Проект электроснабжения молокозавода 'Новомалыклинский' Ульяновской области с детальной разработкой электрификации и автоматизации цеха первичной обработки молока
Проект электроснабжения
молокозавода «Новомалыклинский» Ульяновской области с детальной разработкой
электрификации и автоматизации цеха первичной обработки молока
Введение
Из всех отраслей хозяйственной деятельности человека
энергетик оказывает большое влияние на нашу жизнь. Тепло и свет в домах
транспортные потоки и работа промышленности - требует затрат энергии. Основой
энергетики сегодняшнего дня являются топливные запасы угля, нефти и газа,
которые удовлетворяют примерно 90% энергетических потребностей человека.
Наиболее универсальна форма энергии - электрилчество. Оно вырабатывается на
электростанциях и распространяется между потребителями посредством
электрических сетей. Потребности в энергии продолжают постоянно расти. Любое
развитие требует, энергетических затрат и при существующих формах национальных
экономик многих государств можно ожидать возникновение серьезных энергетических
проблем.
Россия по объему производства электроэнергии на ГЭС занимает
5-ое место в мире, уступая по этому показанию Канаде, США, Бразилии и Китаю.
Более 45% мощности электростанций России сконцентрировано на электростанциях
единичной мощности 2000 МВт и выше, на АЭС 1000 МВт, на ГЭС 640 МВт.
Конденсационные тепловые электростанции сохраняют свое
значение в качестве основного источника электроснабжения. Для обеспечения
дальнейшего повышения производства электроэнергии предстоит решить крупные и
сложные задачи повышения технологического уровня КЭС, что потребует создать
новые типы оборудования и усовершенствования действующего.
Экономический потенциал гидроэнергетических ресурсов
Российской Федерации оцениваются в 852 млрд. кВт/ч годового производства
электроэнергии. По величине речного стока Россия занимает одно из первых мест.
Общие ресурсы речного стока составляют 4338 куб. км/год.
Гидроэнергетика России характеризуется высокой степенью
концентрации мощности. В стране действует 13 ГЭС единой мощностью 1 ГВт и
более, из них 6 ГЭС имеют мощность по 2 ГВт и более. Атомные электростанции в
России к началу 1997 г. находились в эксплуатации 29 энергоблоков на 9 АЭС.
Мощность АЭС составляет 21,3 ГВт и в 1997 г. было выработано 108,5 ТВт/ч
электроэнергии.
На сегодняшний день отрасль находится в кризисе. Основная
часть производственных фондов отрасли устарела и нуждается в замене. На
сегодняшний день вырабатывание мощности втрое превышает ввод новых. Может
создаться такая ситуация, что как только начнется рост производства, возникнет
нехватка электроэнергии, производство которой невозможно будет нарастить.
Правительство пытается решить проблему с разных сторон: идет
акционирование отрасли, привлечение иностранных инвестиций, внедряется
программа по снижению энергоемкости производства.
Электроэнергетика России сегодня это - Единая энергетическая
система (ЕЭС) являющая собой неуклонно совершенствующийся
высокоавтоматизированный комплекс, объединенный централизованным управлением.
По масштабам ЕЭС России представляется крупнейшей в мире, а по мощности
сопоставима с западно-европейским энергетическим объединением. Воздушные линии
электропередачи (ЛЭП) напряжением от 220 до 1150 кВ объединяются для
параллельной работы 72 региональных энергосистем от Байкала до Калининграда. В
ЕЭС входят около 600 тепловых и более 100 гидравлических электростанций, свыше
31 тыс. км. системообразующих ЛЭП напряжением 500 и 750 кВ.
Складывающаяся ситуация в экономике отражается негативно на
темпах развития энергосистемы, электроэнергетики. Энергобаланс народного
хозяйства подтверждает, что за период с 1990 по 2003 производство и потребление
электроэнергии промышленность остается основным потребителем (59%) на долю
сельского хозяйства приходится менее 10%.
Вместе с тем электроэнергетика развивается в тесном
взаимодействии с другими функциональными элементами общественного производства,
в частности с орудиями и предметами труда и технологиями.
Для решения всех этих мер принята правительственная
программа, представляющая собой сборник конкретных рекомендаций по эффективному
управлению отраслью, ее переходу от планово-административной к рыночной системе
инвестирования.
В программе развития атомной энергетики Российской Федерации
на 1998-2005 гг. и в перспективе до 2010 г. поставлена задача создания
предпосылок крупномасштабного развития атомной энергетике, содействия решению
социально - экономических проблем развития регионов России, расширения ядерных
технологий.
1. Характеристика хозяйства и объекта
электроснабжение подстанция трансформатор
напряжение
Комплекс предназначен для заготовки и переработки молока.
Первичная обработка молока преследует цель подготовить его к транспортировке и
реализации или хранению в свежем виде.
Предусматривается, что основными поставщиками сырья для
молокозавода будут фермерские и животноводческие хозяйства, а также личные
подворья.
Имеется линия по производству пастеризованного молока.
Проектная мощность линии составляет 3-6 тонн молока в смену, а также имеется
линия по производству сливок. Проектная мощность линии составляет 1-2 тонны
сливок в смену.
Помимо производственных помещений имеется холодильный склад,
лаборатория, контора, канализация и технический отсек. Здание молокозавода
спроектировано для эксплуатации при температурах от -40С до +30С. Материал стен
- кирпич.
Модули комплектуются общей двухскатной крышей. Комплекс
обеспечивается газовым отоплением, водой и электроэнергией. Предусмотрены
благоустройство, ограждение и озеленение территории.
Инженерное обеспечение завода решено следующим
образом:
.водоснабжение от собственных скважин;
.сброс стоков на собственные очистные канализационные
сооружения.
.теплоснабжение от центральной котельной, работающей на
природном газе;
. холодоснабжение от собственной аммиачной компрессорной
станции;
. воздухоснабжение от собственной воздушной компрессорной;
Организация контроля за качеством продукции.
Контроль за качеством выпускаемой продукции и
санитарно-гигиеническим состоянием производства осуществляется химической и
бактериологической лабораторией завода.
Лаборатория обеспечивает отбор проб, предварительную
обработку и подготовку их к анализу, проведение анализа проб инструментальными
методами, физико-химический анализ проб, микробиологический контроль.
Установленное оборудование позволяет определить показатель
качества в соответствии с действующей нормативно-технической документацией.
Микробиологические исследования сырьяи готовой продукции, а
также контроль санитарно-гигиенического состояния производства ведется в
соответствии с ГОСТ 9225-78 «Молоко и молочные продукты, методы
микробиологического исследования», химические реактивы для проведения
химических и бактериологических испытаний молочной продукции подбираются и
приобретаются заказчиком в соответствии с вышеуказанными ГОСТ.
Заложенное в технологии оборудование, принятые схемы
технологических процессов, применение вышеперечисленных методов химического и
бактериологического контроля, а также соблюдение санитарных правил позволяет
вырабатывать продукцию в соответствии с требованиями ОСТ на готовую продукцию.
Характеристика электроснабжения и
электрооборудования
Источником снабжения молокозавода «Новомалыклинский» является
трансформаторная подстанция, расположенная во вспомогательном корпусе.
Основными токоприемниками являются электродвигатели
напряжением 380/220 В технологического и сантехнического оборудования.
По обеспечению надежности электроснабжения электроприемники
относятся ко II категории.
Для распределения электроэнергии предусматривается
распределительный пункт, который получает питание от питающего шкафа,
расположенного в электрощитовой.
Для распределения электроэнергии и управления
электроприводами используются ящики управления, силовые ящики, магнитные
пускатели типа ПМА и шкафы управления, поставляемые комплектно с
технологическим оборудованием. Распределительные сети выполнены кабелем АВРГ,
проводом АПВ.
Выбор величины освещенности рабочих поверхностей принят согласно
СН и П П-4-79. Светильники предусмотрены в исполнениях, соответствующих
характеру производства и характеристик среды помещений, в которых они
установлены.
В качестве источников света для помещений предусматриваются
светильники с люминисцентными лампами; для помещений без постоянного пребывания
обслуживающего персонала - светильники с лампами накаливания.
Все нетоковедущие части электрооборудования подвергнуты
занулению. В качестве зануляющих проводников используются нулевые типы питающих
кабелей, а также металлоконструкции.
Характеристика систем водоснабжения и канализации
Системы водоснабжения и канализации спроектированы в
соответствии с предъявляемыми требованиями к качеству воды и анализу сточных
вод.
Водоснабжение цехов производственного корпуса обеспечивается
от собственных артскважин, проектированных на территории завода.
Проектированное водоснабжение предусматривает обеспечение
водой производственных и противопожарных нужд, Расчетные расходы воды
складываются из:
. расходов воды на производственные нужды, принятых согласно
разделам технологического и хладоснабжения;
. расходов воды на внутреннее пожаротушение, принятых в
соответствии со СН и П 2.04.01-85 (2 струи по 5,2 л/с).
Производственная канализация обеспечивает отвод сточных вод
от технологического оборудования. Трубопроводы монтированы из чугунных
канализационных труб (50…100 мм и проложены под перекрытием и в земле внутри
цехов.
2.
