Проектирование системы электроснабжения участка токарного цеха

Курсовая_ПСЭ.doc

Характеристика объекта электроснабжения . 5
Выбор и обоснование схемы электроснабжения объекта 7
Расчёт электрических нагрузок . 9
1 Расчёт силовых нагрузок . . . 9
2 Расчёт осветительной нагрузки .14
Компенсация реактивной мощности 18
Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов 20
Расчёт и выбор элементов системы электроснабжения . 21
1 Выбор аппаратов защиты и РУ до 1 кВ 21
2 Выбор проводников линий электроснабжения до 1 кВ .. 23
3 Расчёт и выбор питающей линии 10 кВ 28
Расчёт токов КЗ ..30
Проверка элементов системы электроснабжения .. 38
1 Проверка питающей линии 10 кВ . 38
2 Проверка характерной линии электроснабжения по потере напряжения.38
Выбор и проверка силовых выключателей . 42
Список использованных источников .. 45
Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией необходимых для работы приёмников.
По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий.
Важной задачей является обеспечение требуемого качества электроэнергии. Низкое качество электроэнергии приводит к увеличению потерь энергии как в приёмниках так и в сети.
Ещё одной особенностью систем электроснабжения является невозможность создания запасов основного используемого продукта - электроэнергии. Вся полученная энергия немедленно потребляется. При колебаниях нагрузок необходима точная и немедленная реализация системы управления компенсирующая возникший дефицит.
От надежного и бесперебойного электроснабжения зависит: работа промышленных предприятий любых отраслей полученная прибыль зависящая от объемов выпуска продукции. Для эффективного функционирования предприятия схема электроснабжения должна обеспечивать должный уровень надежности и безопасности.
Характеристика объекта электроснабжения
Участок токарного цеха (УТЦ) предназначен для обеспечения производимой продукции всего цеха. Он является составной частью цеха металлоизделий машиностроительного завода.
УТЦ имеет станочное отделение где размещён станочный парк вспомогательные и бытовые помещения.
Транспортные операции выполняются с помощью кран – балок и наземных электротележек.
Участок получает электроснабжение от цеховой трансформаторной подстанции 100.4 кВ расположенной в пристройке цеха металлоизделий. Все электроприёмники по безопасности – 2 категории.
Количество рабочих смен – 2. Грунт в районе здания – супесь с температурой +8 °С. Каркас здания сооружён из блоков – секций длиной 6 и 4 м каждый.
Размеры цеха А х В х Н= 48 х 28 х 8 м.
Все помещения кроме станочного отделения двухэтажные высотой 36 м.
Перечень электрооборудования участка токарного цеха дан в таблице 1.1.
По [12] для каждого электроприемника определяется коэффициент активной мощности (cosφ) коэффициент полезного действия (КПД) и коэффициент использования (Ки).
Мощность электропотребления (Pэп) указана для одного электроприемника.
Расположение ЭО цеха показано на плане (лист 1).
Таблица 1.1 Перечень ЭО автоматизированного цеха.
Продолжение таблицы 1.1
Все электроприёмники работают в длительном режиме и кратковре –
менными отключениями [2]. Следовательно они характеризуются длительным режимом работы. Кран – балка (3 21 27) работает в повторно – кратковремен –
Выбор и обоснование схемы электроснабжения участка токарного цеха
Электроснабжение осуществляется от цеховой трансформаторной подстанции 100.4 кВ расположенной в пристройке цеха металлоизделий.
Из раздела 1 известно что все потребители относятся ко второй категории надежности. Из этого следует что питание осуществляется от двух источников [3] а именно однотрансформаторной подстанции и кабельной резервной линии 0.4кВ.
Защита и коммутация на высшем напряжении (10кВ) осуществляется высоковольтным выключателем. Распределительное устройство низкого напряжения ТП содержит шины.
Согласно плану ЭО цеха (смотреть лист 1) питание электроприемников осуществляется по магистральным и радиальным схемам от 6 распределительных пунктов присоединяемые непосредственно распределительному устройству низкого напряжения (РУ) цеховой ТП.
РП1 и РП2 питаются от магистральной линии присоединённой к РУ.
От РП 1 осуществляется питание электроприёмников – 25 – 28. Каждый из электроприёмников присоединён радиальной линией к РП. Приёмник 27 – кран – балка получает питание по гибкому кабелю так как кран является подвижным.
От РП 2 осуществляется питание электроприёмников – 24 29 30 которые подключены отдельно радиальными линиями. Конструктивно все линии выполняются аналогично.
