Проектирование системы электроснабжения производства стабилизирующих добавок для щебеночно асфальтовых смесей в условиях АО Оренбургские минералы

_Лист нормоконтроля.doc

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

002_КТП-9однолинСХ+А1.cdw

Проектирование систем
электроснабжения производства
стабилизирующих добавок
для щебеночно асфальтовых смесей
ОГУ 13.03.02. 1018. 005 ЭС

002_КТП-9однолинСХ.cdw

Измерительные приборы
коэффициент трансформации
Номер панелиномер ряда
Марка и сечение проводника
Проектирование систем
электроснабжения производства
стабилизирующих добавок
для щебеночно асфальтовых смесей
ОГУ 13.03.02. 1018. 005 ЭС

004_ЗАЗЕМЛЕНИЕ.cdw

Участок оборудования
Проектирование систем
электроснабжения производства
стабилизирующих добавок
для щебеночно асфальтовых смесей
Прокладка магистрали из стали полосовой 4х25 мм
Прокладка ответвлений из стали 4х25 мм
заземления оборудования
Прокладка магистрали из стали полосовой 5х50 мм
Устройство заземлителей из угловой стали
Рытье траншеи тмпа Т1
Электроприемники цеха относится к электроустановкам напряжением
до 1000В с глухозаземленной нейтралью трансформатора.
Сопротивление заземляющего устройства в любое время года должно
Проектом предусматривается:
- устройство заземления и зануления;
- система уравнивания потенциалов;
Заземление помещения цеха выполнено выносным очагам заземления в
естественном грунте.
Контур заземления внутри помещения выполнен полосой 4х25
ложенной на высоте +300 мм от уровня чистого пола .
Горизонтальный контур по наружным стенам полосой 5х50 и соединен
с выносным очагам заземления .
Очаг заземления выпонить восмью электродами из стального уголка
которые забить на глубину 0
м от поверхности земли
под бетонной отмосткой здания
Все части электрооборудования
подлежащие заземлению
присоединяются к магистрали внутреннего контура
которая выполняется из стали полосовой сечением 4х25
мм кв. и прокладывается на отметке +0
установки окон и дверей - над проемами. Заземлитель крепится к стене
К внутреннему контуру заземления присоединить:
- корпуса электрощитов и шкафов управления механизмами;
- кабельные конструкции; перфорированные лотки
ваются на полках кабельных конструкций
образуют непрерывную элект-
рическую цепь и должны присоединяться к магистрали заземления с
- корпуса технологического оборудования;
- металлические части строительных конструкций;
- трубы электропроводки.
В качестве Главной заземляющей шины (ГЗШ) электроустановки
используется шина "РЕ" силовых распределительных шкафов серии ПР.
Шина "ГЗШ" в двух местах соединяется:
- с внутренним контуром заземления цеха
- с существующим наружным контуром заземления.
Основная система уравнивания потенциалов выполняется путем сое-
динения основного магистрального проводника:
- с болтами заземления электрошкафов;
- с корпусами технологического оборудования;
- со стальными трубами коммуникаций здания;
- с металлическими частями строительных конструкций.
Все соединения стальных проводников выполнить сваркой. Соединения
должны быть защищены от коррозии и механических повреждений.
Каждая часть электроустановки должна быть присоединена к сети
заземления при помощи отдельного ответвления п. 1.7.144 ПУЭ 2003 года.
Соединение заземляющих проводников выполнить сваркой на магист-
рали и болтовыми соединениями при присоединениях к электрооборудо-
ванию. п.1.7.142 ПУЭ 2003 года
Контактные соединения в цепи заземления должны соответствовать
классу 2 по ГОСТ 10434-82 п 1.7.139 ПУЭ 2003 года.
Для выполнения измерения сопротивления заземляющего устройства
предусмотреть возможность отсоединения заземляющего проводника.
Отсоединение возможно только при помощи инструмента
п.1.7.116 ПУЭ 2003г.
У мест ввода заземляющего проводника в здание предусмотреть
опозновательный знак.
Полоса стальная 4х25мм
Полоса стальная 5х50мм
Устройство очага заземления
Изображения условные графические электрооборудования и проводок
на планах ГОСТ 21.614-88
шкаф распределения электроэнергии
линия заземления и зануления
ОГУ 13.03.02. 1018. 005 ЭС
Ведомость объемов работ по заземлению
- изменение способа прокладки
Экспликация помещений
Спецификация материалов

