Проектирование электроснабжения и электрооборудования ремонтного цеха

Курсовая ЭС (восстановлен).docx

Министерство образования Российской Федерации
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет «Автоматики и электромеханики»
Кафедра "Электроэнергетики и электроснабжения
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
«Проектирование электроснабжения и электрооборудования ремонтного цеха»
Краткая характеристика потребителей цеха по режиму нагрузки и категории бесперебойности электроснабжения4
Выбор напряжения цеховой сети и системы питания силы и света6
Подбор двигателей пусковой и защитной аппаратуры для электроприёмников7
Расчёт электроосвещения10
1 Выбор системы освещения и освещенности цеха10
2 Расчёт рабочего освещения10
3 Расчёт аварийного освещения12
4 Выбор схемы питания осветительной установки12
5 Выбор типа и расположения группового щитка компоновка сети и ее выполнение13
6 Выбор кабелей питающих щитки освещения16
Расчёт электрических нагрузок18
1 Расчет сварочной нагрузки методом эффективных мощностей18
2 Расчёт электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм19
3 Выбор числа и мощности трансформаторов цеха20
Расчет необходимой компенсирующей мощности выбор компенсационного оборудования и его размещение в цеховой сети22
Уточнение расчетных нагрузок и мощности трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности24
Составление схемы цеховой электрической сети. Расчет и выбор распределительной сети25
1 Распределение нагрузки по шинопроводам25
2 Выбор питающих кабелей от РП до КТП30
3 Выбор распределительных и магистральных шинопроводов31
4 Ответвления к электроприемникам32
5 Выбор троллейных линий33
6 Выбор кабелей соединяющих ШМА и ШРА34
Выбор аппаратуры ячейки КРУ на ГПП35
Построение карты селективной защиты37
1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания37
2 Расчёт токов однофазного короткого замыкания40
3 Карта селективности защиты43
Расчет показателей качества электрической энергии46
1 Расчет отклонения напряжения в период максимума нагрузки47
2 Расчет отклонения напряжения в период минимума нагрузки49
Расчет заземляющего устройства52
Список используемых источников56
На современном этапе развития экономики нашей страны электроэнергетика в значительной мере определяет успех в области интенсификации общественного производства и роста благосостояния народа.
Особенности развития энергетики предусматривают проведение в жизнь активной энергосберегающей политики на базе ускорения научно-технического прогресса во всех звеньях народного хозяйства всемерной экономии топлива электроэнергии и обеспечение на этой основе значительного снижения электроемкости национального дохода.
Объективной тенденцией развития народного хозяйства является дальнейшая широкая электрификация всех сфер народного хозяйства вытеснение из многих технологических процессов органического топлива и замена его электрической энергией. Поэтому надежное и экономичное обеспечение промышленных предприятий электрической энергией надлежащего качества (в соответствии с графиком ее потребления) является важной народнохозяйственной задачей.
Системой электроснабжения называют совокупность электроустановок предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. В свою очередь под электроустановками понимают совокупность машин аппаратов линий и вспомогательного оборудования (в месте с сооружениями и помещениями в которых они установлены) предназначенных для производства преобразования трансформации передачи распределения электрической энергии и превращения ее в другие виды энергии.
Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных электроприемников к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов электрические печи электролизные электросварочные и осветительные установки и др.
Задачей данного курсового проекта является проектирование схемы электроснабжения ремонтного цеха схемы внутреннего и внешнего электроснабжения цеха.
Краткая характеристика потребителей цеха по режиму нагрузки и категории бесперебойности электроснабжения
В цехе размещены вентиляторы насосы станки мостовые краны автоматические линии транспортеры машины дуговой сварки и электропечи сопротивления. Перечень электрооборудования размещенного в цехе его установленная мощность количество приведены в таблице 1.1.
В цехе имеются потребители с длительным и повторно-кратковременным (ПКР) режимами работы.
ПКР – это режим при котором температура за время включения повышается за время пауз снижается однако нагрев за время цикла этого электроприемники не достигает установившейся температуры а за время паузы температура не достигает температуры окружающей среды.
Продолжительность включения для ПКР:
где tц 10 мин – среднее время цикла.
В ПКР работают электродвигатели мостовых кранов и машины дуговой сварки (данный режим изображен на рисунке 1 (б));
Длительный режим – это режим при котором температура ЭП возрастает по экспоненте и через определённое время достигает установившегося значения.
ЭП продолжительного режима работы характеризуются коэффициентом включения:
В длительном режиме работают электроприводы насосов вентиляторов и станков.
Цех можно отнести к потребителям II категории перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции простоем рабочих и различных механизмов (ЭП всех основных цехов промышленных предприятий).
Питание ЭП II категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых источников питания. Допускается питание ЭП II категории по одной воздушной линии в том числе с кабельной вставкой если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более суток. Кабельные вставки должны выполняться двумя кабелями каждый из которых выбирается по наиболее длительному току ВЛ. Допускается питание по одной КЛ состоящей не менее чем из двух кабелей присоединённых к одному общему аппарату. Допускается ручное переключение с одного источника на другой (без АВР). ПУЭ допускает один источник питания если время перерыва в случае его выхода из строя не превышает 24 часа.
Таблица 1.1 – Ведомость электрических нагрузок цеха
Наименование механизма или агрегата и его тип
Установленная мощность
Автоматическая линия
Машина дуговой сварки
Эл. печь сопротивления
Выбор напряжения цеховой сети и системы питания силы и света
Цеховую сеть можно выполнить на напряжение 220 и 380В.
Напряжение 660В должно применяться на предприятиях где имеется большое количество электродвигателей в диапазоне мощностей 200 – 600кВт. Перевод питания электроприёмников с напряжения 380В на 660В снижает затраты на сооружение низковольтной кабельной сети примерно на 30% и сокращает потери электроэнергии в этой сети в 13–14 раза. Внедрение напряжения 660В обеспечивает снижение капитальных затрат относительно общей стоимости электроустановок стоящего предприятия на 05–15%.
В рассматриваемом цехе максимальная мощность электродвигателя 120 кВт поэтому эффективность внедрения напряжения 660В незначительна.
Для установленных потребителей электроэнергии цеха основным напряжением питания является напряжение 380В. Питание освещения осуществляется напряжением 220В.
Таким образом в качестве основного напряжения в цехе выбирается напряжение 380220 В.
Осветительная и силовая нагрузки будут питаться от общих цеховых трансформаторов 1004 кВ.
Подбор двигателей пусковой и защитной аппаратуры для электроприёмников
Выбор типа электродвигателей пусковой и защитной аппаратуры произведём в соответствии с характеристикой производства и средой цеха. В качестве двигательной нагрузки используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии АИ со степенью защиты IP54 как наиболее простые и надёжные в эксплуатации.
Для крана принимаем специальные крановые асинхронные двигатели марки MTFMTH.
