Электроснабжение и электрооборудование механического цеха

Курсовой проект электроснабжение.docx

Министерство труда занятости и социальной защиты РТ
Камский государственный автомеханический техникум
Специальность: 270116 «Монтаж наладка и эксплу -
атация электрооборудования пред -
приятий и гражданских зданий»
Шифр проекта: ПК 270116.7908.00.00.00.
по предмету: Электроснабжение промышленных и гражданских зданий
Тема: ЭСН и ЭО механического цеха
ПК 270116.7908.00.00.00.ВД
ЭСН и ЭО механического цеха
1 Характеристика МЦ ЭСН электрических нагрузок и его технологического процесса
2 Классификация помещений по взрыво- пожаро- электробезопасности
Расчетно-конструкторская часть
1 Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН
2 Расчет электрических нагрузок компенсирующего и выбор трансформаторов
3 Расчет и выбор ЭСН
3.1 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств
3.2 Выбор линии ЭСН характерной линии
4 Расчет токов КЗ и проверки элементов в характерной линии ЭСН
4.1 Выбор точек и расчет КЗ
4.2 Проверка элементов по токам КЗ
4.3 Определение потери напряжения
Составление ведомостей монтируемого ЭО и электромонтажных работ
Организационные и технические мероприятия безопасного проведения работ с электроустановками до 1 кВ
ПК 270116.7908.00.00.00.ПЗ
Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности на долю которой приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов освещение помещений осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии где электроэнергия является единственным энергоносителем.
В связи с ускорением научно-технологического прогресса потребление электроэнергии в промышленности значительно увеличилось благодаря созданию гибких автоматизированных производств.
Энергетической программой предусмотрено создание мощных территориально-производственных комплексов (ТПК) в тех регионах где сосредоточены крупные запасы минеральных и водных ресурсов. Такие комплекс добывают перерабатывают транспортируют энергоресурсы используя в своей деятельности различные электроустановки по производству передаче и распределению электрической и тепловой энергии.
Энергетической программой России предусматривается дальнейшее развитие энергосберегающей политики. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствования энергетического оборудования; реконструкции устаревшего оборудования; сокращения всех видов энергетических потерь и повышения уровня использования вторичных ресурсов; улучшения структуры производства преобразования и использования энергетических ресурсов.
Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределения электроэнергии. Энергетические системы образуют несколько крупных энерго объединений.
Объединение региональных ОЭС в более мощную систему образовало
Единую энергетическую систему (ЕЭС) Российской Федерации. ЕЭС
позволило снизить необходимую генераторную мощность по сравнению с изолированно работающими электростанциями и осуществлять более оперативное управление пере токами энергетических мощностей с Востока где находиться около 80% топливных и гидроресурсов на Запад страны так как в европейской части страны размещается 80% всех потребителей энергии. Для электрической связи между ОЭС служат сверхдальние линии электропередач напряжением 330; 500; 750 и 1150 кВ и выше.
Энергетическая политика РФ предусматривает дальнейшее развитие энергосберегающей программы. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем: перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствование энергетического оборудования реконструкция устаревшего оборудования; сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных энергетических ресурсов. Предусматривается также замещение органического топлива другими энергоносителями в первую очередь ядерной и гидравлической энергией.
Перед энергетикой в ближайшем будущем стоит задача всемерного развития и использования возобновляемых источников энергии: солнечной геотермальной ветровой приливной и др. Развития комбинированного производства электроэнергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов.
1 Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ.
Механический цех (МЦ) является вспомогательным и выполняет заказы основных цехов предприятия.
Он предназначен для выполнения различных операций по обслуживанию ремонту электротермического и станочного оборудования.
Для этой цели в цехе предусмотрены: станочное отделение сварочный участок компрессорная производственные служебные и бытовые помещения.
Основное оборудование установлено в станочном отделении:
станки различного назначения и подъемно – транспортные механизмы.
МЦ получает электроснабжение (ЭСН) от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП).
ТП находится на расстоянии 15 от ГПП предприятия напряжение-6 или 10 кВ.
От энергосистемы (ЭСН) до ГПП – 12 км.
Количество рабочих смен – 2.
Потребители ЭЭ относятся по надежности и бесперебойности
ЭСН к 2 и 3 категории.
Грунт в районе цеха – супесь с температурой 0 оС окружающая среда не агрессивная.
Каркас здания сооружен из блоков – секции длиной 8 и 6 м каждый.
Размеры цеха A x B x H= 48 x 30 x 7 м.
Все помещения кроме станочного отделения двухэтажные высотой 32 м.
Перечень ЭО цеха дан в таблице.
Мощность электропотребления (PЭП) указана для одного электро приемника.
Расположение основного ЭО показано на плане.
Таблица 1 – Перечень ЭО механического цеха.
Алмазно-расточные станки
Горизонтально – расточные станки
Продольно – строгальные станки
Поперечно – строгальные станки
Радиально – сверлильные станки
Вертикально – сверлильные станки
Электропечи сопротивления
Токарно – револьверные станки
2 Классификация помещений по взрыво- пожаро- электробезопасности.
Взрывоопасные зоны. Класс взрывоопасной зоны в соответствии с которым производится выбор электрооборудования определяется технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации.
При определении взрывоопасных зон принимается что:
а) взрывоопасная зона в помещении занимает весь объем помещения если объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения;
б) взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ если объем взрывоопасной смеси равен или менее 5% свободного объема помещения. Помещение за пределами взрывоопасной зоны следует считать невзрывоопасным если нет других факторов создающих в нем взрывоопасность;
в) взрывоопасная зона наружных взрывоопасных установок ограничена размерами.
Объемы взрывоопасных газов и паровоздушной смесей а также время образования паровоздушной смеси определяются в соответствии с «Указаниями по определению категории производств по взрывной взрывопожарной и пожарной опасности» утвержденными в установленном порядке.
В помещениях с производствами категорий А Б и Е электрооборудование должно удовлетворять требованиям к электроустановкам во взрывоопасных зонах соответствующих классов. Зоны взрывоопасности: В - В - а В - б В - г В - В – а.
Все помещения электромеханического цеха являются не взрывоопасными.
Пожароопасные зоны. Пожароопасной зоной называется пространство внутри и вне помещений в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях.
Зоны пожара опасности: П - I П - II П - IIа П – II.
В электромеханическом цехе встречаются помещения следующих классов:
Зоны класса П – I — зоны расположенные в помещениях в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61.
Зоны класса П – IIа — зоны расположенные в помещениях в которых обращаются твердые горючие вещества.
Классификация помещений по электробезопасности. В отношении опасности поражения людей электрическим током различаются:
) помещения без повышенной опасности в которых отсутствуют условия создающие повышенную или особую опасность.
) помещения с повышенной опасностью характеризующиеся наличием одного из следующих условий создающих повышенную опасность:
сырость или токопроводящая пыль;
токопроводящиё полы (металлические земляные железобетонные кирпичные и т. П.);
высокая температура;
возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий имеющим соединение с землей технологическим аппаратам механизмам и т. П. с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям) с другой;
) особо опасные помещения характеризующиеся наличием одного из следующих условий создающих особую опасность:
химически активная или органическая среда;
одновременно два или более условий повышенной опасности.
Данные по электромеханическому цеху приведены в (таблица 1.2.).
Таблица 2 – Классификация помещений электромеханического цеха по взрыво - пожаро - электробезопасности
Дополнительные сведения
РАСЧЕТНО – КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ
Все электроприемники по надежности электроснабжения разделяются на три категории (6 пункт 1.2.18.):
Электроприемники категории – электроприемники перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования массовый брак продукции расстройство сложного технологического процесса нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Из состава электроприемников категории выделяется особая группа электроприемников бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей взрывов пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.
Электроприемники категории – электроприемники перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции массовым простоям рабочих механизмов и промышленного транспорта нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
ПК 270843.7049.00.00.00.ПЗ
Допускается питание электроприемников категории по одной ВЛ в том числе с кабельной вставкой если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями каждый из которых выбирается по наибольшему длительному току ВЛ. Допускается питание электроприемников категории по одной кабельной линии состоящей не менее чем из двух кабелей присоединенных к одному общему аппарату.
При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более одних суток допускается питание электроприемников категории от одного трансформатора.
Для электроприемников категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.
Согласно ПУЭ электроприемники категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.
Электроприемники III категории – все остальные электроприемники не подходящие под определения и категорий.
Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии что перерывы электроснабжения необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения не превышают 1 суток. Электроприемники учебных мастерских в отношении обеспечения надежности электроснабжения по заданию относятся к электроприемникам и III категорий.
Электромеханический цех по категории надежности ЭСН относится к потребителям 2 и 3 категории. В целях экономии и в связи с тем что при ремонте не произойдет массовый недоотпуск продукции выбираем трансформаторную подстанцию с одним трансформатором и магистральную схему электроснабжения согласно(25.7.):
Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для питания многих электроприемников одного технологического агрегата но также большого числа сравнительно мелких приемников не связанных единым технологическим процессом. К таким потребителям относятся металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов и другие потребители распределенные относительно равномерно по площади цеха.
Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатор - магистраль где в качестве питающей линии применяются токопроводы (шинопроводы) изготовляемые промышленностью. Магистральные схемы выполненные шинопроводами обеспечивают высокую надежность гибкость и универсальность цеховых сетей что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей.
Для питания большого числа электроприемников сравнительно небольшой мощности относительно равномерно распределенных по площади цеха применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными. Питающие или главные магистрали подключаются к шинам шкафов трансформаторной подстанции специально сконструированным для магистральных схем. Распределительные магистрали к которым непосредственно подключаются электроприемники получают питание от главных питающих магистралей или непосредственно от шин комплектной трансформаторной подстанции (КТП) если главные магистрали не применяются.
К главным питающим магистралям подсоединяется возможно меньшее число индивидуальных электроприемников. Это повышает надежность всей системы питания.
Следует учитывать недостаток магистральных схем заключающийся в том что при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от нее электроприемники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных крупных потребителей не связанных единым непрерывным технологическим процессом.
К шинам низшего напряжения трансформаторной подстанции подключены через ШМА – 1 ШМА – 2 ШРА – 1 ШРА – 2.
ШМА – 1 через линейные выключатель запитывает электроприемники № 1234567891018;
ШМА – 2 через линейные выключатель запитывает электроприемники № 11121314151620212223242526;
ШРА – 1 через линейные выключатель запитывает электроприемники № 3031323334351719272829;
ШРА – 2 через линейные выключатель запитывает электроприемники № 3738394041424344454647484950.
2.1. Расчет электрических нагрузок компенсирующего устройства и выбор трансформаторов
Расчет электрических нагрузок группы электроприемников. Расчеты ведутся методом коэффициента максимума. Это основной метод расчета электрических нагрузок который сводится к определению максимальных (Рм Qм Sм) рассчитанных нагрузок группы электроприемников.
РМ = КМ РСМ.; QМ. = Км' QСМ.; SМ. =;
где Рм – максимальная активная нагрузка кВт;
Qм – максимальная реактивная нагрузка квар;
Sм – максимальная полная нагрузка кВ*А;
Км – коэффициент максимума активной нагрузки определяется по (8т абл. 1.5.3) и зависит от коэффициента использования и эффективного числа электроприемников;
КМ' – коэффициент максимума реактивной нагрузки;
Рсм – средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену кВт;
Qсм – средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену кВар.
РСМ = КИРН; QCM = РСМtgφ
где КИ – коэффициент использования электроприемников определяется на основании опыта эксплуатации (8 табл. 1.5.1);
Рн – номинальная активная групповая мощность приведенная к длительному режиму без учета резервных электроприемников кВт;
tgφ – коэффициент реактивной мощности;
nЭ = F(n m КИСР Рн) – эффективное число электроприемников может быть определено по упрощенным вариантам (8 табл.1.5.2);
КИСР – средний коэффициент использования группы электроприемников
Средний коэффициент мощности cosφ и средний коэффициент реактивной мощности tgφ.
m – показатель силовой сборки в группе
где Рн.нб Рн.нм - номанальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе.
В соответствии с практикой проектирования принимается Км' = 11 при nэ 10; Км' = 1 при nэ > 10.
Производим расчет нагрузок и составляем сводную ведомость нагрузок по электромеханическому цеху в табличной форме (табл. 2.1).
В графу 1 записывается наименование групп электроприемников и узлов питания.
В графу 2 записывается мощность электроприемников и узлов питания (Рн).
В графу 3 записывается количество электроприемников для групп и узла питания (n)
В графу 4 для групп приемников и узла питания заносятся суммарная номинальная мощность (Рн)
В графу 5 записывается коэффициент использования электроприемников (Ки)
В графы 6 и 7 для групп приемников записываются tgφ. и cosφ. Определяется по (4 табл. 1.5.1).
В графу 8 для групп приемников записываются показатель силовой сборки в группе m>3
В графу 9 записывается средняя активная мощность за наиболее загруженную смену (Рсм)
В графу 10 записывается средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену (Qсм)
В графу 11 записывается средняя нагрузка за наиболее загруженную смену (Sсм)
В графу 12 записывается эффективное число электроприемников nэ= n
В графу 13 записывается коэффициент максимума активной нагрузки.
В графу 14 записывается коэффициент максимума реактивной нагрузки. Км'
В графу 15 записывается максимальная активная мощность Рм определяемая по формуле:
где Pм – максимальная активная нагрузка(кВт)
Kм – коэффициент максимума активной нагрузки
В графу 16 записывается максимальная реактивную мощность Qм
определяемая по формуле:
В графе 17 записывается максимальная полная мощность Sм определяемая по формуле:
В графе 18 записывается максимальный ток Iм определяемый по формуле:
ПРОИЗВЕДЕМ РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА ШМА – 1
PCM = КИРН; QCM = Рсмtgφ; SCM =;
Рсм. = 02*336 = 673 кВт;
Qсм. = 672*229 = 15388 кВар;
Sсм. =6732+153882 = 16791 кВ*А.
РСМ. = 07*36 = 252 кВт;
QCM. = 252*075 = 189 кВар;
SCM.= 2522+1892 = 3142 кВ*А.
РСМ. = 065*200 = 130 кВт;
QСМ. = 130*075 = 975 кВар;
SCM. = 1302+9752 = 1625 кВ*А.
РСМ. = 01*20 = 2 кВт;
QCM. = 2*173 = 346 кВар;
SCM. = 22+3462 = 1597 кВ*А.
m = Рн.нб. Рн.нм; m = 1009 = 1111
РМ. = КМРСМ; QM = К SM =;
PCM. = 672+252+130+2= 2244 кВт;
QCM. = 15388+189+975+346 = 27374 кВар;
РМ. = 21*27373 = 47124 кВт;
QM. = 1*27374= 27374 кВар;
SM. = 471242+273742 = 54497 кВ*А;
IM. = SM(ШМА – 1)√3UH = 54497065 = 83841 А.
ПРОИЗВЕДЕМ РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА ШМА – 2
PCM = КИРН; QCM = Рсмtgφ; SCM = P2+
Алмазно – расточные станки:
РСМ = 014*112 = 156 кВт;
QCM = 156*173 = 269 кВар;
SCM = 1562+2692 = 31 кВ*А.
Горизонтально – расточные станки:
РСМ = 014*144 = 2016 кВт;
QCM = 2016*173 = 3487 кВар;
SCM = 20162+34872 = 4027 кВ*А.
РСМ = 014*120 = 168 кВт;
QCM = 168*173 = 2906 кВар;
SCM = 1682+29062 = 3356 кВ*А.
РСМ = 01*90 = 9 кВт;
QCM = 9*173 = 1557 кВар;
SCM = 92+15572 = 1798 кВ*А.
m = Рн.нб. Рн.нм; m = 9056 = 1607.
РМ. = КМРСМ; QM = SM = P2+
PCM. = 156+2016+168+9 = 4752 кВт;
QCM. = 269+3487+2906+1557 = 8219 кВар;
РМ. = 143*4752 = 6795 кВт;
QM. = 1*8219= 8219 кВар;
SM. = 67952+82192 = 10664 кВ*А;
IM. = SM(ШМА – 1)√3UH = 10664065 = 16406 А.
ПРОИЗВЕДЕМ РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА ШРА – 1
Продольно – строгальные станки:
Поперечно – строгальные станки:
РСМ = 014*45 = 63 кВт;
QCM = 63*173 = 1089 кВар;
SCM = 632+10892 = 1256 кВ*А.
Радиально – сверлильные станки:
РСМ = 017*40 = 68 кВт;
QCM = 68*117 = 795 кВар;
SCM = 682+7952 = 1046 кВ*А.
