Электроснабжение цеха по производству полипропиленовых мешков

_Титульный+.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электроэнергетики и теплоэнергетики
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
Направление подготовки (специальность) 13.02.03 Электроэнергетика и электротехника
Пояснительная записка
ОГУ 13.03.02. 1018. 002 ПЗ
И. о. заведующий кафедрой
канд. пед. наук доцент
канд. техн. наук доцент

003_План заземления цеха.cdw

Проектирование электроснабжения
цеха по производству мягкой тары
из полимерных материалов в условиях
Прокладка магистрали из стали полосовой 5х50 мм на кронштейнах
Прокладка ответвлений из стали 4х25 мм
для заземления оборудования
Установка кронштейнов из уголка 50х50х5 высотой 0
Полоса стальная 5х50мм
Полоса стальная 4х25мм
Проектом предусматривается:
- устройство заземления и зануления;
- система уравнивания потенциалов;
- защитное отключение (дифференциальные выключатели на ток
утечки 3-мА для розеточной сети;
Помещение цеха относится к электроустановкам напряжением
до 1000В с глухозаземленной нейтралью трансформатора.
Сопротивление заземляющего устройства в любое время года
должно быть не более 4Ом.
Все части электрооборудования
подлежащие заземлению
присоединяются к магистрали внутреннего контура
которая выполняется из стали полосовой сечением
х50 мм кв. и прокладывается на отметке +0
в местах установки окон и дверей - над проемами. Заземлитель
крепится на кронштейнах из уголка 50х50х5 высотой 0
кронштейна к полу - сварное.
К внутреннему контуру заземления следует присоединить:
- корпуса электрощитов и шкафов управления механизмами;
- кабельные конструкции; перфорированные лотки
устанавливаются на полках кабельных конструкций
прерывную электрическую цепь и должны присоединяться к магист-
рали заземления с двух сторон;
- корпуса технологического оборудования;
- металлические части строительных конструкций;
- трубы электропроводки.
В качестве Главной заземляющей шины (ГЗШ) электроустановки
используется шина "РЕ" силового шкафа ШС-2.
Шина "ГЗШ" в двух местах соединяется:
- с внутренним контуром заземления цеха
- с существующим внутренним контуром заземления здания
соединяется не менен
чем в двух местах с существующим наружным
контуром заземления.
Основная система уравнивания потенциалов выполняется путем сое-
динения основного магистрального проводника:
- с болтами заземления электрошкафов;
- с корпусами технологического оборудования;
- со стальными трубами коммуниеаций здания;
- с металлическими частями строительных конструкций.
Соединить с существующим внутренним
контуром заземления здания
Участок оборудования
Участок готовой продукции
Участок переработки отходов
Приточная вент.камера
Комната раскомандировки
Участок охлаждения тех.воды
Кабинет зам.нач.цеха
ОГУ 13.03.02. 1018. 002 ЭС
Экспликация помещений
Ведомость объемов работ по заземлению

_Лист нормоконтроля.doc

ЛИСТ НОРМОКОНТРОЛЯ ВКР
фамилия имя отчество год выпуска
Тема ВКР Проектирование электроснабжения цеха (на примере цеха производства полипропиленовых мешков АО"Оренбургскиеминералы") .
соответствует не соответствует
Направление подготовки (специальность) 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Руководитель ВКР Белянцева Наталья Валентиновна старший преподаватель .
фамилия имя отчество должность ученая степень ученое звание
Содержание замечания
Использована внесистемная единица величин кгссм2
Использовать единицу величины Па в соответствии с ГОСТ 8.417-2002 таблица В.1
Графический материал
Неправильно обозначены разрезы
Обозначение разрезов
выполнить по ГОСТ 2.305-2008 раздел 3
Нормоконтролер Н.В. Белянцева
подпись дата инициалы фамилия
Студент Е.Н. Богомолов

001_План КТП-А1_№17.cdw

_ДОКЛАД.doc

В ходе разработки системы электроснабжения производства мягкой тары из полимерных материалов были рассмотрены следующие вопросы:
– исходя из характеристики основных потребителей цеха произведен расчет электрических нагрузок цеха и выбрана надежная схема электрических соединений;
– были рассчитаны и выбраны трансформаторы на ТНЗ 630-604 тем самым получена оптимальная загрузка КТП №17 для безотказной работы подстанции;
– на отходящих линиях применены современные автоматические выключатели в выкатном исполнении что позволяет сократить временные расходы на техобслуживании и ремонтах;
– произведен расчет защиты асинхронного двигателя от межфазных КЗ защиты от перегрузки защиты от однофазных замыканий на землю защиты от минимального напряжения выполнен расчет защиты трансформатора (МТЗ токовая отсечка) приняты типы реле для выполнения защит;
– В разделе практическая реализация работы произведено описание организации эксплуатации и ремонта производства произведен расчет освещения и выбрана схема заземления объекта.
Таким образом в результате расчетов принята надежная схема электроснабжения цеха выбрано более современное и совершенное оборудование имеющее лучшие технические характеристики и больший срок службы за счет чего сократились эксплуатационные расходы. Разработанная сеть удовлетворяет требованиям основных нормативных документов – ПУЭ и межотраслевым правилам по охране труда (правилами безопасности) при эксплуатации электроустановок.

004_Схема освещения цеха.cdw

Проектирование электроснабжения
цеха по производству мягкой тары
из полимерных материалов в условиях
L-Trade II 1301L-Trade II 65
L-Trade II 651Sveteco 8
ВВГнг-ls сечением 3х1
ВВГнг-ls сечением 3х2
L-trade II 130 арт.210035
L-trade II 20 арт.210016
Sveteco 8 (10Вт) арт.502010
L-trade II 65 арт.210031
L-office 32 арт.100010
ПЭУ 010 Выход (210х105) код 2501002330
ДД-МВ101 арт.LDD11-101MB-1200-001
ФР 602 арт.LFR20-602-4400-003
арт.CTG20-20-K41-100I
КАМ41241 арт.UKO10-150-110-070-K41-44
КМ41001 арт.UKT11-092-092-040
ВС20-2-0-ГБ арт.EVM20-K01-10-44-EC
ВС10-2-0-КБ арт.EVK20-K01-10-DM
ВС10-1-0-КБ арт.EVK10-K01-10-DM
Щиток рабочего освещения
Силовое электрооборудование
Щиток аварийного освещения
Ящик с понижающим трансформатором 22012В
Кабель силовой с медными жилами с ПВХ изоляцией
Светильник светодиодный
Светотехническое оборудование
поворотное крепление
диодов OSRAM Duris 10Вт
диодов OSRAM Duris 30Вт
Светильник светодиодный аварийный
Светильник переносной с лампой МО40 12В
Датчик движения микроволновый
Фотореле IP44 16-20А
Материаоы и изделия ГЭМ
Труба гофрированная ПВХ с зондом наружн.
Коробка распаячная для открытой установки IP44 RAL7035
Коробка распаячная для твердых стен (с крышкой)
Выключатель двухклавишный
Электроустановочные изделия
Выключатель одноклавишный
ВС10-1-0-КБ арт.EVК10-K01-10-DM
ВСп20-1-0-ГПБ арт.EVMP12-K01-10-54-EC
Лоток перфорированный с замком сечением 200х100
Крышка для лотка с замком сечением 200х100
Выключатель одноклавишный проходной
Угол горизонтальный 90 градусов для лотка сечением 200х100
Угол вертикальный внешний 90 градусов для лотка сечением 200х100
Тройник для лотков сечением 200х100
Крестообразный ответвитель для лотков 200х100
Держатель горизонтальный VH200
Держатель потолочный DR
Труба стальная водогазопроводная
Схема освещения цеха
Участок оборудования
Участок готовой продукции
Участок переработки отходов
Приточная вент.камера
Комната раскомандировки
Участок охлаждения тех.воды
Кабинет зам.нач.цеха
ОГУ 13.03.02. 1018. 002 ЭС
Экспликация помещений

001_План КТП-А1+_№17.cdw

Проектирование электроснабжения
цеха по производству мягкой тары
из полимерных материалов в условиях
ОГУ 13.03.02. 1018. 002 ЭС
Фрагмент плана на отм.+25

002_КТП-17. Однолинейная схема_630кВА.cdw

Измерительные приборы
коэффициент трансформации
Номер панелиномер ряда
Марка и сечение проводника или тип
и номинальный ток шинопровода
-10А;220(380)В; ЖКИ
Меркурий-234-АRT-03Р
-10А; 220(380)В; ЖКИ.
Проектирование электроснабжения
цеха по производству мягкой тары
из полимерных материалов в условиях
электрическая однолинейная
ОГУ 13.03.02. 1018. 002 ЭС