От РП 3 питающейся радиальной линией от РУ осуществляется питание электроприёмников – 8 14 19 20 которые подключены радиальными линиями. Конструктивное выполнение аналогично.
РП4 РП5 и РП6 питаются от магистральной линии присоединённой к РУ.
От РП 4 осуществляется питание электроприёмников – 1 – 3 9 10 15 16 и 22 отдельными магистральными линиями Приёмник 2 – кран – балка получает питание по гибкому кабелю. Конструктивное выполнение аналогично.
От РП 5 осуществляется питание электроприёмников – 4 5 11 12 17 18 подключенных каждый радиальной линией. Конструктивное выполнение аналогично.
От РП 6 осуществляется питание электроприёмников – 6 7 13 21 подключенными отдельными радиальными линиями Приёмник 21 – кран – балка получает питание по гибкому кабелю. Конструктивное выполнение аналогично.
Щит освещения (ЩО) будет располагаться возле РП1 и питаться от РУ. Для светильников общего освещения разрешается применять напряжения 380220 В переменного тока.
Прокладка кабелей выполнена в каналах. При данной прокладке обеспечивается надежная защита от механических повреждений.
Рисунок 2.1 Однолинейная схема электроснабжения
Расчет электрических нагрузок участка токарного цеха
1 Расчет силовых нагрузок
Одним из важных этапов при проектировании системы электроснабжения предприятия является определение расчётных нагрузок.
Расчётная максимальная мощность которая потребляется электроприёмниками предприятия всегда меньше суммы номинальных мощностей этих приёмников. Это объясняется неполной загрузкой мощностей электроприёмников разновременностью их работы обеспечением условий труда обслуживающего персонала.
От правильной оценки ожидаемых электрических нагрузок зависит степень капиталовложений при организации электроснабжения.
Занижение нагрузок либо проектирование электроснабжения без учёта перспективного роста мощности производства может привести к допол – нительным потерям мощности перегрузке оборудования либо к необходимости кардинальной перестройке системы электроснабжения.
Для определения расчетных нагрузок наиболее часто используется метод упорядоченных диаграмм (коэффициента максимума).
Метод применим когда известны номинальные данные всех электроприёмников предприятия с учётом их размещения на территории предприятия. Расчёты нагрузок проводят для активных и для реактивных мощностей.
Необходимо мощность кран – балок (3 21 27) работающих в повторно-кратковременном режиме привести к длительному режиму по выражению:
где: – паспортная мощность ЭП кВт;
– коэффициент продолжительности включения о.е.
Однофазные электроприёмники (кондиционер – 8 и наждачный станок – 20 по таблице 1.1) необходимо привести к эквивалентному трехфазному напряжению по методике описанной в [4].
Сначала необходимо распределить однофазные ЭП равномерно по фазам. (смотреть рисунок 3.1):
Рисунок 3.1 Схема включения однофазных нагрузок на линейное напряжение
В случае включения однофазных ЭП на линейное напряжение нагрузка отдельных фаз определяется как полусумма нагрузок двух плеч прилегающих к данной фазе.
Далее определяется степень неравномерности распределения нагрузки по фазам (Н):
Н=((Рф.нб.-Рф. нм.) Рф. нм.)100%
где: - соответственно мощность наиболее и наименее загруженной фазы кВт.
При Н > 15 % и включении на линейное напряжение для одного электроприёмника:
где: Ру(3) - условная 3 – фазная мощность кВТ.
Расчёт для наждачного станка:
РА= (125+025)2=125 кВт;
Расчёт для кондиционера аналогичен: =33 кВт
Суммарная номинальная мощность определяется по выражению:
где: – номинальная мощность электроприемника (из таблицы 1) кВт;
– количество однотипных электроприемников.
Средние мощности отдельных электроприемников за наиболее загруженную смену рассчитываются по формулам:
где: – средняя полная мощность в период наиболее загруженной смены кВА;
– суммарная номинальная мощность однотипных электроприемников кВт;
– коэффициент использования электроприемника
– коэффициент реактивной мощности.
Рассчитаем эти мощности для координатно – сверлильного вертикального станка:
Sсм=√(382+652)=75 кВА.
Средние мощности за наиболее загруженную смену остальных электроприемников рассчитываются аналогично.
Средний коэффициент использования – ки ср определяется по формуле:
Средний коэффициент мощности – cosφср определяется по форуле:
tgφср находится по формуле:
Три выше описанных коэффициента находятся для РП. Найденные коэффициенты занесены в таблицу 3.1.