Вертикально – сверлильные станки:
РСМ = 017*18 = 306 кВт;
QCM = 306*117 = 358 кВар;
SCM = 3062+3582 = 47 кВ*А.
m = Рн.нб. Рн.нм; m = 606 = 10.
PCM. = 168+63+68+306 = 3296 кВт;
QCM. = 2906+1089+795+358 = 5148 кВар;
РМ. = 128 *3296 = 4218 кВт;
QM. = 1*5148 = 5148 кВар;
SM. = 42182+51482 = 6655 кВ*А;
IM. = SM(ШМА – 1)√3UH = 6655065 = 10238 А.
ПРОИЗВЕДЕМ РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА ШРА – 2
Электропечи сопротивления:
РСМ = 08*168 = 1344 кВт;
QCM = 1344*033 = 4435 кВар;
SCM = 13442+44352 = 14152 кВ*А.
РСМ = 014*10 = 14 кВт;
QCM = 14*173 = 242 кВар;
SCM = 142+2422 = 279 кВ*А.
Токарно – револьверные станки:
РСМ = 014*200 = 28 кВт;
QCM = 28*173 = 4844 кВар;
SCM = 282+48442 = 5595 кВ*А.
m = Рн.нб. Рн.нм; m = 845 = 168.
РМ. = КМРСМ; QM = SM = P2+Q2
PCM. = 1344+156+14+28 = 16536 кВт;
QCM. = 4435+269+242+4844 = 979 кВар;
РМ. = 224*16536 = 21166 кВт;
QM. = 1*979 = 979 кВар;
SM. = 211662+9792 = 2332 кВ*А;
IM. = SM(ШМА – 1)√3UH = 2332065 = 35876 А.
Таблица 3 – Технические данные электроприемников
Наименование электроприемника
Алмазно – расточные станки
Таблица 4 – Сводная ведомость нагрузок по цеху
РУ и электро-приёмников
Нагрузка установленная
Нагрузка средняя за смену
Нагрузка максимальная
Продольно-строгальные станки
Поперечно-строгальные станки
Радиально-сверлильные станки
Вертикально-сверлильные станки
Токарно-револьверные станки
2.2. Расчет компенсирующих устройств (КУ) и выбор трансформатора
Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям нерациональна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения обусловленные загрузкой их реактивной мощностью и дополнительные потери напряжения в питательных сетях. Ввод источника реактивной мощности приводит к снижению потерь в период максимума нагрузки в среднем на 0081 кВткВар. В настоящее время степень компенсации в период максимума составляет 025 кВаркВт что значительно меньше экономически целесообразной компенсации равной 06 кВаркВт.
При выборе средств компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий необходимо различать по функциональным признаками две группы промышленных сетей в зависимости от состава их нагрузок: первая группа – сети общего назначения (сети с режимом прямой последовательности основной частоты 50 Гц ;
вторая группа – сети со специфическим нелинейными несимметричными и резко переменными нагрузками.
Наибольшая суммарная реактивная нагрузка предприятия применяемая для определения мощности компенсирующей установки равна: QM1 = KHCQP где КНС – коэффициент учитывающий несовпадения по времени наибольшей активной нагрузки энергосистемы и реактивной нагрузки предприятия.
По входной реактивной мощности QЭ1 определяют суммарную мощность компенсирующего устройства предприятия а по назначению QЭ2 регулируемую часть компенсирующего устройства QЭ1 определяют по балансу реактивной мощности на границе электрического раздела предприятия и энергосистемы в период наибольшей активной нагрузки энергосистемы: QK1 = QM1+QЭ2. Для промышленных предприятий с присоединяемой суммарной мощностью трансформатора менее 400 кВ*А значение мощности компенсирующего устройства QЭ1 задается энергосистемой и является обязательным при выполнении проекта электроснабжения предприятия.
По согласованию с энергосистемой выдавшей технические условия на присоединение потребителей допускается принимать большую по сравнению с QЭ1 суммарную мощность компенсирующего устройства если это снижает приведенные затраты на систему электроснабжения предприятия в целом.
Средствами компенсации реактивной мощности являются в сетях общего назначения батареи конденсаторов (низшего напряжения – НБК и высшего напряжения – ВБК) и синхронные двигатели в сетях со специфическими нагрузками дополнительно к указанным средствам силовые резонансные фильтры (СРФ) симметрирующие и фильтросимметрирующие устройства устройства динамической мощности с быстродействующими системами управления (СТК) и специальные быстродействующие синхронные компенсаторы (ССК).
Таблица 5 – Исходные данные
Определяем расчетную мощность компенсирующего устройства:
QKP = α*PM*(tgφ – tgφк)
QKP = 09*79303(045 – 033) = 71372*012 = 8564 кВар;
Из (5 с 123) выбирается УК4 – 038 – 75 со ступенчатым ручным регулированием по 50 кВар по одной на секцию.
Определяем фактические значения tgφФ и cosφФ после компенсации реактивной мощности:
tgφФ = tgφ - QкстαPm = 045 - 7509*79303 = 045 – 010 = 035.
Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь.
SP = 07*SBH = 07*96721= 67704 кВ*А;
РТ. = 002*SHH = 002*95136 = 1902 кВт;
QT. = 01*SHH = 01*95136= 9513 кВар;
ST. = P2+Q2 = 19022+95132 = 971 кВ*А.
По (5 с 106) выбираем трансформатор типа ТМ – 1000604
РХ.Х. = 1900 кВт; РК.З. = 10500 кВт ; LX.X. = 115 %; UК.З. = 55 %.
Рассчитываем коэффициент загрузки трансформатора:
КЗ = 951361000 = 095.
Ответ: Выбираем цеховую КТП КЗ = 095.
Таблица 6 – Сводная ведомость нагрузок
3. Расчет и выбор элементов ЭСН
При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и кабелей КЗ вызывают повышение температуры токопроводящих жил больше допустимой. Это приводит к преждевременному износу их изоляции следствием чего может произойти пожар взрыв во взрывоопасных помещениях поражение персонала.
Для предотвращения этого линия ЭСН имеет аппараты защиты отключающий поврежденный участок.
Аппаратами защиты являются: автоматические выключатели предохранители с плавкими вставками и тепловые реле встраиваемые в магнитные пускатели.
Автоматические выключатели являются наиболее совершенными аппаратами защиты надежными срабатывающими при перегрузке и КЗ в защищаемой линии. Чувствительными элементами автоматов являются расцепители: тепловые электромагнитные и полупроводниковые.
Тепловые расцепители срабатывают при перегрузках электромагнитные – при КЗ полупроводниковые – как при перегрузках так и при КЗ.
Наиболее современные автоматические выключатели серии ВА предназначены для замены устаревших А37 АЕ АВМ и «Электрон». Они имеют уменьшенные габариты совершенные конструктивные узлы и элементы. Работают в сетях постоянного и переменного тока. В таблице 6 представлены данные ВА так как они наиболее современные и применяются в комплектных распределительных устройствах в виде различных комбинаций. Автоматические выключатели серии ВА.
Выключатели серии ВА разработок 51525355 предназначены для отключений при КЗ и перегрузках в электрических сетях отключений при недопустимых снижениях напряжения а также для нечастых оперативных включений отключении электрических цепей. Выключатели серии ВА разработок 51 и 52 имеют тепловой (ТР) и электромагнитные расцепители иногда только ЭМР.
ВА 51 – имеют среднюю коммутационную способность;
ВА 52 – имеют повышенную коммутационную способность.
Автоматические выключатели выбираются согласно условиям:
для линии без ЭД – IН.А>IН.Р.; IH.P.>IД.Л;
для линии с одним ЭД – IН.А.> IH.P.>125 IД.Л;
для групповой линии с несколькими ЭД – IH.A> IH.P.>11.
3.1 Расчёт и выбор аппаратов защиты и линий электроснабжения
Для выбора аппарата защиты нужно знать ток в линии где он установлен тип его и число фаз.
Токи (в амперах) в линии определяются по формуле
IT = ST√3UH.T – сразу после трансформатора
где ST – номинальная мощность трансформатора кВ*А;
UH.T – номинальное напряжение трансформатора кВ.
Принимается UH.T = 04 кВ.
IPУ = SM.РУ√3UH.РУ – линия к РУ (РП или шинопровод)
где SM.РУ – максимальная расчетная мощность РУ кВ*А;
UH.РУ – номинальное напряжение РУ кВ.
Принимается UH.РУ = 038 кВ.