_Задание.doc

И.о. заведующего кафедрой
электроэнергетики и теплоэнергетики
на выполнение выпускной квалификационной работы
студенту Богомолов Евгений Николаевич
по направлению подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Срок сдачи студентом законченной ВКР « 16 » июня 2018 г.
Исходные данные к ВКР: мощность электроприёмников цеха составляет 8704 кВт; рабочее напряжение 60.4 кВ; категория потребителей II.
Содержание текстовой части ВКР
Постановка задачи проектирования
1Характеристика электроприёмников цеха
2 Требования к системе электроснабжения цеха
3Анализ перспективных направлений систем электроснабжения промышленного предприятия
Проектирование системы электроснабжения цеха
1Расчёт электрических нагрузок
2 Выбор рационального напряжения
3Выбор схемы электрических соединений
4Выбор числа и мощности трансформаторов
5 Расчет токов короткого замыкания
6 Выбор оборудования и токоведущих частей
7 Релейная защита и автоматика
Практическая реализация проекта
1 Технико-экономические показатели систем электроснабжения цеха
2 Организация эксплуатации и ремонта системы электроснабжении
3 Разработка схемы освещения
4 Расчет заземляющего устройства
Перечень графического (иллюстративного) материала.
КТП №17. Схема электрическая однолинейная.
Схема заземления цеха.
Схема освещения цеха.
Дата выдачи и получения задания

002_КТП-17. Однолинейная схема_630кВА+А1.cdw

Проектирование электроснабжения
цеха по производству мягкой тары
из полимерных материалов в условиях
электрическая однолинейная
ОГУ 13.03.02. 1018. 002 ЭС

