Розробка оптимальної системи електропостачання термічного цеху

Зміст

Реферат

Вступ

1. Загальна частина

1.1 Вихідні дані

.2 Загальні відомості

1.3 Вибрати схеми внутрішнього електропостачання

. Розрахункова частина:

.1 Розрахунок електричних навнтажень

.1.1 Визначення силового навантаження

2.1.2 Визначення освітлювального навантаження

2.1.3 Визначення річний час максимуму втрат

2.2 Визначення потужності КУ з номінальною напругою конденсаторів 0,4кВ

2.3 Вибір кількості та потужності трансформаторів

.4 Вибір перерізу кабельної лінії напругою понад 1 кВ

.5 Розрахунок струмів короткого замикання

.6 Вибір електричних апаратів в електричній мережі вище 1кВ.30

.7 Вибір плавких запобіжників, автоматів та перерізу кабелів за допустимим нагріванням

.8 Вибір автоматів

.9 Знаходимо провідники

. Розрахунок пристрою заземлення

.1 Розрахунок опору заземлення

.Висновок

Література

Реферат

Об'єктом проектування є електропостачання термічного цеху цеху.

Мета роботи - розробка оптимальної системи електропостачання термічного цеху

Під час роботи зібрані вихідні дані: генплан цеху з розташуванням технологічного обладнання, електричні навантаження, категорія надійності електропостачання електроприймачів, схема живлення цехової трансформаторної під станції, напруга на шинах джерела живлення, відстань від джерела живлення до цехової трансформаторної підстанції, тип шкафів розподільного пристрою джерела живлення, дані для розрахунку струмів короткого замикання, середовище цеху, характеристика ґрунту в місці пристрою заземлення.

Результатом роботи є вибір оптимальної схеми і конструктивного виконання цехової силової мережі, розрахунок електричних навантажень, вибір кількості та потужності трансформаторів цехової трансформаторної підстанції та компенсуючих пристроїв, вибір перерізу провідників напругою понад і до 1 кВ, розрахунок втрат і відхилень напруги в цеховій силовій мережі, розрахунок струмів короткого замикання, вибір електричних апаратів напругою до 1 кВ, розрахунок заземлення цехової трансформаторної підстанції.

Вступ

Життя сучасної людини неможливо уявити без широкого спектру самого різноманітного електрообладнання. Познайомившись з подібними приладами з дитинства, ми не розлучаємося з ними до самої старості, що не дивно - адже саме вони роблять наше життя більш комфортним, зручніше і динамічніше. День сучасної людини, як правило, починається з чашки гарячої кави, а закінчується вимиканням світильника. Повсюдно нас оточує електрика, будучи незамінним помічником, без сумніву, в усіх сферах життєдіяльності людини. Люди не помічають його присутності, але зате варто йому покинути наше житло лише на кілька хвилин, як тут же починається паніка, адже в наш час людина не уявляє своє життя без різних електроприладів. І хоч більшість людей з усього довгого шляху цього виду енергії до їх чайника або плити помічають лише відрізок дроти, треба добре розуміти, що "дружба" з електрикою стане взаємної тільки в тому випадку, якщо ми будемо знати, що воно собою представляє, де « живе »і як потрапляє в наші побутові прилади. Крім звичайної розетки, проводів і вимикачів у своєму будинку людина також може побачити електричний щит. Його функція, по суті, - це зберігання та захист різноманітних пристроїв, які призначені для забезпечення стабільного функціонування електромережі житла. Проводяться такі щити, зазвичай з пластика або металу і бувають двох типів: вбудовані (розташовуються в ніші стіни) та висячі (кріпляться на стіну). Для захисту від проникнення в них сторонніх осіб, вони, як правило, мають кришку, що закривається на ключ. Є й інше обладнання, зовні схоже на щит і використовується для тих же цілей - це електрошафи, однак, вони, як правило, мають великі габарити і призначені для функціонування на більш складних ділянках.

У них може встановлюватися найрізноманітніше електротехнічне обладнання: пускачі, контактори, лічильники і т.д.

Тепер перейдемо до іншого не менш важливого моменту. Задавалися Чи ви коли-небудь питанням, як електрика, що йде з масивним проводів ліній високої напруги, потрапляє в будинок в точності таким, яким воно необхідне побутових електроприладів або, скажімо, верстатів на заводі? Цією роботою займаються трансформатори, Які перетворять тисячі вольт що йдуть по ЛЕП в усьому нам знайомі 220. Ще одним важливим приладом є запобіжники, які захищають електромережу будинку у випадках несправностей, короткого замикання або перевантаження мережі, які у свою чергу можуть спричинити пожежу або псування домашньої техніки. Як видно, перед тим як досягти Вашого чайника ток проробляє довгий шлях через безліч спеціальних пристроїв, сукупна робота яких грає першорядну роль для забезпечення комфортного життя сучасної людини.

1. Загальна частина

.1 Вихідні дані

.        Виконати проект електропостачання термічного цеху

.        Відстань від підстанції до ТП цеху 10 км

.        Кількість змін 3

.        Категорії надійності електропостачання 1

.        Середовище цеху кліматична зона 3

.        Характеристика ґрунту в місці пристрою заземлення суглинок

.2 Загальні відомості про термічний цех

Устаткування термічного цеху повинне бути розташоване так, щоб був вільний доступ до всіх печей, ванн, бакам і щоб між печами, ваннами, баками були вільні проходи, нічим не зайняті і не захаращені.Особливо важливо, щоб були достатньо широкі, вільні проходи у дверцят печей і на шляху від печей до гартівних баків, інакше терміст, вийнявши деталь з печі і несучий її до гартівних бака, може спіткнутися і впасти.