Выбор электродвигателей производим с учётом условий окружающей среды мощности и скорости вращения приводимого механизма. Условие выбора:
В качестве пусковой и защитной аппаратуры используем блоки БОУ5130 в состав которых входят:
где - номинальный ток расцепителя А;
- номинальный ток электродвигателя А.
а) Автоматический выключатель. Условие выбора:
б) Пускатель или контактор. Выбираются те которые находятся в блоке вместе с выбранным автоматическим выключателем. Проверяется выполнение условия:
в) Тепловое реле. Выбирается то которое находится в блоке вместе с выбранными автоматическим выключателем и пускателем. Проверяется выполнение условия:
где КТ - коэффициент трансформации трансформатора тока (если его нет то Кт=1).
Номинальный ток электродвигателя рассчитывается по формуле:
Пусковой ток рассчитывается по формуле:
Типы двигателей и их технические характеристики приведены в таблице 3.1.
Выбор пусковой и защитной аппаратуры сведён в таблицу 3.2.
Таблица 3.1. - Выбор двигателей для электроприемников
Данные электродвигателей
Унифицированная серия (Интерэлектро)
Привязка к установочно-присоединительным размерам
Высота оси вращения мм
Установочный размер по длине станины
Модификация со встроенной температурной защитой
Выберем электродвигатель пусковую и защитную аппаратуру для станка токарного P=16 кВт.
Из табл. П.2.1 [2] выбираем АД АИР160М2 с Рн=185 кВт; cos=087; =905%;
Рассчитаем номинальный и пусковой токи по выражениям (3.5-3.6):
Таблица 3.2 – Выбор пусковой и защитной аппаратуры
Наименование оборудования
Уставка тепл. реле А
Машины дуговой сварки
Расчёт электроосвещения
Рациональное освещение рабочего места является одним из важнейших факторов влияющих на эффективность трудовой деятельности человека предупреждающих травматизм и профессиональные заболевания. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда повышает работоспособность и производительность труда. Освещение на рабочем месте должно быть таким чтобы работник мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:
недостаточность освещенности;
чрезмерная освещенность;
неправильное направление света.
Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения ослабляет внимание приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени блики дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям поэтому столь важен правильный расчет освещенности.
1 Выбор системы освещения и освещенности цеха
Основными электроприемниками цеха являются печи станки и автоматические линии.
Минимальная освещенность при комбинированном освещении составляет для разряда зрительных работ IIIг 400 лк. При этом освещенность от общего освещения – 200 лк.
Также в цехе предусмотрена система аварийного освещения. Наименьшая освещенность рабочих поверхностей производственных помещений на территории предприятий требующих обслуживания при аварийном режиме должна составлять 5%-10% от освещенности рабочего освещения при системе общего освещения.
Для создания равномерного распределения освещенности по всей площади цеха принимаем равномерное размещение светильников.
2 Расчёт рабочего освещения
длина цеха – a = 84 м
ширина цеха – b = 24 м
высота цеха – h = 12 м
шаг колонн – l = 6 м
напряжение питания системы освещения – 220 В
коэффициент отражения рn = 05; рс = 05; р пола = 01
минимальная освещенность – Ераб. = 200 лк Еав = 10 лк
Высота подвеса светильников:
где h – высота цеха;
hст - свес светильника плюс рабочая поверхность.
Расчетная площадь цеха:
Намечаемое количество ламп:
Коэффициент запаса: КЗ = 15.
Определим индекс помещения i:
Коэффициент использования светового потока: КИ = 06.
Световой поток одной лампы:
Для рабочего освещения цеха используем светильники РСП05 с лампой ДРЛ400-4 мощность лампы 400 Вт световой поток лампы ФЛ = 24000 лм КСС – Г1 степень защиты – IP23.
Корректируем число ламп в цехе:
Выбираем 48 ламп для удобства и более синхронного расположения ламп в цехе.
При количестве ламп ДРЛ400-4 равном 48в цехе создается следующая освещенность:
Таким образом данное количество ламп создает требуемую освещенность.
Расчетная активная мощность рабочего освещения:
Расчетная реактивная мощность рабочего освещения:
где: tgφ = 062 для ламп ДРЛ (из Cosφ = 085).
Полная расчетная мощность рабочего освещения:
3 Расчёт аварийного освещения
Аварийное освещение составляет 5-10 % от рабочего
Еав = 10 лк; Ки=06; Кз=15; Фл=8300 лм.
Для удобства расположения принимаем 8 светильников. Выбираем лампу накаливания Г 215-225-500 со светильником НСП-17. Световой поток лампы Фл=8300 лм мощность 500 Вт КСС – Г3 степень защиты – IP20
Таким образом данное количество ламп создает требуемую аварийную освещенность.
Расчетная активная мощность аварийного освещения:
Реактивная мощность равна нулю так как для ЛН tgφ = 0 (Cosφ = 1). Следовательно полная расчетная мощность аварийного освещения:
Общая установленная мощность освещения:
4 Выбор схемы питания осветительной установки
Питание электрического освещения производится от общих для осветительных и силовых нагрузок трансформаторов с низшим напряжением 400230В (напряжение сети 380220В).
Для питания ламп применяем кабели ВВГ.
Для распределения электроэнергии для рабочего и аварийного освещения а также для защиты сетей от токов короткого замыкания применяем распределительный шкаф ПР85 с трехполюсными автоматическими выключателями типа ВА51-31.
Осветительная сеть цеха предусматривает наличие одного группового щитка к которому групповыми линиями присоединяются светильники. В случае аварийного прекращения действия освещения предусмотрено аварийное освещение обеспечивающее возможность продолжения работы и безопасную эвакуацию людей из цеха.
Светильники аварийного освещения могут работать одновременно с рабочими.
Управление рабочим освещением осуществляется автоматическими выключателями установленными на групповом щитке. Для удобства эксплуатации и безопасности производства ремонтных работ и замены отдельных элементов схемы электроосвещения необходимо предусмотреть возможность отключения группового щитка. Эту функцию выполняет выключатель установленный у ввода в здание.
На рисунке 4.1 изображена схема питания осветительной установки.
5 Выбор типа и расположения группового щитка компоновка сети и ее выполнение
Питание электрического освещения производится от общих для силовых и осветительных нагрузок трансформаторов с низшим напряжением 400230В (напряжение сети 380220В)
Для питания ламп применяют кабели ВВГ. В качестве осветительных щитков применяем распределительные пункты серии ПР85 с трехполюсными автоматическими выключателями. Шкафы серии ПР85 предназначены для распределения электрической энергии для защиты электрических установок напряжением до 660В переменного тока частоты 50Гц при перегрузках и коротких замыканиях для нечастых включений и отключений электрических цепей а также для защиты людей и животных от поражения электрическим током и предотвращения пожаров от электрического тока.