_Пояснительная записка.doc

Пояснительная записка содержит 53 страницы в том числе 5 рисунков 11 таблиц 14 источников. Графическая часть выполнена на 4х листах формата А1.
В данной работе произведен расчет электрических нагрузок электроприемников цеха выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций а также выбор и проверка оборудования и токоведущих частей.
В работе произведен расчет релейной защиты трансформаторов и технологического оборудования.
Работой предусмотрено применение современного электрооборудования и токоведущих частей разработаны мероприятия по экономии электроэнергии. Все это позволило увеличить надежность и быстродействие системы электроснабжения снизить затраты на потери электроэнергии и мощности.
Постановка задачи разработки
1 Характеристика электроприёмников цеха .. .
2 Требования к системе электроснабжения цеха
3 Анализ перспективных направлений систем электроснабжения
промышленного предприятия
Разработка системы электроснабжения цеха
1 Расчет электрических нагрузок
2 Выбор рационального напряжения
3 Выбор схемы электрических соединений .
4 Выбор числа и мощности трансформаторов ..
5 Расчет токов короткого замыкания
6 Выбор оборудования и токоведущих частей ..
7 Релейная защита и автоматика
Практическая реализация проекта
1 Технико-экономические показатели систем электроснабжения цеха ..
2 Организация эксплуатации и ремонта системы электроснабжения ..
3 Разработка схемы освещения .. .
4 Расчет заземляющего устройства
Список использованных источников
Приложение А (обязательное) Таблица расчета нагрузок цеха
Приложение Б (обязательное) Таблица выбора сечения кабелей цеха
Системой электроснабжения называется комплекс устройств предназначенных для производства передачи и распределения электроэнергии..
Сложность вопросов разработки систем электроснабжения промышленных предприятий заключается в оптимальном рациональном и эффективном решении этой проблемы. Именно комплексное решение данной задачи в совокупности с необходимыми требованиями электроснабжения позволяют экономически и технически грамотно работать всему предприятию.
Нет необходимости говорить о тяжелом финансовом состоянии промышленности поэтому руководителям предприятий нужно решать данную проблему. Одними из самых прогрессивных мер в этом направлении являются мероприятия по сбережению энергоресурсов и следовательно уменьшению энергоемкости выпускаемой продукции что приводит к снижению её себестоимости и повышению конкурентоспособности. Оптимальное сочетание экономических и технических решений при разработке систем электроснабжения совместно с внедрением энергосберегающих технологий есть наиболее существенная мера решения этой задачи.
Качество электроэнергии в нашей энергосистеме часто не удовлетворяет нормам установленным ГОСТ. В этом повинны предприятия на которых не всегда соблюдаются правила устройств электроустановок а также не применяются технические решения по уменьшению влияния электроприемников на качество электроэнергии.
1 Характеристика электроприёмников цеха
Географическое расположение предприятия
Краткая характеристика объекта
Номенклатура выпускаемых изделий:
– хризотил асбест волокно по сортам от 3 до 6;
– инертные материалы различной фракции от 3 до 50 мм;
– асбоцементный лист (шифер) плоский и волновой.
Хризотиловый асбест (минерал) – это легкий прочный и экологичный натуральный и химически стойкий огнеупор. Асбест добывают из руды механической обработкой. Армирующими волокнами для производства асбоцементных изделий служит асбест. За счет уникального сочетания своих высочайших технологических и эксплуатационных свойств асбестовое волокно уже давно лидирует на рынке строительных материалов. Изделия с добавлением асбестового волокна позволяют экономить средства строителям и владельцам домов: высокая экономичность – повышенное удобство и функциональность.
В производстве мягкой тары из полимерных материалов высокие требования предъявляются к предварительной подготовке и дозированию сырьевых материалов контролю процесса ферментации точности профилирования и резки
нитей а также к автоматическому управлению всеми производственными процессами. Автоматизированная линия STARLINGER является высокопроизводительным автоматизированным и компьютеризированным оборудованием для производства широкого ассортимента мягкой тары из полимерных материалов высочайшего качества. Указанные особенности производства требуют обеспечения надежности и независимости электроснабжения на данном предприятии для чего предлагаем применить электроснабжение цеха от двух и более КТП цеха обогащения. Такое решение принято в свете возможных перебоев электроснабжения которые могут привести к нарушению технологий и недоотпуску продукции что в свою очередь приведет к невыполнению обязательств перед поставщиками и возможному невыполнению отгрузки в заданные сроки.
Производство размещено на двух этажах цеха обогащения на отметке +1085- подготовка исходного сырья получение пленки методом экструзии резка
пленки на ленточки +1560- производство рукавной ткани ламинирование рукавной ткани нанесение на ткань флексографической печати нарезка рукавной ткани на мешки (МКР) подача на склад отгрузка.
Общая площадь производственных помещений составляет 3500 м2. Установленная мощность производственного оборудования 8704 кВтчас рабочее напряжение 380220 В. Сведения об электроприемниках (ЭП) приведены в таблице 1.1. Нагрузка представлена потребителями II категории по надежности электроснабжения.
Таблица 1.1 – Сведения об электроприемниках
Наименование электроприемника
Конверсионная линия multiKON KX (STRL)
Бобинорезка slit TEC 700 (STRL)
Дробилка измельчитель ИПМ-1
Линия по переработке отходов ALPHA60HC
Флексографическая линия NRP-4C BOTHEVEN
Линия по резке и зашивке ПП мешков С-10
Линия автоматического изготовления ППМ
Автомат резания и сшивания ткани CSM-30
Установка для прессования мешков РВ-130 AXIOM
Вентиляционная установка DVS RIS 2500 PE 180 EKO 3.0
Освещение отметки 1085
Линия изготовления нити (экструдер)
Освещение отметки 157
Круглоткацкий станок FX 8.01
Круглоткацкий станок ALPHA 6.0
Ламинатор LamiTEC MX
Вентиляционная установка0 ПВ-16
Таль (тельфер) электрическая
Охладитель воды (чиллер)
Итого по предприятию
2 Требования к системе электроснабжения цеха
Система электроснабжения цеха по производству мягкой тары из полимерных материалов должна удовлетворять требованиям экономичности и надежности безопасности и удобства эксплуатации возможности индустриального выполнения строительно-монтажных работ. Не допустимы перерывы в электроснабжении которые могут нанести ущерб привести к авариям связанным с человеческими жертвами и выходом их строя дорогостоящего оборудования.
Так для ламинатора и экструдера требуется обязательный резерв ввиду дорогостоящих простоев или поломок при перезапуске после непланового или аварийного отключения.
Ткацкие станки также не допускают перебоев в электроснабжении ввиду технологии формирования ткани мягкой упаковки.
Таким образом все потребители имеют 2 категорию электроснабжения.
Текстильное производство с применением полимерных материалов имеет высокую пожароопасность поэтому аппаратура защиты и автоматики системы электроснабжения также должна иметь отличные показатели по предупреждению пожара.
На предприятии также находится персонал контролирующий и обеспечивающий нормальную работу оборудования (швеи наладчики и операторы установок) для их безопасной работы требуется иметь и поддерживать на должном уровне заземляющие проводники и сопротивление (4Ом).
Система электроснабжения должна быть гибкой допускать рост мощности предприятия при изменении производственных условий.
Система электроснабжения должна обеспечить максимальное приближение источников питания к электроустановкам потребителей.
Выбор системы электроснабжения был продиктован расположением цеха на отметках цеха обогащения. При создании системы электроснабжения необходимо было учитывать категорию приемников электроэнергии и местоположение в цехе.
При определении категории следует руководствоваться требованиями ПУЭ [1]. При этом надо избегать необоснованного отнесения электроприемников к более высокой категории. Электроприемники и отделения цехов разной категории рассматриваются как объекты с разными условиями резервирования.
Надежность электроснабжения потребителей цеха обеспечивается требуемой степенью резервирования. Резервирование необходимо для продолжения работы основного производства в послеаварийном режиме. Питание электроприемников третьей категории не требует резервирования.
Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания. Ко второй категории следует относить только такое технологическое оборудование без которого невозможно продолжение работы основного производства на время послеаварийного режима.
Для правильного решения вопросов надежности необходимо различать
аварийный и послеаварийный режимы работы. Систему электроснабжения следует строить таким образом чтобы она в послеаварийном режиме обеспечивала функционирование основных производств предприятия после необходимых переключений. Мощности независимых источников питания в послеаварийном режиме определяются по степени резервирования системы. При этом используются все дополнительные источники и возможности резервирования.
Схема электроснабжения должна обеспечивать необходимое качество электрической энергии в соответствии с ГОСТ 13109—97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
3 Анализ перспективных направлений систем электроснабжения
промышленного предприятия
К перспективным направлениям электроснабжения цеха можно отнести в первую очередь энергосбережение и стабильность работы.
Энергосбережение зависит в первую очередь от слаженной работы всего цеха поиск оптимальных параметров работы технологического оборудования.
Использование альтернативных источников охлаждения воздуха вентиляционной системы включение в систему чиллер - фанкойл - теплообменник градирни малой мощности позволит сэкономить на электроэнергии и снизить нагрузку на КТП №17.
Стабильность работы также поможет спланировать и согласовать внутрицеховые процессы так чтобы снизить пиковую нагрузку от цеха.
Плановое обслуживание электрооборудования снижает его износ и с большей вероятностью гарантирует безаварийную работу цеха.
Современное электрическое оборудование цеха по производству мягкой тары из полимерных материалов требовательно к качеству электроэнергии атехнологический процесс достаточно энергоёмкий. Поэтому при разработке электроснабжения необходимо минимизировать длину кабельной линии для подключения цеха и подобрать обеспечивающий потребности трансформатор.
Разработка системы электроснабжения цеха
1 Расчет электрических нагрузок
Для определения расчетной нагрузки группы трехфазных электроприемников (ЭП) на разных ступенях системы электроснабжения промышленных предприятий применим метод упорядоченных диаграмм или коэффициента максимума по которому:
где Км – коэффициент максимума активной нагрузки при длительности
интервала осреднения 30 мин;
Рсм – средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену Вт;
Ки – коэффициент использования;
Рном – номинальная активная мощность этой группы Вт.