Устаткування термічних цехів ділиться на тригрупи: основну, додаткову і допоміжне.

Устаткування термічних цехів перед ставляют печі різної конструкції, в принципі не відрізняються від печей: у ковальському цеху, а також печі-ванни, де містяться розплавлений свинець, селітра, ціанистіз'єднання, гартівні ванни (з мінеральним маслом або водою) установки електрочастотного нагріву.

На металургійних заводах термічній обробці піддають злитки з легованих сталей і кольорових металів, сортовий прокат і пресовані профілі, листовий метал, холоднокатану стрічку, труби, дріт і основні види прокату, призначені для залізничного транспорту (рейки, бандажі, колеса, осі, на- кладки). Основними технологічними операціями термічної обробки, застосовуваними на металургійних заводах, є різні види відпалу, нормалізація, високий відпуск, рідше загартування (наприклад для аустенітних сталей) ізагартування з відпуском.

Термічна обробка прокатних виробів може значною мірою підвищити їх механічні властивості: міцність, пластичність, в'язкість, що дозволяє знизити масу деталей машин і конструкцій, виготовлених із прокату, і підвищити експлуатаційну стійкість виробів. Так, термічна обробка рейок подвоює строк їх служби, а термічна обробка залізничних вагонних коліс збільшує їх стійкість майже в три рази.

Електрична піч опору

Електрична піч опору, електрична піч, в якій тепло виділяється в результаті проходження струму через провідники з активним опором. Е. п. с. широко застосовуються при термічній обробці, для нагріву перед обробкою тиском, для сушки і плавлення матеріалів. Поширення Е. п. с. визначається їх достоїнствами: можливістю здобуття в пічній камері будь-яких температур до 3000°С; можливістю вельми рівномірного нагріву виробів шляхом відповідного розміщення нагрівачів по стінках пічної камери або вживанням примусової циркуляції пічної атмосфери; легкістю автоматичного управління потужністю, а отже, і температурним режимом печі; зручністю механізації і автоматизації печей, що полегшує роботу персоналу і включення печей в автоматичні лінії; хорошою герметизацією і проведенням нагріву в вакуумі, захисному (від окислення) газовому середовищі або спеціальній атмосфері для химіко-термічної обробки (цементація, азотування); компактністю і ін.

Велика частина Е. п. с. - побічної дії; у них електрична енергія перетворюється на теплову при протіканні струму через нагрівальні елементи і передається виробам, що нагріваються, випромінюванням, конвекцією або теплопровідністю. Пекти складається з робочої камери, освіченим футеруванням з шару вогнетривкої цеглини, що несе на собі вироби і нагрівачі і ізольованого від металевого кожуха теплоізоляційним шаром ( рисунок 1 ). Деталі, що працюють в камері печі, і механізми, а також нагрівальні елементи виконуються з жароміцних і жаротривких сталей і інших жаротривких матеріалів. Для нагріву великих партій однакових деталей застосовують печі безперервної дії (методичні), в яких вироби безперервно переміщаються від одного торця до іншому.

Продуктивність таких печей більша, нагрів виробів однорідніший, витрата енергії менша; як правило, вони у високій мірі механізовані. У Е. п. с. з робочими температурами до 700° З (як періодичної дії, так і в методичних) широко використовується примусова циркуляція газів за допомогою вентиляторів, що вбудовуються в піч або винесених з печі разом з нагрівачами в електрокалорифери. Е. п. с. побічної дії для розплавлення легкоплавких металів (свинець, бабіт, алюмінієві і магнієві сплави) конструюються або у вигляді печей з металевим тиглем і зовнішнім обігрівом, або у вигляді відбивних печей з ванною і розташованими над нею в зведенні нагрівачами. До лабораторних Е. п. с. відносяться невеликі трубчасті, муфельні і камерні печі, а також термостати і сушильні шафи.

В печах прямої дії виріб (пруток, труба) безпосередньо нагрівається струмом, що протікає через нього ( рисунок 2 ), що дозволяє зосередити в нім велику потужність і забезпечити дуже швидкий нагрів (секунди, долі хвилини).

Рисунок.1 Схема пристрою камерної печі опору періодичної дії: 1 - нагрівальні елементи; 2 - вогнетривка частина кладки; 3 - теплоізоляція; 4 - жаротривка черенева плита.

Рисунок.2 Схема пристрою печі опору прямої дії: 1 - виріб, що нагрівається; 2 - понижувальний трансформатор; 3, 4 - контакти.

Вентелятор

Вентиля́тор (рос. вентилятор, нім. Lüfter, Wettermaschine, Ventilator, англ. fan, ventilator) - пристрій для перемішування чи переміщення під певним тискомповітря, газів або сумішей їх з дрібними частинками.

У промисловості застосовують, зокрема, для провітрювання приміщені, підтримання (створення) рудникової (шахтної) атмосфери, очищення повітря в приміщеннях та на шахтах і застійних зонах кар'єрів, для створення штучної тяги в топках котлів, для створення потоку газу (повітря) в технологічних апаратах, пневмотранспортних установках тощо. Основні виробники промислових вентиляторів: Systemair, Soler & Palau, Östberg, Dospel, Dantherm, Vents та ін.

Розрізняють паралельну, послідовну і спільну роботу вентиляторів:

Паралельна робота вентиляторів, (рос. параллельная работа вентиляторов; англ. paralleled fans, fans in parallel,нім. Parallelarbeit f der Grubenlüfter m) - спільна робота вентиляторів (шахтних), при якій одна частина повітря, необхідного для провітрювання шахти, проходить через один вентилятор, а інша - через інший.