_Титульный.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электроэнергетики и теплоэнергетики
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
Направление подготовки (специальность) 13.02.03 Электроэнергетика и электротехника
Проектирование системы электроснабжения производства стабилизирующих добавок для щебеночно асфальтовых смесей
Пояснительная записка
ОГУ 13.03.02. 1018. 005 ПЗ
И. о. заведующий кафедрой
канд. пед. наук доцент
канд. техн. наук доцент

_Приложения_АиБ_(стр47-53).doc

Таблица А.1 – Расчет электрических нагрузок цеха
Наименование групп электроприемников и узлов питания
Установленная мощность электроприемников
Рн мин1-Рн макс1 кВт
Вентилятор аспирации
Продолжение таблицы А.1
Таблица Б.1 – Выбор сечения кабелей цеха
Обозначение кабеля провода
Кабели напряжением до 1кВ.
Ящик управления ЯУ № 1
Ящик управления ЯУ № 2
Ящик управления ЯУ № 3
Продолжение таблицы Б.1
Модуль сушильный МС № 12
Модуль сушильный МС № 13
Модуль сушильный МС № 14
Модуль сушильный МС № 15
Модуль сушильный МС № 16
Модуль сушильный МС № 17
Модуль сушильный МС № 18
Модуль сушильный МС № 19
Модуль сушильный МС № 20
Модуль сушильный МС № 21
Модуль сушильный МС № 22
Модуль сушильный МС № 23
Модуль сушильный МС № 24
Пресс-гранулятор № 1 АС № 1
Пресс-гранулятор № 1 АС № 2
Пресс-гранулятор № 1 АС № 3
Пресс-гранулятор № 1 АС № 4
Пресс-гранулятор № 2 АС № 1
Пресс-гранулятор № 2 АС № 2
Пресс-гранулятор № 2 АС № 3
Пресс-гранулятор № 2 АС № 4
Пресс-гранулятор № 3 АС № 1
Пресс-гранулятор № 3 АС № 2
Пресс-гранулятор № 3 АС № 3
Пресс-гранулятор № 3 АС № 4
Пресс-гранулятор № 4 АС № 1
Пресс-гранулятор № 4 АС № 2
Пресс-гранулятор № 4 АС № 3
Пресс-гранулятор № 4 АС № 4