IД = РД√3UH.ДДcosφД – линия к ЭД переменного тока
где РД – мощность ЭД переменного тока кВт;
UH.Д – номинальное напряжение ЭД кВ;
Примечание. Если ЭД повторно – кратковременный режима то РД = РД.П√ПВ.
ICB = SCB√ПВ√3UH – линия к сварочному трансформатору
где SCB – полная мощность сварочного 3 – фазного трансформатора кВ*А;
ПВ – продолжительность включения отн. Ед.
В сетях напряжение менее 1 кВ в качестве аппаратов защиты могут применяться автоматические выключатели (автоматы) предохранители и тепловые реле.
Автоматы выбираются согласно условиям:
IH.A> IH.P>IДЛ – для линий без ЭД;
UH.A> IH.P> 125IДЛ – для линий с одним ЭД;
IH.P>11IM – для групповой линии с несколькими ЭД
где IH.A – номинальный ток автомата А;
IH.P – номинальный ток расцепителя А;
IДЛ – длительный ток в линии А;
IM – максимальный ток в линии А;
UH.A – номинальное напряжение автомата В;
UC – напряжение сети В;
IО>IДЛ – для линий без ЭД;
IО>12IП – для линии с одним ЭД;
IО>12IПИК – для групповой линии с несколькими ЭД
где КО – кратность отсечки
где КП – кратность пускового тока. Принимается КП = 65 75 – для АД; КП = 2 3 – для СД и МПТ;
IН.Д – номинальный ток А;
IПИК = IП.НБ+ IМ+ IН.НБ
где IП.НБ – пусковой ток наибольшего по мощности ЭД А;
IН.НБ – номинальный ток наибольшего в группе ЭД А;
IМ – максимальный ток на группу А.
Зная тип IН.А и число полюсов автомата выписываются все каталожные данные.
Предохранители выбираются согласно условиям:
IВС>IДЛ – для лини без ЭД;
IВС>IП16 – для линии с ЭД и тяжелым пуском;
IВС>IП25 – для линии с ЭД и легким пуском;
IВС>IП+IДЛ25 – для линии к РУ (РП или шинопровод);
IВС12IСВ√ПВ – для линии к сварочному трансформатору
где IВС – ток плавкой вставки А;
где IН.П – номинальный ток предохранителя А.
Тепловые реле выбираются согласно условию:
где IТР – ток теплового реле номинальный А.
Наиболее современными являются автоматы серии ВА и АЕ предохранители серии ПР и ПН тепловое реле серии РТЛ.
Проводники для линии ЭСН выбираются с учетом соответствия аппарату защиты согласно условиям:
IДОП>KЗЩ IУ(П) – для линии защищенной автоматом с комбинированным расцепителем ;
IДОП>KЗЩ IВС – для линии защищенной только от КЗ предохранителем;
IДОП>KЗЩ IТР – для линии с тепловым реле
где IДОП – допустимый ток проводника А;
KЗЩ – коэффициент защиты.
Принимают KЗЩ – 125 – для взрыво – и пожароопасных помещений; KЗЩ – 1 для нормальных (неопасных) помещений; KЗЩ – 033 – для предохранителей без тепловых реле в линии.
По типу проводника числу фаз и условию выбора формируется окончательно марка аппарата защиты.
Составляется расчетная схема ЭСН до электроприемника подключенного к ШМА1. Этот электроприемник – сварочный аппарат РН – 84 кВт; cosφ – 04; – 09; 3 – фазный ДР.
На схему наносятся известные данные.
Примечание. При составлении расчетной схемы длину шин НН трансформатора не принимать во внимание а длину ШМА учитывать (от точки подключения питания к ШМА до точки подключения электроприемника).
Рассчитываются и выбираютсятипа ВА (наиболее современные).
Линии ШМА1 – ШНН 1SF линии без ЭД:
По (5 с. 40) выбирается ВА 51 – 45:
Линия ШНН – ШРА1 1SF линия с группой ЭД:
IН.Р>11IM = 11*31034 = 34137 A.
По (5 с. 39) выбирается ВА 51 – 37:
КО>IOIH.P = 228448400 = 2284.
Применяется КО = 25.
IO>12IПИК = 12*190374 = 228448 А.
Т.к. на ШМА1 количество ЭД более 5 а наибольшим по мощности является компрессоры то:
IН.Б = РН√3UHcosφ* = 100173*038*08*09 = 21276 A;
IПИК = IП.НБ+IМ – IН.БКИ = 167682+36521 – 21276*065 = 190374А;
IН.БКИ = 21276*065 = 13829 А;
IД = РН√3UHcosφ* = 100173*038*08*09 = 21739 A;
Таблица 7 – Сводная ведомость ЭСН электроприемников
Радиально – сверлильные станки
Токарно – револьверные станки
4 Расчетов токов К.З
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».
Схема замещения представляет собой вариант расчетной схемы в которой все элементы заменены сопротивлениями а магнитные связи – электрическими. Токи КЗ выбираются на ступенях распределения и на конечном электроприемнике.
Токи КЗ нумеруются сверху вниз начиная от источника.
Для определения токов КЗ используются следующие соотношения:
где UK – линейное напряжение в точке КЗ кВ;
ZK – полное сопротивление до точки КЗ Ом;
IK(2) = √32IK(3) = 087IK(3);
IK(1) = UKФZП+ZT(1)3
где UKФ – фазное напряжение в точке КЗ кВ;
ZП – полное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки КЗ Ом;
ZT(1) – полное сопротивление трансформатора однофазному КЗ Ом;
где КУ – ударный коэффициент определяется по графику (рис. 1.9.1)
Примечание. График может быть построен при обратном соотношении т.е.
д) действующего значения ударного тока кА:
где q – коэффициент действующего значения ударного тока
Сопротивление схем замещения определяются следующим образом.
Для силовых трансформаторов по таблице 1.9.1 или расчетным путем из соотношений:
RT = PK(UHHST)2*106;
ZT = uK(U2HHST)*104;
где PK – потери мощности КЗ кВт;
uK – напряжение КЗ %;
UHH – линейное напряжение обмотки НН кВ;
ST – полная мощность трансформатора кВ*А.
Для токовых трансформаторов по таблице 1.9.2.
Для коммутационных и защитных аппаратов по таблице 1.9.3. Сопротивление зависят от IН.А аппарата.
Примечание. Сопротивление предохранителей не учитывается а у рубильников учитывается только переходное сопротивление контактов.
Для ступеней распределения по таблице 1.9.4.
Для линий ЭСН кабельных воздушных и шинопроводов из соотношений
RД = r0LЛ; XД = x0LЛ
LЛ – протяженность линии м.
Удельное сопротивление для расчета 3 – фазных и 2 – фазных токов КЗ определяются по таблицам 1.9.5 – 1.9.7.
При отсутствии данных r0 можно определить расчетным путем:
где S – сечение проводов мм2;
γ – удельная проводимость материала м(Ом *мм2).
Принимается: γ = 30 м(Ом*мм2) – для алюминия
γ = 50 м(Ом*мм2) – для меди
γ = 10 м(Ом*мм2) – для стали.
При отсутствии данных x0 можно принять равным:
x0ВЛ – 04 мОмм – для воздушных линии
x0КЛ – 006 мОмм – для кабельных линий
x0ПР – 009 мОмм – для проводов
x0Ш – 015 мОмм – для шинопроводов.
При расчете 1 – фазных токов КЗ значение удельных индуктивных сопротивлений петли «фаза – нуль» принимается равным:
x0П = 015 мОмм – для КЛ до 1 кВ и проводов в трубах
x0П – 06 мОмм – для ВЛ до 1 кВ
x0П – 04 мОмм – для изолированных открыто проложенных проводов
x0П – 02 мОмм – для шинопроводов.
Удельное сопротивление петли «фаза – нуль» определяется для любых линий по формуле:
Составляется схема замещения и номеруются точки КЗ в соответствии с расчетной схемой.
Вычисляются сопротивления элементов и наносится на схему замещения.
IC = ST√3UC = 1000173*10 = 578 А;
r0 = 103γS = 10330*10 = 333 Омкм;
RC = r0LC = 333*3 = 10 Ом.
Сопротивление приводит к НН:
RC = RC(UHHUВН)2 = 10(0410)2*103 = 16 мОм;
XC = X0(0410)2*103 = 19 мОм.
Для трансформатора по таблице 1.9.1:
RT = 17 мОм XT = 86 мОм ZT = 88 мОм.