Загальна кількість повітря, що подається паралельно працюючими вентиляторами, менше суми їх індивідуальних дебітів.

Послідовна робота вентиляторів, (рос. последовательная работа вентиляторов, англ. fans in series, нім.Reihenarbeit f der Grubenlüfter m - спільна робота вентиляторів, при якій вся кількість повітря, необхідного для провітрювання шахти (дільниці), проходить спочатку через один, а потім через інший вентилятор. Використовується для збільшення напору.

Спільна робота вентиляторів, (рос. совместная работа вентиляторов, англ. ventilators` joint work, нім.Zuzammenarbeit f der Grubenlüfter m) - одночасна робота декількох вентиляторів на одну вентиляційну мережу. Використовується у тих випадках, коли робота одного вентилятора при граничних частотах його обертання не забезпечує потрібних витрат та напір у мережі. Розрізняють паралельну, послідовну і комбіновану роботу вентиляторів. Одні вентилятори можуть розташуватися на поверхні, інші - під землею. Як правило, підземні вентилятори призначені для підсилення провітрювання окремих ділянок вентиляційної мережі і називаються допоміжними.

Насос

Насос - гідравлічна машина, що перетворює механічну енергію приводного двигуна в енергію потоку рідини, що служить для переміщення і створення напору рідин всіх видів, механічної суміші рідини з твердими і колоїдними речовинами або зріджених газів. Слід зауважити, що машини для перекачування і створення напору газів виділені в окремі групи і отримали назву вентиляторів і компресорів. Різниця тисків рідини в насосі і трубопроводі обумовлює її переміщення.

За характером сил переважаючих в насосі : об'ємні , в яких переважають сили тиску і динамічні , в яких переважають сили інерції .

За характером з'єднання робочої камери з входом і виходом з насоса: періодичне з'єднання (об'ємні насоси ) і постійне з'єднання входу та виходу ( динамічні насоси).

Об'ємні насоси використовуються для перекачування в'язких рідин. У цих насосах одне перетворення енергії - енергія двигуна безпосередньо перетвориться в енергію рідини ( механічна => кінетична + потенційна ) . Це високонапорні насоси , вони чутливі до забруднення перекачується рідини . Робочий процес в об'ємних насосах неврівноважений (висока вібрація) , тому необхідно створювати для них масивні фундаменти. Також для цих насосів характерна нерівномірність подачі. Великим плюсом таких насосів можна вважати здатність до сухого всмоктуванню ( самовсмоктування )

Для динамічних насосів характерно подвійне перетворення енергії (1 етап: механічна => кінетична + потенційна; 2 етап: кінетична => потенційна). У динамічних насосах можна перекачувати забруднені рідини, вони володіють рівномірною подачею і врівноваженістю робочого процесу. На відміну від об'ємних насосів, вони не здатні до самовсмоктування.

Таблиця 1.1-Технічна характеристика споживачів

.2 Вибір схеми внутрішнього електропостачання термічного цеху

Дія живильної мережі застосовують радіальні, магістральні та змішані схеми. Розподільну мережу , як правило, виконують радіальною, рідше - магістральною.

Радіальні схеми - це схеми з таким розподілом електроенергії, при якому кожний окремий електро приймач або зосереджена група електроприймачів живляться окремою лінією від того чи іншого ПРЕ.

Переваги радіальних схем: висока надійність: простота експлуатації; зручність автоматизації та захисту.

Недоліки радіальних схем: необхідність розвинутого розподільного пристрою, який займає велику площу і мас багато електричних апаратів (комутаційних та захисних): велика кількість ліній, що підходять від розподільного пристрою, знижує економічність через підвищену витрату провідникового матеріалу; обмежена гнучкість мережі при переміщені устаткування, пов'язаному зі зміною технологічного процесу.

Магістральна схема - це така мережа, уздовж якої в кожній точці можуть бути приєднані споживачі електроенергії.

Переваги магістральних схем: забезпечення найкоротшого шляху від джерела живлення до електроприймачів, що сприяє зменшенню втрат електроенергії; спрощення розподільного пристрою. Висока гнучкість та універсальність мережі при виконанні и шинопроводами, тому що можна переміщувати чи приєднувати нове устаткування без зміни мережі (через зміну технологічного процесу); використаній уніфікованих елементів індустріального виготовлення для монтажу збірних конструкцій.

Недоліки магістральних схем: менша надійність, ніж у радіальних ,деяка перевитрата кольорового металу через застосування шинопроводів і модульної проводки постійного перерізу.

Магістральні схеми застосовуються для живлення: рівномірно розподіленого по площі цеху навантаження; технологічно пов'язаних електроприймачів; симетрично розташованих механізмів у разі значної Іх довжини.

Звичайно цехова силова електрична мережа виконується за змішаною схемою. Змішана схема поєднує в собі елементи магістральної й радіальної - частина електроприймачів одержує живлення від магістралей (І1ІРА), частина - від СРШ які у свою чергу, живляться від розподільного пристрою НН ЦТП або від ШРА. Таке сполучення доз воля більш повно використовувати переваги обох схем в умовах реального розміщення електроприймачів на площі цеху.

За будь-яких схем живлення слід гак розміщувати ПРЕ. щоб звести до мінімуму довжину живильної і розподільної мереж, зворотні (стосовно напрямку від ДЖ) потоки електроенергії.