Расчетная нагрузка внутреннего освещения здания Рр определяется по установленной мощности освещения Ру и коэффициенту спроса Кс:
Установленная мощность Ру определяется суммированием мощности ламп всех стационарных светильников при этом для учёта потерь в пускорегулирующих аппаратах газоразрядных ламп ДРЛ умножаем на 11:
где: n -количество ламп
Рл - номинальная мощность лампы.
Согласно ПУЭ 6.2.1. коэффициент спроса Кс = 1.
Определяем полную мощность рабочего освещения:
Определяем расчетный ток:
где Uн = 380В - номинальное напряжение сети освещения;
cosφ = 085 - для ламп ДРЛ.
Определяем установленную мощность ламп аварийного освещения:
Определяем расчетную нагрузку по формуле 4.12.
Определяем расчетный ток по формуле 4.15:
где cosφ = 1 - для ЛН.
Светильники рабочего освещения разделены на 4 группы по 12 светильников (рисунок 4.2).
Определяем расчетную мощность одной группы:
где Ру = 4800 Вт – мощность 12 ламп;
Кс = 1 – коэффициент спроса.
Определяем расчетный ток для одной группы:
где Uном = 380 В – номинальное напряжение трехфазной сети;
cosφ = 085 – для ламп ДРЛ.
Для распределения электроэнергии и защиты сетей от токов короткого замыкания применяем распределительный шкаф ПР8501 с автоматическими выключателями.
Расчетный ток рабочего освещения Iр = 3775 А
Выбираем распределительный пункт ПР8501-3-055 Iраб. пункта = 160 А с вводным выключателем ВА-52-32. Количество выключателей на фидерах – 4 трехполюсных; фидерные выключатели – ВА51-25 Iн.в.= 25 А Iн.р.= 10 А;
В качестве вводного выключателя выбираем ВА52-32 Iн.в.= 100А Iн.р.= 40 А.
Выбираем щитки освещения и кабели ВВГ для аварийного освещения:
Светильники аварийного освещения расположены в 2 ряда по 4 светильника (рисунок 4.2).
Определяем расчетную мощность:
где Ру =2000 Вт – мощность 4 ламп;
Кс =1 – коэффициент спроса.
где Uном = 380 В – номинальное напряжение сети;
Расчетный ток аварийного освещения Iр = 608 А
Выбираем распределительный пункт ПР8501-3-051 Iраб. пункта = 160 А с вводным выключателем ВА-51-25. Количество выключателей на фидерах – 4 трехполюсных; фидерные выключатели – ВА51-25 Iн.в.= 25 А Iн.р.= 4 А;
В качестве вводного выключателя выбираем ВА51-25 Iн.в.= 25 А Iн.р.= 8 А.
Выбранное оборудование сводим в таблицу 4.1:
Таблица 4.1 – Осветительные кабели и групповые щитки
Фидерные выключатели
6 Выбор кабелей питающих щитки освещения
Условие выбора сечения электрических кабелей имеет вид:
где Iр - расчетный ток;
Iд.д. - допустимая длительная токовая нагрузка на кабель. Так как цех относится к помещениям с нормальной средой то:
где Iн.д. - длительно допустимый ток для кабелей при нормальных условиях прокладки который приводится в таблицах ПУЭ.
Выбираем кабель питающий щиток рабочего освещения основного помещения цеха.
Выбираем кабель марки ВВГ – кабель с медными жилами с поливинилхлоридной изоляцией с поливинилхлоридной оболочкой без защитного покрова пятижильный. Приведенные в ПУЭ допустимые длительные токи Iн.д. приняты для нормальной окружающей среды (+25 0С).
Выбираем пятижильный кабель ВВГ(5х6) с Iн.д. = 50 А
Выбираем кабель питающий щиток аварийного освещения основного помещения цеха:
Выбираем пятижильный кабель ВВГ(5х15) с Iн.д. = 21 А
Результаты расчета сводим в таблицу 4.2.
Таблица 4.2 – Выбор кабелей для щитков освещения
План электроосвещения цеха представлен на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 – План электроосвещения ремонтного цеха
Расчёт электрических нагрузок
1 Расчет сварочной нагрузки методом эффективных мощностей
Так как у нас 3 машины дуговой сварки по 95 кВА то распределяем их равномерно по парам фаз АВ ВС и СА т. е. по одной машине на пару фаз (рисунок 5.1).
Рисунок 5.1 - Распределение по фазам
Пары фаз АВ ВС и СА загружены равномерно.
Определяем эквивалентную среднюю и эффективную нагрузки сварочной машины:
Sпасп.i – паспортное значение мощности машины дуговой сварки Sпасп.i=95кВА.
Так как все пары фаз загружены равномерно то
Определяем эквивалентную трехфазную нагрузку:
Определяем эффективный трехфазный ток:
Находим активную и реактивную нагрузки:
где cosφ=06 а tanφ=133 для машин дуговой сварки.
2 Расчёт электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм
Разбиваем все электроприёмники по группам со сходными характеристиками. Для каждой группы электроприёмников определим активную нагрузку по формулам:
где n – число электроприёмников в группе;
К – число групп электроприемников;
tanφi – коэффициент мощности электроприемников.
Для приёмников работающих в ПКР:
Результаты расчётов приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 – Расчёт средней нагрузки за максимально загруженную смену
Дополнительная нагрузка
Находим групповой коэффициент использования:
где n – число всех электроприёмников;
Эффективное число электроприёмников:
так как nэф>10 то коэффициент максимума
Расчётные максимумы активной и реактивной нагрузки:
Полная расчётная нагрузка:
Расчётная величина тока:
3 Выбор числа и мощности трансформаторов цеха
По составу и характеру нагрузки электропотребители цеха относится ко второй и третий категории по бесперебойности электроснабжения необходимо установить двух трансформаторную подстанцию.
Мощность трансформаторов ТП цеха определяется по формуле:
где – полная расчетная мощность цеха кВА;
n – количество трансформаторов шт;
- коэффициент загрузки трансформаторов.
Принимаем = 08 (для потребителей второй и третий категории по бесперебойности электроснабжения).
где - расчетные (активная реактивная) мощности силовой нагрузки цеха (с учетом нагревательных установок) кВт квар;
- расчетная (активная реактивная) мощности освещения. кВт квар
– расчётная (активная и реактивная) мощности сварочных установок кВт квар;
Максимальные расчетные (активная реактивная) мощности силовой нагрузки цеха:
Максимальные расчетные (активная реактивная) мощности освещения:
Максимальные расчетные (активная реактивная) мощности сварочных установок:
Мощность трансформаторов цеха рассчитываем по формуле 5.17:
На основании Sтр выбираем 2 трансформатора ТМ – 100010
Параметры трансформатора:
Напряжение обмотки кВ
Реальный коэффициент загрузки:
Без учета компенсации реактивной мощности принимаем к установки 2 трансформатора ТМ-100010. Окончательный выбор трансформатора с учетом компенсации см. пункт 7.