Для автоматов по таблице 1.9.3:
SF R1SF = 1112 мОм X1SF = 013 мОм RП1SF = 025 мОм;
SF1 RSF1 = 015 мОм XSF1 = 017 мОм; RПSF1 = 015 мОм;
SF RSF = 015 мОм XSF = 18 мОм; RПSF = 025 мОм.
Для кабельных линий по таблице 1.9.5:
RКЛ1 = r0LКЛ1 = 012*40 = 48 мОм;
XКЛ1 = x0LКЛ1 = 0099*40 = 396 мОм.
RКЛ2 = r0LКЛ2 = 062*5 = 31 мОмм;
XКЛ2 = x0LКЛ2 = 0085*5 = 042 мОмм.
Для троллейных шинопроводов ШТЛ 400 по таблице 1.9.7:
r0 = 0197 мОмм x0 = 012 мОмм.
RШ = r0LШ = 0197*2 = 039 мОмм;
XШ = x0LШ = 012*65 = 078 мОмм.
Для ступеней распределения по таблице 1.9.4:
RС1 = 15 мОм RС2 = 20 мОм.
Упрощается схема замещения вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между токами КЗ и наносятся на схему (рис. 1.9.4):
RЭ1 = RС+RТ+R1SF+RП1SF+RС1 = 16+17+1112+025+15 = 4407 мОм;
XЭ1 = XС+XТ+X1SF = 19+86+013 = 1063 мОм;
RЭ2 = RSF1+RПSF1+RКЛ1+RШ+RС2 = 015+025+48+039+20 = 256 мОм;
XЭ2 = XSF12+XКЛ+XШ = 017+396+078 = 491 мОм;
RЭ3 = RSF+RПSF+RКЛ2 = 015+025+31 = 35 мОм;
XЭ3 = XSF+XКЛ2 = 18+042 = 222 мОм.
Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в «Сводную ведомость»:
RК1 = RЭ1 = 4407 мОм XК1 = XЭ1 = 1063 мОм;
ZК1 = R2+X2 = 44072+10632 = 4533 мОм;
RК2 = RЭ1+RЭ2 = 4407+256 = 6967 мОм;
XК2 = XЭ1+ XЭ2 = 1063+491 = 1554 мОм;
ZК2 = R2+X2 = 69672+15542 = 7138 мОм;
RК3 = RК2+RЭ3 = 6967+35 = 7317 мОм;
XК3 = XК2+ XЭ3 = 1554+222 = 1776 мОм;
ZК3 = R2+X2 = 73172+17762 = 7529 мОм;
RК1XК1 = 44071063 = 414; RК2XК2 = 69671554 = 448;
RК3XК3 = 73171776 = 411 мОм.
Определяются коэффициенты КУ и q:
КУ1 = F(RК1XК1) = F(414) = 10;
КУ2 = F(RК2XК2) = F(448) = 10;
КУ3 = F(RК3XК3) = F(411) = 10;
q1 = √1+2(КУ1 – 1)2 = 1;
Определяются 3 – фазные и 2 – фазные токи КЗ и заносятся в «Ведомость»:
IK1(3) = UK1√3ZK1 = 063*103173*4533 = 803 кА;
IK2(3) = UK2√3ZK2 = 038*103173*7138 = 307 кА;
IK3(3) = UK3√3ZK3 = 038*103173*7529 = 291 кА;
IУК1 = q1IK1(3) = 803 кА;
IУК2 = q2IK2(3) = 307 кА;
IУК3 = q3IK3(3) = 291 кА;
IK1(2) = √32*IK1(3) = 087*803 = 698 кА;
IK2(2) = √32*IK2(3) = 087*307 = 267 кА;
IK3(2) = √32*IK3(3) = 087*291 = 253 кА.
Для кабельных линий:
RПКЛ1 = 2r0LКЛ1 = 2*312*40 = 2496 мОм;
RПШ = r0ПШLШ = 04*2 = 08 мОм;
RПКЛ2 = 2r0LКЛ2 = 2*062*5 = 62 мОм;
RП2 = RС1+RПКЛ1+RПШ+RС2 = 15+2496+08+20 = 2854 мОм;
XП2 = XПКЛ1+XПШ = 6+03 = 63 мОм;
ZП2 = R2+X2 = 28542+632 = 28546 мОм;
RП3 = RП2+RПКЛ2 = 2854+62 = 2916 мОм;
XП3 = XП2+XПКЛ2 = 63+075 = 705 мОм;
ZП3 = R2+X2 = 29162+7052 = 29168 мОм;
IK1(1) = UКФZП1+ZТ3 = 023*10324967+883 = 091 кА;
IK2(1) = UКФZП2+ZТ3 = 023*10328546+883 = 08 кА;
IK3(1) = UКФZП3+ZТ3 = 023*10329168+883 = 078 кА.
Таблица 8 – Сводная ведомость токов КЗ по точкам
4.1 Проверка элементов цеховой сети
Аппараты защиты проверяют:
) на надежность срабатывания согласно условиям
IK(1) > 3IВС (для предохранителей);
IK(1) > 3IН.Р (для автоматов с комбинированным расцеплением);
IK(1) > 14IО (для автоматов только с максимальным расцепителем на
IK(1) > 125IО (для автоматов только с максимальным расцепителем на
где IK(1) – 1 – фазный ток КЗ кА;
IВС – номинальный ток плавкой вставки предохранителя кА;
IН.Р – номинальный ток расцепителя автомата кА;
IО – ток отсечки автомата кА;
) на отключающуюся способность согласно условию
где IОТКЛ – ток автомата по каталогу кА;
I(3) – 3 – фазный ток КЗ в установившимся режиме кА;
) на отстройку от пусковых токов согласно условиям
IО = IУ(КЗ) > IП (для электродвигателей);
IО = IУ(КЗ) > IПИК (для распределительного устройства с группой ЭД)
где IУ(КЗ) – ток установки автомата в зоне КЗ кА;
IП – пусковой ток электродвигателя кА).
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ ДО 1 кВ
Расцепитель – чувствительный элемент встроенный в автомат при срабатывании воздействующий на механизм отключения.
Расцепитель максимального тока (электромагнитный или полу проводниковый) – устройство мгновенного срабатывания при токе КЗ.
Тепловой расцепитель (биметаллический или полупроводниковый) – устройство срабатывающее с выдержкой времени при перегрузке.
Расцепитель минимального напряжения – устройство срабатывающее при недопустимом снижении напряжения в цепи (до 03 05 от UНОМ).
Независимый расцепитель – устройство дистанционного отключения автомата или по сигналам внешних защит.
Максимальный и силовой расцепители устанавливаются во всех фазах автомата остальные по одному на автомат.
Ток срабатывания расцепителя (ток трогания) – наименьший ток вызывающий отключения автомата.
Установка тока расцепителя – настройка его на заданный ток срабатывания.
Ток отсечки – установка тока максимального расцепителя на мгновенное срабатывание.
Номинальный ток расцепителя – это наибольший длительный ток расцепителя не вызывающий отключения и перегрева.
Отключающая способность – наибольший ток КЗ при котором отключение произойдет без повреждений.
Проводки (кабели) проверяют:
) на соответствие выбранному аппарату защиты согласно условию
IДОП > КЗЩIУ(П) (для автоматов и тепловых реле);
IДОП > КЗЩIВС (для предохранителей)
где IДОП – допустимый ток проводника по каталогу А;
IУ(П) – ток установки автомата в зоне перегрузки А;
– кратность (коэффициент) защиты (таблица 1.10.1);
) на термическую стойкость согласно условию
где SКЛ – фактическое сечение кабельной линии мм2;
SКЛ.ТС – термически стойкое сечение кабельных линий мм2.
Шинопроводы проверяют:
) на динамическую стойкость согласно условию
где Ш.ДОП – допустимое механическое напряжение на шинопроводе Нсм2;
Ш – фактическое механическое напряжение в шинопроводе Нсм2;
где SШ – фактическое сечение шинопровода мм2;
SШ.СТ – термически стойкое сечение шинопровода мм2.
Действие токов КЗ бывает динамическим и термическим.
Динамическое. При прохождении тока в проводниках возникает механическая сила которая стремится их сблизить (одинаковое направление тока) или оттолкнуть (противоположное направление тока).
Максимальное усиление на шину определяется по формуле:
где FМ(3) – максимальное усиление Н;
а – расстояние между осями шин см;
iУ – ударный ток КЗ трехфазный кА.
Примечание. При отсутствии данных l принимается равным кратному числу от 15 м т.е. 15 – 3 – 45 – 6 м.