Расчетная реактивная нагрузка группыэлектроприемников равна при:
где nЭ – эффективное число электроприемников группы шт;
Qсм – средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену ВАр;
tg – коэффициент реактивной мощности.
Полная расчетная нагрузка группы трехфазных электроприемников определяется выражением:
Эффективное (приведенное) число электроприемников – это такое число однородных по режиму электроприемников одинаковой мощности которое дает то же значение расчетного максимума РР что и группа электроприемников различных по мощности и режиму работы.
При n = 4 и более фактических электроприемников в группе допускается
приведенное число nЭ считать равным фактическому если отношение (кратность) равно:
где Рном.макс Рном.мин – соответственно номинальные активные мощности
наибольшего и наименьшего электроприемников в группе Вт.
При > 3 и приведенное число электроприемников
Если найденное по этой формуле nЭ оказывается больше фактического числа электроприемников n то следует принять nЭ = n.
Произведем подробный расчет цеха по производству мягкой тары из полимерных материалов.
Ведомость электрических нагрузок представлена в таблице 2.1. Электроприемники подключены к силовым распределительным пунктам РУ-04кВ КТП №17 ШС–1 ШС–2 ШС–3.
Для каждой группы электроприёмников производим следующие расчёты: Pсм и Qсм.
Для электроприемников круглоткацких станков:
кВт Ки = 04 cos = 08 (tg = 075);
получаем сменную мощность за наиболее загруженную смену:
При расчете максимальной нагрузки выбираем условия расчета эффективного числа электроприемников nЭ.
Так для ШС-1 имеем: n =19 Ки > 05 m > 3 тогда получаем
Принимаем nЭ = 15 шт.
Следовательно в период максимального (30 мин.) потребления электроэнергии работают 15 ЭП со средним коэффициентом использования:
Коэффициент максимума: Км = f(nЭ; Ки) = 113.
Активная максимальная расчетная мощность для ШС-1:
Реактивная максимальная расчетная мощность для ШС-1 при nЭ 10:
Полная максимальная расчетная мощность для ШС-1:
Максимальный расчетный ток нагрузки силового пункта ШС-1:
Аналогичные расчеты выполняем и для других электроприемников и силовых пунктов. Полученные результаты сведены в таблицу А.1- Расчета нагрузок цеха (Приложение А).
2 Выбор рационального напряжения
На предприятии имеются приёмники на напряжение 04 кВ и 220 В. В связи с этим принимается решение о распределении электроэнергии по предприятию на напряжении 04 кВ с установкой индивидуальных согласующих трансформаторов 380220 В.
3 Выбор схемы электрических соединений
Схема электроснабжения должна быть проста безопасна и удобна в эксплуатации экономична удовлетворять характеристике окружающей среды обеспечивать применение индустриальных методов монтажа.
Характерной особенностью схем внутрицехового распределения электроэнергии является большая разветвленность сети и наличие большого количества коммутационно-защитной аппаратуры что оказывает значительное влияние на технико-экономические показатели и надежность системы электроснабжения.
Внутризаводское распределение электроэнергии выполняют по магистральной радиальной или смешанной схеме. Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей электроэнергии их территориальным размещением особенностями режимов работы.
Радиальными схемами являются такие в которых электроэнергия от источника питания передаётся непосредственно к приёмному пункту. Радиальные схемы обеспечивают глубокое секционирование всей системы электроснабжения начиная от источников питания и кончая сборными шинами до 1 кВ цеховых подстанций.
В разработке и эксплуатации редко применяются схемы внутризаводского распределения электроэнергии построенные только по радиальному или только по магистральному принципу. Сочетание преимуществ радиальных и магистральных схем позволяет создать систему с наилучшими технико-экономическими показателями.
Канализации электроэнергии в системах электроснабжения осуществляется:
) воздушными линиями;
) кабельными линиями;
Преимущественное распространение на средних и крупных предприятиях получили кабельные линии со всевозможными способами прокладки – в траншеях кабельных каналах тоннелях и по специальным или технологическим эстакадам. И хотя кабельные линии являются наиболее дорогими но они достаточно надежные и менее опасны в отношении электробезопасности.
Канализацию электроэнергии шинопроводам осуществляют при больших потоках мощности (токи до 25 кА) в определённых направлениях. Наиболее целесообразно применение токопроводов при нагрузке более 20 МВА и при
разработке новых объектов. Преимущества шинопроводов перед линиями выполненными из большого числа параллельно проложенных кабелей выражаются в следующем: большая надежность возможность индустриализации электромонтажных работ а также доступность наблюдения и осмотра шинопроводов в условиях эксплуатации.
Воздушные линии являются наиболее дешевым конструктивным исполнением по первоначальным капиталовложениям. Их достоинство – относительно лёгкое исправление повреждений хотя они создают серьёзные затруднения для движения заводского транспорта и увеличивают опасность поражения людей электрическим током а при загрязнённой промышленными выбросами атмосфере имеют повышенное число отключений из-за перекрытия изоляции коррозии металлических частей и т.д.
С учетом вышесказанного для канализации электроэнергии от шин КТП №17 до силовых шкафов ШС-2 и ШС-3 применяем кабельные линии.
Питание крупных подстанций и РП осуществляется не менее чем двумя радиальными линиями отходящими от разных секций источника питания.
На рисунке 2.1 приведена схема подключения подстанции “Фабричная” ПС 1106 кВ к подстанции “Киембай” ПС 2201103510 кВ. Подключение производится двумя воздушными линями секционирование на две секции исполнено по стороне 110 кВ.
На рисунке 2.2 приведена схема подключения распределительного пункта РП4 6кВ к подстанции “Фабричная” ПС 1106 кВ. Подключение производится кабельной линией секционирование на четыре секции РП4 запитан с первой и четвертой секции.
Схема главных соединений согласно [1] электроснабжение потребителей II категории должно осуществляется от двух независимых взаиморезервируемых источников питания. Так на предприятии принято решении об электроснабжении электропотребителей цеха от двух независимых источников - первой и второй секции РУ-04кВ существующей двухтрансформаторной подстанции внутренней установки КТП №17 типа 2КТП-630-604. Подключение цеха производится кабельной линией секционирование на две секции исполнено по низкой стороне.
Основными электропотребителями являются электропривода технологического оборудования и электрическое освещение. Установленная мощность электроприемников цеха составляет 8704 кВт. Расчетная мощность - 613кВт.
По степени надежности электроснабжения электропотребители цеха относятся ко второй категории.
От первой секции РУ-04кВ запитываются шкаф силовой распределительный ШС-2 и шкаф ламинатора 4ШУ;
От второй секции РУ-04кВ запитываются шкаф силовой распределительный ШС-3 и шкаф экструдера 3ШУ.
Предусмотрена замена существующих фидерных выключателей на выключатели серии Metasol.
На вводах РУ-04кВ КТП №17 предусматривается учет электрической энергии.
Силовой распределительный шкаф ШС-1 получает питание от шкафа ШС-2.
Силовые распределительные шкафы ШС-1 ШС-2 и ШС-3 предназначены для электроснабжения шкафов управления технологическими механизмами грузоподъёмными механизмами освещением и вентиляцией цеха. Шкафы управления технологического оборудования поставляются комплектно и крепятся на металлических конструкциях станков и технологических агрегатов. Подключение потребителей высокой мощности какими являются ламинатор и экструдер осуществляется напрямую от шин КТП. Шкафы освещения отметок являются комплектными изделиями и подключаются к силовым шкафам ШС-1 и ШС-3. Распределительная сеть выполняется кабелем марки ВВГнг-LS и прокладывается по кабельным конструкциям в перфорированных лотках и частично в стальных трубах.
На рисунке 2.3 приведена упрощенная однолинейная схема подключения цеха к КТП №17 РУ-04кВ. Полная однолинейная схема подключения цеха к КТП №17 приведена в графической части работы на формате А1.
Рисунок 2.1 – Схема подключения подстанции “Фабричная” ПС 1106 кВ к подстанции “Киембай” ПС 2201103510 кВ
Рисунок 2.3 – Построение схемы подключения цеха к КТП №17 РУ-04кВ
4 Выбор числа и мощности трансформаторов
Мощность трансформатора выбираем по формуле:
где K12 – коэффициент участия потребителей 1-й и 2-й категории %;
– коэффициент учитывающий нагрузочную способность;
Smax – максимальная нагрузка кВ·А.
Коэффициент К12 для расчета мощности трансформатора примем равным 1 так как нагрузка потребителей II категории не велика и ею можно пренебречь. Примем максимальную нагрузку Smax равной расчетной мощности нагрузки всего предприятия ΣSН = 7313 кВ·А.
Примем к установке 2КТП 630-604 УЗ.
Назначение и область применения
Комплектные трансформаторные подстанции типа (далее КТП) наружной установки для кабельных и воздушных сетей предназначенные для приема транзита преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока напряжением 604 кВ частотой 50 Гц.
КТП используются для электроснабжения объектов промышленности сельского хозяйства коммунальных потребителей и небольших населенных пунктов объектов строительства горноперерабатывающих нефтегазодобывающих предприятий и других объектов.
Трансформаторная подстанция КТП изготовлена в соответствии с требованиями ГОСТ 14695-80 правилами устройства электроустановок (ПУЭ) ТУ и имеет сертификат соответствия.
Структура условного обозначения
КТП - Х1 Х2 Х3 - Х4 04 У1
- 2 - двухтрансформаторная
- Т - трансформаторная;
- Х1 - исполнение: Т - тупиковая П - проходная;
- Х2 - исполнение вводов ВН: В - воздушный К - кабельный;
- Х3 - мощность силового трансформатора кВА;
- Х4 - номинальное напряжение на стороне ВН: 6 или 10 кВ;
- 04 - номинальное напряжение на стороне НН кВ;
- У1 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150 - 69.
Условия эксплуатации.
Нормальная работа подстанции обеспечивается при:
- высоте установки над уровнем моря не более 1000 м;
- температуре окружающего воздуха от - 40°С до + 40°Са также при эпизодическом cнижении температуры до - 45°С;
- среднесуточной относительной влажности воздуха до 80% при + 15°С;
- при отсутствии в окружающей среде токопроводящей пыли химически активныхгазов и испарений.
КТП не предназначена для работы в условиях:
- тряски вибрации ударов;
- взрывоопасных местах;
- окружающая воздушная среда не должна содержать едких паров пыли и газовв концентрациях нарушающих работу КТП а также разрушающих металлы и изоляцию.
Данная подстанция выполнена для размещения в капитальном помещении.
Комплектная двухтрансформаторная подстанция (далее 2КТП 630-604 УЗ ) имеет в составе два трансформатора ТНЗ – 630-604.
Таблица 2.2– Каталожные данные выбранного трансформатора
Номинальная мощность кВ·А
Номинальное напряжение кВ
Определим коэффициент загрузки трансформатора. Коэффициент загрузки определяется по формуле:
где Sт.ном. – номинальная полная мощность трансформатора кВ·А;
SН – расчетная нагрузка потребителей подключенная к трансформатору