Расчет нагрузок на вводе помещения
В соответствии с НТПС-73 при определении электрических
нагрузок проектируемые трансформаторные подстанции, дизельных электростанций и
электрических линий должны быть учтены все потребители электроэнергии,
расположения в зоне электроснабжения проектируемой электроустановки независимо
от их ведомственной принадлежности. Зону электроснабжения от трансформаторных
подстанций электростанций и электрических линий 10…..35 кВ определяют путем
технико-экономических расчетов без учета границ административных районов,
электрические нагрузки определяют по результатам технико-экономического обследования
потребителей электроэнергии с учетом перспективного развития на ближайшие 5-7
лет.
Расчет:
Рассчитываю нагрузку на вводе помещения №1 «Водозабор»
1).Рассчитываем суммарную мощность всех двигателей.
SРдв = Рдв1+Рдв2+ … +Рдвn = 8+8=16 кВт
). Рассчитываем суммарную мощность освещения
SРосв = Рл1+Рл2+
… +Рлn
Рл - мощность одной лампы (кВт).
SРосв = 0,1 кВт.
).Рассчитываем установленную мощность.
∑Руст = ∑Рдв + ∑Росв=16+0,1=16,1кВт.
По таблице 10.2 стр. 158 И.Л. Каганов «Курсовое и дипломное проектирование»
определяем:
соѕj дн =0,75, соѕj вч =0,80
Определяем ѕin j для дневного и вечернего максимума
sinj дн =
=
sinj вч =
=
Определяем tg j для
дневного и вечернего максимума
tgj дн = sinj дн/cosj дн = 0,66/0,75 =0,88
tgj вч = sinj вч/cosj вч = 0,6/0,8 =0,75
). Определяем реактивную мощность двигателей в дневной максимум:
∑Qдв = ∑Pдв * tg цдн = 16 * 0,88 = 14,08 кВАр
). Находим полную расчетную мощность:
Sрасч =
Рекомендуемый коэффициент дневного и вечернего максимумов для
производственных помещении принимается:
Кдн = 1; Квч = 0,6; [ Л-1 стр. 6]
). Определяем активную и полную дневную и вечернюю нагрузку.
S дн = Sрасч* Кдн=21*1=21 кВА [ Л-6 стр. 121]
S в = Sрасч* Квч=21*0,6=12,6 кВА
Рдн = S дн* Соsцд=21*0,75=15,75 кВт [ Л-1 стр. 127]
Рвч = S вч* Соsцв=12,6*0,8=10,08 кВт
Аналогично рассчитываем остальные здания и записываем в
Таблицу №1
Таблица №1
|
№
|
Наименование
помещения
|
Руст
|
Рдн
|
Рвч
|
Соsцд
|
Соsцв
|
Sдн
|
Sвч
|
х
|
y
|
|
1
|
Водозабор
|
16,1
|
15,75
|
10,08
|
0,75
|
0,80
|
21
|
12,6
|
2,5
|
25,5
|
|
2
|
Контора
|
3
|
2,55
|
1,62
|
0,85
|
0,90
|
3
|
1,8
|
26,5
|
25,5
|
|
3
|
Канализация
|
11,36
|
11,05
|
7,02
|
0,85
|
0,90
|
13
|
7,8
|
36
|
2
|
|
4
|
Молокозавод
|
Подсобное
помещение
|
0,1
|
0,09
|
0,05
|
0,85
|
0,90
|
0,1
|
0,06
|
9
|
13
|
|
5
|
|
Компрессорная
|
108,1
|
107,89
|
69
|
0,75
|
0,80
|
143,86
|
86,3
|
12
|
13
|
|
6
|
|
Щитовая
|
0,1
|
0,09
|
0,05
|
0,85
|
0,90
|
0,1
|
0,06
|
12
|
9
|
|
7
|
|
Слесарка
|
6,2
|
6,12
|
3,8
|
0,75
|
0,80
|
8,16
|
4,8
|
9
|
9
|
|
8
|
|
Фасовочный цех
|
4,6
|
4,5
|
2,88
|
0,75
|
0,80
|
6
|
3,6
|
19,5
|
17
|
|
9
|
|
Цех приемки
|
8,9
|
8,85
|
5,6
|
0,75
|
0,80
|
11,8
|
7
|
27,5
|
17
|
|
10
|
|
Холодильная
камера
|
0,06
|
0,045
|
0,029
|
0,75
|
0,80
|
0,06
|
0,036
|
10,5
|
17
|
|
11
|
|
Цех первичной
переработки молока
|
70,3
|
69,54
|
44,5
|
0,75
|
0,80
|
92,72
|
55,63
|
21,5
|
11
|
3. Разработка схемы электроснабжения
Сельские трансформаторные подстанции, как правило, располагаются
в центре нагрузок. Для большей надежности электроснабжения потребителей
целесообразно сооружать двух трансформаторные РТП и ТП с резервным питанием от
соседней подстанций.
Мероприятия по повешению надежности электроснабжения (МПН)
можно разделить на две группы: организационно - технические, в процессе
эксплуатации, и технические, при проектировании и сооружений сетей.
Технические мероприятия заключаются в следующим:
. Повышение надежности отдельных элементов
электрических сетей;
2. Сокращение радиуса действия сетей и их
секционирование;
. Применение кабельных линий;
. Сетевое резервирование, т.е. питание по резервным
линиям от других подстанций, установка двух трансформаторов на ТП.
Зона линии распространяется на окружность 500-600 метров.
Исходя из занимаемой застройкой Х=50 метров Y=35 метров, предусматриваю
установку одной подстанции. Исходя из требований надежности электроснабжения (2
кат.) допускается устанавливать один трансформатор. Для увеличения надежности
снабжения подстанция включается в магистральную линию 10кВ, что даёт
возможность её питания с двух сторон. Для надёжности электроснабжения со
стороны 0,4 кВ часть линий предусматриваю кабельными и для уменьшения их длины
подстанцию располагаю как можно ближе к цеху переработки молока.
4. Выбор местоположения подстанции
Площадку для строительства ТП в соответствии с НТПС нужно
выбирать на незаселенной местности, не затопляемой паводковыми водами, в центре
нагрузок или вблизи от неё. Площадка должна иметь по возможности
инженерно-геологические условия, допускающие строительство без устройства
дорогостоящих заземлений и фундаментов под оборудование и не вызывает большого
объема планировочных работ. Компоновка оборудования подстанции должна
обеспечивать простые и удобные подходы и выводы ВЛ всех напряжений с
минимальным числом пересечений и углов, удобные подъезды передвижных средств и
механизмов для транспортировки и ремонта оборудования, возможность дальнейшего
расширения подстанции, если это предусмотрено схемой перспективного развития.
При выборе подстанции, для строительства подстанции нужно
руководствоваться рядом требований одно из которых расположение подстанции в
центре нагрузок.
Центр нагрузок можно определить графическим способом по
формулам:
Центр нагрузок по расчету Xр=16,14, Yр=13,04. Так как центр
нагрузок по расчёту попадает на здание молокозавода, необходимо сместить
подстанцию на место удобное для эксплуатации и не мешающему техническим
процессам на предприятии. С учетом вышеизложенных требований переносим
подстанцию на новые координаты: Хр=12 Yр=2
. Расчет электрических нагрузок по линиям
В соответствии с НТПС-73 при определении электрических
нагрузок проектируемых трансформаторных подстанций, дизельных электростанций и
электрических линий должны быть учтены все потребители электроэнергии,
расположенных в зоне электроснабжения проектируемой электроустановки не
зависимо от их ведомственной принадлежности. Расчетные нагрузки не
сельскохозяйственных потребителей учитывают на основании заявок,
предоставляемыми потребителями и подтвержденными в случае необходимости
соответствующими расчетами.
Зону электроснабжения от трансформаторных подстанций,
электростанций и электрических линий 6….35кВ определяют путем
технико-экономических расчетов без учета границ административных районов.
Электрические нагрузки определяют по результатам технико-экономического
обследования потребителей электроэнергии с учетом перспективного развития на
ближайшие 5-7 лет.
Подсчет электрических нагрузок в сетях 0,38 кВ производится
путем суммирования расчетных нагрузок на вводах потребителей отдельно для
дневного и вечернего максимумов нагрузок.
Максимальную расчетную мощность на участках сетей 0, 38-20 кВ
определяют с учетом коэффициентов одновременности, если суммированные нагрузки
не отличаются одна от другой более чем в четыре раза. При суммировании нагрузок
табличным методом к большей нагрузке прибавляют добавку от меньшей.
Полную расчетную мощность на участках сетей 0,38…35 кВ
определяют делением расчетной активной мощности участка на соответствующий
коэффициент мощности. Расчетную мощность ТП (кВт) на шинах 0,4 кВ определяют
путем суммирования расчетных мощностей всех групп табличным методом. Расчетная
мощность определяется путем деления активной мощности на коэффициент мощности.
Примерно такие же результаты получают при суммировании мощности головных
участков отходящих линий 0,38 кВ табличным методом.
Из анализа нагрузок, предусматриваю запитывание здания
«молокозавод» по 2 кабельным линиям, а остальные здания по воздушным линиям.
