная освещенность - E_min = 200 лк.

Намечаем к установке 4 светильника типа СЗ4ДРЛ. Принимаем значение удельной мощности W = 15 Вт/м². При S = АхВ = 110 м² и количестве светильников N = 4 мощность каждой лампы рассчитывается по формуле:

 Вт. (3.17)

Принимаем ближайшую стандартную лампу 400 Вт.

Определим расчетную активную нагрузку осветительной установки:

 (3.18)

где  - коэффициент пускорегулирующей аппаратуры, для ламп типа ДРЛ = 1;

 - коэффициент спроса;

, Вт - мощность осветительной установки.

 Вт;

Вт.

Определим расчетную реактивную нагрузку:

 (3.19)

где  - коэффициент реактивной мощности для ламп типа ДРЛ.

 ВАр.

Расчеты осветительной нагрузки остальных помещений цеха аналогичны, результаты этого и последующих расчетов нагрузок освещения сводятся в таблицу Б.4 (приложение Б).

На основании данных таблицы Б.4 (Приложение Б) определим процентное соотношение площадей цеха, освещаемых различными типами ламп, а также суммарные нагрузки освещения по цеху.

Площадь цеха составляет:

 м².

Площадь помещений, освещаемых лампами типа ДРЛ (ДРИ) составляет:

 м².

Площадь помещений, освещаемых люминесцентными лампами составляет:

 м².

Площадь помещений, освещаемых лампами накаливания составляет:

 м².

Процентное соотношение площадей цеха, освещаемых различными типами ламп находим по формуле:

 (3.20)

;

;

.

Определяем общую активную нагрузку освещения:

 Вт.

Определяем общую реактивную нагрузку освещения:

 ВАр.

Полная расчетная мощность осветительной установки:

 ВА

4 ВЫБОР ЧИСЛА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ЦЕХОВОЙ ПОДСТАНЦИИ

Мощность цеховых трансформаторов определяем по среднесменной потребляемой мощности, Sсм, за наиболее нагруженную смену:

 (4.1)

где Sсм - мощность цеха за наиболее загруженную смену, кВА;з - коэффициент загрузки трансформатора, К_з=0,7;- число трансформаторов на подстанции.

Число трансформаторов, исходя из категорийности потребителей, принимаем равным 2.

Мощность осветительной установки принимаем из раздела 3.4.

 кВт; (4.2)

 кВАр; (4.3)

 кВт; (4.4)

 кВАр; (4.5)

 кВА; (4.6)

 кВА. (4.7)

Выбираем трансформатор ТМФ-400/10.

.(4.8)

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Максимальная реактивная мощность QmaxТ, МВАр, которая может быть передана в сеть без увеличения числа трансформаторов n, выбранных по нагрузке, находится по формуле:

 (5.1)

где n - количество трансформаторов на подстанции;ном - номинальная мощность трансформатора, МВА;см - расчетная среднесменная нагрузка сети 380 В, МВт.

кВАр.

Суммарную расчетную мощность батарей конденсаторов (БК) низшего напряжения, устанавливаемых в цеховой сети, определяем расчетами по минимуму приведенных затрат в два этапа:

а) выбираем экономически оптимальное число цеховых трансформаторов и исходя из их пропускной способности мощность конденсаторных батарей, Qнк1:

 (5.2)

где Qсм - суммарная реактивная мощность цеха за наиболее загруженную смену на напряжении до 1 кВ, кВАр.

 кВАр.

Так как Qнк1 < 0, установка БК при выборе оптимального числа трансформаторов не требуется (Qнк1 = 0);

б) определяем дополнительную мощность БК в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в сети напряжением от 6 до 10 кВ предприятия, Qнк2:

 (5.3)

где g - расчетный коэффициент, зависящий от расчетных параметров kр1 и kр2 и схемы питания цеховой сети;опт - оптимальное количество цеховых трансформаторов данной

мощности;опт - номинальная мощность трансформатора, кВА.

 кВАр.

Так как Qнк2 < 0, то для данного случая Qнк2 = 0.

Следовательно, установка батарей конденсаторов на стороне НН не греет

6. ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Принимаем:

; (6.1)

 кВА.

Выбираем трансформатор ТМФ-250/10.

Проверяем трансформаторы на перегрузочную способность.

Принимаем суточный график заданного вида промышленности:

Рисунок 1 - Суточные графики нагрузок

Определяем мощности ступеней графика нагрузок:

, (6.2)

где  - относительная мощность активной и реактивной нагрузки.

 кВА.

Расчет сведен в таблицу 1.

Таблица 1

Рисунок 2 - График полной нагрузки за наиболее загруженную смену

Определяем коэффициент начальной загрузки:

Определяем коэффициент перегрузки:

; (6.3)

Потребители III категории по заданию отсутствуют.