Показатель силовой сборки (m) находится по отношению номинальной мощности наибольшего электроприемника (Pн.макс.1) к номинальной мощности наименьшего (Pн.мин.1):
Найдём показатель силовой сборки для РП1:
Для остальных РП расчёт аналогичен.
Далее определяется эффективное число nэ [4] по условию:
nэ=F(n; m; Ки.ср.;Рн)
Найдём эффективное число для каждого РП [4]:
РП1: nэ=F(n=4; m-173; Ки.ср.01302; Рн-переменная)=n
РП2: не определяется
РП3: nэ=F(n=3; m-83; Ки.ср.01402; Рн -переменная)=n
РП4: nэ=F(n=8; m-283; Ки.ср.01502; Рн -переменная)=не определяется
РП5: nэ=F(n=7; m-163; Ки.ср.01702; Рн - переменная)= не определяется
РП6: nэ=F(n=4; m-273; Ки.ср.01102; Рн-переменная)=n
После определения эффективного числа ЭП необходимо выбрать коэффициенты максимума активной () и реактивной () нагрузок по литературе [4]. Выбранные коэффициенты заносятся в таблицу 3.1.
Расчетные максимумы нагрузкок а именно наибольшая мощность потребляемая участком цехом заводом в течении первой смены за 30 минут находится по формулам (кВт квар кВА):
где: – соответственно максимальная активная и реактивная нагрузка кВт кВар;
– максимальная полная нагрузка кВА;
– соответственно средняя активная и реактивная мощность в период наиболее загруженной смены (первой смены в течении 8 часов работы) кВт кВар;
- соответственно коэффициенты максимума активной и реактивной нагрузки.
Рассчитаем максимумы нагрузок для РП1:
SM=√(13.82+8.12)=16 кВА
Максимумы нагрузок остальных РП рассчитываем аналогично руководствуясь литературой [4].
Расчетный максимальный ток () для группы определяется по формуле:
Найдём максимальный ток для РП1:
Расчёт для остальных РП выполняется по аналогии и заносится в таблицу 3.1.
2 Расчёт осветительной нагрузки
Нагрузку на осветительном щите определяем методом удельной мощности [5]. Этот метод применяется для предварительного определения мощности установленной осветительной установки или для ориентировочной оценки правильности расчёта.
Определим площадь освещаемого участка:
Мощность осветительной установки найдём по формуле:
где: Руд – удельная плотность осветительной нагрузки на 1 м2(для механосборочного цеха 11 – 25 м2);
Sу – площадь участка м2;
Ро.у.=251344=336 кВт
Для освещения выбираем светильник подвесной серии РСП 51 – 400 – 011 У2 [5] предназначенный для общего освещения промышленных помещений с нормальными условиями труда. Его паспортные данные необходимые для дальнейшего расчёта: Рн=400 Вт; cosφ=053; tgφ=16; =65.
Для определения расчётной активной мощности осветительной нагрузки используем метод коэффициента спроса с помощью формулы:
где: кс – коэффициент спроса осветительной установки; 095 [ ].
Ро.у. – мощность осветительной установки кВт.
Рр.о.у.= 095336=3192 кВт
Определим расчётную реактивную мощность осветительной нагрузки:
Qр.о.у.= Рр.о.у. tgφ
где: tgφ – коэффициент реактивной мощности осветительной нагрузки.
Qр.о.у.=319216=511 квар
Полная расчётная мощность осветительной установки находится по формуле:
Sр.о.у.=√( Рр.о.у.2+ Qр.о.у.2)
Sр.о.у.=√(31922+5112)=6025 кВА
Определим необходимое количество ламп на участке по формуле:
где: Pн – номинальная мощность лампы выбранного типа Вт.
Результаты расчёта щита освещения также сводим в таблицу 3.1.
Далее заполним таблицу сводной ведомости нагрузок по цеху.
В первый столбец записываем наименование РУ и электроприёмников. Во второй мощность приёмников согласно заданию для однофазных приёмников мощность приведённую к линейному напряжению а также ПКР приведённый к ДР. В третьем столбце количество установок. В четвёртом суммарная мощность приёмников. В пятом коэффициент использования. В шестом записан сosφ в седьмом tgφ. Показатель силовой сборки занесён в восьмой столбец. Средние мощности отдельных электроприёмников за наиболее загруженную смену в девятом десятом и одиннадцатом столбцах соответственно. В тринадцатый столбик записано эффективное число для каждого РП. В четырнадцатом и пятнадцатом столбцах коэффициенты максимума активной и реактивной нагрузки. В шестнадцатом семнадцатом и восемнадцатом столбцах записаны максимумы нагрузок для РП. Расчетный максимальный ток заносим в девятнадцатый столбец.