003_План.ЭО.cdw

Щиток рабочего освещения
Силовое электрооборудование
Кабель силовой с медными
жилами с ПВХ изоляцией
Кабель силовой с медными
ВВГнг(А)-FRLS сечением 3х2
Светильник светодиодный
пылевлагозащищенный
CSVT Айсберг-43 IP65
Светотехническое оборудование
CSVT Operlux-20 IP20
аварийный MARS 2213-3 LED
с блоком аварийного питания
Материаоы и изделия ГЭМ
Коробка распаячная для открытой
установки IP44 RAL7035
Коробка распаячная для твердых
стен (с крышкой) КМ41001
Выключатель двухклавишный
Выключатель одноклавишный
Электроустановочные изделия
План электроосвещения помещений производственного цеха выполнен на осно-
вании технологического плана.
Нормы освещенности помещений приняты в соответствии с СП 52.13330.2011
(актуализированная редакция) "Естественное и искусственное освещение.
Расчет электроосвещения выполнен с использованием программного комплекса
Марки светильников их степень защиты и место установки указано на
В соответствии с требованиями СП 52.13330.2011 года выполнены следующий
вид электроосвещения: -общий и аврийное (эвакуационное)
Питаное однофазных приемников рабочего освещение выполнено трехпроводны-
ми линиями кабелем ВВГнгLS открыто по стенам
на тросу под перекрытием
в помещение диспетчерской в гофрированной трубе за подвесным потолком.
Питаное однофазных приемников аварийного освещение выполнено трехпроводны-
ми линиями кабелем ВВГнг(А) FRLS открыто по стенам .
Соединение проводов выполнить в коробках. крепление сжимами.
Электроосвещение помещений производственного цеха выполнено от щитка
освещения ОЩВГ-6(16) У3 IP54 .
Аварийное электроосвещение помещений производственного цеха выполнено
от отдельной группы шкафа ПР № 1
Щиток освещения установитьна стене на конструкции изготовленной из
Z-образного профиля.
Высота установки щитка освещения - 1.5 м от центра щитка до уровня
чистого пола помещения.
Участок оборудования
Изображения условные графические электрооборудования и проводок
на планах ГОСТ 21.614-88
шкаф силовой распределения электроэнергии
прокладка кабеля рабочего освещения на тросу между
колоннами и открыто по стенам
прокладка кабеля аварийного освещения открыто по стенам
с указанием высоты прокладки
выключатель двухклавишный для открытого монтажа
степень защиты IP20
выключатель одноклавишный для открытого монтажа
степень защиты IP54
светильник светодиодный
светильник светодиодный аварийного (эвакуационного)
Проектирование систем
электроснабжения производства
стабилизирующих добавок
для щебеночно асфальтовых смесей
ОГУ 13.03.02. 1018. 005 ЭС

001_ПланЭС.cdw

Щиток освещения ОЩВГ-12
Модуль-сушильный № 1-6
Модуль-сушильный № 7-12
Модуль-сушильный № 13-18
Модуль-сушильный № 18-24
Пресс-гранулятор № 1
х110+11+6.3=237.3 кВт
Вентилятор аспирации
Затвор на вентиляторе
Вентилятор приточный № 1
Вентилятор приточный № 2
Вентилятор приточный № 3
Вентилятор вытяжной № 1
Вентилятор вытяжной № 2
Вентилятор вытяжной № 3
Ящик с рубильником № 1
Ящик с рубильником № 2
Шкаф распределительный
ТУ 3433-006-05774835-2000
ТУ 3433-001-01395414
Шкаф распределительный
ЯБПВУ-1МУЗ IP54 Iн=100 А
Кабель силовой с медными
жилами с ПВХ изоляцией
ЯУ № 5 (В-р аспирации)
Изображения условные графические электрооборудования и проводок
на планах ГОСТ 21.614-88
шкаф силовой распределения электроэнергии
ящик управления серии Я5000-0000УХЛ4 IP54
изготовленный по чертежу.
ящик с рубильникои серии ЯБПВУ-1 МУЗ IP54
устройство с электродвигателем
устройство с многодвигательным электродвигателем
прокладка кабеля в кабельном канале
прокладка кабеля по кабельным конструкциям с
указанием высоты установки
ЯУ № 6 (Вентиляция цеха)
Пресс-гранулятор № 2
Пресс-гранулятор № 3
Пресс-гранулятор № 4
Модуль сушильный № 1-6
Модуль сушильный № 7-12
Модуль сушильный № 13-18
Модуль сушильный № 19-24
прокладка гибким кабелем
расстановка оборудования
Проектирование систем
электроснабжения производства
стабилизирующих добавок
для щебеночно асфальтовых смесей
Экспликация оборудования
ОГУ 13.03.02. 1018. 005 ЭС