Зробивши порівняння всіх видів схем, я прийшов до висновку, що для свого курсового проекту електропостачання метало ріжучої майстерні я буду застосовувати змішану схему з'єднання. Так як вона найбільше підходить для мого типу приміщення. Використавши радіальну схему з'єднання я можу більш повно використати її переваги, та зменшити недоліки.

Отже, для курсового проекту вибрано змішану схему з'єднання.

2. Розрахункова частина

.1 Розрахунок електричних навантажень

.1.1 Розрахунок навантажень за методом упорядкованих діаграм

Від правильної оцінки очікуваних електричних навантажень залежить ступінь капіталовкладень при організації електропостачання. Завищення очікуваних навантажень веде до подорожчання будівництва, перевитрати матеріалів, невиправданого збільшення живлять потужностей.

Заниження навантажень, або проектування електропостачання без урахування перспективного зростання потужності виробництва може призвести до додаткових втрат потужності, перевантаження обладнання, або до необхідності кардинальної перебудови системи електропостачання.

Для визначення розрахункових навантажень найбільш часто використовується метод упорядкованих діаграм.

Метод застосуємо, коли відомі номінальні дані всіх електроприймачів підприємства з урахуванням їх розміщення на території підприємства.

Розрахунок

РП-1

Визначаємо середнє активне Рзм і реактивне Qзм навантаження:

Рзм = Рсум * Kв

Рзм = 300 * 0,65 =195 кВт

Qзм = Рзм * tg y

Qзм = 195 * 0,75 =146,25 кВар

Визначаємо максимальну активну розрахункову потужність :

Рр = Рзм * Кn

Рр = 195 * 1 = 195 кВт

Визначаємо максимальну реактивну розрахункову потужність

Qp = Qзм * Кn

Qp = 146,25 * 1 =146,25 кВар

Визначаємо повну потужність

Sр =

Sp =  = 243,75 кВа

Таблиця 2.1. Розрахунок елекьричних навантажень на стороні 1 к В

Інші РП розраховуються по цьому принципу

РП-2

Рр = 78 кВт Qp = 58,5 кВт Sp = 97,5 кВт

РП-3

Рр = 62,4 кВт Qp = 46,8 кВт Sp = 78 кВт

Всього по цеху

Рр = 335,4 кВт Qp = 251,55 кВт Sp = 419,25 кВт

.1.2 Визначення освітлювального навантаження

Розрахунок освітлювальних навантажень виконується по питомій потужності освітлювального навантаження на одиницю корисної площі виробничого приміщення.

Установлена потужність освітлювальних електроприймачів, кВт:

,

де ро - питома потужність освітлювального навантаження, кВт

F - площа виробничого приміщення, м2.

F= а*в

де а і б розміри цеху

Розрахункове навантаження освітлювальних електроприймачів, кВт:

,

де KП - коефіцієнт попиту освітлювального навантаження

К1 - коефіцієнт, який враховує втрату потужності в ПРА, для ламп накалювання К1=1,0, для люмінісцентних ламп К1=1,2, для ламп ДРЛ К1=І.12.

Розрахунок освітлювалювального навантаження

Знаходимо площу цеха за формолою :

F =12*18=216 м2

Питому потужність освітлювального навантаження беремо з таблиці К.4 стор 238 Л1

ро =19 Вт/м2

Установлена потужність освітлювальних електроприймачів знаходимо за формолою :

 кВт

Розрахункове навантаження освітлювальних електроприймачів :

 кВт

Реактивна потужність в ламп накалювань відсутня

2.1.3 Визначення річного часу максимуму втрат;

Річне споживання активної енергії:

Wр=∑Ррмах*Тр; кВт*год

Річне споживання реактивної енергії:

Vр=∑Qрмах*Тр; кВт*год

Річне число годин використання максимальної потужності:

Тмах= √W²р +V²р/S мах;кВт* год

Розрахунок

Річне споживання активної енергії за формулою :

Wр = 343,47 * 8750 = 3005362,5 кВт*год

Річне споживання реактивної енергії за формулою :

Vр = 97,246 * 8750 = 850902,5 кВт*год

Річне число годин використання максимальної потужності за формулою

Тмах = 1725887,9 Мвт*год

2.2.Визначення потужності КУ з номінальною напругою конденсаторів 0,4кВ

Рівень компенсованої реактивної потужності  визначається як різниця реактивних потужностей навантаження підприємства , та потужності, що надається підприємством енергосистемою

:

де Qр -розрахункове реактивне навантаження в максимальному режимі;

QЕ- економічно обґрунтована реактивна потужність системи, котра за технічними вимогами може бути передана споживачу в режимі найбільших активних навантажень

де - Рм = ∑ Р мах розрахункове активне навантаження, кВт ;

tgφе - 0,15 заданий системою рівень компенсації реактивної потужності

Розрахунок

Сумарна потужність компенсуючих пристроїв, які належать установці в системі електропостачання визначається таким чином:

Qкп = Qр - QЕ = 251,55 - 50,83=200,73 кВар

де Qр -розрахункове реактивне навантаження в максимальному режимі;

QЕ- економічно обґрунтована реактивна потужність системи, котра за технічними вимогами може бути передана споживачу в режимі найбільших активних навантажень

QЕ=Рм*tgφ= 338,8*0,15=50,83 кВар

де - Рм = ∑ Р мах = 338,8 розрахункове реактивне навантаження, кВт ;

tgφ - 0,15 заданий системою рівень компенсації реактивної потужності

Обираємо комплектну КУ номінальною напругою 220 В типу УКРП -0,4-220-20У3

Таблиця 2.2 Розрахунок електричних навантажень на стороні 1 кВ

.3 Вибір кількості та потужності трансформаторів

Потужність трансформаторів повинна забезпечувати необхідну потужність в режимі роботи після відключення пошкодженого трансформатора в залежності від вимог, що ставляться споживачами даної категорії.