Каждый РП записывается отдельными строками. Затем в строке «Итого» подводятся итоги для каждого узла питания для каждой группы (А или Б). В конце таблицы суммируются показатели и заносятся в строки: « Итого по группе А» «Итого по группе Б» «Всего на ШНН».
Таблица 3.1 Сводная ведомость нагрузок по цеху
Компенсация реактивной мощности
Для компенсации реактивной мощности используем батареи стати- ческих конденсатов (БСК).
БСК применяются для увеличения коэффициента мощности в электрических сетях. Они позволяют производить реактивную мощность в узлах нагрузки в не на удалённых электрических станциях что сножает потери напряжения и мощности в системе электроснабжения.
Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать [4]:
- расчётную реактивную мощность КУ;
- тип компенсирующего устройства;
Определим значения коэффициентов мощности cosφ и tgφ на стороне низкого напряжения (НН) без учёта КУ :
где: Рм и Sм – активная максимальная мощность нагрузки и полная максимальная мощност кВт и кВА.
tgφ=√(1- сos2φ)сosφ;
tgφ=√(1- 0812)081=072
Расчётную реактивную мощность КУ определим по формуле:
Qк у=αРм (tgφ - tgφк)
где: α – коэффициент учитывающий повышение сosφ естественным способом принимаем α=09;
tgφ – коэффициент реактивной мощности до компенсации;
tgφк – коэффициент реактивной мощности после компенсации который определяется по формуле:
tgφк=√(1- сos2φк)сosφк;
где: сosφк – задаём в промежутке 092 095.
tgφк=√(1- 0922)092=042;
Qк у=092011(072-042)=543 квар
Отсюда выбираем компенсирующую установку близкую по мощности [6].
Выбираем компенсирующее устройство – УК – 038 – 75.
Так реактивная мощность с учётом КУ:
Qк у=134 – 75=59 квар
Полная максимальная мощность нагрузок после компенсации на стороне НН:
Sнн=Sм=√(20112+592)=2096 кВА
После выбора стандартного КУ определяем фактическое значение tgφф [4]:
tgφф= (tgφ - Qст к у)(αРм);
tgφф=(072 – 75)(092011)=03
По tgφф определяем сosφф [4]:
Результаты расчётов сводим в таблицу.
Таблица 4.1 Сводная ведомость нагрузок
Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов
Как было указано в разделе 2 питание осуществляется от однотрансформаторной подстанции а также имеется резервная кабельная линия 04 кВ так как приёмники относятся ко второй категории надёжности.
Мощность трансформатора выбираем исходя из условия:
где: Sм нн – полная максимальная мощность нагрузок после компенсации на стороне НН.
Выбираем трансформатор ТМ 250 – 1004 [6].
Произведём расчёт коэффициента загрузки трансформатора:
Определим потери мощности трансформатора – активную и реактивную:
Найдём значения активной реактивной и полной мощности на стороне ВН:
Рвн=Рм нн+Рт=2011+63=2074 кВт;
Qвн=Qм нн+Qт=59+2096=7996 квар;
Sвн=√( Рвн 2 + Qвн 2);
Sвн=√(20742+79962)=2223 кВА.
Расчет и выбор элементов системы электроснабжения
1 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств до 1 кВ
Для выбора аппарата защиты необходимо знать ток в линии где он установлен его тип и число фаз [4].
Ток в линии определяется по формуле [4]:
где: Sт – номинальная мощность трансформатора кВА:
Uнт – номинальное напряжение трансформатора Uнт=04 кВ.
Ток в линии к РП найдём по формуле:
где: Sм рп – максимальная расчётная мощность РП (16+429 так как РП1 и РП2 соединены магистральной линией) кВА;
Uн рп – номинальное напряжение РП Uн ру=038 кВ.
Iрп=(16+429) (√3038)=895 А
В сетях до 1000 В в качестве аппаратов защиты могут применяться: автоматы предохранители и тепловые реле [4].
В данном проекте выбираем автоматические выключатели в качестве аппаратов защиты.