Коэффициент максимума по мощности:

, (6.4)

где Sm - максимальная мощность ступеней графика нагрузок.

Т.к. , то принимаем коэффициент перегрузки трансформатора .

Учитывая коэффициент начальной загрузки, продолжительность перегрузки при θ = +16 ⁰С определяем допустимую перегрузку: .

Проверяем условие:

; (6.5)

Аварийные перегрузки трансформатора превышают допустимые пределы, следовательно, необходимо принять к установке трансформатор большей мощности.

Окончательно принимаем трансформатор типа ТМФ-400/10:

 кВА;

 кВ;

 кВ;

 кВт;

 кВт;

;

7. ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ ЦЕХОВОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ И СХЕМА ЕЕ ПРИСОЕДИНЕНИЯ

Исходя из мощности и типа трансформаторов, а также из условий установки (внутри цеха), принимается комплектная трансформаторная подстанция 2КТП-400 внутренней установки (таблица 2).

Таблица 2 - Основные технические данные КТП

На стороне 6 (10) кВ принимаются выключатели нагрузки, т.к. питающая линия имеет значительную длину.

Все шкафы принимаются во втором исполнении.

Тип коммутационного аппарата: секционный - ВА 55-41, на вводах - ВА 51-35, на отходящих линиях - ВА 22-27.

8. РАСЧЕТ ЦЕХОВОЙ И ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ

Для питающей линии берутся 2 кабеля (n=2). При повреждении одного другой должен обеспечить электроэнергией, по крайней мере, потребителей I и II категории.

Потери в трансформаторе:

; (8.1)

 кВАр;

; (8.2)

 кВт;

; (8.3)

 кВА.

Расчетный ток:

 А. (8.4)

Для кабелей с бумажной изоляцией при  часов экономическая плотность тока равна =1,2 А/мм².

Определяем сечение:

 мм². (8.5)

Принимаем кабель марки АСБ 3х16, I_доп= 46 А.

Проверяем по длительно допустимому току в аварийном режиме:

I_доп > I_ав; (8.7)

А;

А > 35,086 А.

Проверка на термическую стойкость при КЗ.

Минимальное допустимое сечение кабеля:

 , (8.8)

где  - температурный коэффициент, = 95.

 - тепловой импульс тока КЗ.

, (8.9)

где  - периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент

времени,  А;

= 0,085 с;

с.

 А²·с;

 мм².

Т.к. , то окончательно принимаем питающие кабели марки АСБ 3х120 мм²:

I_доп= 185 А, х₀=0,081 Ом/км, r₀=0,258 Ом/км.

Для цеховой сети выбираем сечение шин на стороне 0,4 кВ.

Определяем ток в послеаварийном режиме:

А. (8.10)

Выбираем алюминиевые шины АТ 50х5, I_доп=665 А.

, (8.11)

где  - коэффициент разброса, =1,05-1,1;

 - коэффициент надежности, =1,1-1,3.

 А;

 А.

Проверка:

; (8.12)

<830,273<1995;

; (8.13)

<1474,316<3015;

; (8.14)

,343<665.

Шинопроводы выбираем по длительно допустимому току согласно току группы ЭП. Выбирается ШРА - 73, предназначен для передачи и распределения 3-х фазного тока 380/220 В, четырехпроводный, изготовленный из алюминиевых шин прямоугольного сечения.

Результаты выбора питающих кабелей и силовых шкафов сведены в таблицу 3.

Таблица 3 - Выбор питающих кабелей и типов силовых шкафов

Шкафы силовые распределительные ШР11-73505 применяются для приема и распределения электроэнергии в промышленных установках на номинальный ток 400 А. На входе устанавливается рубильник Р16-373. Шкафы имеют 5…8 отходящих групп, укомплектованных предохранителями серии ПН2 или НПН2 на номинальные токи 250 А.

9. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ПИТАЮЩЕЙ И ЦЕХОВОЙ СЕТИ

В системах электроснабжения аппараты и оборудование должны быть устойчивы к термическому и динамическому действию токов КЗ. Особенность расчета токов КЗ на напряжение до 1000 В - учет активных сопротивлений.

Рисунок 3 - Схема расчетная

Из методических указаний:

Lc = 320 м; Lкл1 = 10 м (длина линии ЭСН от ШНН до ШРА3); Lш = 2,5 м (участок ШРА3 до ответвления); Lкл2 = 5 м (длина линии ЭСН от ШРА3 до потребителя).

Требуется:

составить схему замещения, пронумеровать точки КЗ; рассчитать сопротивления и нанести их на схему замещения; определить токи КЗ в каждой точке и составить «Сводную ведомость токов КЗ».