Число та потужність трансформаторів залежить від розподілення навантажень по площі цеха, наявності місця розташування цехових підстанцій, характеру та режиму роботи електроприймачів. Сучасні цехові трансформаторні підстанції виконуються комплектними (КТП). Вибір КТП здійснюється одночасно з вирішенням задачі компенсації реактивної

потужності .

При проектуванні цехові трансформатори вибираємо без техніко-економічних розрахунків, а користуємось коефіцієнтом завантаження трансформаторів та розрахунковим навантаженням цехів. На трансфоматорних цехових підстанціях приймаємо наступні коефіцієнти завантаження:

а) 0,65-0,7 - для цехів з навантаженням переважно 1-ї категорії;

б) 0,7-0,8 - для цехів з навантаженням переважно 2-ї категорії;

в) 0,8-0,95 - для цехів зі споживачами переважно 3-ї категорії.

Зазвичай цехові підстанції розташовані всередині виробничих корпусів або прибудовуються до них, якщо цьому не перешкоджають виробничі умови або архітектурні вимоги. В середині цехів КТП можуть розташовуватися на перших та других поверхах в основних та головних приміщеннях виробництв, які згідно протипожежних вимог віднесені до категорії Г або Д (Д1 або Д2) ступеню вогнестійкості.

Вибираємо потужність силових трансформаторів:

Sном.т ≥ Sроз

Коефіцієнт завантаження в нормальному режимі:

Розрахунок

Вибираємо потужність силових трансформаторів:

Приймаємо трансформатор ТМ3-630/10 за формулою

Sном.т ≥ Sном.т ; 630 ≥ 421,97

Таблиця 2.3. Технічна характеристика трансформатора

Коефіцієнт завантаження в нормальному режимі за формулою :

.4 Вибір перерізу кабельної лінії напругою понад 1000 В

Згідно з ПУЕ переріз кабелю повинен перевірятися за економічною щільністю струму. Економічно доцільний переріз визначається із співвідношення:

де Iр - розрахунковий струм, А; jек - нормоване значення економічної щільності струму, А/мм2;

Отриманий переріз, приймається, як найближчий стандартний. Прийнята площа перерізу повинна задовольняти вимогам перевірки по допустимому струмовому навантаженню:

де Ідоп - тривалий допустимий струм по умовам нагріву;

Кп -:правочний коефіцієнт на кількість працюючих кабелів, що лежать поряд в землі.

Розрахунковий струм в лінії визначається по формулі:

Ір = Sтр/*Uном

Ід = Кп1*Ідк

Втрати напруги визначаємо по формулі:

U =( Ір*(Rcosφ+Хsinφ) *100%)/Uн,

Визначаємо активний і реактивний опір кабельною в лінії

R=r0*l Ѕ

X=x0*l S

Де І-довжина кабельної лінії,

r0- питомий активний опір алюмінієвого дроту (Додаток Д3[Л3])

x0- питомий реактивний опір алюмінієвого дроту (Додаток Д3[Л3])Визначаємо коефіцієнт потужності по формулі:

сosφ=Р/Ѕ

sinφQ/S

Р, Q, S - беремо з таблиці 2.2 ( після компенсації реактивної потужності)

Розрахунок

Передбачено живлення ТП напругою 10 кВ.

Живлення цехової підстанції лінією 10 кВ.

Розрахунковий струм в лінії визначається по формулі :

Ір=630/*10 = 36,42 А

Перетин кабелю по економічній щільності струму визначаємо по формулі :эк = 38,42/1,6=22,76 мм2эк = 1,6 А/мм2

Приймаємо кабель перетином S =25 мм² при тривало допустимому струмі навантаження Ід.к = 90 А

Ід = 1,17*90 =105,3А- по формулі

Кп1 -поправочний коефіцієнт на tгрунта табл.. М4 стор. 242 [Л1]

Перевіряємо перетин кабелю по допустимій втраті напруги з умови Uпр%Uд% =6%

Визначаємо активний і реактивний опір кабельною в лінії по формулах ,:

= 1,25 *10 = 12,5 Ом

Х=,091*10 = 0,91 Ом

= 12,5 Ом/км. - питомий активний опір алюмінієвого дроту перетину 25 мм² (Додаток Д3[Л3])= 0,91 Ом/км. -- питомий реактивний опір алюмінієвого дроту перетину 25 мм² (Додаток Д3[Л3]).

Визначаємо коефіцієнт потужності:

сosφ =343,47/356,97 = 0,96- по формулі

sinφ =97,249/356,97=0,27- по формулі

Визначаємо відносну втрату напруги на лінії по формулі

U%=

Оскільки 0,768 <6% умови виконана, і вибраний перетин кабелю по втратах напруги задовольняє умовам.

2.5 Розрахунок струмів короткого замикання

Розрахунок струмів короткого замикання виконують для вибору струмоведучих частин та електричних апаратів, для перевірки їх на термічну та динамічну стійкість, для проектування та настроювання релейного захисту та вибору засобів обмеження струмів.

При визначенні струмів короткого замикання, як правило, використовують один із двох методів:

–        метод практичних одиниць - параметри схеми виражають в іменованих одиницях (омах, амперах, вольтах та ін.);

–       метод відносних одиниць - параметри схеми виражають в долях, або процентах від величини прийнятої в якості основної (базисної).