Линия трансформатор – ШНН (SF1 смотри рисунок 2.1):
По [4] выбираем ВА 51 – 37:
Iу(п)=125 Iн р=125400=500 А;
Iу(кз)=10 Iн р=10400=4000 А;
По току РП рассчитанному выше выбираем автомат (SF3 смотри рисунок 2.1) типа ВА 51 – 31:
Iу(п)=125 Iн р=125100=125 А;
Iу(кз)=3 Iн р=3100=300 А;
Тип РП – ПР85 – 4 – 099 – 21 – У3 [4].
Для остальных РП расчёт производим аналогично.
Определяем ток в линии к ЭП. Для примера возьмём координатно – сверлильный вертикальный станок:
где: Рн – номинальная мощность одного ЭП кВТ;
Uн – номинальное напряжение кВ;
сosφ – коэффициент мощности ЭП;
– коэффициент полезного действия ЭП.
Iэп=9(√3038050875)=312 А;
Iн р≥125 Iэп=125312=39 А
По [4] выбираем ВА 51 – 31-3:
Iу(п)=135 Iн р=13540=54 А;
Iу(кз)=3 Iн р=340=120 А;
Для остальных электроприёмников расчёт тока и выбор автоматов производится аналогично. Результаты сводятся в таблицу.
2 Выбор проводников линии электроснабжения до 1кВ
Для выбора проводников линии ЭСН в качестве примера рассмотрим РП1 – РП2 которые питаются от РУ магистральной линией.
Выбираются линии ЭСН с учётом соответствия аппаратам защиты согласно условию [4]:
где: кзщ – коэффициент защиты кзщ=1.
Iдоп(рп1-рп2) ≥1125=125 А
По данному допустимому току подходит кабель ВВГ 3х25 с Iдоп=130 А.
Расчёт для РП3 – РП6 и ЩО производится аналогично результаты сводятся в таблицу.
Произведём расчёт допустимого тока для линии ЭСН к ЭП. Как пример возьмём координатно – сверлильный вертикальный станок:
Выбираем кабель ВВГ 3х6+1х25 с Iдоп=58 А.
Для остальных ЭП расчёт производится аналогично. Результат сводится в таблицу.
Заполним таблицу сводной ведомости ЭСН распределительных пунктов и таблицу сводной ведомости ЭСН электроприёмников.
РП1 РП2 и РП4 – РП6 записываем в одну строку так как эти РП запитаны от РУ магистральными кабельными линиями. Щит освещения получает питание по проводу.
Таблица 6.1 Сводная ведомость ЭСН распределительных пунктов
Номер распре -делительного пункта
Таблица 6.2 Сводная ведомость ЭСН электроприёмников
3 Расчёт и выбор питающей линии 10 кВ
Для выбора сечения кабеля 10 кВ произведём расчёт по экономической плотности тока. Найдём расчётный ток по формуле [9]:
где: Sкаб – полная мощность кабеля с учётом КУ Sкаб= Sвн=2223 кВА.
Iрасч=2223(√310)=128 А
где: jэк – экономическая плотность тока jэк=13 Амм2.
Из таблицы [ ] выбираем предварительно кабель ААБл с сечением 16 мм2 и допустимым током Iдоп=74 А.
Определим фактический допустимый ток для проверки кабеля [9]:
где: кn – коэффициент числа кабелей в траншее кn=1;
к – коэффициент учитывающий фактическую температуру к=106;
кпер – коэффициент перегрузки кпер=115.
Iдоп ф=171106115=9021 А
Должно соблюдаться условие:
Таким образом выбираем кабель ААБл – 3х16 с Iдоп=74 А.
Определим ток для выбора резервного кабеля 0.4 кВ (смотри рисунок 2.1):
Iрез=250(√304)=3608 А
Выбираем два кабеля ВВГ 3х95 с Iдоп=280 А.
Расчет токов короткого замыкания
Рассчитать токи короткого замыкания (КЗ) – это значит:
- по расчетной схеме составить схему замещения выбрать точки КЗ;
- рассчитать сопротивления;
- определить в каждой выбранной точке 3 – фазные 2 – фазные и 1 – фазные токи КЗ заполнить «Сводную ведомость токов КЗ» [4].
Составим расчётную схему и схему замещения:
Рисунок 7.1 Расчётная схема для определения токов КЗ
Рисунок 7.2 Схема замещения для определения токов КЗ
Вычисляем сопротивление системы [4]:
где: Uб – базисное напряжение кВ;
I3кз – трёхфазный ток КЗ согласно заданию I3кз=125 кА.
Хс=105(√3125)=048 Ом
Сопротивление приводим к НН [4]:
Хс=048(0410)2=077 мОм
Для выбранного кабеля 10 кВ марки ААБл 3х16: r0=195 мОмм; х0=00675 мОмм. Lкл 10кВ=1000 м.