1. Составляем схему замещения (рисунок 3) и нумеруем точки КЗ в соответствии с расчетной схемой.

. Определяем сопротивления элементов и наносим их на схему замещения.

Для системы:

А. (9.1)

По справочным данным наружная КЛ АСБ 3х120 мм²: I_доп= 185 А, х₀=0,081 Ом/км, r₀=0,258 Ом/км.

Ом; (9.2)

, (9.3)

где  - удельная проводимость материала, м/(Ом·мм²);

S - сечение проводника, мм².

Для алюминия  принимаем равной 30 м/(Ом·мм²).

 Ом/км;

Ом. (9.4)

Сопротивления приводятся к НН:

 мОм; (9.5)

 мОм. (9.6)

Для трансформаторов:

 мОм;

 мОм;

 мОм.

Для автоматов:

  мОм;  мОм;  мОм;

  мОм;  мОм;  мОм;

  мОм;  мОм;  мОм;

Для кабельных линий:

КЛ1:  мОм/м;  мОм/м.

Так как в схеме три параллельных кабеля, то:

 мОм/м; (9.7)

 мОм; (9.8)

 мОм. (9.9)

Далее расчет ведется аналогично.

КЛ2:  мОм/м;  мОм/м.

 мОм;

 мОм.

Для шинопроводов ШРА 630:

 мОм/м;  мОм/м;

 мОм/м;  мОм/м.

 мОм;

 мОм.

Для ступеней распределения:

мОм; мОм.

Рисунок 4 - Схема замещения

Упрощаем схема замещения, вычисляем эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносим их на схему:

; (9.10)

; (9.11)

 мОм;

 мОм;

 мОм;

мОм;

мОм;

 мОм.

Рисунок 5 - Схема замещения упрощенная

Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в «Сводную ведомость токов КЗ»:

 мОм;

 мОм;

; (9.12)

 мОм;

 мОм;

 мОм;

 мОм;

 мОм;

 мОм;

 мОм;

;

;

.

Определяем коэффициент  и :

; ; ;

.

Определяем трехфазные и двухфазные токи КЗ и заносим их в «Сводную ведомость токов КЗ».

; ; .

 (9.13)

 (9.14)

 (9.15)

 (9.16)

Составляем схему замещения для расчета однофазных токов КЗ и определяем сопротивления.

Рисунок 6 - Схема замещения для расчета однофазных токов КЗ

Для кабельных линий:

 (9.17)

.

Результаты всех расчетов приведены в таблице 4.

Таблица 4 - «Сводная ведомость токов КЗ»

10. ПРОВЕРКА ВЫБРАННОЙ КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ, ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ И СЕЛЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТ В ПИТАЮЩИХ И ЦЕХОВЫХ СЕТЯХ

Наряду с плавкими предохранителями в установках напряжением до 1 кВ применяют автоматические воздушные выключатели, которые выпускаются с расцепителями трёх видов:

а) тепловыми с обратно зависимой от тока нагрузки выдержкой времени;

б) электромагнитными, осуществляющими мгновенное отключение выключателя при токах КЗ, превышающих ток уставки;

в) комбинированными, имеющими тепловой и электромагнитный элементы.

Автоматы выпускаются также с полупроводниковыми расцепителями, на которых имеется:

а) зона регулирования тока при нагрузке с установкой тока трогания и регулированием времени срабатывания 4, 8, 16 с;

б) зона регулирования при КЗ с установкой тока трогания (3-10) I_ном и регулированием времени срабатывания 0,1; 0,25; 0,4 с. Электромагнитный расцепитель при этом отсутствует.

Автоматические выключатели включают вручную или электродвигательным приводом. Рассматривается электроприемник №26 (ножницы), тип двигателя АО52-4.

 кВ, ,  А, А.

Выбирается автоматический выключатель ВА 22-27,  А.

Проверяется условие:

.

Номинальный ток для комбинированных расцепителей выбирается по соотношению:

, (10.2)

где K_защ = 1.

При определении токов срабатывания расцепителей должны быть учтены коэффициенты разброса K_р и надёжности К_н, которые могут быть взяты следующими: K_р = 1-1,1; K_н = 1,1-1,3;

Ток срабатывания теплового расцепителя:

 ; (10.3)

. (10.4)

Токи тепловых и электромагнитных расцепителей округляются до ближайших стандартных значений.

 А;

 А.

Принимается ближайшее стандартное значение номинального тока теплового и электромагнитного расцепителей: I_т.р = 20 А, А.

Автоматы также должны быть проверены по чувствительности к токам КЗ одно- и трехфазного:

; (10.5)

, (10.6)

где А;

А.