По таблице 15.7 стр. 147 И.Л. Каганов «Курсовое и дипломное
проектирование» нахожу добавку для меньшей нагрузки
Линия №1 Участок ТП - 1
Sд=21∙1=21 кВ*А
Sв=21∙0,6=12,6 кВ*А
Линия №2 Участок ТП - 1
Sд=131∙1=131 кВ*А
Sв=78,7∙0,6=47,2 кВ*А
Линия №3 Участок ТП - 1
Sд=131∙1=131 кВ*А
Sв=78,7∙0,6=47,2 кВ*А
Линия №4 Участок 1 - 2
Sд=3∙1=3 кВ*А
Sв=3∙0,6=1,8 кВ*А
Линия №2 Участок ТП - 1
Sд= 13+∆3=13+1,8=14,8 кВ*А
Sв= 7,8+∆1,8=7,8+0,6=8,9 кВ*А
Результаты расчетов сводим в таблицу №2
Таблица №2
|
вид линии
|
номер линии
|
Участок линии
|
S дн
|
S вч
|
|
воздушная
|
Линия №1
|
ТП-1
|
21
|
12,6
|
|
кабельная
|
Линия №2
|
ТП-1
|
131
|
47,2
|
|
кабельная
|
Линия №3
|
ТП-1
|
131
|
47,2
|
|
воздушная
|
Линия №4
|
ТП-1
|
3
|
1,8
|
|
воздушная
|
Линия №4
|
1-2
|
14,8
|
8,9
|
. Расчет мощности трансформатора и выбор
подстанции
Мощность трансформаторной подстанции выбирают по расчётной
мощности на шинах низкого напряжения с учётом перегрузочной способности ТП и
требований по обеспечению необходимой степени надёжности электроснабжения
потребителей. Сельские потребительские подстанции выполняются как правило
одно-трансформаторными типа ТМ мощностью не более 160 и 250 кВ*А Подстанции
большей мощности или с двумя трансформаторами сооружают для электроснабжения
сельскохозяйственных комплексов. Двух трансформаторные подстанции обеспечивают
более высокую надёжность электроснабжение, однако значительно дороже
однотрансформаторных равной мощности. Поэтому установка двух трансформаторов
должно иметь технико-экономическое обоснование. При выборе типа подстанции
предпочтение следует отдавать подстанциям типа КТП (комплексные ТП) заводского
изготовителя, которые экономически выгоднее мачтовых и требует значительно
меньше времени и труда при монтаже. Мачтовые подстанции применяются при наличии
местных материалов для их изготовления в тех случаях, когда по климатическим
условиям, условиям транспортировки и др. они более приемлемы, чем КТП.
Расчет:Рассчитываем дневную мощность
трансформаторной подстанции:
Sт.п.дн.=Sл2дн+DSл1дн+DSл3дн+DSл4дн,
где Sл2дн - большая нагрузка на участке (кВ*А),
DSл1дн, DSл3дн, DSл4дн - добавки от меньшей
нагрузки на участке.т.п.дн. = 131 + D21 + D131
+ D3+ D14,8 = 131+13,1+92,6+1,8+9=
=247,5 кВ*А
Рассчитываем вечернюю мощность трансформаторной подстанции:
Sт.п.в.=Sл2в+DSл1в+DSл3в+DSл4в+DSосв
т.п.в. = 47,2 + D12,6 +
D47,2 + D1,8 + D8,9 + D2 = 47,2 + 7,7 + 32 + 1,2 +
5,4+1,2=94,7кВ*А
Дальнейший расчет выполняем по наибольшей из полученных двух
значений т.е. Sт.п.дн., и рассчитываем с учетом перспективы на 5-7 лет:
Sтп =Smax * kn,
где kn коэффициент перспективы: kn =1,3
Sт.п.= 247*1,3 = 321,75 (кВ*А)
По полученному значению мощности из таблицы экономических
интересов трансформаторных подстанций нагрузок, выбираем рекомендуемую мощность
трансформатора. И.П. Каганов «Курсовое и дипломное проектирование» стр. 161,
табл. 16.1. Выписываем технические данные трансформатора и КТП в таблицы №3,
№4.
Таблица №3. Технические данные трансформатора
|
Тип
трансформатора
|
Номин.
Мощность, кВА.
|
Сочетание
напряж, кВ
|
Схема гр. соед.
обмоток
|
Потери, Вт
|
Напряжение
К.З., %
|
Ток Х.Х
|
Сопр. Zк тр-ра
0,4кВ, Ом
|
|
|
|
|
Х.Х.
|
К.З
|
|
|
|
|
|
ВН
|
НН
|
|
Уровень А
|
Уровень Б
|
|
|
|
Прямой посл.
|
При I№К.З.
|
|
ТМ
|
250
|
10
|
0,4
|
11 гр
|
740
|
820
|
3700
|
4,5
|
2,4
|
0,029
|
0,312
|
Таблица №4. Технические данные КТПП - В - 630 - 2
|
Ном.мощн.
тр-ра., кВА
|
Сторона высшего
напряжения
|
Сторона низшего
напряжения
|
|
Ном. ток, А
|
Iнтр-ра, А
|
ввод
|
Тип и
номинальный ток(А) расцепителя автоматического выключателя
|
|
|
|
|
|
Линия №1
|
Линия №2
|
Линия №3
|
Линия №4
|
Линия №5
|
|
250
|
14,5
|
32
|
362
|
РП-5 ТРН-10
|
А3716 - 160/100
|
А3716 - 160/100
|
А3716 - 160/100
|
А3716-160/100
|
А3716 - 80/63
|
Составления таблицы отклонения напряжения
Определение допустимых потерь и надбавок
трансформатора
Исходные данные расчета электрических линий напряжения до 35
кВ включительно - нормы отклонений напряжения на зажимах электроприемников, в
соответствии с которыми отклонения напряжения при 100% нагрузке не должны
выходить за пределы -5%, и при 25% нагрузке - за пределы +5%.
Для определения допустимых потерь напряжения составляют
таблицу, в которой учитывают изменения напряжения в каждом звене электрической
сети от центра питания до любой контрольной точки сети. В качестве контрольных
точек принимают наиболее удаленный и ближайший электроприемники потребительских
в режимах 100 и 25% нагрузки.
Отклонения напряжения в контрольной точки сети определяют
путем алгебраического суммирования всех отклонений, потерь и надбавок
напряжения от центра питания до этой точки. Отклонения, потери и надбавки
напряжения при заполнения таблиц выражают в процентах номинального напряжения
сети.
Определяем отклонение напряжения у потребителя при 100%
нагрузке.
U100=∑Н100+∑ДU100
Где ∑Н100 - сумма надбавок Uпри 100% нагрузке.
∑ДU100 - сумма потерь U при 100% нагрузке.
Принимаю U100=-5%
Рассчитываю потерю U в линии 10кВ.
Длина линии 10кВ L=4 км. Потери напряжения линии 10 кВ
принимаются равной 0,7 на 1 км.
ДUл -10кВ= 0,7*L=0,7*4=-3%
Потерю U в тр-ре беру равной ДUтр.= -4%.
Потерю Uв линии 0,38кВ внутренней проводки берем равной ДUл 0,38=-2%.
ДUл100=+5+5=10%
ДUл100=U100-∑Н100 =10 - (-5)=15%
Определим потерю напряжения в линии 0,38кВ в наружной сети.
ДUлн0,38кВ=∑ДU100-ДUв0,38-ДUл10-ДU.=
+15 - (-2) - (-3) - (-4)=-6%(со знаком минус)
определяю отклонение напряжения у потребителя при 25%
нагрузке.
U25=∑Н25+∑Д U25
Где ∑Н25 - сумма надбавок при 25% нагрузке.
∑Д U25 - сумма потерь при 25% нагрузке.
∑Н25=-5%
∑Д U25=ДUл10+ДUтр=-0,75-1=-1,75%
U25=+1,2+5-1,75=4,4%
Строим таблицу отклонений напряжений.
Таблица №5
|
Звено
электрической сети
|
Откл U 100%
|
Откл U 25%
|
|
Шина 10кВ
подстанции 35/10кВ
|
+5
|
+1,2
|
|
Потери
напряжения в линии 10кВ
|
-3
|
-0,75
|
|
Тр-тр 10/0,4 кВ
U пост. ДU
|
+5 -4
|
+5 -1
|
|
Линия 0,38кВ.
Потери в наружной сети Потери во внутренней сети
|
-6 -2
|
0 0
|
|
Отклонение
напряжения у потребителя
|
-5
|
+4,4
|
Т.к. отклонение напряжения у потребителя не превышает
допустимых, значений то таблица построена правильно.
7. Расчет сечения проводов и проверка сечения
проводов по потерям напряжения
Марки и площадь сечения проводов ВЛ выбираем по
эквивалентности мощности из таблицы интервалов экономических нагрузок для
основных и дополнительных проводов ВЛ-0,4кВс учетом 3-го района по гололеду.
После этого по монограмме определяют потери напряжения в линии для этих
проводов. Расчет кабелей произвожу по длительному току нагрузки. Предусматриваю
прокладку кабеля в земле а асбоцементных трубах 
80 мм. Глубина закладки
0,7 метров. Эквивалентную мощность определяем по формуле
экв = kg * S, где
kg - коэффициент динамики роста
S - максимальная мощность (кВ*А).