Величина а принимается равной 100 150 200 мм.
Наибольший изгибающий момент (ММАКС Н*см) определяется следующим образом :
ММАКС – 0125FМ(3)l (при одном или двух пролетах)
ММАКС – 01FМ(3)l (при трех и более пролетах).
Напряжение ( Нсм2) в материале шин от изгиба определяются по формуле
где W – момент сопротивления сечения см3:
W = bh26 – при расположении шин широкими сторонами друг к другу (на ребро);
W = b2h6 – при расположении шин плашмя;
W = 01d3 – для круглых шин с диаметром d см.
Шины будут работать надежно если выполнено условие
Для сравнения с расчетным значением принимают
ДОП = 14*103 Нсм2 – для меди;
ДОП = 7*103 Нсм2 – для алюминия;
ДОП = 16*103 Нсм2 – для стали.
Если при расчете оказалось что > ДОП то для выполнения условия необходимо увеличить расстояние между шинами (а) или уменьшить пролет между опорами – изоляторами .
Примечание. На динамическую стойкость проверяют шины опорные и проходные изоляторы трансформаторы тока.
Термическое. Ток КЗ вызывает дополнительный нагрев токоведущих частей и аппаратов. Повышение температуры сверх допустимой снижает прочность изоляции так как время действия тока КЗ до срабатывания защиты невелико (доли секунды – секунды) то согласно ПУЭ допускается
кратковременное увеличение температуры токоведущих частей (таблица 1.10.2).
Минимальное термически стойкое сечение определяется по формуле
где α – термический коэффициент принимается:
α = 11 – для алюминия
I(3) – установившийся 3 – фазный ток КЗ кА;
tПР – приведенное время действия тока КЗ с (таблица 1.10.3).
Время действия тока КЗ tД (таблица 1.10.3) имеет две составляющих: время срабатывания защиты tЗ и время отключения выключателя tВ:
Должно быть выполнено условие термической стойкости
Примечание. Отсчет ступеней распределения ведется от источника.
Если условие не выполняется то следует уменьшить tД (быстродействие защиты).
Проверка по потере напряжения производится для характерной линии ЭСН.
Характерной линией является та у которой КПIНL – наибольшая величина
где КП – кратность пускового тока (для линии с ЭД) или тока перегрузки (для линии без ЭД);
IН – номинальный ток потребителя А;
L – расстояние от начала линии до потребителя м.
Принимается при отсутствии данных:
КП = 6 65 для СД и АД с КЗ – ротором;
= 2 3 для АД с Ф – ротором МПТ.
Примечание. Обычно это линия с наиболее мощным ЭД или наиболее удаленным потребителем.
Для выполнения проверки составляется расчетная схема. В зависимости от способа задания нагрузки применяется один из трех вариантов:
а) по токам участков
U = √3*102UHIl(r0cosφ+
б) по токам ответвлений
U = √3*102UHiL(r0cosφ+
в) по напряжениям ответвлений
где U – потеря напряжения %;
UН – номинальное напряжение В;
L – расстояние от начала отвлетвления;
P – активная мощность отвлетвления кВт;
Q – реактивная мощность отвлетвления кВар;
r0 x0 – удельные активное и индивидуальное сопротивление Омкм.
Данную формулу следует применить для всех участков с различным сечением а затем сложить результаты.
Должно быть выполнено условие U 10% от UНОМ.
Согласно решениям по токам КЗ АЗ проверяются:
на надежность срабатывания:
SF: IК1(3) > 3IН.Р(1SF) = 803 > 3*063 кА;
SF1: IК2(3) > 3IН.Р(SF1) = 307 > 3*04 кА;
SF: IК3(3) > 3IН.Р(SF) = 291 > 3*031 кА.
Надежность автоматов обеспечена;
на отключающую способность:
SF: IОТКЛ(1SF) > √2IК1(3) = 25 > 141*803 кА;
SF1: IОКТЛ(SF1) > √2IК2(3) = 25 > 141*307 кА;
SF: IОТКЛ(SF) > √2IК3(3) = 25 > 141*291 кА.
Автомат при КЗ отключается не разрушаясь;
Согласно условиям проводники проверяются:
на термическую стойкость:
КЛ (ШНН – ШМА): SКЛ1 > SКЛ1.ТС = 3
SКЛ1.ТС = αIК2(3)√tПР(1) = 11*307*√35 = 6314 мм2.
По таблице 1.10.3 √tПР(1) = 35 с.
КЛ (ШМА – Н): SКЛ2 > SКЛ2.ТС = 50 > 4161 мм2;
SКЛ2.ТС = αIК3(3)√tПР(2) = 11*291*√17 = 4161 мм2.
По таблице 1.10.3 √tПР(2) = 17 с.
По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют;
на соответствие выбранному аппарату защиты:
учтено при выборе сечения проводника
Согласно условиям шинопровод проверяется:
на динамическую стойкость:
Для алюминиевых шин ДОП = 7*103 Нсм2.
Ш = ММАКСW = 344153 = 64924 Нсм2;
ММАКС = 0125FМ(3)l = 0125*9176*3*102 = 3441 Н*см
Так как LШ = 2 м то то достаточно иметь 1 пролет l = 3 м.
FМ(3) = 0176laiУК22 = 0176*3*10010*4172 = 9176 Н.
Принимается установить шины «плашмя» с а = 100 мм:
W = b2h6 = (5*10-1)2*8*10-16 = 346 см3.
(7*103) Ш.ДОП > Ш (0649*103).
Шинопровод динамически устойчив;
SШ = 5*80 = 400 мм2;
SШ.ТС = αIК2(3)√tПР(1) = 11*307*√35 = 6314 мм2;
(400 мм2) SШ > SШ.ТС (6314 мм2).
Шинопровод термически устойчив следовательно он выдержит кратковременно нагрев при КЗ до 200 оС.
По потере напряжения линия ЭСН должна удовлетворять условию
UКЛ1 = √3*102UН*I1LКЛ1(r01cosφ+x01sinφ) =
= 173*100380*3268*40*10-3*(012*094+0099*034) = 024%;
UШ = √3*102UН*I1LШ(r0Шcosφ+x0Шsinφ) =
= 173*100380*3268*2*10-3*(0197*094+012*034) = 031%
UШ = W0LШ = 85*10-2*2 = 17*10-2 В;
UКЛ2 = √3*102UН*I2LКЛ2(r02cosφ+x02sinφ) =
= 173*100380*592*5*10-3(062*094+0085*034) = 025%;
U = UКЛ1+UШ+UКЛ2 = 024+031+025 = 08%;
Что удовлетворяет силовые нагрузки.
РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ (РЗ) ЦЕХОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Рассчитать релейную защиту (РЗ) – это значит:
- выбрать вид и схему;
- выбрать токовые трансформаторы и токовые реле;
- определить чувствительность защиты.
Ток срабатывания реле (IСР) – наименьший ток при котором реле срабатывает.
Напряжение срабатывания реле (UСР) – наименьшее напряжении при котором реле срабатывает.
Ток возврата реле UСР – наибольший ток при котором реле возвращается в исходное состояние.
Напряжение возврата реле (UВ.Р) – наибольшее напряжение при котором реле возвращается в исходное положение.
Коэффициент возврата (КВ) – это отношение тока или напряжения возврата к току или напряжению срабатывания соответственно:
КВ = IВ.РIСР = UВ.РUСР.
Ток срабатывания защиты (IС.З) – наименьший первичный ток при котором срабатывает защита.
Ток отсечка (ТО) – МТЗ с ограниченной зоной действия и токовым реле мгновенного действия (без реле времени).
Ток срабатывания ТО (IС.ТО) – наименьший ток мгновенного срабатывания защиты в первичной цепи.
Выбор токовых трансформаторов
Определяется номинальный ток нагрузки на ВН (IН)
IН.Т = SТ√3UН (для трансформатора).
Выбираются по I1Н и I2Н трансформаторы тока для установки (таблица 1.12.1) и определяется номинальный коэффициент трансформации
Выбирается тип реле тока для защиты (таблица 1.12.2) и определяется установка срабатывания по току
IСР(МТЗ) = КЗАПКНКСХКВКТ*IНБ
где IСР(МТЗ) – ток срабатывания реле расчетный А;
IНБ – наибольший ток нагрузки защищаемого участка А;
КЗАП – коэффициент самозапуска ЭД;
КН – коэффициент надежности отстройки учитывающий погрешность реле и ТТ (таблица 1.12.3);
КВ – коэффициент возврата реле;
КСХ – коэффициент схемы включения реле.