Для определения КЗ одной (первой) секции в нормальном режиме примем SН = 390 кВА.
Тогда коэффициент загрузки трансформатора в процентном соотношении равен:
Проверяем выбранный КТП на перегрузки одна секция и соответственно один трансформатор будет работать на нужды всего цеха. А также при росте нагрузок обеспечивать полное резервирование.
Для определения коэффициента перегрузки в аварийном режиме примем SН = 7313 кВА.
Тогда коэффициента перегрузки равен:
5 Расчет токов короткого замыкания
Токи короткого замыкания (КЗ) рассчитываются для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей на термическую и динамическую стойкость для выбора при необходимости устройств по ограничению этих токов а также для выбора и оценки устройств релейной защиты. Расчетным является трехфазное короткое замыкание т.к. токи КЗ в этом случае имеют максимальные значения.
В данном разделе произведем расчет токов КЗ для стороны 04 кВ при расчетах КЗ в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать:
– индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи включая силовые трансформаторы проводники трансформаторы тока;
– активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи;
– активные сопротивления различных контактов и контактных соединений;
– значения параметров синхронных и асинхронных электродвигателей непосредственно примыкающих к месту КЗ.
При расчетах токов КЗ рекомендуется учитывать:
– сопротивление электрической дуги в месте КЗ;
– изменение активного сопротивления проводников короткозамкнутой цепи вследствие их нагрева при КЗ;
– влияние комплексной нагрузки на ток КЗ если номинальный ток электродвигателей нагрузки превышает 1 % начального значения периодической составляющей тока КЗ рассчитанного без учета нагрузки.
При расчетах токов КЗ допускается:
– максимально упрощать и эквивалентировать всю внешнюю сеть по отношению к месту КЗ;
– не учитывать ток намагничивания трансформаторов;
– расчетное напряжение каждой ступени схемы электроснабжения
принимается на 5% выше номинального значения.
5.1 Расчет токов короткого замыкания по схеме
Расчетная схема для расчета тока КЗ цепи трансформатора приведена на рисунке 2.4
Рисунок 2.4 – Расчетная схема для расчета тока КЗ цепи трансформатора
Часто инженерам для проверки отключающей способности защитных аппаратов (автоматические выключатели предохранители и т.д.) нужно знать значения токов короткого замыкания (ТКЗ). Но на практике не всегда есть возможность быстро выполнить расчет ТКЗ по ГОСТ 28249-93 из-за отсутствия данных по различным сопротивлениям особенно это актуально при расчете однофазного тока короткого замыкания на землю.
Для решения этой задачи можно использовать приближенныйметод расчета токов короткого замыканияна напряжение до 1000 В представленный в книге: «Е.Н. Зимин. Защита асинхронных двигателей до 500 В. 1967 г.».
Ведём расчет ТКЗ в сети 04 кВ для КТП №17 чтобы проверить отключающую способность выключателей используя приближенный метод расчета ТКЗ представленный в книге Е.Н. Зимина.
Для проверки на отключающую способность автоматического выключателя нужно определить в месте его установки ток трехфазного короткого замыкания.
Определяем активное и индуктивное сопротивление фазы трансформатора:
где ΔРк.з – потери короткого замыкания в трансформаторе кВт;
UНН.ном – номинальное напряжение обмотки низшего напряжения
uк.з. – напряжение короткого замыкания трансформатора %.
Тогда активное сопротивление фазы трансформатора равно:
Тогда индуктивное сопротивление фазы трансформатора равно:
Определяем активное и индуктивное сопротивление кабелей сети:
х( ВВГнг ls 4х120) х 60 м:
Rк = rк · lк =05 · 0154 · 006 = 00046 Ом
ВВГнг ls 4х35 х 100 м:
Rк = rк · lк = 054 · 010 = 0054 Ом
ВВГнг ls 5х25 х 70 м:
Rк = rк · lк = 755 · 007 = 05285 Ом
х( ВВГнг ls 4х120) х 150 м:
Rк = rк · lк =05 · 0154 · 015 = 001155 Ом
Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления кабелей цепи короткого замыкания для точки К1:
Rф и R0 – активное сопротивление проводника фазы и соответственно нулевого провода Ом
Xф и X0 – индуктивное сопротивление проводника фазы и соответственно нулевого провода Ом
Так как все кабели имеют равное сечение фазных и нулевых жил то:
Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль цепи короткого замыкания для точки К1:
Определяем ток трехфазного короткого замыкания для точки К1:
Величина ударного тока: (4.22)
Действующее значение ТКЗ:
Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль цепи короткого замыкания для точки К2:
Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления кабелей цепи короткого замыкания для точки К2:
Определяем ток трехфазного короткого замыкания для точки К2:
Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль цепи короткого замыкания для точки К3:
Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль цепи короткого замыкания для точки К4:
Определяем ток трехфазного короткого замыкания для точки К4:
Результаты расчетов сведем в таблице 2.3
Таблица 2.3 – Результаты расчетов ТКЗ
6 Выбор оборудования и токоведущих частей
6.1 Выбор сечения кабелей
Прежде необходимо выбрать марку проводника определится с условиями его прокладки и затем выполнить расчет.
Для определения марки кабеля которым будет осуществляться прокладка распределительных сетей необходимо учесть особенности окружающей среды помещений цехов а при прокладке кабелей вне помещений особенности грунта данного предприятия. Для прокладки внутри помещений выбираем кабель марки ВВГнг-LS [12] прокладка будет производится в кабельных коробах.
Сечение кабелей напряжением до 1000 В определяется по экономической плотности тока[1] так как число часов использования максимума нагрузки на предприятии свыше 5000 часов:
где JЭК – нормированное значение плотности тока Амм2 .
Рассмотрим пример расчета линии Ш С-1–Круглоткацкий станок №1.
Исходные данные: РР = 22 кВт QР =132 квар SР = 257 кВА
L =70 м IР = 4 А. Кабель прокладывается в коробе совместно с другими силовыми кабелями число силовых кабелей в коробе не более 4.
Тогда экономически целесообразное сечение равно:
принимаем сечение кабеля 25 мм2.
Далее проверяем выбранный кабель по условиям нагрева:
где Iдоп – длительно допустимый ток нагрузки для кабеля данного сечения А;
Кпрокл – коэффициент учитывающий способ прокладки кабелей.
При определении Кпрокл контрольные и резервные кабели не учитываются.
Для кабеля сечением 25 мм2 длительно допустимый ток нагрузки равен Iдоп = 25 А [12]. Проверим кабель по нагреву с учетом его прокладки примем коэффициент прокладки равным 067 согласно [1]:
равенство выполняется выбранный кабель проходит по условиям нагрева.
Окончательно принимаем кабель ВВГнг ls 5х25.
Произведем выбор сечения кабеля питающего силовые пункты (шкафы силовые ШС-2) в качестве прокладываемого принимаем провод марки 2х(ВВГнг ls 4х120)- по кабелю на каждую секцию.
Рассмотрим пример расчета линии РУ-04кВ КТП №17 - Ш С-2.
Исходные данные: РР = 2974 кВт QР =114 квар SР = 2214 кВА
L =60 м IР = 3368 А. Кабель прокладывается в коробе совместно с другими силовыми кабелями число силовых кабелей в коробе не более 4.
принимаем сечение кабеля 2х120 мм2.
Для кабеля сечением 120 мм2 длительно допустимый ток нагрузки равен
Iдоп = 260 А [12]. Проверим кабель по нагреву с учетом его прокладки примем коэффициент прокладки равным 067 согласно [1]:
Окончательно принимаем 2 кабеля ВВГнг ls 4х120.
Силовые пункты ШС-1 и ШС-2 запитываются с помощью кабелей через ответвительные секции с коммутационными аппаратами.
Расчеты для остальных приёмников производства произведем аналогично. Результаты расчетов приведем в таблицу Б.1- Выбор сечения кабелей цеха (Приложение Б).
6.2 Проверка электрической сети на потери напряжения
Согласно [1] для силовых сетей отклонение напряжения должно составлять не более ± 5% от Uном.
Расчет цеховой сети по условиям допустимой потери напряжения выполняется для цепочки линии от источника питания до зажимов одного наиболее удаленного от цеховой ТП или наиболее мощного ЭП. В нашем случае это цепь РУ–04 кВ-ШС-2 – ШС-1 – 1.1ШУ (Круглоткацкий станок №1 ALPHA 6.0 PН =22 кВт) и цепь РУ–04 кВ - 4ШУ (Ламинатор LamiTEC MX PН =240 кВт).
Схема для расчета потери напряжения приведена на рисунке 2.5.
Рисунок 2.5 – Схема для расчета потери напряжения
Определяем потери напряжения на участках по формуле
где rуд и xуд – удельные активные и индуктивные сопротивления Омкм
UP – напряжение в узлах сети В.
Напряжение в расчетных узлах определим по формуле:
где UА – напряжение в начале рассматриваемого участка В.
Определим потерю напряжения на участке РУ – ШС-2 и напряжение в узле ШС-2:
Расчеты по остальным участкам производим аналогично результаты сводим в таблицу 2.5.
Таблица 2.5 – Расчет потерь напряжения
Суммарная потеря напряжения:
-от РУ 04 кВ до зажимов круглоткацкого станка №1 - 265 В т.е. 066%;
-от РУ 04 кВ до Ламинатора - 836 В т.е. 209% .
Выбранные сечения проводников удовлетворяют требованиям [1] по отклонению напряжения.
6.3 Выбор выключателей
Выключатель является основным аппаратом в электрических установках он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка перегрузка короткое замыкание холостой ход. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.
Выключатели выбираем по следующим условиям:
где Uном.эл. – номинальное напряжение электроустановки кВ;
Uном.эл. – номинальное напряжение аппарата кВ;
Iн.расц. – номинальный ток расцепителя А.
Вводной выключатель от трансформаторной подстанции выбираем по максимальному току нагрузки:
где ΣSн – суммарная расчетная нагрузка всего предприятия (таблица А.1
Принимаем к установке автоматический выключатель Э-25В [13]
В качестве секционных автоматических выключателей выбираем выключатели Э-16В с номинальным током отключения Iн.расц. = 1600 и 1000 А.
В качестве коммутационно–защитных аппаратов принимаем автоматические выключатели ВА52-37 ВА57-31 ВА57-33 ВА47-29[14]. Выбор выключателей производим по номинальному току электрооборудования Iном а вводные аппараты для распределительных пунктов и отходящих присоединений в РУ 04 кВ по максимально расчетному IР. Выбранные автоматические выключатели должны соответствовать следующим условиям:
Выбор автоматических выключателей представлен в таблицах 2.6 и 2.7.
Данные выключатели выполнены в «выдвижном исполнении» и во «втычном исполнении» поэтому выбирать разъединители не требуется.
Таблица 2.6 – Выбор автоматических выключателей электроприемников
Наименование электроприемников
ввод от РУ-04 кВ КТП №17
Щиток рабочего освещения №1
Круглоткацкий станок
Линия по производству МКР
ввод от РУ-04 кВ КТП№17
ШУ Линия по переработке отходов
Флексографическая линия
Продолжение таблицы 2.6
ШУ Линия по резке и зашивке ПП мешков
ШУ Линия автоматического изготовления мешков
ШУ Линия резания и сшивания ткани
ШУ Установка прессования мешков
ЩАО1 Щиток аварийного освещения
ЩАО2 Щиток аварийного освещения
Таблица 2.7 – Выбор выключателей отходящих присоединений РУ 04 кВ
Наименование отходящей линии
отвод от РУ-04 кВ КТП №17
в Н4 шкаф Ламинатора
в Н3 шкаф Экструдера
Все электрические аппараты токоведущие части и изоляторы на станциях и подстанциях должны быть выбраны по условиям длительной работы и проверены по условиям короткого замыкания в соответствии с указаниями [1].