Найдём сопротивление кабеля 10 кВ [4]:
Rкл 10кВ=1951000=1950 мОм;
Хкл 10кВ= Lкл 10кВ х0;
Хкл 10кВ=006751000=675 мОм
Приводим сопротивление кабеля 10 кВ к НН:
Rкл 10кВ = Rкл 10кВ (UннUвн)2;
Rкл 10кВ=1950(0410)2=312 мОм;
Хкл 10кВ = Хкл 10кВ (UннUвн)2;
Хкл 10кВ =675(0410)2=011 мОм
Отсюда сопротивление всей сети 10 кВ:
R10= Rкл 10кВ=312 мОм;
Х10=Хс+ Хкл 10кВ=011+077=088 мОм
Сопротивление для трансформатора ТМ – 250 по [4] (таблица 1.9.1):
Rт=94 мОм; Хт=272 мОм; Z(1)т=312 мОм.
Сопротивление для автоматов по [4] (таблица 1.9.3):
SF1: RSF1=015 мОм; XSF1=017 мОм; RнSF1=04 мОм ;
SF3: RSF3=13 мОм; XSF3=12 мОм; RнSF3=075 мОм;
SF: RSF=04 мОм; XSF=05 мОм; RнSF=06 мОм
Сопротивление для КЛ по [4] (таблица 1.9.5):
КЛ1: r0=074 мОмм; х0=00662 мОмм.
Rкл1=07429=2146 мОм;
Хкл1=0066229=192 мОм
КЛ2: r0=0195 мОмм; х0=00602 мОмм.
Сопротивление для ступеней распределения [4] (таблица 1.9.4):
Rс1=15 мОм; Rс2=20 мОм;
Упрощаем схему замещения эквивалентируя сопротивления на участках между точками КЗ (смотри рисунок 7.2):
Rэ1=Rкл 10кВ=1950 мОм; Хэ1=Хс+Хкл 10кВ=480+675=5475 мОм;
Rэ2= R10+Rт+ RSF1+ RнSF1+ Rс1=312+94+015+04+15=2807 мОм;
Хэ2=Х10+Хт+ XSF1=077+011+272+017=2825 мОм;
Rэ3= RSF3+ RнSF3+ Rкл2+ Rс2=13+075+2146+20=4351 мОм;
Хэ3= XSF3+ Хкл1=12+192=312 мОм;
Rэ4= RSF+ RнSF+ Rкл2=04+06+136=236 мОм;
Хэ4= XSF+ Хкл2=05+042=092 мОм.
Вычисляем сопротивление до каждой точки КЗ [4]:
Rк1= Rэ1=1950 мОм; Хк1= Хэ1=5475 мОм;
Zк1=√(Rк12+ Хк12)= √(19502+54752)=2025 мОм;
Rк2= Rэ2=2807 мОм; Хк2= Хэ2=2825 мОм;
Zк2=√(Rк22+ Хк22)= √(28072+28252)=3982 мОм;
Rк3= Rэ3+ Rк2=4351+2807=7158 мОм;
Хк3= Хэ3+ Хк2=312+2825=3137 мОм;
Zк3=√(Rк32+ Хк32)= √(71582+31372)=7815 мОм;
Rк4= Rэ4+ Rк3=236+7158=7394 мОм;
Хк4= Хэ4+ Хк3=092+3137=3229 мОм;
Zк4=√(Rк42+ Хк42)= √(73942+32292)=807 мОм;
Rк1 Хк1=19505475=356; Rк2 Хк2= 28072825=099;
Rк3 Хк3=71583137=23; Rк4 Хк4=73943229=23.
Определим коэффициенты Ку и q [4]:
q1=√(1+2(ку-1)2)=√(1+2(1-1)2)=1;
Определим 3 – фазные токи КЗ [4]:
Iк1(3)=10000(√32025)=285 кА;
Iк2(3)=400(√33982)=58 кА;
Iк3(3)=400(√37815)=295 кА;
Iк4(3)=400(√3807)=286 кА.