;

.

Далее расчет ведется аналогично.

ШРА-3.

Выбирается автоматический выключатель ВА 51-35,  А.

А.

Тепловой расцепитель отстраивается от:

) номинального тока А;

) пускового тока А;

Принимается большее:  А; А.

А;

А;

 А;

 А;

;

.

Защита трансформатора на стороне НН.

Выбирается автоматический выключатель ВА 55-41,  А.

 А;

 А;

А;

 А;

 А;

;

.

Карта селективности представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Карта селективности

- номинальный ток двигателя,  А; 2 - пусковой ток двигателя,  А; 3 - ток ШРА, 35,41 А; 4 - пиковый ток ШРА, 133,433 А; 5 - характеристика автоматического выключателя ВА 22-27; 6 - характеристика автоматического выключателя ВА 51-35; 7 - характеристика автоматического выключателя ВА 55-41.

11. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Согласно ПУЭ сопротивление заземляющих устройств в установках напряжением до 1000 В не должно быть больше 4 Ом. Используется глухозаземленная нейтраль.

В качестве вертикальных заземлителей принимаются стальные стержни диаметром 30 мм и длиной 2 метра, которые погружают в грунт методом ввертывания. Верхние концы электродов располагают на глубине 0,7 м от поверхности земли и соединяют сваркой с горизонтальными заземлителями стержневого типа из аналогичного материала.

Т.к. отсутствуют естественные заземлители, сопротивление искусственного заземления принимается равным допустимому сопротивлению: R_и=R_з=4 Ом.

Определяем расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей:

 Ом·м; (11.1)

 Ом·м, (11.2)

где  - удельное сопротивление грунта (каменистая глина: =100 Ом·м);

 - повышающие коэффициенты.

Определяем сопротивление растеканию одного вертикального электрода:

, (11.3)

где R - сопротивление растеканию, Ом;

ρ_расч - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м;

l - длина стержня, м;

d - приведенный диаметр стержня, мм;

 - глубина заложения заземлителя, м.

Ом.

Определяем приблизительное число вертикальных заземлителей, при предварительном коэффициенте использования или экранирования :

. (11.4)

Определяем сопротивление растеканию одного горизонтального электрода:

, (11.5)

где b - ширина полосы; если заземлитель круглый, диаметр d, то b=2d.

Учитывая коэффициент использования  получим:

;

Уточняем сопротивление вертикальных электродов:

Ом. (11.6)

Уточненное число вертикальных электродов:

. (11.7)

Принимается 48 вертикальных электродов, расстояние между соседними электродами 4,4 метра.

12. МОЛНИЕЗАЩИТА ЗДАНИЯ РЕМОНТНО-МЕХАНИЧЕСКОГО ЦЕХА

Согласно ПУЭ ремонтно-механический цех относится к III категории по устройству молниезащиты. Грозозащита осуществляется молниеприемной сеткой, накладываемой на неметаллическую кровлю под слой утеплителя или гидроизоляции и заземленную в 2-х местах. Сетка выполнена размерами 12·12 м, токопроводы прокладываются по колоннам цеха по периметру через 24 м.

13. РАССТАНОВКА КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И ПРИБОРОВ УЧЕТА РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ, ЦЕХОВОЙ СЕТИ

Для контроля напряжения в питающей сети применяем вольтметр ЭВ0702 с переключателем на линейное и фазное напряжения.

Для измерения силы тока используем амперметры ЭА0608, подключенные через трансформаторы тока ТШЛ - 0,5.

Для технического учета электроэнергии используем счетчик активной и реактивной электроэнергии Ц42303.

Список использованных источников

1. Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения: Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие/ Том. политехн. ун-т. - Томск, 2005. - 168 с.

. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для студентов высших учебных заведений/ Б.И. Кудрин.-2-е изд. - М.: Интермет Инжиниринг, 2006. - 672 с.

. Кудрин Б.И., Чиндяскин В.И., Абрамова Е.Я. Электроснабжение промышленных предприятий: Методическое пособие к курсовому проекту по курсу ЭПП; ОГУ. - Оренбург, 2000. - 126 с.

. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.

. Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергия, 1972. - 416 с.

. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования . - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.

. Правила устройства электроустановок. Издание седьмое с изменениями и дополнениями. - М.: Энергоатомиздат, 2007. - 496 с.

. РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования/ под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: ЭНАС, 2008. - 144 с.

. РТМ 36.18.32.4-92. Указания по расчету электрических нагрузок.

. ГОСТ 14209-97. Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов.

. СН 357-77. Инструкция по проектированию силового и осветительного электрооборудования промышленных предприятий.