Метод практичних одиниць застосовують при розрахунку струмів короткого замикання відносно простих електричних схем із невеликою кількістю ступенів трансформації.

Методом відносних одиниць зручніше користуватися при розрахунку струмів КЗ в складних електричних мережах із декількома ступенями трансформації.

Розрахунок струмів короткого замикання проводиться в наступній послідовності:

-   вибирається метод розрахунку та розрахункові умови;

-       для розрахункової схеми складається еквівалентна схема

-       заміщення;

-       визначається опір схеми заміщення в практичних або іменованих одиницях;

-       еквівалентна схема заміщення зводиться до простішого виду;

-       визначається значення струмів КЗ в розрахункових точках.

Так як я вибрав метод практичних одиниць,його розраховую за формулами:

Повний опір трансформатора визначається за виразом:

Активний опір трансформатора:

,

Опір лінї високовольтної:

, ,

Струм короткого замикання при розрахунку методом практичних одиниць

Результуючий повний опір мережі :

Розрахунок

Рисунок 1 - Розрахункова схема мережі

Рисунок 2 - Еквівалентна схема заміщення мережі

Розрахунок:

Приймаємо: .

. Опір трансформатора:

 - по формулі

- формулі

-по формулі

Zрезк1=0,014 Ом

.Опір лінії (ділянок):

- по формулі

r0=0,169 r3=0,169*0,02=0,00392 - формулі

3.Результуючий повний опір мережі за формулою

3.Струми КЗ у точці К1 по формулі :

.6 Вибір електричних апаратів в електричній мережі вище 1кВ.

Згідно Держстандарту в таблиці 2.4 наведено умови вбору вимикача. В правій частині таблиці приводяться каталожні дані, а в лівій - розрахункові величини.

Таблиця 2.4

Розрахунок

Основним електроустаткуванням, яке вибране для живлення ділянки, є вимикач навантаження ВНП-17 із запобіжником ПК-10.Додаток Е[Л3]. Результаты вибору занесині в таблицю 2.5.

Таблиця 2.5 Порівняння розрахункових і дійсних параметрів високовольтних апаратів

Решта устаткування і апаратури комплектної трансформаторної підстанції вибрана з урахуванням всіх режимів роботи при розробці КТП проектною організацій.

Перевіряємо високовольтну кабельну лінію на стійкість струмів КЗ по формулі:

Ѕmin=Ik1*/Ст= /=38,7

де Ѕmin- мінімальний перетин жили кабелю стійкою до струмів КЗ, мм²;к1- струм короткого замикання в точці К1, А;

Ст - коефіцієнт, який залежить від температури і матеріалу провідника

Фактичний час спрацьовування системи захисту визначається по формулі:

tф =tз + tв = 1,6+0,8=2,4;

де tз - час спрацьовування релейного захисту, з;в - порожнистий час спрацьовування запобіжника ПК-10.

Таким чином, вибираємо кабель по термічній стійкості струмів короткого замикання не проходить, приймаємо поперечним переріз кабеля Ѕ=50 мм².

.7 Вибір плавких запобіжників автоматів та перерізу і кабелів за допустимими нагріванням

При протіканні по проводу електричного струму він нагрівається до температури, при якій кількість теплоти, яку одержує провід дорівнює кількості теплоти, яка віддається його поверхнею у навколишнє середовище. Температура провода не повинна перевищувати :

70 0С - для неізольованих проводів;

0С - для проводів із звичайною гумовою ізоляцією;

0С - для проводів із гумовою теплостійкою ізоляцією;

0С - для проводів із полівінілхлоридною ізоляцією.

Для кабелів із паперовою ізоляцією в металевій оболонці:

80 0С - при напрузі 3 кВ; 65 0С - при 6 кВ; 60 0С - при 10 кВ;

0С - при 20 та 35 кВ.

При розрахунках необхідно визначити струм, який можна пропустити через провід при заданих умовах, так щоб його температура не перевищила допустиму.

При КЗ, або при перевантаженнях, коли стум в проводі перевищує номінальні значення, проводка повинна автоматично відключатися, інакше може загорітися ізоляція. Для автоматичного відключення проводки при перевищенні встановлених значень струму застосовують апарати захисту - плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі та ін. Якщо проводка захищена запобіжниками або автоматами, то розрахунок електричної мережі починають з вибору апаратів захисту.

Вибір перерізу проводів та кабелів, які захищаються плавкими запобіжниками, за допустимим струмом .

Плавкі запобіжники вибирають за наступними параметрами:

. За номінальною напругою:

.

де  - номінальна напруга мережі, В.

2. За номінальним струмом плавкої вставки.

Плавка вставка запобіжника для захисту окремого струмоприймача вибирається більшою із двох умов:

умова 1

де  - тривалий робочий струм лінії, А;

Для електродвигуна:

 ,

де  - коефіцієнт завантаження.

Рн - номінальна потужність електродвигуна, кВт;н - номінальна напруга мережі, кВ;

cosφн - коефіцієнт потужності при номінальному завантаженні;

ηн - к.к.д. електродвигуна при номінальному завантаженні.

Для освітлювального навантаження:

,

де Рл - освітлювальне навантаження лінії, кВт.

умова 2 ,

де  - максимальний струм лінії обумовлений запуском електродвигуна, А.

 - коефіцієнт, що враховує умови пуску електродвигунів;

 = 2,5 при легкому пуску (5…10с),  = 1,6…2,0 при тяжкому пуску електродвигуна (до 40с).