Коэффициент схемы (КСХ) – это отношение тока реле (IР) к току фазы (IФ).
В зависимости от вида защищаемого участка принимаются следующие значения наибольшего тока (IНБ):
IНБ = IН – линии без электродвигателей;
IНБ = IП – линии с электродвигателем;
IНБ = IК.МАКС – для расчета токовой отсечки;
где IН IП и IК.МАКС – ток номинальный в линии пусковой ток ЭД и ток короткого замыкания (максимальный) в линии.
В зависимости от схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и вида короткого замыкания принимаются следующие значения коэффициента схемы (КСХ):
КСХ = 1 – при соединении обмоток по схеме «неполная звезда»
КСХ = 173 – во всех случаях при 3 – фазном КЗ
КСХ = 1 – при КЗ двух фаз и одном токовом трансформаторе
КСХ = 2 – при КЗ двух фаз и включении на разность токов обмоток двух ТТ.
Другие коэффициенты схемы на основании опыта эксплуатации принимаются:
КЗАП = 1 – при отсутствии в линии ЭД
КЗАП = 25 30 – при наличии ЭД в линии
КН = 11 20 – уточняется по таблице 1.12.3
По расчетному значению тока срабатывания (IСР.Р) выбирается его каталожное значение (IСР.К) согласно условию:
Если применяется блокировка минимального напряжения то
где UР.МИН – минимальное рабочее напряжение нормального режима В принимают UР.МИН = 07UН;
КU – коэффициент трансформации трансформатора напряжения
Определение коэффициента чувствительности защиты
КЧ = IК.МИНIС.З = IК.МИНIСРКТ (без блокировки по напряжению)
где IК.МИН – минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка А;
IС.З – ток срабатывания защиты А.
МТЗ надежно сработает если
При наличии блокировки минимального напряжения аналогично:
КЧ = UК.МАКСUС.З = UК.МАКСUСРКU
где UК.МАКС – максимальное остаточное напряжение в месте установки защиты кВ принимают UК.МАКС = 06UН.
Примечание. При токовой отсечке
IС.ТО = КНКСХКТ*IК.МАКС.
Выбирают токовые трансформаторы.
Определяем ток в линии ЭСН
I1 = SТ√3U1 = 1000173*10 = 578 А.
Так как в линии ЭСН нет ЭД то отсрочка от пусковых токов не требуется.
Принимаются к установке в РЗ трансформаторы тока типа ТЛМ – 10 с I1 = 300 А и I2 = 5 А в количестве 2 штук по таблице 1.12.1.
Определяется коэффициент трансформации
КТ = I1I2 = 5785 = 15.
Выбираем реле ТО типа РТ.
Определяется ток срабатывания реле
IСР.Р(ТО) = КНКСХКТ*IК2.МИН = 18*17315 04*103 = 80 А.
По таблице 1.12.3 КН(ТО) = 18.
IК.МАКС(3) будет при 3 – фазном токе КЗ тогда КСХ = 173.
По таблице 1.12.2 выбирается РТМ – IV IСР = 80 А;
Определяется КЧ(ТО) и надежность срабатывания ТО при наименьшем (2 – фазном) токе КЗ в начале линии ЭСН:
КЧ(ТО) = IК1(2)IС.З = 698*75715*80 = 004;
IК.МИН = IК1(2) = 698*IК1(3);
Условие надежности КЧ > 12 выполнено следовательно ТО срабатывает надежно.
Выбираем реле МТЗ типа РТВ.
IСР.Р(МТЗ) = КЗАПКНКСХКВКТ*IНБ = 1*18*17308*15*400 = 100 А.
IСР.Р>IНБКТ; КЗАП = 1 (нет ЭД); КН = 18;
По таблице 1.12.2 выбирается РТМ – IV IСР = 128 А.
РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
Рассчитать заземляющее устройство (ЗУ) в электроустановках (ЭУ) с изолированной нейтралью (ИН) – это значит:
- определить расчетный ток замыкания на землю (IЗ) и сопротивление ЗУ (RЗ);
- определить расчетное сопротивление грунта (ρР);
- выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;
- уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.
Примечание. При использовании естественных заземлений
где RИ RЕ – сопротивление искусственных и естественных заземлений Ом.
Сопротивление заземления железобетонных фундаментов здания связанных между собой металлическими конструкциями определяются по формуле
где ρ = 100 Ом*м (суглинок);
S – площадь ограниченная периметром здания м2.
В любое время года согласно ПУЭ
где RЗ – сопротивление заземляющего устройства Ом (не более 10 Ом);
IЗ – расчетный ток замыкания на землю А;
Расчетный (емкостный) ток замыкания на землю определяется приближенно
IЗ = UН(35LКЛ+LВЛ)350
где UН – номинальное линейное напряжение сети кВ;
LКЛ LВЛ – длина кабельных и воздушных электрических связанных линий км.
Примечание. В электроустановках с ИН до 1 кВ
RЗ 125IЗ (не более 4 Ом).
При мощности источника до 100 кВ*А – не более 10 Ом.
По этой же формуле рассчитывают РЗ если ЗУ выполняется общим для сетей до и выше 1 кВ.
При совмещении ЗУ различных напряжений применяется РЗ наименьшее из требуемых значений (таблица 1.13.1).
Определение ρР грунта
где ρР – расчетное удельное сопротивление грунта Ом*м;
КСЕЗ – коэффициент сезонности учитывающий промерзание и просыхание грунта
КСЕЗ = F(климатическая зона вид заземлителей) принимается по таблице 1.13.2.
Выбор и расчет сопротивления электродов
Выбор электродов – по таблице 1.13.4.
Приближенно сопротивление одиночного вертикального заземления определяется по формуле
Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется по формуле
где LП – длина полосы м;
b – ширина полосы м; для круглого горизонтального заземлителя b = 11d;
t – глубина заложения м.
Определение сопротивлений с учетом коэффициента использования.
где RВ и RГ – сопротивление вертикального и горизонтального электродов с учетом коэффициентов использования Ом;
В и Г – коэффициенты использования вертикального и горизонтального электродов определяется по таблице 1.13.5:
= F(тип ЗУ вид заземлителя aL NB)
где а – расстояние между вертикальными заземлителями м;
L – длина вертикального заземлителя м;
NB – число вертикальных заземлителей.
Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей с учетом соединительной полосы
Уточнение числа вертикальных элементов
Необходимое число вертикальных заземлителей определяется следующим образом:
NB = RВRИВ (при использовании естественных и искусственных заземлителей);
NB = RВRЗВ (при использовании только искусственных заземлителей);
где В.УТ – уточненное значение коэффициента использования вертикальных заземлителей.
Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода
rB = 03ρКСЕЗ.В = 03*300*15 = 135 Ом.
По таблице 1.13.2 КСЕЗ.В (верт. III) = 15;
Определяется расчетное сопротивление совмещенного ЗУ
RЗУ1 125IЗ = 12512 = 1041 Ом (для ЛЭП ВН);
IЗ = UЛЭП*35*LВЛ350 = 20*35*6350 = 1041 А;
Применяется RЗУ2 4 Ом (наименьшая из двух).
Но так как ρ > 100 Ом*м то для расчета применяется
RЗУ 4ρ100 = 4*300100 = 12 Ом.
Определяется количество вертикальных электродов:
без учета экранирования (расчетное)
NB.Р = rВRЗУ = 13512 = 1125. Принимается NB.Р = 12;
с учетом экранирования
NB.Р = NB.РВ = 12064 = 1875. Принимается NB = 20.
По таблице 1.13.5 В = F(тип ЗУ вид заземлителя aL NB) = F(контурное вертикальное 2 12) = 064.
Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов:
RВ = rBNВВ = 13520*064 = 1054 Ом
RГ = 04LПГρКСЕЗ.Вlg2LП2bt = 0448*032*300*15lg2*48*48132*0001*07 = 67 Ом
так как вертикальный электрод круглый то b = 11*12 = 132 мм.
Определяется фактическое сопротивление ЗУ
RЗУ.Ф = RВRГRВ+RГ = 1054*671054+67 = 91 Ом
(12 Ом)RЗУ > RЗУ.Ф(91 Ом) следовательно ЗУ будет эффективным.
СОСТАВЛЕНИЕ ВЕДОМОСТИ МОНТИРУЕМОГО ЭО.
Производство электромонтажных работ регламентируется технической и директивной документацией.