Для с/х потребителей kg=0,7;
Расчет сечения воздушных линий
Линия №1
Участок ТП - 1
Smax = 21 кВаэкв = 0,7*21=14,7 кВА
Район по гололёду - 3
Выбираю марку провода: 4А-25+А-25
Линия №4
Участок ТП-1
Smax=14,8 (кВ*А)
Sэкв=kg*Smax=0,7*14,8=10,36 (кВ*А)
Выбираю марку провода: 4А-25+А-25
Участок 1-2.
Smax=3 (кВ*А)
Sэкв=kg*Smax=0,7*3=2,1 (кВ*А)
Выбираю марку провода: 4А-25+А-25
Расчет кабельных линий.
Линия №2.
Участок ТП-1.
Smax=131 (кВ*А)
Iд.д.-ток длительно допустимый
сечение кабеля выбираем 70 мм. Кабель АВВГ 3х70+1х25.
Линия №3.
Участок ТП-1.
Smax=131 (кВ*А)
Iд.д.-ток длительно допустимый
сечение кабеля выбираем 70 мм. Кабель АВВГ 3х70+1х25.
Выбранные сечения линий 0,4кВ необходимо проверить на допустимые
потери напряжения.
Проверка
сечения проводов по потерям напряжения
Потерю напряжения на участке ВЛ в процентах от
номинального напряжения определяют по расчетной мощности Sрасч без учета
коэффициента динамики роста нагрузок по формуле.
DUуч. =DUуд*L*Sрас.*10-3
где, (Л.7 С. 225)
ДUуд - удельная потеря напряжения, %(кВА*км).
L - длина участка, м.
В случае если потеря напряжения окажется больше
допустимой, нужно заменять провода на большее сечение до тех пор, пока
расчетные потери напряжения не станут равными допустимым потерям или несколько
меньше их самих.
Удельные потери напряжения Uуд определяю по номограмме
23.2 (Каганов стр. 264)
Так как явно выражена преобладание дневных мощностей, то
учитываем только дневную потерю.
Определяем потерю напряжения на участках
воздушных линий
Л.1 Уч.ТП-1
DUуд=0,78 кв*А*км
DUуч. =, 78*24,5*21*10-3
=0,4%
Так как потери 0,4% не превышает допустимых, то сечение
провода выбрано верно.
Л.4 Уч.1-2
DUуд=0,78 кв*А*км
DUуч. =, 78*23,5*3*10-3
=0,05%
Так как потери 0,05% не превышает допустимых, то сечение
провода выбрано верно.
Л.4 Уч.ТП-1
DUуд=0,78 кв*А*км
DUуч. =, 78*20*14,8*10-3
=0,23%
Так как потери 0,23% не превышает допустимых, то сечение
провода выбрано верно.
Определяем потерю напряжения на участках
кабельных линий
Л.2 Уч.ТП-1
Uуч. = Iл*Zл
Для кабеля АВВГ 3х70+1х25 R0. = 0,48;
Х0. = 0,06;
0,0017Ом
DUуч. = 189*0,017=3,2 В →
Так как потери 0,84% не превышает допустимых, то сечение
провода выбрано верно.
Л.3 Уч.ТП-1
DUуч. = Iл*Zл
Для кабеля АВВГ 3х70+1х25 R0. = 0,48;
Х0. = 0,06;
0,0017Ом
DUуч. = 189*0,017=3,2 В →
Так как потери 0,84% не превышает допустимых, то сечение
провода выбрано верно.
Полученные данные по потерям напряжения в линии занесены в
табл. №6
|
таблица №6
|
|
№ линии,
участка
|
Sд
|
Sв
|
Длина участка
(м.)
|
∆Uуд.
|
∆Uуч.
|
От начала линии
|
Провод/кабель
|
|
Л1 Уч. ТП-1
|
21
|
12,6
|
24,5
|
0,78
|
0,4
|
0,4
|
4А-25+А-25
|
|
Л2 Уч. ТП-1
|
131
|
78,7
|
3,5
|
-
|
0,84
|
0,84
|
АВВГ 3х70+1х25
|
|
Л3 Уч. ТП-1
|
131
|
78,7
|
3,5
|
-
|
0,84
|
0,84
|
АВВГ 3х70+1х25
|
|
Л4 Уч. ТП-1
|
14,8
|
8,9
|
20
|
0,78
|
0,23
|
0,28
|
4А-25+А-25
|
|
Л4 Уч. 1-2
|
3
|
0,5
|
23,5
|
0,78
|
0,05
|
0,05
|
4А-25+А-25
|
8.
Проверка линии 380 В на возможность запуска самого мощного двигателя
Возможность пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым
ротором от сети напряжением 380В проверяют по формулам:
(23.6)
или в относительных единицах
(23.7),
где Мн - номинальный момент электродвигателя Н*м, 
- коэффициент запаса, учитывающий
несовпадение действительных характеристик двигателя с каталожными данными и
погрешности расчета (
=1,2…1,3); Мс.мех - момент
сопротивления механизма Н*м; Мс.мех* - момент сопротивления
механизма в относительных единицах; mп’ - краткость пускового момента двигателя с учетом изменения
напряжения при пуске.
, где
- напряжение на зажимах электродвигателя при пуске в относительных
единицах;
Uн -
номинальное напряжение в сети (В);
Uп -
номинальное напряжение сети, В;
mп -
краткость пускового момента двигателя при номинальном напряжении.
Устойчивость работы асинхронных двигателей при пуске соседнего
двигателя проверяют по формуле:
или в относительных единицах
, где
Мн - номинальный момент работающего двигателя,
Мс.мех - момент сопротивления механизма, приводимого в
движение работающим двигателем mmax’ -
краткость критического момента двигателя с учетом снижения напряжения при пуске
соседнего двигателя.
mmax’=U*mmax,
где mmax - краткость критического момента
двигателя при номинальном напряжении.
Выписываю данные трансформатора и двигателя.
Трансформатор ТМ - 250/10
Sн.т =250кВА
Uн.2=0,4кВ
Рх.х.=0,82 кВт
Рх.3.=3,7 кВт
Uн.3=4,5%
Z= 0,029 Ом
Двигатель АИР200S2 Рн=45кВт, Iн=28,5А, Кi=7,5, Cosцн= 0,88, mn=1,8
Момент сопротивления механизма двигателя составляет половину
номинального момента двигателя
Мс.м=0,5*Мн
. Определяю сопротивление линии и трансформатора
ro=0,0013Ом*м
n=ro*l=0,0013*297=0,39
Ом
o=0,00007 Ом*м
xn= xo*l=0,00007*297=0,02 Ом
rт=∆Pм.н.*Uн2/Sн.т2=3,7*0,42*103/2502=592/62500=0,0095
Ом
Хт=√Z2т-rт2=√0,0292-0,00952=0,027
Ом
1. Нахожу внешнее сопротивление
вн=rr+ rт=0,39+0,0095=0,4 Ом
хвн=хл+ хт=0,02+0,027=0,047
Ом
2. Коэффициент мощности при пуске
сos цn = 2* сosцn*mn/Кi=2*0,87*2,9/7=0,72
Тогда потеря напряжение будет составлять
∆Un=√3*(rвн*сosцn+хвн*sinцn) In/Uн=1,73 (0,4*0,72+ 0,047*√1-0,722)
* *28,5*7,5/380= =1,73 (0,288+0,0329)*213,75/380=0,31
. Напряжение при зажимах двигателя при пуске.
Un= Uш/1+∆Un=0,95/(1+0,31)=0,72
. Кратность пускового момента двигателя с учетом снижения
напряжения пр пуске.
n=∆Un2* mn=0,722*2,9=1,508
. Условия возможности пуска
≥ззап.*Мс.мех./ mn=1,25*1/1,508=0,82
Так как 1≥0,82, то условия пуска выполняются.
.
Расчет и выбор защиты линии 0,38 кВ
Для защиты отходящих от ТП линий 380/220В применяют автоматы
серий А3700, АЕ-2000, АВМ и плавкие предохранители ПН2 и ПР2. Автоматические
выключатели и предохранители выбирают и проверяют по условию срабатывания при
однофазном коротком замыкании на корпус или нулевой провод. В соответствии с
ПЭУ в установках напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью для
обеспечения быстрого срабатывания защиты от однофазного короткого замыкания ток
однофазного короткого замыкания I(1) должен быть не менее трехкратного значения
номинального тока плавкой вставки предохранителя, или расцепителя автомата с
обратно зависимой от тока характеристикой.
Для автоматов, имеющих только электромагнитный расцепитель,
кратность тока однофазного короткого замыкания должна быть не менее 1,4 при Iн номинальном токе
автомата до 100А и 1,25 при номинальном токе автомата более 100А.
Выбор автомата для Линии №1.
Условия выбора:
н.р. ≥ (1,1…. 1,2) * Iл
(1,1…. 1,2) * I = (1,1…. 1,2) * 30,3= 33,33….. 36,36 А
Выбираю автомат марки A3716Б
Номинальный ток выключателя Iн.в =80А
Номинальный ток расцепителя Iн.р=40А
А ≥ (1,1…. 1,2) * Iл Условие выполняется.