Согласно [15] расчетными условиями для выбора проводников и аппаратов по продолжительным режимам работы: нормальный ремонтный послеаварийный.
6.4 Выбор трансформаторов тока
Для контроля за состоянием изоляции сети замера межфазного и фазного напряжения сети отвода в землю статических зарядов линии питания приборов защиты сигнализации в электрических сетях с изолированной нейтралью примем трансформаторы тока ТШЛ-066; 12005А кл. т. 05 s.
За номинальную мощность Sном.тр принимают мощность всех трех фаз для трансформаторов. Перечень устанавливаемых приборов их количество и мощность измерительных обмоток в соответствии с [4] приведем в таблице 2.8.
Таблица 2.8 – Приборы подключаемые к трансформатору тока на шинах КТП№17 (на одну секцию)
Наименование прибора
Количество приборов шт
Трансформаторы тока кл. т. 05 s
Вольтметр электромагнитный
Многотарифный счетчик активнореактивной электрической энергии
трансформаторного включения кл. точности 05
Меркурий-234-АRТ-03Р
Испытательная коробка переходная
7.1 Постановка задачи защиты
Для защиты электрооборудования в схеме электроснабжения применяем устройства релейной защиты предназначенные для:
а) автоматического отключения поврежденного элемента от остальной неповрежденной части электрической системы (электроустановки) с помощью выключателей; если повреждение(например замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью) непосредственно не нарушает работу электрической системы применяем действие защиты только на сигнал;
б) реагирования на опасные ненормальные режимы работы элементов электрической системы; в зависимости от режима работы и условий эксплуатации электроустановки релейная защита должна быть выполнена с действием на сигнал или на отключение тех элементов оставление в работе которых может привести к возникновению повреждения.
В виду большой ответственности устройств релейной защиты применяем только проверенные опытом типовые схемы защиты.
При выборе устройств релейной защиты руководствуемся следующими требованиями к устройствам РЗиА:
)Селективность действия устройств РЗиА (автоматическое отключение от устройств РЗиА только поврежденного элемента сети);
)Чувствительность (действие защиты при минимально возможном токе к.з. в системе);
)Быстродействие (минимально возможное время срабатывания);
)Надежность (четкое действие всех элементов схемы защиты в течение расчетного времени в качестве которого принимают время между очередными плановыми проверками). Согласно ПУЭ выбираем необходимый объем защит для всех присоединений данные сводим в таблицу 2.9.
Таблица 2.9 – Объем защит
Трансформатор ТНЗ-630-604
Многофазные КЗ в обмотках трансформаторов и на его выводах
Витковые замыкания и другие повреждения внутри кожуха
Асинхронные электродвигатели
Защита минимального напряжения
Многофазные КЗ в двигателях и на его выводах
Продольная дифференциальная защита (если токовая отсечка не отвечает требованиям чувствительности)
МТЗ нулевой последовательности
МТЗ нулевой последовательности с действием на сигнал
7.2 Автоматика и измерения
В системе электроснабжения для повышения надежности работы электрооборудования применяем следующие виды автоматики:
) Автоматическое повторное включение (АПВ):
– АПВ трансформаторов ГПП при отключении от сквозных КЗ;
) Автоматическое введение резерва (АВР):
– АВР сборных шин РУ ГПП;
– АВР сборных шин 04 кВ ТП;
Для диспетчерского управления оборудованием предусматриваем:
– положения не телеуправляемых выключателей вводов секционных и шиносоединительных выключателей выключателей трансформаторов;
– аварийного отключения любого выключателя (один общий сигнал с контролируемого пункта);
– замыкания на землю в сетях высокого напряжения;
– срабатывания защиты действующей не на отключение а на сигнал (перегрузка первая ступень газовой защиты трансформатора и т.д.);
– возникновения пожара на подстанции;
– открывания дверей необслуживаемого объекта;
– разные неисправности (один общий сигнал с контролируемого пункта – изменение температуры в помещении повреждения во вторичных цепях и т.д.).
– напряжения на шинах РУ 04 кВ КТП №17;
– суммарной мощности получаемой от источника питания.
7.3 Расчет релейной защиты асинхронного электродвигателя
Для АД предусматриваются защиты от многофазных замыканий на линейных выводах и в обмотке статора однофазных замыканий на землю на линейных выводах и в обмотке статора токов перегрузки потери питания и понижения напряжения.
)Токовая отсечка для защиты от многофазных замыканий;
)Токовая защита нулевой последовательности для защиты от замыканий на землю в обмотке статора;
)Максимальная токовая защита с выдержкой времени для защиты от токов перегрузки;
)Защита минимального напряжения для защиты от потери питания и понижения напряжения.
Для защиты асинхронного двигателя используем защиту от межфазных КЗ в качестве основной защиты а от перегрузки – резервная.
Произведем расчет уставок релейной защиты.
Трансформаторы тока для РЗА ТЛК-3-1505.
Выбираем схему включения трансформаторов тока в неполную звезду. Коэффициент схемы КСХ = 1.
7.3.1 Расчет защиты от межфазных КЗ
В качестве защиты от межфазных КЗ применяем МТЗ мгновенного действия (ТО).
Ток срабатывания защиты определяем исходя из максимального пускового тока в режиме запуска:
где КН = 12 – коэффициент надежности;
КП = 7 – кратность пускового тока АД.
Ток срабатывания реле:
где КТ – коэффициент трансформации.
Коэффициент чувствительности:
7.3.2 Расчет защиты от перегрузки
Ток срабатывания защиты находим:
где КВ = 08085 – коэффициент возврата.
Отстройка от пусковых токов производится выдержкой времени:
t = (120%130%)×tпуск »12 с в процессе настройки.
7.3.3 Расчет защиты от однофазных замыканий на землю
где – ток небаланса при нормальном режиме работы в сети 6 кВ. Так как мы не знаем токи небаланса то рассчитаем ток гарантированной работы защиты.
Расчет тока однофазного замыкания на землю в распределительной сети
кВ выполним по упрощенной методике:
где U – напряжение распределительной сети кВ;
Iад – емкостной ток асинхронных двигателей.
Емкостная составляющая тока от 2-х асинхронных двигателей будет равна отношению реактивной мощности этих двигателей на напряжение:
Ток однофазного замыкания на землю превышает 5А следовательно установка защиты от замыкания на землю обязательна.
Защита выполняется с действием на отключение. Ток срабатывания защиты примем равным току гарантированной работы. Ток гарантированной работы защиты будет:
Этот ток может измениться при изменении оперативной схемы поэтому необходимо предусмотреть автоматическую перестройку уставок при изменении режима работы сети что не составит особого труда при использовании Sepam.
7.3.4 Расчет защиты минимального напряжения
Для скорейшего восстановления напряжения после отключения КЗ и самозапуска электродвигателей ответственных механизмов необходимо предусмотреть отключение защитой минимального напряжения электродвигателей неответственных механизмов выполненной с выдержкой времени для отстройки от посадок напряжения при межфазных КЗ чтобы избежать массового отключения двигателей. Это должна быть следующая ступень селективности после действия защиты от межфазных КЗ (она же резервирует защиту от межфазных КЗ). Защита от межфазных КЗ сделана без выдержки времени примем ступень селективности равной 05 с тогда выдержка времени защиты минимального напряжения будет равна 05 с.
Напряжение срабатывания защиты будет:
7.4 Расчет релейной защиты трансформатора
7.4.1 Максимально-токовая защита (МТЗ)
Ненормальные режимы работы трансформаторов обусловлены внешними
короткими замыканиями и перегрузками. В этих случаях в обмотках трансформатора появляются большие токи. В качестве защит от внешних коротких замыканий применяются токовые защиты с выдержкой времени и включением реле на полные токи фаз и на их симметричные составляющие.
Ток срабатывания МТЗ выбирается исходя из условий отстройки (несрабатывания) от перегрузки. Ток перегрузки определяется из условия отстройки от максимального рабочего тока Imax.раб.
гдеSн – номинальная мощность трансформатора кВА.
Ток срабатывания защиты Iс.з определяется по формуле:
где kотс.мтз – коэффициент отстройки (kотс.мтз = 11 - 12) [6];
kс.зп – коэффициент самозапуска обобщённой нагрузки (kс.зп = 25) [6];
kв – коэффициент возврата реле (kв = 085 для реле РСТ).
Коэффициент чувствительности МТЗ должен быть kч ≥ 15 при коротких замыканиях на высшей стороне трансформатора и kч ≥ 12 при коротких замыканиях в конце линий отходящих от шин низшего напряжения.
Коэффициент чувствительности
kч > 15 что удовлетворяет требованиям чувствительности защиты.
Ток срабатывания реле Iс.р определяется:
Выдержка времени МТЗ выбирается на ступень Δt больше максимальной выдержки времени tэл.макс защит предыдущих элементов [9].
Выбираем реле тока РСТ 40-50 с пределами срабатывания 125-50А и реле времени РВ-01 tСЗ = 25 с.
7.4.2 Токовая защита от перегрузок
Ток срабатывания защиты Iс.з определяется по выражению:
где Котс = 105 – коэффициент отстройки [9];
Кв = 08 ÷ 085 – коэффициент возврата реле.
Определим ток срабатывания реле Iс.:
Коэффициент чувствительности Кч определяется по формуле:
Выдержка времени принимается на ступень селективности больше чем время срабатывания защиты трансформатора от внешних коротких замыканий.
На стороне 6 кВ: tсз = 25 с;
На стороне 04 кВ: tсз = 15 с.
Выбираем реле РСТ 40-6 с пределами срабатывания 15-6 А.
В данном разделе произведена проверка кабельных линий по термической стойкости. Термическая устойчивость выбранных сечений обеспечена. Потери
напряжения не превышают нормы. Также осуществлен выбор оборудования 04 кВ а именно выключателей трансформаторов тока.
Были выбраны устройства релейной защиты которые должны обеспечивать выявление места возникновение КЗ и быстрое автоматическое отключение поврежденного оборудования и участка сети.
Был произведен расчет защиты асинхронного двигателя от межфазных КЗ защиты от перегрузки защиты от однофазных замыканий на землю защиты от минимального напряжения. Выполнен расчет защиты трансформатора (МТЗ токовая отсечка).
Практическая реализация работы
1 Технико-экономические показатели систем электроснабжения цеха
Самочувствие и работоспособность человека зависит от состояния метеорологических условий. Эти условия определяются сочетанием трёх основных параметров: температуры относительной влажности и подвижности воздуха. Оптимальная температура воздуха рабочей зоны по ГОСТ 12. 1. 005-88 “Воздух рабочей зоны. Основные санитарно-гигиенические требования” составляет 16-28 C. На отдельных участках производства (около экструдера ламинатора и местах с нагревательными элементами) температура достигает 30-35 C а на других учатках производства зависит от климата выбранного индивидуально.
Оптимальная влажность по ГОСТ 12. 1. 005-88 составляет 40-60 %. В перечисленных выше местах предел изменения влажности 30-40 %.
Оптимальная подвижность воздуха для летнего периода 05-1 мс для зимнего 02-05 мс.
Фактически внутри цеха эти параметры поддерживаются в соответствии с нормативными.
Основными вредными производственными факторами являются:
– токсичные выделения при расплаве балена;
Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны и параметры микроклимата не должны превышать норм установленных ГОСТ 12.1.005-88. Допустимые значения уровней шума и вибрации создаваемые машинами на рабочих местах соответственно по ГОСТ12.1.003-83 и ГОСТ12.1.012-90.
При реализации данного работы учтены все требования по экономичности и экологичности производства. Затраты на приобретение и монтаж системы электроснабжения цеха составляют менее 2% от стоимости технологического оборудования.
2 Организация эксплуатации и ремонта системы электроснабжения
Ремонт и эксплуатацию систем электроснабжения цеха в случае небольших объемов работ планируется вести силами энергослужбы производства 2 электрика- наладчика в смене. В случае увеличения объемов работ планируется привлекать службу сервиса энергочасти цеха обогащения.
3Разработка схемы освещения
При организации рационального освещения выборе источников света и светильников учитываются назначение помещения его размеры и категория по взрыво- пожароопасности возможные загрязнения (пыль газы пары) характеристика и разряд выполняемой работы нормированная освещенность и цветовая отделка.
Искусственное освещение – освещение помещений и других мест где недостаточно естественного освещения. Подразделяется на а) рабочее б) аварийное в) охранное г) дежурное д) общее е) местное и ж) комбинированное. При необходимости часть светильников рабочего или аварийного освещения используется для дежурного освещения.
а) Рабочее освещение обеспечивают во всех помещениях а также на участках открытых пространств предназначенных для работы прохода людей и движения транспорта. Для помещений имеющих зоны с разными условиями естественного освещения и с разными режимами работы предусматривается раздельное управление рабочим освещением.
б) Аварийное освещение – освещение объектов различного назначения не прекращающееся или автоматически вводимое в действие при внезапном отключении рабочих (основных) источников света. Предназначено для обеспечения эвакуации людей или временного продолжения работы на объектах где внезапное отключение освещения создает опасность травматизма или недопустимого нарушения технологического процесса.
Аварийное освещение подразделяется на: освещение безопасности и эвакуационное освещение.
Расчет освещения выполняется с использованием программного комплекса «Dialux» здесь же приведем только результирующую мощность. После ввода помещения и обработки геометрии помещения для расчета необходимо выбрать тип освещения определить нормируемую освещенность выбрать тип светильников.
Расчет будем вести для системы общего освещения.
Типы светильников выбраны в зависимости от назначения и условий окружающей среды. В цехе предусмотрена установка светодиодных подвесных светильников L-trade II 130 на тросовом подвесе в кабинетах - светодиодных встраиваемых светильников L-office 32. На каждом выходе из цеха предусмотрена установка светильника светодиодного эвакуационного «Выход» типа MARS 2213-3 LED время автономной работы 15часа.
Нормируемая освещенность согласно [7] – для общего постоянное наблюдения за ходом производственного процесса: при постоянном пребывании людей в помещении швейного цеха – III(в) разряд зрительной работы равна 300 лк.
Рн.о. – номинальная мощность осветительной установки полученная в программном комплексе «Dialux» кВт.
Результаты по расчету сведены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Мощность осветительной нагрузки
тм.+10.80 So6щ=94653 м2 Рн = 65 кВт Рр = 62 Qр = 233 S = 662 кВА
Участок оборудования
Участок готовой продукции
Участок переработки отходов
тм.+15.60 So6щ 2557.76 м2 Рн = 11кВт Рр= 105 Qр= 4 Sp= 112 кВА
Приточная вент.камера
Комната раскомандировки
Участок охлаждения тех.воды
Кабинет зам.нач.цеха
Кабели групповых линий рабочего освещения прокладываются: в лотках частично за подвесным потолком прокладка осуществляется в гофротрубе. Кабели групповых линий рабочего освещения прокладываются раздельно от групповых линий аварийного освещения. Кабели групповых линий рабочего и аварийного освещения прокладываются в разных лотках.
Сеть рабочего освещения выполняется кабелем с медными жилами с низким
дымо и газовыделением марки ВВГнг-ls. Сеть аварийного освещения выполняется кабелем марки ВВГнг -frls.
Расчет количества светильников и мощности ламп требуемых для обеспечения нормируемой освещенности определено методом удельной мощности.
Нормы освещенности приняты на основании требований СНиП23-05-95 (2003г.) «Естественное и искусственное освещение» и СП31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий».
4 Расчет и выбор заземляющего устройства
Основная трудность в применении заземляющих устройств обусловлено высоким удельным сопротивлением поверхностного слоя земли. В зимнее время в связи с полным замерзанием воды поверхности она выступает в роли изолятора между землей и телом человека. Поскольку КТП №17 находится на территории цеха обогащения на железобетонном основании кроме того в грунт укладывается большое количество ЖБ изделий для технологического оборудования арматура отдельных элементов имеет металлическую связь и велика насыщенность инженерными коммуникациями территория промышленного предприятия то нельзя говорить об устройстве отдельного ЗУ для КТП №17. Заземляющий контур подстанции посредством металлических эстакад оболочек кабелей и др. инженерных сооружений связаны с заземляющей сетью цеха обогащения.
Проектом предусмотрено устройство заземления зануления и выравнивания потенциалов. Помещение цеха относится к электроустановкам напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью трансформатора. Сопротивление заземляющего устройства в любое время года должно быть не более 4Ом.
Проектом предусматривается:
- устройство заземления и зануления;
- система уравнивания потенциалов;
- защитное отключение (дифференциальные выключатели на ток
утечки 3-мА для розеточной сети;
Все части электрооборудования подлежащие заземлению согласно требований ПУЭ присоединяются к магистрали внутреннего контура заземления которая выполняется из стали полосовой сечением 4х25 мм кв. и прокладывается на отметке +03м от уровня пола а в местах установки окон и дверей - над проемами. Заземлитель крепится к стене на кронштейнах из полосы на высоте 03м от уровня пола.
К внутреннему контуру заземления следует присоединить:
- корпуса электрощитов и шкафов управления механизмами;
- кабельные конструкции; перфорированные лотки которые устанавливаются на полках кабельных конструкций образуют непрерывную электрическую цепь и
должны присоединяться к магистрали заземления с двух сторон;
- корпуса технологического оборудования;
- металлические части строительных конструкций;
- трубы электропроводки.
В качестве Главной заземляющей шины (ГЗШ) электроустановки
используется шина "РЕ" силового шкафа ШС-2.
Шина "ГЗШ" в двух местах соединяется:
- с внутренним контуром заземления цеха который выполняется по данной работе;
- с существующим внутренним контуром заземления здания который соединяется не менее чем в двух местах с существующим наружным контуром заземления.
Основная система уравнивания потенциалов выполняется путем соединения основного магистрального проводника:
- с болтами заземления электрошкафов;
- с корпусами технологического оборудования;
- со стальными трубами коммуниеаций здания;
- с металлическими частями строительных конструкций.
В этом разделе описаны технико-экономические и эксплуатационно-ремонтные характеристики системы электроснабжения предприятия.
Разработка схемы освещения предприятия произведена в программе «Dialux» результаты по расчету нагрузок сведены в таблицу.
Заземляющий контур подстанции КТП №17 выполнен посредством металлических эстакад оболочек кабелей и др. инженерных сооружений связаны с заземляющей сетью цеха обогащения.
В ходе разработки системы электроснабжения производства мягкой тары из полимерных материалов были рассмотрены следующие вопросы:
– исходя из характеристики основных потребителей цеха произведен расчет электрических нагрузок цеха и выбрана надежная схема электрических соединений;
– были рассчитаны и выбраны трансформаторы на ТНЗ тем самым получена оптимальная загрузка КТП №17 для безотказной работы подстанции;
– на отходящих линиях применены современные автоматические выключатели в выкатном исполнении что позволяет сократить временные расходы на техобслуживании и ремонтах;
– произведен расчет защиты асинхронного двигателя от межфазных КЗ защиты от перегрузки защиты от однофазных замыканий на землю защиты от минимального напряжения выполнен расчет защиты трансформатора (МТЗ токовая отсечка) приняты типы реле для выполнения защит;
– В разделе практическая реализация работы произведено описание организации эксплуатации и ремонта производства произведен расчет освещения и выбрана схема заземления объекта.
Таким образом в результате расчетов принята надежная схема электроснабжения цеха выбрано более современное и совершенное оборудование имеющее лучшие технические характеристики и больший срок службы за счет чего сократились эксплуатационные расходы. Разработанная сеть удовлетворяет требованиям основных нормативных документов – ПУЭ и межотраслевым правилам по охране труда (правилами безопасности) при эксплуатации электроустановок.
Список использованных источников
Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования под ред. Ю. Г. Барыбина и др. – М. : Энергоатомиздат 1991. – 464 с. – (Электроустановки промышленных предприятий) – ISBN 5–283–91118 – 6.
Герасимов В.Г. Электротехнический справочник: в 4 ч. В.Г. Герасимов. – М.: Издательство МЭИ 2004. – Ч.3: Производство передача и распределение электрической энергии. – 964 с. – ISBN 5 – 283 – 01026 – 4.
Федоров А. А.: Учебное пособие для вузов. А.А. Федоров Л. Е. Cтаркова. – М.: Энергия 2002. – 345 с. – ISBN 5 6500 – 2330 – 4.
Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций: учебник Л.Д. Рожкова В.С. Козулин. - М.: Издательский дом МЭИ 2005.- 573с. – ISBN 5 – 3219 – 8305 – 1.
Методическое пособие к курсовому проектированию. Электроснабжение предприятий и городов. – Орск: ОГТИ 2011 – 57 с.
Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций.: Справочные материалы для курсового и дипломного разработки: Учебное пособие для вузов. Б.Н. Неклепаев. – М.: Энергоатомиздат 2007. –608с. – ISBN 5 9976 – 8763 – 2.
ГОСТ 30323-95. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания. – Взамен ГОСТ Р 50254-92 ; Введ. 1997–06–01. – М. : Изд-во стандартов 2004. – 45 с. – (Межгосударственные стандарты).
Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения : учебник для вузов В. А. Андреев. – М. : Высшая школа 2007. – 639 с. – ISBN 978 – 5 – 06 – 004826 – 1.
Правила учета электрической энергии : (сб. основных норматив. – техн. док. действующих в обл. учёта электроэнергии). – М. : Госэнергонадзор России : Энергосервис 2002. – 366 с. – ISBN 5 – 900835 – 09 – Х.
Справочник по проектированию электроэнергетических систем. Под ред. Д.Л. Файбисовича– 3-е изд. перераб. и доп. – М.: ЭНАС 2009. – 392 с. ISBN 978 –5-93196—923 – 7.
Карякин Р. Н. Заземляющие устройства электроустановок : учебник Р.Н.Карякин. – М. : «Энергосервис» 2001. – 245 с. – ISBN 5 – 283 – 00336 – 4.