Расчет необходимой компенсирующей мощности выбор компенсационного оборудования и его размещение в цеховой сети
Реактивная мощность необходима для создания электромагнитных полей во всех элементах которые устроены на принципе магнитных элементов (электродвигатели трансформаторы и т.д.). У вентильных преобразователей реактивная мощность образуется за счет сдвига фаз между током и напряжением. При чисто индуктивной нагрузки происходит обмен реактивной мощности между источником и потребителем электроэнергии.
Основная задача компенсации – снизить перетоки реактивной мощности от источников до потребителей.
Технико-экономические условия компенсации (условия дающие экономический эффект):
поэтому если мы компенсируем реактивную мощность то уменьшаем полную мощность и ток.
Это позволяет уменьшить мощность трансформаторов и сечение сети.
Потери активной мощности определяться по выражению:
Компенсируя реактивную мощность мы снижаем потери активной мощности что позволяет снизить число работающих генераторов.
Наряду с потерями активной мощности снижаются потери реактивной мощности которые определяются выражением:
Уменьшая реактивную мощность мы снижаем потери реактивной мощности и мощность компенсирующих устройств которые нужно устанавливать на ПП.
Снижение потери активной энергии:
Снижение потери напряжения в сети:
Снижение потери напряжения приводит к повышению напряжения в сети и дополнительному снижению потерь активной и реактивной мощности.
Поэтому важное значение имеет компенсация реактивных нагрузок и повышения коэффициента мощности в системах электроснабжения предприятия.
Под компенсацией подразумевается установка местных источников реактивной мощности благодаря которой повышается пропускная способность сетей и трансформаторов а также уменьшаются потери электроэнергии.
Тангенс угла сдвига фаз до компенсации реактивной мощности:
гдеРр.ц Qр.ц – активная и реактивная мощности цеха кВт квар;
Суммарная мощность компенсирующего устройства:
гдеtanφэ = 0512 – коэффициент мощности заданный системой о. е
В качестве источников реактивной мощности используем комплектные конденсаторные установки с размещением их на магистральных шинопроводах.
Установки эксплуатируются внутри помещений высота над уровнем моря до 1 000 м температура окружающего воздуха от -25°С до +40°С; окружающая среда — нормальная. Установка имеет автоматический регулятор cosφ выключатели нагрузки с предохранителями токоограничивающие контакторы фильтрокомпенсирующий элемент разрядное сопротивление.
На каждый магистральный шинопровод устанавливаем по одной конденсаторной установке УКМ 58-04-100-10 У3 мощностью 100 квар габаритами 600×450×1200мм.
Итого суммарная мощность компенсирующих устройств
Уточнение расчетных нагрузок и мощности трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности
Расчётная реактивная нагрузка после установки комплектных конденсаторных установок:
Пересчитываем полную расчётную мощность:
Определяем расчётную мощность трансформатора:
Таким образом окончательно принимаем к установке два трансформатора ТМ – 100010.
Уточненный коэффициент загрузки:
Рекомендованный коэффициент загрузки трансформаторов для цехов с преобладающей нагрузкой II категории равен 07 – 08. Следовательно трансформаторы выбраны верно.
Составление схемы цеховой электрической сети. Расчет и выбор распределительной сети
После выбора мощности и места установки подстанции составляется схема цеховой сети. Наибольшее распространение имеют магистральные и радиальные схемы.
1 Распределение нагрузки по шинопроводам
Распределим электроприёмники цеха по шинопроводам. Расчёт ведём по формулам:
Среднесменная нагрузка:
tgφi – коэффициент мощности электроприемников.
где ni – число электроприёмников в группе.
Определяем коэффициент максимума:
Полная расчётная нагрузка
Результаты распределения электроприёмников по шинопроводам приведены в таблицах 8.1 и 8.2. План цеха с расположением шинопроводов показан на рисунке 8.1.
Таблица 8.1 – Распределение электроприёмников по ШРА
Таблица 8.2 – Распределение электроприёмников по ШМА
Рисунок 8.1 – План цеха с расположением шинопроводов
2 Выбор питающих кабелей от РП до КТП
Кабельные линии по которой трансформаторные подстанции получают питание прокладываются в земле. Выбираем кабель на напряжение 10кВ марки ААШв кабель с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной изоляцией в алюминиевой оболочке с защитным шлангом из ПВХ-пластиката (ГОСТ 18410-73)
Выбор сечений жил кабелей 10кВ производится по трём критериям:
) По экономической плотности тока;
) По термической стойкости к токам КЗ.
2.1. Выбор сечения кабеля по нагреву
Основное условие выбора кабеля по нагреву
где Iд.д – длительно допустимая токовая нагрузка на кабель А;
Iр – расчётный ток А.
Согласно ПУЭ проводники должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учётом не только нормальных но и послеаварийных режимов режимов после ремонта. Т. к. цеховая двухтрансформаторная подстанция получает питание по двум кабелям и при отключении одного из них (в ремонтном или послеаварийном режимах) нагрузка другого возрастает то
Принимаем трёхжильный кабель сечением 3х35 мм2 с Iд.д = 126 А
Iр = 7698 А Iд.д = 110 А.
2.2. Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока
Определяем экономическую плотность тока для кабеля ААШв в зависимости от продолжительности использования максимума нагрузки по данным ПУЭ. При Тм более 5000 чгод для предприятия работающего в 3 смены: jэк = 16 Амм2
Экономически выгодное сечение:
гдеIр – расчётный ток линии который принимается из условий нормальной работы и при его определении не учитывается увеличение тока в линии при авариях или ремонтах в каком-либо элементе сети.
Ближайшее стандартное сечение 35 мм2.
2.3. Выбор сечения кабеля по термической стойкости
Сечение обеспечивающее термическую устойчивость проводника к току короткого замыкания определяется по выражению:
где С – функция зависящая от типа выбранного проводника. Для кабеля с алюминиевыми многопроволочными жилами и бумажной изоляцией
- значение тока короткого замыкания А(из задания);
- фиктивное время срабатывания релейной защиты (из задания)
Ближайшее большее сечение 185 мм2.
На основании расчётов для питания цеховой двухтрансформаторной подстанции принимаем два кабеля марки ААШв 3х185 мм2 с Iд.д = 314 А.
3 Выбор распределительных и магистральных шинопроводов
Выбор шинопроводов выполняется по условию:
где Iр – расчетный ток А;
Iном – номинальный ток шинопровода А.
Для примера выберем распределительный шинопровод для ШРА-1:
Расчётный ток первой группы электроприёмников равен Iр = 42818 А. Выбираем распределительный шинопровод ШРА73 с номинальным током I ном = 630 А.
Iр = 42818 А Iном = 630 А.
Условие выполняется следовательно шинопровод ШРА4-630-32-1УЗ выбран правильно.
Так как номинальный ток на стороне низкого напряжения трансформатора ТМ-100010 является 1600 А то ШМА-1 и ШМА-2 выбираем ШМА4-1600-44-1УЗ с номинальным током 1600 А.