Выбор автомата для Линии №2. Условия выбора:
Iн.р. ≥ (1,1…. 1,2) * Iл
(1,1…. 1,2) * I = (1,1…. 1,2) * 189= 207,9….. 226,8 А
Выбираю автомат марки A3726Б
Номинальный ток выключателя Iн.в =250А
Номинальный ток расцепителя Iн.р=250А
250А ≥ (1,1…. 1,2) * Iл Условие Iн.р. ≥ (1,1….
1,2) * Iл выполняется.
Выбор автомата для Линии №3.
В связи с тем, что линии №2 и №3 идентичны, см. расчет линии
№2
Выбор автомата для Линии №4.
Условия выбора:
н.р. ≥ (1,1…. 1,2) * Iл
(1,1…. 1,2) * I = (1,1…. 1,2) * 21= 23,1….. 25,2 А
Выбираю автомат марки A3716Б
Номинальный ток выключателя Iн.в =80А
Номинальный ток расцепителя Iн.р=40А
А ≥ (1,1…. 1,2) * Iл Условие выполняется.
Проверяем
аппараты защиты на надежность срабатывания при токах однофазного короткого
замыкания.
Проверяем автомат защиты в Линии №1.
Провод А25
r0=1.33 мОм/м
х0=0,27 мОм/м
L=24,5 м
. Находим активное и индуктивное сопротивление петли:
rп=2*L* r0=2*24,5*1.33*10-і=0,065 (Ом)
хп=2*L* х0=2*24,5*0,27*10-і=0,013 (Ом)
. Находим полное сопротивление петли:
. Находим ток короткого замыкания:
, где
Uф - фазное
напряжение (220В),
Zn - сопротивление петли (Ом);
ZT - сопротивление трансформатора при
однофазном коротком замыкании.
Условие проверки автомата 
Условие проверки выполнено - автомат подходит.
Проверяем автомат защиты в Линии №2.
Кабель АВВГ 3х70+1х25 в земле
L=3,5 м
Для сечения 70 мм. r0=0.48 мОм/м
х0=0,06 мОм/м
Для сечения 25 мм. r0=1.33 мОм/м
х0=0,07 мОм/м
Находим ток короткого замыкания:
, где
Uф - фазное
напряжение (220В),
Zп - полное сопротивление петли фаза-ноль до точки К.З. (Ом);
ZT - сопротивление трансформатора при
однофазном коротком замыкании.
ф =r*L=0,48*3,5=0,00168 Ом
хф =х*L=0,06*3,5=0,00021
Ом
0 =r0*L=1,33*3,5=0,0046 Ом
хф =х0*L=0,07*3,5=0,00024 Ом
Zп=Zф+Z0=0,00169+0,0046=0,006
Ом
Условие проверки автомата 
Условие проверки выполнено - автомат подходит.
Проверка автомата защиты в Линии №3 идентична Линии №2
Проверяем автомат защиты в Линии №4.
Провод А25
r0=1.33 мОм/м
х0=0,27 мОм/м
L=43,5 м
. Находим активное и индуктивное сопротивление петли:
rп=2*L* r0=2*43,5*1.33*10-і=0,1157 (Ом)
хп=2*L* х0=2*43,5*0,27*10-і=0,02349 (Ом)
. Находим полное сопротивление петли:
. Находим ток короткого замыкания:
, где
Uф - фазное
напряжение (220В),
Zn - сопротивление петли (Ом);
ZT - сопротивление трансформатора при
однофазном коротком замыкании.
Условие проверки автомата 
Условие проверки выполнено - автомат подходит.
Полученные данные занесены в таблицу №7
Таблица №7
|
№
линии
|
Длина линии
|
провод
|
Тип автомата
|
Iн.в (А)
|
Iн.р (А)
|
Zп
|
Iк.з
|
|
|
1
|
24,5
|
4А-25+А-25
|
A3716Б
|
80
|
40
|
0,066
|
2018,13
|
50,4
|
|
2
|
3,5
|
A3726Б
|
250
|
250
|
0,006
|
4489,8
|
17,9
|
|
3
|
3,5
|
АВВГ 3х70+1х25
|
A3726Б
|
250
|
250
|
0,006
|
4489,8
|
17,9
|
|
4
|
43,5
|
4А-25+А-25
|
A3716Б
|
80
|
40
|
0,118
|
1366,45
|
34,16
|
10.
Расчет заземления подстанции
Исходные данные для проектирования и выполнения заземляющих
устройств - предельные значения их сопротивлений., принимаемые в соответствии с
ПУЭ в зависимости от напряжения, режима и элемента электроустановки, подлежащего
заземления. Если к заземляющему устройству присоединяют элементы
электроустановок разных напряжений и назначений, то принимают наименьшее
нормирование сопротивление заземления 1з для электрооборудования.
Для электроустановок с глухозаземленной нейтралью напряжением
до 1000 В сопротивление заземляющего устройства. К которому присоединяют
нейтрали генераторов и трансформаторов, должны быть не более: при напряжении
380/220 В - 4 Ом. Эти сопротивления должны быть обеспечены с учетом
использования естественных заземлений. А также повторных заземлений нулевого
провода воздушный линий напряжением до 1000 В при числе отходящих линий не
менее двух. При этом сопротивление искусственного заземления, к которому
присоединены нейтрали генераторов и трансформаторов, не должны быть выше 30 Ом
при 380/220В, если меньшего сопротивления не требуется по условиям грозозащиты,
и если к этому заземлению не присоединяют электрооборудование выше 1000В.
Повторное заземление нулевого провода выполняют на концах воздушных линий или ответвлений
длиной более 200 м и на вводах в здание. Если электроустановки, подлежащие
заземлению размещены вне зданий, расстояние от них до ближайшего повторного
заземления или до заземления нейтрали источника питания не должно превышать 100
м. Более частые заземления нулевого провода выполняют, если это требуется по
условиям грозозащиты. Общее сопротивление заземляющих устройств всех повторных
заземлений должны быть не более: 10 Ом при 380/220В. При этом сопротивление
заземляющего устройства каждого из повторных заземлений должно быть не более:
для электроустановок 380/220В - 30.
В соответствии с ПУЭ для электроустановок напряжением до 1000
В с заземленной нейтралью при удельном сопротивлении грунта с более 100 Ом.м
допускают увеличивать сопротивления заземляющих устройств в с/100 раз, для всех
других систем при удельном сопротивлении грунта более 500 Ом.м в с/500 раз. Во
всех случаях допускается увеличивать сопротивление заземляющего устройства не
более чем в 10 раз.
1. Определяют расчетное сопротивление грунта для
стержневых заземлителей.
срасч=Кс*К1* сизм=1,15*1,0*120=138
Ом м.
Кс=1,15
К1=1,0
сизм=120 Ом.м
2. Сопротивление вертикального заземления из круглой
стали.
Rв=0,366*срасч.[ℓ КL/d+0.5* ℓ (4hср+L/4hср-L)]/L=0,366*138
[ℓ2*5/0,01+0.5* ℓ 4*3,3+5/4*3.3-5]/5=31,2 Ом.
3. Сопротивление повторного заземления не должно превышать 30
Ом.
При с>100 Ом м,
Rп.з≤30*с/100=30*138/100=41 Ом
Для вторичного заземления принимаю один стержень длиной 5 м и
диаметром 10 мм, сопротивление которого 32 Ом<41 Ом
. Общее сопротивление всех восьми повторных заземлений
rп.з= Rп.з/n=31,2/9=3,46Ом<4 Ом.
. Определяют сопротивление заземлений нейтрали трансформатора
с учетом повторных заземлений
lв=85 км
I3=Uн* lв/350
Где Uн - номинальное напряжение трансформатора, кВ; lв - длина всех линий.
I3=10*85/350=2,41А rшк =125/2,41=51,1 Ом
в соответствии с ПУЭ сопротивление заземляющего устройства
при присоединении к нему электрооборудования напряжением до и выше 1000В не
должно быть более 10 Ом и 125/I3, если последнее меньше 10 Ом.
Так как rиск =51,1 Ом<10 Ом, то для расчета принимаю
наименьшее из этих значений rиск =10 Ом.
. Определяю теоретическое число стержней
nт= Rв/ rиск =31,2/10 Ом=3,12
Принимаю четыре стержней1 и располагаю их в грунте на
расстоянии 5 метров один от другого. Длина полосы связи
Lr = а* nт
Где Lr - длинно полосы связи, м;
а - расстояние между стержнями, м;
nт - число стержней.
Lг=5*4=20 м
. Определяют сопротивление полосы связи. Для этого определяют
срасч.
срасч= Кс* К1* сизм.=2,5*1,*120=300
Ом. м
Кс=2,5
К1=1
. Определяют действительное число стержней при n=5 а/L=5/5=1
зв=0,69
зг=0,45
Тогда действительное число стержней
nд=Rв* зг(1/r расч* зг-1/Rг)/ зв=31,2*0,45
(1/10*0,45-1/24,2)/0,69=3,6.
Принимаем для монтажа четыре стержней и проводим проверочный
расчет при n=6
и а/L=1
зв =0,69, зг =0,45
. Действительное сопротивление искусственного заземления
Rиск = Rв* Rг/ Rг*n*зв*+ Rв* зг=31,2*24,2/24,2*4*0,69+31,2*0,45=755,04/80,83=9,3
Ом
Общее сопротивление заземляющего устройства с учетом
повторного заземления нулевого провода
срасч= rиск * rп.з./ rиск + rп.з=9,3*3,46/(9,3+3,46)=32,178/12,76=2,52 Ом <4
Ом
По условиям общее сопротивление заземляющего устройства с
учетом повторных заземлений нулевого провода должно быть менее 4 Ом, это
условие соблюдается, следственно расчет выполнен, верно.