Рассчитываем действующие значения ударного тока [1]:
Определяем ударный ток [4]:
Двухфазный ток КЗ определяем по формуле [4]:
Iк1(2)=(√32)285=247 кА;
Iк2(2)=(√32)58=502 кА;
Iк3(2)=(√32)295=255 кА;
Iк4(2)=(√32)286=248 кА
Составляем схему замещения для расчёта однофазных токов КЗ:
Рисунок 7.3 Схема замещения для расчета однофазных токов КЗ
Определяем сопротивление для расчёта токов однофазных КЗ [4]:
Хпкл1=х0пLкл1=01529=435 мОм;
Rпкл1=r0Lкл1=01129=638 мОм;
Rп3=Rс1+Rпкл1+Rс2=15+638+20=4138 мОм;
Zп3=√(41382+4352)=4161 мОм;
Rп4=Rп3+Rпкл2=4138+154=4292 мОм;
Хп4= Хп3+ Хпкл2=435+105=54 мОм;
Zп4=√(42922+542)=4326 мОм
Значение токов однофазных КЗ находим по формуле [4]:
где: Uкф – фазное напряжение в точках КЗ кВ;
Zп – полное сопротивление петли «фаза – ноль» до точки КЗ Ом;
Zт3 – полное сопротивление трансформатора Zт3=104 Ом [4].
Iк2(1)=220(15+104)=185 кА;
Iк3(1)=220(4161+104)=151 кА;
Iк4(1)=220(4326+104)=149 А.
Результаты расчёта токов КЗ сводим в таблицу.
Таблица 7.1 Сводная ведомость токов КЗ
Проверка элементов системы электроснабжения
1 Проверка питающей линии 10 кВ
Кабельную линию 10 кВ необходимо проверить по термической стойкости [9].
Проверка сечений по термической стойкости проводится после расчётов токов КЗ. Тогда минимальное термически стойкое токам КЗ сечение кабеля определяется по формуле:
где: I(3) - суммарный ток КЗ от энергосистемы I(3)=285 кА;
tn – приведённое расчётное время КЗ tn=12 сек;
C – термический коэффициент для кабелей С=78 Ас2мм2.
Fкз=(2850√12)78=40 мм2
Должно выполняться условие – Fкз≥Fкл
где: Fкл – сечение кабеля полученное в разделе 6.3 Fкл=16 мм2.
мм240 мм2 как видно условие не выполняется. Следует принять большее сечение кабеля.
Выбираем кабель ААБл-3х50 с Iдоп=134 А. Данный кабель проходит по условию указанному выше: 50 мм2≥40 мм2.
2 Проверка характерной линии электроснабжения по потере напряжения
При совместном расчёте режима распределительных сетей 10 и 038 кВ оценка напряжений в узлах и потери напряжения в элементах удобней представлять в процентах от номинального напряжения.
Начертим расчётную схему фрагмента электрической сети системы электроснабжения до электроприёмника потребляемого наибольшую мощность.
Рисунок 8.1 Расчётная схема
В соответствии с рисунком 8.1 для максимального значения электрической нагрузки расчёт режима сети по напряжению производится по следующему алгоритму [7]:
) оценивается отклонение напряжения от номинального в центре электрического питания:
U1=((U1-Uном)Uном)100 %
U1=((10-10)10)100%=0
) Рассчитываются потери в линии Л1:
U1=(PтR1+QтХ1)(U2ном10)
где: Pт – активная мощность трансформатора на НН Pт=2011 кВт;
Qт – реактивная мощность трансформатора на НН без учёта КУ Qт=134 квар;
R1 – активное сопротивление линии Л1 R1=0621=062 Ом;
Х1 – индуктивное сопротивление линии Л1 Х1=0091=009 Ом.
U1=(2011062+134009)(10210)=014 %
) определяем отклонение напряжения в узле 2 (перед трансформатором):
) рассчитываем потери напряжения в трансформаторе:
Uт=(PтRт+QтХт)(U2ном10)
где: Rт – активное сопротивление трансформатора Rт=94 Ом [4];
Хт – индуктивное сопротивление линии Л1 Хт=272 Ом[4].
Uт=(201194+134272)(10210)=553%
) определяем отклонение напряжения в узле 3 (за трансформатором):
при этом принимаем одно из пяти положений ПБВ трансформатора которые позволяют реализовывать следующие добавки трансформатора (Eдоб):
% +25% +5% +75% +10%.
Принимаем положение ПБВ +5%. Это положение ПБВ остаётся неизменным.
) оцениваем потери напряжения в линии Л2:
U2=(РрпR2+QрпХ2)( U2ном10)
где: Ррп – активная мощность на РП2 Ррп=216 кВт;
Qрп – реактивная мощность на РП2 Qрп=371 квар;
R2 – активное сопротивление линии Л2 R2=2146 мОм из раздела 7;
Х2 – индуктивное сопротивление линии Л2 Х2=192 мОм из раздела 7.