Выбор шинопроводов сводим в таблицу 8.3.
Таблица 8.3 – Выбор шинопроводов
Группы электроприёмников
4 Ответвления к электроприемникам
Участок электросети питающий отдельный приёмник электроэнергии называется ответвлением. Ответвления к электроприемникам от шинопроводов выполняем проводом ПВ-3 и кабелем ВВГ в трубе .
Выбор сечения проводов выбираем по условию допустимого нагрева:
где Iдд – допустимая длительная токовая нагрузка на провод или кабель А
Iдд = Кп Iнд = 1 · Iнд
Для ответвлений к отдельным электроприемникам длительного режима работы в качестве расчётного тока принимаем номинальный ток электроприёмника:
Для примера выберем провод питающий токарный станок P=185 кВт:
Выбираем провод ПВ-3 4х10 мм2 с Iнд =60 А [1]. Проводим проверку по условию Iном. эп Iнд:
Iном. эп = 5118А Iнд = 60 А
провод проходит по длительно допустимому току нагрева. Выбранные провода сводим в таблицу 8.4.
Кабельный журнал представлен в приложении 1.
Таблица 8.4 – Выбор проводов и кабелей к потребителям
Марка проводов и кабелей
5 Выбор троллейных линий
Выбираем троллейную линию для мостового крана с повторно - кратковременным режимом работы. На кране установлены три двигателя с фазным ротором из серии MTF. Обычно в работе одновременно находится не более двух двигателей. Принимаем наиболее тяжелый режим когда в работе одновременно находятся два наиболее мощных крановых двигателя с номинальной мощностью 11 кВт и 7 кВт.
Параметры двигателей:
=914% cos1=076 Рном1=11кВт
=086% cos 2 = 082 Рном2 = 7 кВт.
Реактивная мощность:
Расчетный ток одного крана:
Выбираем троллейный шинопровод ШТР4 – 40 с Iном = 40 А.
6 Выбор кабелей соединяющих ШМА и ШРА
ШМА и ШРА соединяем четырехжильным кабелем ВВГ.
Выбор кабелей выполняется по условию:
где - длительно-допустимый ток кабеля.
Принимаем 2 четырехжильных кабеля ВВГ(4х120) мм2 Iд.д.= 2x321 = 644 А
Принимаем четырехжильный кабель ВВГ(4х185) мм2 Iд.д.= 421 А.
Выбор аппаратуры ячейки КРУ на ГПП
Распределительный пункт 10 кВ располагается на ГПП предприятия и служит для распределения энергии между цехами и отдельными крупными потребителями имеющимися на заводе а также для выполнения коммутационных и защитных функций. На РП также располагаются контрольно-измерительные приборы (амперметры вольтметры счетчики) защитная аппаратура в виде автоматов предохранителей и аппараты управления (реле автоматика сигнализация а также трансформаторы тока) поэтому следует при выборе типа ячеек КРУ и их аппаратуры внимательно относиться к их параметрам так как надежность работы этого оборудования играет важную роль в системе электроснабжения всего предприятия.
Распределительный пункт 10кВ выполняется с помощью шкафов КРУ. Выберем шкафы КРУ для присоединения к ним двух линий отходящих к трансформаторной подстанции проектируемого цеха. Существенным отличием по выбору КРУ являются коммутационные ресурсы трудозатраты на эксплуатацию выключателей и собственное время включения и отключения выключателей. Ячейка КРУ со всей аппаратурой выбирается и проверяется по следующим показателям:
а) номинальному напряжению
б) номинальному току
в) динамической устойчивости
г) термической устойчивости
д) отключающей способности
РУ-10 кВ ГПП выполняется с помощью шкафов КРУ. Выберем шкафы КРУ для присоединения к нему двух линий отходящих к трансформаторной подстанции цеха.
Ударный ток к.з. определяется по выражению:
где I” – ток короткого замыкания на шинах источника питания;
kу – ударный коэффициент.
tотк = tсв + tрз = 007 + 073 = 08 с – время отключения к.з.;
tсв = 007 – собственное время отключения выключателя;
tрз = 073 – время срабатывания релейной защиты (по заданию).
Та = 01 с – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.
Тепловой импульс тока к.з.:
Выбираем 2 шкафа (для присоединения двух отходящих линий) серии КРУ-КВВО-2 Uном=10кВ Iном.шкафа=630 А со встроенными маломасляными выключателями ВМПП-10 и с трансформаторами тока типа ТЛК-10У3.
Выбор аппаратов сводим в таблицу 9.1.
Таблица 9.1 – Выбор аппаратуры ячейки КРУ
Наименование и тип аппарата
Технические характеристики
Uсети = 10 кВ Imax= 7698 А
Построение карты селективной защиты
Карту селективной защиты строим для наиболее электрически удаленного электроприемника – насоса мощностью 22 кВт.
Рисунок 10.1 – расчетная схема и схема замещения
1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания
Индуктивное сопротивление системы приведенное к стороне 04 кВ.
Определяем активное и индуктивное сопротивления высоковольтной кабельной линии длиной l = 260 м и S = 3х185 мм2:
где R0 - удельное активное сопротивление высоковольтной кабельной линии;
Х0 - удельное реактивное сопротивление высоковольтной кабельной линии;
L - длина высоковольтной кабельной линии.
Определяем активное сопротивление трансформатора ТМ–100010:
Определяем полное сопротивление трансформатора:
Определяем реактивное сопротивление трансформатора:
Определяем активное и индуктивное сопротивление магистрального шинопровода ШМА-2 (ШМА4-1600 А) l = 23 м.:
где R0 - удельное активное сопротивление магистрального шинопровода;
Х0 - удельное реактивное сопротивление магистрального шинопровода;
L - длина магистрального шинопровода.
Определяем активное и индуктивное сопротивление распределительного шинопровода ШРА-5 (ШРА4 - 630 А) l = 38 м:
где R0 - удельное активное сопротивление распределительного шинопровода;
Х0 - удельное реактивное сопротивление шинопровода;
L - длина распределительного шинопровода.
Определяем активное и индуктивное сопротивление питающего провода ПВ-3 4х6 l = 25 м.:
где R0 - удельное активное сопротивление питающего кабеля;
Х0 - удельное реактивное сопротивление питающего кабеля;
l - длина питающего провода.
Переходные сопротивления согласно [4] принимаются равными:
RП1 = 003 Ом – переходное сопротивление для точки К1;
RП2 = 0025 Ом – переходное сопротивление для точки К2;
RП3 = 0015 Ом – переходное сопротивление для точки К3.
Расчёт начального действующего значения периодической составляющей тока трёхфазного короткого замыкания без учета сопротивления электрической дуги:
гдеUном – среднее номинальное линейное напряжение в сети кВ;
RΣ ХΣ – суммарные активное и индуктивное сопротивления до точки КЗ с учётом переходного сопротивления мОм.