11.
Молниезащита
Атмосферное электричество проявляется в
виде молний, электростатической индукции и электромагнитной индукции от
грозового разряда. Все это опасно для жизни людей и животных и одной из причин
пожаров.
Линейные молнии представляют собой разряды
между облаками или между и землей, происходящие в десятитысячные доли секунды и
сопровождающиеся громом и протеканием тока в десятки килоампер, а иногда и
более двухсот. Линейная молния более опасна при прямом ударе, который чаще
всего происходит в предметы, имеющие большую высоту, чем расположенные
поблизости. Однако молния чаще может ударять и в предметы, которые находятся
над зонами с хорошей проводимостью грунта. Это могут быть берега рек, места с
близким расположенным к поверхности грунтовых вод. Поэтому человеку,
застигнутому грозой в холмистой местности, не следует находиться не только на
холмистой местности, но и в лощинах, лучше переждать грозу на склоне холма,
особенно среди больших камней или у песчаных откосов, так как там электрическое
сопротивление грунта больше и вероятность удара молнии в этом месте меньше.
Прямой молнии в здание или сооружение и
разряды от электростатической индукции облаков и от электромагнитной индукции
тока молнии внутри здания могут поражать в нем людей, вызывать пожары и взрывы,
разрушения каменных и бетонных сооружений, расщеплять деревянные опоры
воздушных линий и повреждать изоляцию. Защита от атмосферного электричества
открытых РУ электростанций, подстанций и электрический линий осуществляется по
особым правилам и изучается электриками в дисциплине «Электроснабжение
сельского хозяйства». Все прочие объекты защищают в соответствии с «Инструкцией
по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений».
Для защиты от прямого удара молнии
применяют стержневые или тросовые молниеотводы. Стержневой молниеотвод
представляет собой вертикальный стальной стержень любого профиля, укрепленный
на опоре, стоящий поблизости от защищаемого объекта или на дереве. Расстояние
от опоры до здания не нормируется, но желательно чтобы оно было менее 5 метров,
во избежание перекрытия с молниеотвода на здание. Площадь поперечного сечения
стержня, называемого молниеприемником, обычно бывает не менее 100м2,
а длина - не менее 200 мм. Его соединяют с заземлителем токоотводом из стальной
катанки диаметром не менее 6 мм, но можно использовать в качестве токоотводов
металлоконструкции защищаемых зданий и соединений со сваркой их сочленений. Это
металлические фермы, колонны, направляющие лифтов, пожарные лестницы.
При появлении грозовых перенапряжений на
проводах линии изоляторы перекрываются по поверхности электрическим разрядом на
заземленные крюки, а в дома проникают только сравнительно не большие
перенапряжения. Только приближение во время грозы к проводке на несколько
сантиметров может представлять опасность, например при попытке включить или
выключить свет, радио. А при отсутствии или неправильном выполнении грозозащиты
наблюдались случаи поражения людей на расстоянии 2 метров от проводки и более.
Молниезащита подстанции с высокой стороны
осуществляется разрядниками, которые размещены непосредственно на подстанции. С
низкой стороны, разрядники размещены на первой опоре. Разрядник состоит из
вилитовых дисков, которые при номинальном напряжении определенной ВЛ не
пропускают электрический ток. При атмосферном перенапряжении с увеличением тока
вилитовые диски меняют свое свойство, и через стальной стержень прикрепленный
гайкой к нижней части разрядника замыкает провод на землю. С верхней части разрядник
соединяется к токоведущей конструкции. Для защиты линий от перенапряжений
предусмотрено повторное заземление, расстояния их друг от друга зависит от
грозового района, который определяет количество грозовых часов в год. Оно
осуществляется соединением траверсы с помощью стального провода к штырю,
который забивается в землю на определенное расстояние, в зависимости от грунта.
12.
Конструктивное выполнение ВЛ - 0,4 кВ
При выполнении проекта воздушных линий
следует руководствоваться правилами устройства электроустановок (ПУЭ), нормами
технологического поектированния электрических сетей сельскохозяйственного
назначения, нормами технологического поектированния дизельных
электростанций, строительными нормами и правилами. При проектировании должны
быть учтены следующие основные требования: надежность электроснабжения;
надлежащее количество электростанций передаваемый потребителям; механическая
прочность всех элементов линий; безопасность для людей и животных; удобство
эксплуатации; минимум затрат при сооружении и эксплуатации.
Низковольтные линии для питания
молокозавода «Новомалыклинский» выполнены на напряжение 380/220 В с
глухозаземленой нейтралью. Магистральные линии выполнены пятипроводными: три
фазных провода, один фонарный и один нулевой провод.
Для строительства воздушных линий
применены железобетонные опоры: шесть угловых и девятнадцать промежуточных
опор. Угловые опоры расположены на местах поворота линий, а также для натяжения
линии. Расстояние между опорами 25-30 метров. При вводе в здание проводов, расстояние
от опоры до здания до опоры не более 15 метров. Расстояние между проводами на
опоре и в полете, когда наибольшая стрела провеса до 1.2 метров, и так как
молокозавод «Новомалыклинский» расположен в третьем климатическом районе по
гололеду, где толщина стенки гололеда достигает 15 мм, не менее 60 сантиметров.
Расстояние от проводов, при наименьшей стреле провеса, до земли и проезжей
части улиц не менее 6 метров, а пересечении непроезжей части улиц ответвления
от воздушных линий к вводам не менее 3,5 метров.
На опорах с проводами сечением 25 мм2
для крепления провода ВЛ к опорам, установлены изоляторы марки ТФ-16 и крюки
КН-16. Используются изоляторы РФО-16 и крюки КН-18. Для монтажа воздушных линий
использованы провода А-25 с сечением 25 мм2. Нулевой провод заземлен
на вводах в здания.
13.
Описание технологических процессов
Первичную обработку молока проводят для сохранения его
пищевой и технологической ценности на возможно длительный промежуток времени.
Молоко-скоропортящийся продукт. Чтобы сохранить его пищевую и технологическую
ценность на возможно более длительный промежуток времени проводят первичную
обработку молока.
К первичной обработке молока относят:
1. очистку для удаления механических и часто
бактериальных примесей.
. охлаждение для замедления жизнедеятельности
микроорганизмов, вызывающие порчу и скисание молока.
3. Пастеризацию - тепловую обработку, применяемую для
уничтожения микроорганизмов в молоке.
Свежее молоко, очищенное и охлажденное сразу после
выдаивания, обладает бактерицидными свойствами, губительно действуя на
микроорганизмы в течение некоторого времени. Однако это не может полностью
обеспечить уничтожению микроорганизмов, в особенности если молоко загрязнено в
ходе доения или получено от больной коровы. В таком случае Молокозаводы
применяют метод пастеризации - нагрев молока с выдержкой при t ниже 100о С.
Зораженное патогенными микроорганизмами молока стерилизуют под давлением при t 120……1500С,
при этом погибают также и скоры бактерий.
Молокозавод поставляющий молоко непосредственно в торговую
сеть, применяет схему:
Очистка - охлаждение - пастеризация - фасовка в мелкую тару -
хранение - отправка в торговую сеть.
.
Расчет и выбор электродвигателей
Асинхронные двигатели - самые
распространенные из всех видов электрических машин из-за их простаты,
надежности и меньшего в сравнении с другими машина веса, габарита, стоимости и
других достоинств. Асинхронные двигатели с короткозамкнутыми роторами и фазными
роторами начиная с 1950 года разрабатывались и выпускались в нашей стране в виде
единой серии: А-АО (1949-51 г.), А2-АО2 мощностью 0,6 - 100 кВт
(1958-1960 годы): А-АК мощностью 100-1000 кВт (1952-1956): А2-АК2 мощностью
100-1000 кВт (1964-1965): А3-АО3 мощностью 132-500 кВт, 4А и АИР мощностью 0,06
- 400 кВт (до настоящего времени)
В настоящее время в России освоен выпуск
новой серии асинхронных двигателей серии RА (0,37-100 кВт): 5А
(5АН) (0,37-400 кВт) и 6А.
Разработка 4А, АИР, RА, 5А 6А базировались
кроме отечественных стандартов на рекомендациях МЭК (Международная
электротехническая комиссия). В серии 4А 17 габаритов, число ступеней мощности
составляет 33, высоты всех осей вращения 50 - 350 мм.
Асинхронные двигатели различаются по
степени защиты (например: IР 23, IP 44), способы охлаждения (например: ICO 1, IСО141), способу монтажа
(например: Iм
1001). IP означает - international Profection. 23-защищенное,
44-закрытое исполнение. IC - international looling, 01-машина с
самовентиляцией.
IСО141-машина обдуваемая
наружным вентилятором, расположенном на его валу. Iм - international mouting: Iм 1001-машина на лапах, с
двумя подшипниковыми щитами, с горизонтальным расположением вала, с
цилиндрическим концом.