Основными документами служат проект электроустановка в строгом соответствии с которым и должны производится электромонтажные работы действующие правила устройств электроустановок (ПУЭ) и Строительные Нормы и Правила (СНиП).
На первой стадии выполнения электромонтажных работ проводим ознакомление со всеми чертежами паспортами инструкциями. Выполняем некоторые организационные мероприятия: подготовить графики поставки оборудования изделий материалов с учетом технологической последовательности производства работ; подготовить перечень электрооборудования монтируемого с привлечением начальника – монтажного персонала предприятий поставщиков; разработать и согласовать условия транспортирования к месту монтажа тяжелого и крупногабаритного электрооборудования; принять необходимое помещение для размещения бригад рабочих ИТР производственной базы для складирования материалов инструментов провести ознакомление ИТР и бригадиров с рабочей документацией сметами организационными и техническими решениями ППР; осуществить приемку по акту строительной части объекта под монтаж.
На второй стадии осуществляют заготовительные работы в мастерских электромонтажных заготовок подготовительные непосредственно на монтажных объектах. В мастерских (вне зоны монтажа и независимо от строительной готовности монтируемого объекта) изготовляют и собирают укрупненные блоки – шинные трубные заземления электропроводок кабельных линий и т.п.
Непосредственно на монтажной площадке при определенной готовности строительных работ производят разметку и подготовку трасс электрических сетей и заземляющих устройств; закладку труб в фундамент и другие строительные основания при переходе из одного помещения в другое и при выходе наружу.
Осуществляют контроль за установкой строителями или выполняют установку закладных элементов и деталей для последующего крепления к ним электрооборудования и конструкций; осуществляют контроль за образованием в процессе строительства проемов ниш гнезд борозд
необходимо для установки электрооборудования и монтажа электропроводок.
На третьей стадии выполняют электромонтажные работы непосредственно на монтажном объекте. В эти работы входят установка на подготовленные места электрооборудования и электроконструкций прокладка по подготовленным трассам готовых элементов электропроводок. Подключение электрических сетей к установленному электрооборудованию аппаратам и приборам.
Производство электромонтажных работ должны вестись с применением узлового – комплектно блочного метода строительства с установкой оборудования поставляемого укрупненными блоками не требующими при установке плавки резки сверления или других подгоночных операций и регулировки.
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ БЕЗОПАСНОГО ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ДО 1 кВ
Организационные мероприятия обеспечивающие безопасность работ в электроустановках:
оформление работ нарядом распоряжением или перечнем работ выполняемых в порядке текущей эксплуатации;
надзор во время работы;
оформление перерыва в работе перевода на другое место окончание работы.
Ответственными за безопасное ведение работ являются:
выдающий наряд отдающий распоряжения утверждающий перечень работ выполняемых в порядке текущей эксплуатации;
ответственный руководитель работ;
производитель работ;
Выдающий наряд отдающий распоряжение определяет необходимость и возможность безопасного выполнения работы. Он отвечает за достаточность и правильность указанных в наряде (распоряжений) мер безопасности за качественный и количественный состав бригады и назначения ответственных за безопасность а также за соответствие выполняемой к работе групп перечисленных в наряде работников проведение целевого инструктажа ответственного руководителя работ (производителя работ наблюдающего).
Право выдачи нарядов и распоряжений предоставляется работникам из числа административно – технического персонала организации имеющим группу V – в электроустановках напряжением выше 1 кВ и группу IV – в электроустановках напряжением до 1 кВ.
В случае отсутствия работников имеющих право выдачи нарядов и распоряжений при работах по предотвращению аварий или ликвидации их последствий допускается выдача нарядов и распоряжений работниками из числа оперативного персонала имеющими группу IV. Предоставление оперативному персоналу права выдачи нарядов должно быть оформлено письменным указанием руководителя организации.
Ответственный руководитель работ назначается как правило при работах в электроустановках напряжением выше 1 кВ. В электроустановках напряжением до 1 кВ ответственный руководитель как правило не назначается.
Ответственный руководитель работ отвечает за выполнение всех указанных в наряде мер безопасности и их достаточность за принимаемые им дополнительные меры безопасности необходимые по условиям выполнения работ за полноту и качество целевого инструктажа бригады в том числе проводимого допускающим и производителем работ а также за организацию безопасного ведения работ.
Ответственными руководителями работ назначаются работники из числа административно – технического персонала имеющие группу V в электроустановках напряжением выше 1 кВ и группу IV в электроустановках до 1 кВ. В тех случаях когда отдельные работы (этапы работы)необходимо выполнять под надзором и управлением ответственного руководителя работ выдающий наряд должен сделать запись об этом в строке «Отдельные указания» наряда.
Ответственный руководитель работ назначается при выполнении работ в одной электроустановке (ОРУ ЗРУ):
с использованием механизмов и грузоподъемных машин при работах в электроустановках а на ВЛ – при работах в охранной зоне ВЛ;
с отключением электрооборудования за исключением работ в электроустановках где напряжение снято со всех токоведущих частей в электроустановках с простой и наглядной схемой электрических соединений на электродвигателях и их присоединениях в РУ;
на КЛ и КЛС в зонах расположения коммутаций и интенсивного движения транспорта;
по установке и демонтажу опор всех типов замен элементов опор ВЛ;
в местах пересечения ВЛ с другими ВЛ и транспортными магистралями пролетах пересечения проводов в ОРУ;
по подключению вновь сооруженной ВЛ;
по изменению схем присоединений проводов и трос ВЛ;
на оборудовании и установках СДТУ по устройству мачтовых переходов испытанию КЛС при работах с аппаратурой НУП (НРП) на фильтрах присоединений без включения заземляющего ножа конденсатора связи.
Необходимость назначения ответственного руководителя работ определяет выдающий наряд которому разрешается назначать ответственного руководителя работ и при других работах помимо перечисленных.
на отключенной цепи много цепной ВЛ с расположением цепей одна на другую или числом цепей более двух когда одна или все остальные цепи остаются под напряжением;
при одновременной работе двух и более бригад в данной электроустановке;
по фазному ремонту ВЛ под наведенным напряжением;
без снятия напряжения на токоведущих частях с изоляцией человека от земли.
Курсовой проект по предмету «Электроснабжение объектов» рассчитан согласно рекомендованным методикам. В процессе выполнения курсового проекта по теме «Электроснабжение механического цеха» я изучил техническую и справочную литературу научился составлять однолинейные и развернутые схемы электроснабжения. Я рассчитал сменные и максимальные активные реактивные и полные нагрузки электроприемников методом коэффициента использования и коэффициента максимума. Все коэффициенты я выбрал из справочной литературы с условием всех требований ПУЭ.
Электроприемники работающие в повторно – кратковременном режиме были приведены мной к длительному режиму работы а однофазные нагрузки – к условию трехфазной мощности. Также я обосновал выбор силового трансформатора с учетом категории электроснабжения механического цеха определил коэффициент загрузки трансформатора с учетом компенсирующих устройств. В процессе выполнения курсового проекта я рассчитал защиты для всех электроприемников и выбрал марку кабеля по сечению и допустимому току согласно требованиям ПУЭ.
ПК.270843.7049.00.00.00.ПЗ
Александров К.К.и др. Электрические чертежи и схемы. М.: Энергоавтомиздат 1990.
Ангарова Т.В.и др. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. М.: Энергоавтомиздат 1981.
Астахов Б.А.и др. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. М.: Энергоавтомиздат 1989.
Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122 – 87. М.: Энергоавтомиздат 1981.
Шеховцов В.П.Справочник – пособие по ЭО и ЭСН. Обнинск: Фабрика офсетной печати 1994.
Смирнов А.Д.и др. Справочник книжка энергетика. М.: Энергоавтомиздат 1987.
Рожкова Л.Д. Козулин В.С.Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоавтомиздат 1987.

План ЗУ механического цеха ПК 270843.7049.00.00.00.ПЗ.cdw

ПК 270116.7908.00.00.00.

Схема мех.цеха Муратов.cdw

ПК 270116.7908.00.00.00.
Тип(при его наличии)

План расположения ЭО механического цеха.bak 2.cdw

Данный проект выполнен на основании
задания выданного кафедрой
спецдисциплин КГАМТ от 10.01.12
ПК 270116.7908.00.00.00.
ЭО механического цеха
Наименование помещений

ЭСН и ЭО механического цеха ПК 270843.7049.00.00.00.ПЗ КЗ.cdw

ПК 270116.7908.00.00.00.