Сопротивление дуги Rд в месте КЗ принимаеться активным и его определяют по выражению:
где -падение напряжения на дуге В
=16 - напряжение в стволе дуги В
-наибольшее действующие значение переодической составляющей тока КЗ при металлическом КЗ (без учета сопротивления дуги).
Длина дуги определяетьсмя в зависимости от расстояния а между фазами проводников в месте КЗ:
Ток КЗ с учётом сопротивления дуги определяется по выражению
Расчёт тока КЗ в точке К-3
Суммарное активное сопротивление до точки КЗ:
Суммарное индуктивное сопротивление до точки КЗ:
Определим ток КЗ без учета сопротивления дуги:
Расстояние между фазами проводников в месте короткого замыкания
а = 10мм (магистрильный шинопровод)
Определяем активное сопротивление дуги по формуле 10.14:
Ток КЗ с учётом сопротивления дуги определяем по формуле 10.13:
Расчёт тока КЗ в точке К-2
а = 45мм (распределительный шинопровод)
Определяем активное сопротивление дуги:
Ток КЗ с учётом сопротивления дуги
Расчёт тока КЗ в точке К-1
2 Расчёт токов однофазного короткого замыкания
В электрической сети напряжением до 1000 В под однофазным коротким замыканием подразумевается замыкание между фазным и нулевым проводниками в схеме электроснабжения. Поэтому величина тока однофазного замыкания зависит от величины фазного напряжения и сопротивления петли «фаза – нуль» от цехового трансформатора до расчётной точки КЗ.
Расчёт однофазных токов КЗ проводим по выражению:
гдеUф = 230 В – номинальное напряжение сети;
Rт.ф-0 Хт.ф-0 – сопротивления понижающих трансформаторов току однофазного КЗ мОм;
Rнс.ф-0 Хнс.ф-0 – суммарные сопротивления низковольтной сети току однофазного КЗ мОм;
Rп – переходное сопротивление.
Определение сопротивления элементов схемы:
– сопротивление стороны 10 кВ не учитываеться;
– сопротивления силового трансформатора ТМ–100010 току однофазного короткого замыкания:
Rт.ф-0 = 57 мОм; Хт.ф-0 = 258 мОм.
– сопротивления магистрального шинопровода ШМА4-1600-44-1УЗ току однофазного короткого замыкания:
Rуд.ф-0 = 0083 мОмм; Худ.ф-0 = 0026 мОмм;
Rшма ф-0 = Rуд.ф-0 ·
Rшма ф-0 = 0083 · 23 = 1909 мОм ; Хшма ф-0 = 0026 · 23 = 0598 мОм.
– сопротивления распределительного шинопровода ШРА4-630-32-1УЗ току однофазного короткого замыкания:
Rуд.ф-0 = 02 мОмм; Худ.ф-0 = 026 мОмм;
Rшра ф-0 = Rуд.ф-0 ·
Rшра ф-0 = 02 · 38 = 76 мОм; Хшра ф-0 = 026 · 38 = 988 мОм.
– сопротивления четырёхжильного провода ПВ-3 4х6 току однофазного короткого замыкания:
Rуд.ф-0 = 643 мОмм; Худ.ф-0 = 013 мОмм
Rкл ф-0 = Rуд.ф-0 · l; Хкл ф-0 = Худ.ф-0 · l
Rкл ф-0 = 643 ·25 = 16075 мОм ; Хкл ф-0 = 013 · 25 = 0325 мОм.
Однофазный ток КЗ в точке К-3
Определим суммарное активное сопротивление до точки КЗ:
Определим суммарное индуктивное сопротивление до точки К-3:
Определим ток КЗ в точке К-3:
Однофазный ток в точке К-2
Суммарное активное сопротивление до точки К2:
Определим ток КЗ в точке К-2:
Определим ток КЗ в точке К-1:
Результаты расчетов токов однофазного и трехфазного короткого замыкания для расчетной схемы заносим в таблицу 10.1.
Таблица 10.1 – Результаты расчетов токов короткого замыкания
Точка короткого замыкания
3 Карта селективности защиты
Проверку производим на примере подключения насоса (см. рисунок 10.1).
Автоматические выключатели выбираем из [3].
). Автоматический выключатель QF1:
Рном = 22 кВт Iном = 3859 А.
На основе условия нормального режима выбираем выключатель серии АЕ2046-10УЗ Iном = 63 А Iном. р.= 40 А.
Определим ток срабатывания отсечки:
Iсо = 12 · Iном. расц.= 12 · 40 = 480 А; tсо = 002 c;
Iсо IК1(3) Iсо IК1(1)
Определим ток уставки:
Iуст = 5 · Iном. р= 5 · 40 = 200 А; tуст = 6 c;
Определим ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки:
Iсп = 135 · Iном. расц.= 135 · 40= 54 А; tсп = 1200 c ;
Коэффициент чувствительности к токам однофазного КЗ:
гдеIном. выкл. – номинальный ток выключателя;
Iном. расц. – номинальный ток расцепителя;
Iсп – ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки;
tсп – время срабатывания выключателя в зоне перегрузки;
tуст – время срабатывания уставки;
Iсо – ток срабатывания отсечки;
tсо – время срабатывания отсечки.
Заносим данные выключателя в таблицу 10.2.
). Автоматический выключатель QF2:
Выбираем выключатель ВА51-39 Iном = 630 А Iном. р. = 500 А.
Iсо = 10 · Iном. расц.= 10 · 500 = 5000 А; tсо = 01 c;
Iуст = 6 · Iном. расц.= 6 · 500 = 3000 А; tуст = 4 c.
Iсп = 125 · Iном. расц.= 125 · 500 = 625 А; tсп = 200 c;
) Автоматический выключатель QF3:
Выбираем выключатель ВА53-43 Iном = 1600 А Iном. р. = 1600 А.
Iсо = 5 · Iном. расц.= 5 · 1600 = 8000 А; tсо = 02 c;
Iуст = 6 · Iном. расц.= 6 · 1600 = 9600 А; tуст = 4 c
Iсп = 125 · Iном. расц.= 125 · 1600 = 2000 А; tсп = 100 c;
Заносим данные выключателя в таблицу 10.2 .
По данным таблицы строим карту селективности (рисунок 10.2)
Таблица 10.2 - Данные для построения карты селективности
Зона срабатывания при перегрузке
Зона шестикратного тока
Рисунок 10.2 – Карта селективной защиты
Расчет показателей качества электрической энергии
Расчет отклонения напряжения
Отклонения напряжения создают при своей работе любые электроприемники т.к. изменение группового графика нагрузки в течение суток приводит к изменению потерь напряжения элементов электрических сетей. Отклонение напряжения может привести к изменению производительности данной установки или агрегата к браку продукции в данной установке или агрегате к изменению потребления активной и реактивной мощности к изменению потерь активной мощности а так же к изменению срока службы самого электроприемника и изоляции проводников питающих его.