Машины подразделяются по климатическим
условиям эксплуатации. Используют следующие обозначения климатического
исполнения машин эксплуатируемых на суше, реках, озерах. Для климатических
районов с умеренным климатом - У, с холодным климатом - ХЛ, с влажным
тропическим климатом-ВТ, с сухим тропическим климатом - ТС, с сухим влажным -
Т, общеклиматического исполнения - О.
Выбираю электродвигатель для насоса
молока.
Определяем мощность двигателя.
Р= (Q*H*p*k) /(102*зн* зп)
[Л - 3 стр. 7]
где, Q= Qл*Kнер - подача жидкости
насосом, м3/с;
где, Qл - расход жидкости, м3/ч;
Qл= 85 м3/ч
Kнер=1,3-коэффициент часовой
неравномерности
Q= 85*1,3 = 110,5 м3/ч
= 0,03 м3/с
Н = 4 м - полный напор, м;
р = 1030 кг/м3 - плотность
молока, кг/м3;
к = 1,15 - коэффициент запаса мощности (от
5 до 50 кВт - 1,15)
зн= 0,8 - КПД насоса;
зп = 1 - КПД передачи
Р= Q*H*p*k/102* зн* зп=
0.03*4*1030*1.15/102*0.8*1= 1,7 кВт.
Выбираем электродвигатель серии АИР80В2УЗ
Рн=2,2 кВт
Iн = 4,62А.
Кi=7
Аналогично рассчитываем двигателя для
остальных машин и заносим в Таблицу №8
Таблица №8
|
№ по плану
|
Марка машин
|
Технические
данные
|
|
|
Марка двигателя
|
Рн,
кВт
|
Iн, А
|
зн, об/мин
|
Кi
|
|
1
|
Очиститель
|
АИР132М2УЗ
|
11
|
21,04
|
2910
|
7,5
|
|
2
|
Сепаратор №1
|
АИР160S2УЗ
|
15
|
28,37
|
2920
|
7
|
|
3
|
Сепаратор №2
|
АИР160S2УЗ
|
15
|
28,37
|
2920
|
7
|
|
4
|
Вентилятор
|
АИР80В4УЗ
|
1,5
|
3,51
|
1400
|
5,5
|
|
5
|
Молочный насос
№1
|
АИР80В2УЗ
|
2,2
|
4,62
|
2850
|
7
|
|
6
|
Молочный насос
№2
|
АИР80В2УЗ
|
2,2
|
4,62
|
2850
|
7
|
|
7
|
Молочный насос
№3
|
АИР80В2УЗ
|
2,2
|
4,62
|
2850
|
7
|
|
8
|
Молочный насос
№4
|
АИР80В2УЗ
|
2,2
|
4,62
|
2850
|
7
|
|
9
|
Молочный насос
№5
|
АИР80В2УЗ
|
2,2
|
4,62
|
2850
|
7
|
|
10
|
Молочный насос
№6
|
АИР80В2УЗ
|
2,2
|
4,62
|
2850
|
7
|
|
11
|
ТМУ-1000
|
Компрессор
тепл. насоса
|
АИР100L2УЗ
|
5,5
|
10,64
|
2850
|
7,5
|
|
12
|
|
Насос воды
|
АИР80А2УЗ
|
1.5
|
3,30
|
2874
|
7
|
|
13
|
|
Насос воды
|
АИР80А2УЗ
|
1,5
|
3,30
|
2874
|
7
|
|
14
|
|
Молочный насос
|
АИР80А2УЗ
|
1,5
|
3,30
|
2874
|
7
|
Схема силовой сети
Расчет
и выбор пускозащитной аппаратуры
Аппараты управления предназначены для
включения, отключения и переключения электрических цепей и электроприемников,
регулирования частоты вращения и электродвигателей, регулирования силовых,
осветительных, нагревательных и других электроустановок.
Защитные аппараты предназначены для
отключения электрических цепей при возникновении в них ненормальных режимов
(короткие замыкания, значительные перегрузки, резкие понижения напряжения и
др.)
Аппараты управления и защиты выбирают по
ряду параметров, основные из которых - номинальные токи и напряжения. Кроме
того, аппараты выбирают по климатическому исполнению (ГОСТ 155437) по степени
защиты от действия окружающей среды (ГОСТ 14252-69) - и другим параметрам в
зависимости от назначения аппарата. От правильного выбора пусковой и защитной
аппаратуры в большей мере зависит надежность работы и сохранность
электрооборудования в целом.
Выбор магнитных пускателей.
Электромагнитные пускатели служат для дистанционного
управления асинхронными двигателями (включение, отключение, реверс) трехфазными
асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором мощностью до 110 В
напряжением до 500 В. Наиболее широкое распространение получили
электромагнитные пускатели серии ПМЕ -000 и ПАЕ-100 с Iн от 3,2 до 150А.
Постепенно их заменяют более совершенными пускателями серии
ПМН 0000000 с Iн от 10 до 200А.
Структурные обозначения и основные технические данные серии
ПМЛ.
Код для расшифровки типов электромагнитных пускателей серии
ПМЛ.
ПМЛ 1234567
. Габарит пускателя
) - 10А
) -25А
) -40А
) -63А
) -80А
) -125А
) -200А
. Электрическое исполнение пускателя.
) пускатель без теплового реле.
) пускатель с теплового реле.
) без теплового реле.
) с теплового реле.
) пускатель Y/ ∆ - звезда-треугольник
. Степень защиты от окружающей среды.
- IPOO
- IP54C кнопкой «Реле»
- IP54C кнопкой «Пуск» и «Стоп»
- IP54C кнопкой «Пуск», «Стоп» и сигнальной лампой.
. Условное обозначение соответствующее наличию блокировочных
комплектов.
- 13 (10…25А); 13+1 р (40…63 и 80…200А)
- 1 р (10…25А); 2 р (80…200А)
- 3з+3 р (80…200А)
- 3з+1 р (80…200А) 1з - один замыкающий контакт
- 5з+1 р (80…200А) 1 р - один размыкающий контакт
. Климатическое исполнение пускателя.
У - умеренный климат
О - общеклиматический
. Категория размещения
2 - под навесом
- с микроклиматом.
. Класс износостойкости материала.
Выбираем магнитные пускатели серии ПМЛ.
Выбираю электромагнитный пускатель надвигатель 22кВт серии
АИР200М6 Iн.а =44,62А, Рн = 22кВт
ПМЛ - 4201
4 - величина пускателя на 63А.
- нереверсивный пускатель с теплового реле
- открытого исполнения
- число блокировочных контактов
Аналогично описываю остальные электродвигатели, и заношу в
таблицу.
|
№ по плану
|
Марка машин
|
Технические
данные
|
|
|
Марка двигателя
|
Рн, кВт
|
Iн, А
|
Пускатель
|
|
1
|
Двигатель 22кВт
|
АИР200М6
|
22
|
44,62
|
ПМЛ - 4201
|
|
2
|
Двигатель
5,5кВт
|
АИР132S6
|
5.5
|
12.25
|
ПМЛ - 2200
|
|
3
|
Двигатель
5,5кВт
|
АИР132S6
|
5.5
|
12.25
|
ПМЛ-2200
|
|
4
|
Двигатель-1,1кВт
|
АИР80В6
|
1,1
|
3,04
|
ПМЛ - 1200
|
Выбор тепловых реле
В сельскохозяйственных электроустановках
наибольшее распространение получили однополюсные реле типа ТРП, двухполюсные
типа ТРН и трехполюсные типа РТЛ. Номинальные токи вставок реле типа ТРП
рассчитаны на температуру окружающего воздуха 40 0 С, поэтому при их
выборе необходимо вводить температурную поправку. Реле типа ТРН выпускают с
температурной компенсацией; номинальные токи вставок соответствуют температуре
окружающего воздуха 20 0 С.
Трехполюсные тепловые реле типа РТЛ с
биметаллическими элементами наиболее совершенны. Их преимущества: ускоренное
срабатывание при обрыве одной фазы, температурная компенсация, возможность
регулировать ток несрабатывания, наличие контакта для размыкания цепи катушки
контактора и включения сигнализации. В реле данного типа нет сменных нагревательных
элементов. Его защитные характеристики несколько лучше, чем у реле типов ТРП и
ТРН. Также реле РТЛ подходит для электромагнитных пускателей типа ПМЛ. Тепловые
реле предназначены для зашиты от перегрузок асинхронных электродвигателей с
короткозамкнутым ротором.
Из расчетно-монтажной схемы видно что
электродвигатели защищены тепловыми реле.
Для двигателя Дв-22кВт Iн=44,62А
выбираю реле типа РТЛ-205704:
номинальный ток теплового реле Iн=80 А,
ток теплового элемента Iс.р.=52А;
пределы регулирования по току ∆I=47-57 А.
Для остальных двигателей, тепловые реле выбираю аналогично и
записываю в таблицу №
Таблица №
|
№ двигателя
|
марка реле
|
Iн.р., А
|
Iс.р., А
|
∆I, А
|
|
М1
|
РТЛ-205704
|
80
|
52
|
47-57
|
|
М2
|
РТЛ-101604
|
25
|
12
|
9,5-14,0
|
|
М3
|
РТЛ-101604
|
25
|
12
|
9,5-14,0
|
|
М4
|
РТЛ-100804
|
25
|
3,2
|
2,4-4,0
|
Выбор
автоматических выключателей
Автоматический выключатель - это
коммутационный аппарат предназначенный для защиты электроустановок напряжением
до 1000 В от коротких замыканий и перегрузок. В сельских электроустановках
наибольшее применение получили автоматические выключатели серии АЕ-1000,
АЕ-2000, А 3700, ВА 51.