Для лінії, що живить один електродвигун:

,

де  - кратність пускового струму електродвигуна.

Для мережі, яка живить групу струмоприймачів умова 1 записується так:

,

де  - коефіцієнт одночасності.

Для групи струмоприймачів, серед яких є електродвигуни:

де  - пусковий струм одного електродвигуна, під час пуску якого максимальний струм в лінії буде найбільшим, А;

 - сума тривалих робочих струмів інших споживачів, без врахування електродвигуна із найбільшим пусковим струмом, А.

Тоді умова 2 буде мати вигляд:

Умова селективності: необхідно, щоб номінальний струм плавкої вставки кожного наступного запобіжника (за напрямком до джерела живлення) був на одну (дві) ступені більше номінального струму плавкої вставки попереднього запобіжника.

Після того, як визначили номінальний струм плавкої вставки вибирають відповідний йому переріз провода. Вибір перерізу провода залежить від того чи буде він захищатися плавкою вставкою лише від КЗ, чи й від перевантаження.

Від перевантаження необхідно захищати:

всі мережі у вибухонебезпечних приміщеннях;

освітлювальні мережі в житлових та суспільних приміщеннях, в торгових та службово-побутових приміщеннях виробничих підприємств та в пожежонебезпечних зонах;

мережі будь-якого призначення виконані проводами із горючою ізоляцією, які прокладені відкрито;

силові мережі промислових підприємств, житлових, громадських і торговельних приміщень, в яких за умовами технологічного процесу або режиму роботи можуть виникнути тривалі перевантаження.

Якщо мережу необхідно захистити від короткого замикання та перевантаження, то допустимий струм проводів з полівінілхлоридною, гумовою та аналогічною ізоляцією визначається так:

,

де  - допустимий струм проводу, А.

Для кабелів з паперовою ізоляцією допускається:

.

Якщо проводку необхідно захищати лише від струмів КЗ, тоді:

.

За значенням допустимого розрахункового струму та способу прокладки проводу за таблицями ПУЭ визначають значення допустимого табличного струму та відповідний йому стандартний переріз проводу або кабелю [1-4, 6, 7]. Допустимі струми проводів і кабелів наведені для температури повітря +250С та температури землі +150С.

Вибраний провід перевіряють на тривалий робочий струм мережі:

де  - поправочний температурний коефіцієнт.

Переріз нульового проводу повинен становити не менше 50% від перерізу фазного проводу (може бути нижчим на одну ступень).

Вибір перерізу проводів та кабелів, які захищаються автоматами, за допустимим нагріванням.

Автоматичний вимикач вибирають за наступними умовами:

–    тип автомата,

–       за номінальною напругою автомата:.

–    за номінальним струмом автомата:

.

–    за номінальним струмом теплового розчіплювача автомата:

.

- за струмом спрацювання електромагнітного розчіплювача (відсічки):

.

 визначається за формулами або .

де  - кратність відсічки (паспортна характеристика).

При захисті проводки від перенавантажень та КЗ згідно із ПУЭ необхідно виконувати наступні умови:

) при захисті автоматами, які мають лише електромагнітний розчіплювач, допустимий струм проводів із полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією визначають за умовою:

,

де  - струм уставки автоматичного вимикача, А.

2) при захисті автоматами, які мають лише електромагнітний розчіплювач і працюють у вибухобезпечних виробничих приміщеннях, допустимий струм проводів із полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією допускається визначати за умовою:

Умову необхідно також виконувати у наступних випадках:

для кабелів з паперовою ізоляцією, які захищаються автоматами лише із електромагнітним розчіплювачем;

для провідників усіх марок та вимикачів з нерегульованими тепловими розчіплювачами, з відсічкою або без неї;

для проводів із полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією з вимикачами які мають регульований тепловий розчіплювач.

) для кабелів із паперовою ізоляцією та ізоляцією із вулканізованого поліетилену, які захищаються вимикачами із регульованим тепловим розчіплювачем допустимий струм визначають за умовою:

.

На відгалуженнях до електродвигунів з короткозамкненим ротором у вибухобезпечних зонах необхідно виконувати умову:

,

а у вибухонебезпечних зонах:

.

Якщо проводку необхідно захищати тільки від КЗ, то допустимий струм проводів визначають за наступними умовами:

для автоматів з тепловим не регульованим розчіплювачем:

;

- для автоматів з тепловими регульованим розчіплювачем:

;

- для автоматів які мають лише електромагнітний розчіплювач:

Вибраний переріз проводів повинен задовольняти умови :

.

Для відгалужень до електродвигунів:

.

Вибрані захисні апарати повинні бути перевірені за умовами чутливості за наступними співвідношеннями:

Для плавких запобіжників та автоматів з тепловим розчіплювачем

, .

Для автоматів з електромагнітним розчіплювачем:

,25 - для  1,4 для .

Розрахунок

Вибір запобіжників

.Визначаемо номінальний струм за формулою

2.Номінальний струм вставки за формулою :

-16 двигун : Івст.=28,77/2,5=11,5 А

-20 двигун : Івст= 20,87/2,5=8,348 А

.Вибираемо запобіжник:

-20 Запобіжник типу НПН2-60 бо номінальний струм вставки співпадає з струмом розарах.вставки.