Отклонение напряжения рассчитывается для промышленных предприятий как основной показатель качества электроэнергии (ПКЭ) независимо от видов и состава электроприемников. Важно правильно рассчитать отклонение напряжения в периоды максимума и минимума нагрузок сети и принять меры по его уменьшению в случаях несоответствия значениям ГОСТ Р 54149-2010 (ГОСТ допускает значения отклонения напряжения в периоды максимума и минимума сети в пределах (95-105%) от номинального напряжения этой сети в течение длительно допустимого времени т.е. в течение 95% времени суток).
Влияние электроприемников на отклонение напряжения:
- с увеличением мощности нагрузки – увеличивается падение напряжение в элементах сети и соответственно увеличивается отклонение напряжения что в свою очередь приводит к еще большему падению.
Влияние отклонения напряжения на электроприемники:
- влияние на электродвигатели: повышенный износ изоляции изменение частоты вращения;
- влияние на электротехнологические установки: изменение производительности ЭТУ изменение удельного расхода электроэнергии уменьшение срока службы;
- влияние на осветительные установки: увеличение потребляемой мощности и электроэнергии уменьшение светового потока.
Для упрощения расчета принимаем следующий порядок расчета отклонения напряжения:
- рассчитываем отклонения для наиболее электрически удаленного и наиболее мощного электроприемника (в нашем случае – эл. печь сопротивления мощностью 120 кВт расположенный на ШРА-5) и регулируем напряжения таким образом чтобы отклонение соответствовало ГОСТу – это режим максимума сети;
- рассчитываем отклонения для наименее электрически удаленного и наименее мощного электроприемника (в нашем случае – вентилятор мощностью 30 кВт расположенный на ШРА-1 ) и сравниваем отклонение с ГОСТом – это режим минимума сети.
Если в одном из случаев не проходит значения по ГОСТу то следует применять дополнительные средства регулирования уровня напряжение.
Примечание: для всех далее рассматриваемых случаев расстояние от ШМА до ШРА которое соединяется кабелем определенного сечения марки ВВГ достаточно малы ( 10м) поэтому оказать большого влияния на величину падения напряжения в сети они не могут. Тогда в соответствии с допустимой инженерной погрешностью (не более 10%) исключаем из расчетной схемы эти участки сети для упрощения дальнейших расчетов.
1 Расчет отклонения напряжения в период максимума нагрузки
Определим сопротивления сети от шин РП-10кВ до конечного электроприемника. Наиболее удаленный и мощный от источника питания приемник цеха – эл. печь сопротивления мощностью 120 кВт расположенный на ШРА-5.
Уровень напряжения для наиболее удаленного от подстанции электроприемника в период максимума нагрузки (U2) определяется по выражению:
где: = 1% – уровни напряжения на шинах 10кВ РП питающей цех в период максимума нагрузки;
– потери напряжения в линии высоковольтном кабеле от РП до цеховой ТП;
– потери напряжения в цеховом понижающем трансформаторе;
- потери напряжения в ШМА;
- потери напряжения в ШРА;
- потери напряжения в проводе (кабеле) питающем электроприемник;
- добавка напряжения которая устанавливается ПБВ цехового трансформатора сначала ПБВ устанавливают в положение «0» т.е. при котором = 5%.
Найдём потери напряжения в высоковольтной кабельной линии:
где Iр1 - максимальный расчетный ток в фазе приведенный к стороне низкого напряжения А;
Sр.ц. – полная расчетная нагрузка цеха кВА;
Рр.ц. – активная расчетная нагрузка цеха кВт;
Qр.ц. – реактивная расчетная нагрузка цеха квар;
Rкл = Rуд· L= 0.263·260=00683 · 10-3Ом;
Хкл= Xуд· L =0.063·260= 00163 · 10-3Ом – активное и индуктивное сопротивление высоковольтной кабельной линии.
Найдём потери напряжения в цеховом трансформаторе:
где Rт = 176 · 10-3Ом и Хт = 862 · 10-3Ом – активное и индуктивное сопротивления трансформатора (см. п. 10.1).
Найдем потери напряжения в ШМА:
где: Iр2 = 14371А – расчетный ток ШМА;
Lшма = 23м – длина ШМА;
Rшма = Rуд· L= 0.03·23=069 · 10-3Ом;
Хшма= Xуд· L =0.014·23= 0322 · 10-3Ом – активное и индуктивное сопротивление ШМА.
Найдем потерю напряжения в ШРА:
где: Iр3 = 43042А - расчетный ток ШРА;
Sр.шра = 28329кВА – полная расчетная нагрузка ШРА;
Рр.шра = 26694кВт – активная расчетная нагрузка ШРА;
Qр.шра = 9485квар – реактивная расчетная нагрузка ШРА;
Lшра = 6м – длина ШРА;
Rшра = Rуд· L= 0.1·6=06 · 10-3Ом;
Хшра= Xуд· L =0.13·6= 078 · 10-3Ом – активное и индуктивное сопротивление ШРА.
Найдём потерю напряжения в проводе (кабеле) питающего электроприемник.
Выбранным является кабель ВВГ (4х70):
где: Iр4 = 22478А - расчетный ток провода;
Lпр = 2м – длина провода (кабеля);
Rпр = Rуд· L= 0.3·2=06 · 10-3Ом;
Хпр= Xуд· L =0.073·2= 0146 · 10-3Ом –активное и индуктивное сопротивление провода (кабеля).
Уровень напряжения для наиболее мощного и удаленного от подстанции электроприемника в период максимума нагрузки (U2):
Отклонение напряжения в период максимума нагрузок не превышает допустимого значения.
2 Расчет отклонения напряжения в период минимума нагрузки
Определим сопротивления сети от шин РП-10кВ до конечного электроприемника. Наименее электрически удаленным электроприемником является вентилятор мощность 30 кВт расположенный не ШРА-1.
Уровень напряжения для наименее удаленного от подстанции электроприемника в период минимума нагрузки (U2) определяется по выражению:
где: = 3% – уровни напряжения на шинах 10кВ РП питающей цех в период минимума нагрузки;
– потеря напряжения в линии высоковольтном кабеле от РП до цеховой ТП;
– потеря напряжения в цеховом понижающем трансформаторе;
- потеря напряжения в ШМА;
- потеря напряжения в ШРА;
- потеря напряжения в проводе питающем электроприемник;
- добавка напряжения которая устанавливается ПБВ цехового трансформатора ПБВ устанавливают в положение «0» т.е. при котором =+5%.
Минимальную нагрузку принимаем равной 25% от расчётной нагрузки.