Автоматические выключатели выбирают по
следующим условиям:
н.а.≥ Uн.у.
Iн.а. ≥ Iн.у.
Iн.р. ≥К н.т.*
Iр.мах.
Iн.э. ≥Кн.э.*
Iк.мах.
I пред.откл. ≥ Iк.мах.
Где Uн.а., Uн.у. -
соответственно номинальные напряжения автомата и электроустановки.
Iн.а, Iн.у. - номинальные токи
автоматического выключателя и электроустановки.
Iн.р. - номинальный ток
теплового расцепителя автоматического выключателя.
К н.т. - коэффициент надежности
учитывающий разброс по току срабатывания теплового расцепителя, принимается в
процентах от 1,1 до 1,3%.
Кн.э. - коэффициент надежности,
учитывающий разброс по току электромагнитного расцепителя и пускового тока
электродвигателя.
I пред.откл. - предельный
отключающий автоматический ток.
Iк.мах. - максимальный ток
короткого замыкания в месте установки автоматического выключателя.
Выбор автоматического
выключателя для одного двигателя.
1) Iн.р. ≥ Iн.д. - если автомат
расположен открыто.
Iн.р. ≥(1,1.. 1,2) Iн.д. - если установлен в
шкафу.
) Рассчитывается ток электромагнитного
расцепителя.
Iэ.м.р. ≥1,25*Iпуск - АП, АЕ.
Iэ.м.р. ≥1,5*Iпуск - А3700, ВА.
Выбираем автоматический выключатель для
самого мощного двигателя Рн=22кВт; Iн=44,62А; Кi=6,5.
) Iн.р. ≥ Iн.д
Выбираем автоматический выключатель серии
АЕ 2046Р
Iн.а.=63 А.
Ị=50А
) Iэ.м.р. ≥1,25*Iпуск=1,5* 44,62*6,5=435А.
Выбираем Iэ.м.р.=12* Iн.р.=12*50 =600А.
Следовательно, ложных отключений при
запуске двигателя не будет
Расчет
силовой сети
Выбор сечения кабеля для ответвления к двигателю
Силовая электропроводка должна
соответствовать условиям окружающей среды их архитектурным особенностям
помещения, в которых их прокладывают. При этом должны быть приняты во внимание
следующие факторы: безопасность людей и животных, пожаро- и взрывоопасность,
надежность и удобство эксплуатации, экономические показания.
Площади сечения проводов и кабелей силовых
электропроводов выбирают по длительному и допустимому тону нагрева и по
допустимой потере напряжения. Кроме того, площадь сечения проводов кабелей
должны быть не меньше, чем разрешается по условиям механической прочности.
Провода и кабели должны быть выбраны таким
образом, чтобы температура провода при длительном протекании рабочего тока
нагрузки не была больше предельно допустимой.
Расчетную мощность на вводе в здание
принимают по нормативным данным или определяют путем сменных графиков
электрических нагрузок. По нармотивам данную расчетную мощность принимают при
разроботке проектов.
Шкаф распределительный: ПР11-3006 - IP2143 I= 63А
Размеры 600*650*150
ПР11-3010IP2143пылебрызго -
защитного исполнения.
КАБЕЛЬ НА ВВОДЕ
Iраб=Ко*(У Iраб+Iосв)
где Ко-коэффициент
одновременности=0,6 (Л-2)
Iраб=0,6
(44,62+12,25+12,25+3,04+0,9)=73,03А
С учетом осветительной нагрузки Iосв=0,9кВт
Выбираем кабель АВРГ сечением токоведущей жилы 25мм2
Iн.р.
87,63А
Выбираем автомат на вводе АЕ2056
15.
Описание схемы автоматизации тепловой установки
Принципиальная электрическая схема
установки ТМУ-1000 предусматривает возможность ручного и автоматического
управления. Контроль за рабочими параметрами установки осуществляют датчики и
регуляторы. Термореле ТР1 контролирует температуру горячей воды для
технологических нужд, Если она выше 45 -50°С, термореле включает вентиль Вн для
подачи воды к потребителю. Терморегуляторы ТР2 и ТРЗ установлены в
перегревателе. Регулятор ТР2 поддерживает температуру пастеризационной воды на
уровне 82 - 85°С включением и отключением групп ТЕНов (магнитные пускатели Р2 и
РЗ). Контакты ТР2 в цепях реле Р8 и Р9 срабатывают при различных температурах
(соответственно 82°С и 85° С). Терморегулятор ТРЗ настроен на температуру
пастеризационной воды 79 С и при достижении ее включает насос горячей воды для
прогрева системы. Для зашиты ТЕНов от перегрева установлен датчик уровня воды
ДУ2. при достаточном уровне воды датчик замыкает свой контакт и через
замыкающий контакт реле Р12 подготавливает цепе магнитных пускателей Р2 и РЗ
включени. Терморегулятор ТР4 установлен в баке ледяной воды он осуществляет
включение насоса ледяной воды, когда ее температура снизится до 2°С. Молоко в
пастеризатор поступает из промежуточного бака. Контроль наличия молока в баке
осуществляет датчик реле ДУ1. только при наличии молока может включится насос
подачи молока в пастеризатор.
Автоматическое управление осуществляется
при переводе ключа В9 в положение «Авт.». Включение компрессора теплового
насоса магнитным пускателем Р1 возможно при замкнутых контактах: реле Р12
(уровень горячей воды в системе достаточен) и реле давления РД (наличие фреона
в системе теплового насоса). Одновременно с включением компрессора получает
питание реле времени РВ1, которая через размыкающий контакт промежуточного реле
Р13 отключает компрессор, если система через определенное время не выйдет на
заданные технологические параметры. Одновременно с компрессором через контакты
реле Р8 и Р9 получает питание магнитные пускатели Р2 и РЗ, включающие ТЕНы,
установленные в перегреватели. При достижении температуры горячей воды 79°С
включается насос горячей воды (магнитный пускатель Р4) для прогрева системы.
После включения насосов горячей и холодной воды через замыкающие контакты Р4 и
Р5 включается реле времени РВ2. Через 30с замыкаются контакты РВ2 и при
замкнутом контакте Р11 (контроль наличия молока) включается молочный насос
(магнитный пускатель Р6). Размыкающие контакты Р6 отключают реле времени РВ1
- система вышла на заданный технологический режим пастеризации и охлаждения
молока.
При выходе на режим насос молока не
включается. Реле времени Р1, продолжая работать, через 40-50 мин замыкает
контакт РВ1 в цепи реле Р13 и включает световую и звуковую сигнализацию, а
размыкающий контакт Р13 отключает компрессор. Вся система будет остановлена.
Для повторного включения необходимо разблокировать реле Р13, для чего ключ 89
ставится в среднее (нулевое) положение.
Система может использоваться не только для
пастеризации и охлаждения молока, но и для теплоснабжения других процессов.
Список
литературы
электроснабжение подстанция трансформатор
напряжение
1. Акимцев Ю.И. «Электроснабжение сельского
хозяйства» Москва «колос» 1994.
2. Астахов А.С. «Краткий справочник по
машинам и оборудованию для животноводческих ферм» Москва «Колос» 1977.
. Белянчиков Н.Н. «Механизация
животноводчества и кормоприготовления» Москва, ВО «Агропромиздат» 1990.
. Герасимович А.С. Электрооборудование и
автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок» Москва «Колос» 1990.
. Жилинский Ю.М. «Электрическое освещение
и облучение» Москва «Колос» 1982.
. Каганов И.Л. «Курсовое и дипломное
проектирование» Москва, ВО «Агропромиздат», 1980.
. Кноринг Р.М. «Справочная книга для
проектирования электрического освещения», Ленинград «Энергия», 1976.
. Колесник А.А. «Курсовое и дипломное
проектирование» Москва «Колос», 1983.
. Кудрявцев И.Ф. «Электрооборудование и
автоматизация сельскохозяйствнных агрегатов и установок» Москва, ВО
«Агропромиздат», 1988.
. Листов П.Н. «Применение электроэнергии
в сельскохозяйственном производстве» Москва «Колос», 1974.
. Луковников А.В. «Охрана труда» Москва
«Колос», 1984.
. Мартыненко И.И. «Курсовое и дипломное
проектирование по комплексной электрификации и автоматизации» Москва «Колос»,
1978.
. Правила устройства электроустановок
(ПУЭ) - Москва: «Энергоатомизат», 1976.
. Руководящие материалы по проектированию
электроснабжения с/х (РУМ) - Москва: ВО «Агропромизат», 1981 г.
. Сокол А.Н. «Организация и планирование
электрификации на сельскохозяйственных предприятиях» Москва, ВО «Агропромиздат»,
1988.
. Харкута К.С., С.В. Яницкий, Э.В. Ляш
«Практикум по электроснабжению сельского хозяйства» Москва, ВО «Агропромиздат»,
1992.