.8 Вибір автоматів

Вибір автоматичних вимикачів:

Розрахунок номінального струму для печей:

Розрахунок струму уставки

Іуст=1,25*Ін

-6 печі автоматичні вимикачі по формулі:

По формулі

Іуст=1,25* 76,05=95,06 А,

тобто тип Автоматичного вимикача ВФ88-33 Іуст=100 А

-9 печі автоматичні вимикачі по формулі :

По формулі

Іуст=1,25*38,03=47,54 А

тобто тип Автоматичного вимикача ВФ88-33 Іуст=50 А

-12 печі автоматичні вимикачі по формулі :

По формулі

Іуст=1,25*22,82=28,82 А

тобто тип Автоматичного вимикача ВФ88-33 Іуст=32 А

Вибираємо автоматичні вимикачі для кожного РП:

Ін=06*∑Ін

∑Ін - номінальний струм споживачів

РП-1

Номінальний струм споживачів по формулі

Ін=0,6*(76,05*6)=273,78 А

По формулі

Іуст= 273,78 *1,25=342,225А - тобо то тип атом. Вимикача ВА88-37 Іуст=400А

РП-2

Номінальний струм споживачів по формулі

Ін=0,6*(( 38,03*3)+(22,82*3))=109,518 А

По формулі

Іуст= 109,518*1,25=136,94 А- тобо то тип атом. Вимикача ВА88-35 Іуст=160А

РП-3

Номінальний струм споживачів по формулі

Ін=0,6*((28,77*4)+(20,87*4))=119,136 А

По формулі

Іуст=119,136*1,25= 148,92А - тобо то тип атом. Вимикача ВА88-35 Іуст=160А

.9 Знаходимо переріз провідників нижче 1 кВ

Провідники для 1-6 печі по формулі :

 Ін.пров=80А ,АПР-3х25

Провідники для 7-9 печі по формулі :

 Ін.пров.=40А, АПР-3х8

Провідники для 9-12 печі по формулі

 Ін.пров.=30А,АПР-3х5

Провідники для двигунів 13-16 за формулою :

 Ін.пров.=30А, АПР-3х5

Провідники для двигунів 17-20 за формулою :

Ін.пров.=22А,АПР-3х3

Вибір магістральних ліній для РП:

РП-1 по формулі

Ін=0,6*(76,05*6)=273,78 А , Ін.пров.=300А,АПР-3х240

РП-2 по формулі

Ін=0,6*(( 38,03*3)+(22,82*3))=109,518 А Ін.пров.=130А, АПР-3х50

РП-3 по формулі

Ін=0,6*((28,77*4)+(20,87*4))=119,136 А Ін.пров.=130А, АПР-3х50

3. Розрахунок пристрою заземлення

.1 Розрахунок опору заземлення

Підстанція має 1 трансформатор 10/04 потужністю 630 кВА з заземленою нейтраллю зі сторони 0,4 кВ.

Заземлювач передбачається виконати з горизонтальних полосових електродів та вертикальних електродів (стержневих) діаметром d=0,02 м, довжиною l=5 м,глибиною закладання електродів в землю h=0,8 м..

Грунт в місці спорудження підстанції - суглинок, кліматична зона - 3.

Опір природних заземлювачів складає 25 Ом, опір заземлювача розтікання струму у відповідності до ПУЕ повинен бути для мережі 0,4 кВ не більше 4 Ом.

Розрахунковий опір вертикального заземлення:

 Ом ;

де: - опір грунту,Ом*м;

- кліматичний коефіцієнт для грунту;

Розрахунковий опір грунту горизонтальної полоси:

Ом*м;

де: -кліматичний коефіцієнт для глибини 0,8 м;

Необхідний опір заземлюючого пристрою з врахуванням природного заземлення за формулою :

Опір одного вертикального заземлювача довжиною 5 м за формулою :

Приймаємо, що електроди закладені по замкненому контуру згідно планування і знаходимо орієнтовну кількість заземлювачів за формулою :

де  - коефіцієнт використання ряду вертикальних заземлювачів

Довжина з"єднувальної горизонтальної полоси за формулою :

Опір полоси з врахуванням екранування за формулою :

Потрібний опір вертикальних заземлювачів за формулою ::

Остаточна кількість заземлювачів за формулою :

Перевірка відповідності за формулою :

Дійсний опір заземлюючого пристрою з 21 заземлювачів майже дорівнює нормованому значенню 4 Ом. Додатково до контуру на території підстанції встановлюємо сітку з повздовжніх полос, розташованих на відстані 1м від обладнання з поперечними зв"язками через кожні 5м. Додатково для вирівнювання потенціалів біля входів та по краях контури прокладаються заголублені полоси.

трансформатор напруга струм електричний

4. Висновок

При виконанні курсового проекту було складено два креслення термічного цеху. На першому показане розміщення цехового обладнання,а на другому змішана електрична схема. Під час виконання курсового проекту було визанчено всі складові цеху, та визначений тип трансформатора, двигунів, провідників та іншого устаткування для нормального функціонування цехового обладнання . Пораховано річні втрати цього цеху. Було визначено струми короткого замикання. Визначено прилади захисту: автоматичні вимикачі та запобіжники, які захищатимуть електричне устаткування від великих струмів. Розрахував компенсуючий пристрій для зменшення втрат реактивної потужності,також розрахував освітлення свого цеху.

Література

1. Рудницький В.Г. Внутрішньоцехове електропостачання

Курсове проектування: Навчальний посібник. - Суми: ВТД "Університетська книга", 2007.

2. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок

Учебное пособие для техникумов.М.: Энергоатомиздат, 1989.

3 Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни :

«ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ПІДПРИЄМСТВ ТА ЦИВІЛЬНИХ СПОРУД» розроблена Кущ Н.В.