001_План КТП_№17.cdw

Проектирование электроснабжения
цеха по производству мягкой тары
из полимерных материалов в условиях
ОГУ 13.03.02. 1018. 002 ЭС
Фрагмент плана на отм.+25

_Приложения_АиБ_(стр48-53).doc

Таблица А.1 – Расчет электрических нагрузок цеха
Наименование групп электроприемников и узлов питания
Установленная мощность электроприемников
Рн мин1-Рн макс1 кВт
Круглоткацкий станок
Линия по производству МКР
Приточная установка
Освещение отметки 156
Линия переработки отходов
Флексографическая машина
Продолжение таблицы А.1
Линия по резке и зашивке ПП мешков
Линия изготовления мешков
Автомат разрезания и сшивания ткани
Установка для прессования мешков
Освещения площадки 1085
Линия разрезной ленты (экструдер)
Таблица Б.1 – Выбор сечения кабелей цеха
Обозначение кабеля провода
Кабели напряжением до 1кВ.
РУ-04кВ КТП-171секция
РУ-04кВ КТП-17 Псекция
Круглоткацкий станок №1 Шкаф 1.1 ШУ
Круглоткацкий станок №2 Шкаф 1.2ШУ
Круглоткацкий станок №3 Шкаф 1.3ШУ
Круглоткацкий станок №4 Шкаф 1.4ШУ
Круглоткацкий станок №5 Шкаф 1.5ШУ
Круглоткацкий станок №6 Шкаф 1.6ШУ
Круглоткацкий станок №7 Шкаф 1.7ШУ
Круглоткацкий станок №8Шкаф 1.8ШУ
Круглоткацкий станок №9 Шкаф 1.9ШУ
Круглоткацкий станок №10 Шкаф 1.1 ОШУ
Продолжение таблицы Б.1
Круглоткацкий станок №11 Шкаф 1.11 ШУ
Круглоткацкий станок №12 Шкаф 1.12ШУ
Круглоткацкий станок №13 Шкаф 1.1 ЗШУ
Круглоткацкий станок №14 Шкаф 1.14ШУ
Круглоткацкий станок №15 Шкаф 1.15 ШУ
Круглоткацкий станок №16 Шкаф 1.16ШУ
Линия по производству МКР №1 Шкаф 2.1ШУ
Линия по производству МКР №2 Шкаф 2.2ШУ
Линия по производству МКР №3 Шкаф 2.ЗШУ
Шкаф распределит лаборатории
Шкаф приточной системы 13.1ШУ
Шкаф приточной системы 13.2ШУ
Шкаф приточной системы 13.ЗШУ
Шкаф приточной системы 13.4ШУ
Шкаф распределит мастерской
Конверсионная линия Шкаф 5ШУ
Бобинорезка Шкаф 6ШУ
Линия переработки отходов Шкаф 7ШУ
Флексографическая линия Шкаф 8ШУ
Линия изготовления мешков Шкаф 10ШУ
Шкаф распределит швейного участка
Щиток аварийного освещения ЩА01
Щиток освещения Щ01-1
Щиток аварийного освещения ЩА02