Найдём потерю напряжения в высоковольтной кабельной линии:
Найдём потерю напряжения в цеховом трансформаторе:
Найдем потерю напряжения в ШМА:
где: Iр3 = 428.18А - расчетный ток ШРА;
Sр.шра = 281.82кВА – полная расчетная нагрузка ШРА;
Рр.шра = 244.93кВт – активная расчетная нагрузка ШРА;
Qр.шра = 139.4квар – реактивная расчетная нагрузка ШРА;
Lшра = 1м – длина ШРА;
Rшра = Rуд· L= 0.1·1=01 · 10-3Ом;
Хшра= Xуд· L =0.13·1= 013 · 10-3Ом – активное и индуктивное сопротивление ШРА.
Найдём потерю напряжения в проводе питающего электроприемник.
Выбранным является провод ПВ-3 (4х10):
где: Iр4 = 5586А - расчетный ток провода;
Lпр = 4м – длина провода;
Rпр = Rуд· L= 0.213·4=0852 · 10-3Ом;
Хпр= Xуд· L =0.095·4= 0146 · 10-3Ом –активное и индуктивное сопротивление провода.
Уровень напряжения для наименее удаленного от подстанции электроприемника в период минимума нагрузки (U”2):
Так как отклонение напряжения в период минимума нагрузки превышает допустимое значение 5% следовательно напряжение необходимо регулировать за счет переключения ПБВ трансформатора в положение “-2” где Uдоб" = 0% и снова производим расчеты.
Тогда в режиме наибольших нагрузок:
Отклонения напряжения не превышают допустимого значения +5%.
Расчет заземляющего устройства
Для установок имеющих напряжение до 1000 В и выше имеются два значения нормативных сопротивлений заземляющего устройства:
RЗУ = 4 Ом для стороны до 1000 В;
RЗУ 125IЗ для стороны выше 1000 В
где IЗ – емкостной ток замыкания на землю сети выше 1000 В.
За расчетное должно быть принято меньшее из этих двух значений как обеспечивающее безопасность.
Определяем сопротивление заземляющего устройства:
где IЗ = 6 А из задания.
Таким образом определяющим для расчета является требование RЗУ 4 Ом.
Заземляющее устройство выполняем в виде контура (прямоугольника 6х6м) из горизонтальных и вертикальных заземлителей. В качестве вертикальных электродов используем стальные стержни диаметром 18 мм и длиной L = 3 м. Верхний конец электрода находится ниже уровня земли на 07 м. Схема заземляющего устройства показана на рисунке 12.1
Рисунок 12.1 - Конструкция заземляющего устройства
Горизонтальные электроды выполняем из полосовой стали 404 мм. Общая длина полосы l = 93 м. Определяем сопротивление растеканию горизонтальных электродов:
гдеb = 004 м – ширина полосы;
h = 07 м – глубина заложения полосы;
р = Кс. – расчетное сопротивление грунта;
Кс = 25 для горизонтальных электродов
= 97 104 Ом м – удельное сопротивление грунта(из задания)
Предварительно принимаем в контуре 8 вертикальных электродов для al = 1 находим коэффициент использования полосы =036 тогда сопротивление полосы в контуре из 8 вертикальных заземлителей:
Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей:
Сопротивление одного вертикального электрода:
гдер = Кс = 14597 Омм - расчетное сопротивление грунта;
Кс = 145 – коэффициент сезонности учитывающий промерзание и просыхание грунта;
– удельное сопротивление грунта измеренное при нормальной влажности;
L = 3 м – длина электрода;
d = 0018 м – внешний диаметр электрода;
h = 07 м – расстояние от поверхности земли до верхнего конца электрода;
Расстояние от поверхности земли до середины электрода.
Количество вертикальных заземлителей находим приняв коэффициент использования В = 053:
Принимаем в контуре 16 вертикальных заземлителей.
Найдём сопротивление заземляющего устройства из 16 вертикальных заземлителей:
Контур заземления удовлетворяет требуемым условиям.
Окончательная схема заземляющего устройства показана на рисунке 12.2
Рисунок 12.2 - Конструкция заземляющего устройства
В данной пояснительной записке произведен расчет электроснабжение участка ремонтного цеха целью которого является выбор наиболее оптимального варианта схемы параметров электросети и ее элементов позволяющих обеспечить необходимую надежность электропитания и бесперебойной работы цеха.
В ходе выполнения курсового проекта мы произвели расчет электрических нагрузок. Выбрали количество и мощность трансформаторов с учетом оптимального коэффициента их загрузки и категории питающихся электроприемников. Выбрали наиболее надежный вариант сечения проводов и кабелей питающих и распределительных линий. Произвели расчет токов короткого замыкания. Определили мощность компенсирующих устройств. Произвели расчет оптимального количества и сопротивление заземляющих устройств.
На основе произведенных расчетов можно сделать вывод что выбран наиболее оптимальный и рациональный вариант электроснабжения участка ремонтного цеха.
Список используемых источников
Справочник по проектированию электроснабжения Под ред. Ю.Г.Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат 1990. - 576 с.
Электроснабжение и электрооборудование цеха. Методические указания к курсовому проектированию. Н. Новгород: НГТУ 2002. - 26 с.
Характеристики электрооборудования напряжением 04 кВ. Справочное пособие для выполнения курсовых и дипломных проектов для студентов специальности 1004 НГТУ; сост.: А.И.Гардин Е.Б.Солнцев С.А.Петрицкий. Н. Новгород 2002. - 39 с.
БелоруссовН.И. Электрокабели провода и шнуры -М.: Энергоатомиздат 1988.
Вагин Г. Я. Специальные вопросы электроснабжения промышленных предприятий.- Горький: ГПИ 1986.
Рожкова Л.Д. Козулин В.С. Электрооборудования станций и подстанций: Учебник для техникумов.-3-е изд. перераб. И доп.-М.: Энергоатомиздат 1987.-648 с.
Правила устройства электроустановок. – Новосибирск: Сибирское университетское издательство 2010. – 464 с.
ГОСТ Р 54149-2010 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения
Таблица П1.1 – Кабельный журнал
Продолжение таблицы П1.1

Питание цеха.cdw

Наименование оборудования
Автоматическая линия
Машина дуговой сварки
Эл. печь сопротивления
КП-НГТУ-140211-(08-ЭС-2)-12-13-ЭЗ
распределительной сети
- светильники аварийного освещения НСП-17 с лампой Г-215-225-500
- светильник рабочего освещения РСП05 с лампой ДРЛ400-4
- щит рабочего освещения
- щит аварийного освещения
- сеть рабочего освещения ВВГ (5х6)
- сеть аварийного освещения ВВГ (5х1

Однолинейная схема.cdw

Шинопровод (шкаф) распределительный
номинальная мощность
Магистральный шинопровод
КП-НГТУ-140211-(08-ЭС-2)-12-13-ЭЗ
Тип высоковольтного выключателя
Марка и сечение провода (кабеля)
Номинальная мощность
Тип трансформатора тока
Автоматическая линия
Машина дуговой сварки
Эл. печь сопротивления
Щит аварийного освещения
Щит основного освещения