U2=(216214610-3+37119210-3)(038210)=037 %
) определяем отклонение напряжения в узле 4 (на РП2):
U4= U3-U2=9933-037=9896%
) оцениваем потери напряжения в линии Л3:
U3=(РэпR3+QэпХ3)(U2ном10)
где: Рэп – активная мощность электроприёмника Ррп=216 кВт;
Qрп – реактивная мощность электроприёмника Qрп=371 квар;
R3 – активное сопротивление линии Л3 R3=136 мОм из раздела 7;
Х3 – индуктивное сопротивление линии Л3 Х3=042 мОм из раздела 7.
U3=(21613610-3+37104210-3)(038210)=003 %
) определяем отклонение напряжения в узле 5 (перед ЭП):
U5= U4-U3=9896-003=9893%
Потери напряжения у электроприёмника составили: 100-9893=107%
Выбор и проверка силовых выключателей
В данном разделе произведем выбор и проверку силового выключателя 10 кВ. Ток протекающий в линии 10 кВ - Iрасч=128 А (взят из раздела 6.3).
Предварительно выбираем тип выключателя ВВЭ-10-20630 У3 [4].
Выполним проверку по номинальному напряжению [4]:
Выполним проверку по току продолжительного режима:
Выполним проверку на отключающую способность:
где: – номинальный ток отключения кА;
– расчетный ток трехфазного короткого замыкания (таблица 71) кА;
Sн.откл=√3Iн.отклUном.в=√32010=346 МВА;
Sр.откл=√3Iр.отклUном.у=√328510=4936 МВА;
Выполним проверку электродинамической стойкости выключателя:
Выполним проверку термической стойкости выключателя:
где: Iтс – ток термической стойкости выбранного выключателя кА;
Iр.тс – расчетный ток термической стойкости кА;
Iр.тс= Iр.откл√(tдtтс);
Выбранный выключатель ВВЭ-10-20630 У3 подходит по всем выше представленным условиям.
В данном курсовом проекте была разработана система электроснабжения участка токарного цеха.
На основе ведомости электроприёмников были рассчитаны нагрузки на шинах 038 кВ. Были выбраны оптимальное количество и мощность трансформатора для трансформаторной подстанции. Произведен выбор схемы электроснабжения по условиям надежности на стороне 038кВ принята как радиальная так и магистральная схема электроснабжения . Произведен выбор проводника на напряжение 10кВ – кабель ААБл-3х50 на напряжение 04кВ – кабели марки ВВГ и КПГСН.
Расчет токов короткого замыкания выполнен в четырёх точках на стороне 10кВ и 04кВ. Вычисления производились в именованных единицах .
Были подсчитаны потери напряжения у электроприёмника с наибольшей потребляемой мощностью.
Все рассчитанные параметры системы электроснабжения удовлетворяют всем требованиям поэтому система может считаться пригодной для применения на производстве с высокой гибкостью экономичностью и надежностью.
Список использованных источников
Федоров А.А. Сербиновский Г.В. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Энергоатомиздат 1981 г.
Липкин Б.Ю. Электроснабжения промышленных предприятий и установок. Москва. «Высшая школа». 1984 г.
Правила устройства и безопасной эксплуатации электроустановок Республики Казахстан (ПУЭ ПТЭ ПТБ). – Новосибирск: Сиб.унив узд-во 2006 г.
Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – М: ФОРУМ: ИНФРА-М 2004.
Справочная книга по светотехнике. Под ред. Ю. Б. Айзенберга. 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Знак. 2006.
Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению. – М: ФОРУМ: ИНФРА-М 2008 г.
Федоров А.А. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Энергоатомиздат. 1986 г. Том 1.
Федоров А.А.: Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Энергоатомиздат. 1986 г. Том 2.
Федоров А.Л. Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий — М. Энергоатомиздат 1987 г.

участок цеха.cdw

Токарно-револьверные
План электрической сети
участка токарного цеха
приходящие к РП1-РП2
РП4-РП6 выполнены магистральными линиями
а к РП3-радиальной. Линии проложены в кабельных каналах. Указанные сечения проводов
соответствуют допустимой токовой нагрузке однотипных приёмников
Спецификация оборудования
Проектирование систем электроснабжения
Участок токарного цеха

схема ЭСН.cdw

План снабжения участка
Однолинейная схема электроснабжения
4 кВ участка токарного цеха
Проектирование систем электроснабжения