_Пояснительная записка.doc

Пояснительная записка содержит 56 страниц в том числе 5 рисунков 10 таблиц 14 источников. Графическая часть выполнена на 4х листах формата А1.
В данной работе произведен расчет электрических нагрузок электроприемников цеха выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций а также выбор и проверка оборудования и токоведущих частей.
В работе произведен расчет релейной защиты трансформаторов и технологического оборудования.
Проектом предусмотрено применение современного электрооборудования и токоведущих частей разработаны мероприятия по экономии электроэнергии. Все это позволило увеличить надежность и быстродействие системы электроснабжения снизить затраты на потери электроэнергии и мощности.
Постановка задачи проектирования
1 Характеристика электроприёмников цеха ..
2 Требования к системе электроснабжения цеха
3 Анализ перспективных направлений систем электроснабжения
промышленного предприятия ..
Разработка системы электроснабжения цеха
1 Расчет электрических нагрузок ..
2 Выбор рационального напряжения
3 Выбор схемы электрических соединений .
4 Выбор числа и мощности трансформаторов ..
5 Расчет токов короткого замыкания . ..
6 Выбор оборудования и токоведущих частей . .
7 Релейная защита и автоматика ..
Практическая реализация проекта
1 Технико-экономические показатели систем электроснабжения цеха ..
2 Организация эксплуатации и ремонта системы электроснабжения ..
3 Разработка схемы освещения ..
4 Расчет заземляющего устройства
Список использованных источников
Приложение А (обязательное)
Приложение Б (обязательное) ..
Системой электроснабжения называется комплекс устройств предназначенных для производства передачи и распределения электроэнергии.
Сложность вопросов разработки систем электроснабжения промышленных предприятий заключается в оптимальном рациональном и эффективном решении этой проблемы. Именно комплексное решение данной задачи в совокупности с необходимыми требованиями электроснабжения позволяют экономически и технически грамотно работать всему предприятию.
Нет необходимости говорить о тяжелом финансовом состоянии промышленности поэтому руководителям предприятий нужно решать данную проблему. Одними из самых прогрессивных мер в этом направлении являются мероприятия по сбережению энергоресурсов и следовательно уменьшению энергоемкости выпускаемой продукции что приводит к снижению её себестоимости и повышению конкурентоспособности. Оптимальное сочетание экономических и технических решений при разработке систем электроснабжения совместно с внедрением энергосберегающих технологий есть наиболее существенная мера решения этой задачи.
Качество электроэнергии в нашей энергосистеме часто не удовлетворяет нормам установленным ГОСТ. В этом повинны предприятия на которых не всегда соблюдаются правила устройств электроустановок а также не применяются технические решения по уменьшению влияния электроприемников на качество электроэнергии.
1 Характеристика электроприёмников цеха
Географическое расположение предприятия
Краткая характеристика объекта
Номенклатура выпускаемых изделий:
– хризотил асбест волокно по сортам от 3 до 6;
– инертные материалы различной фракции от 3 до 50 мм;
– асбоцементный лист (шифер) плоский и волновой.
Хризотиловый асбест (минерал) – это легкий прочный и экологичный натуральный и химически стойкий огнеупор. Асбест добывают из руды механической обработкой. Армирующими волокнами для производства асбоцементных изделий служит асбест. За счет уникального сочетания своих высочайших технологических и эксплуатационных свойств асбестовое волокно уже давно лидирует на рынке строительных материалов. Изделия с добавлением асбестового волокна позволяют экономить средства строителям и владельцам домов: высокая экономичность – повышенное удобство и функциональность.
В производстве стабилизирующих добавок высокие требования предъявляются к предварительной подготовке и дозированию сырьевых материалов контролю процесса смешивания компонентов точности размера гранул и влажности готовой продукции перед упаковкой. А также к автоматическому управлению всеми производственными процессами. Указанные особенности производства не требуют обеспечения надежности и независимости электроснабжения на данном предприятии для чего предлагаем применить электроснабжение цеха от одного КТП цеха обогащения с установкой в КТП трансформатора необходимой мощности
Производство размещено на отметке 000 в отдельном цеху построенном специально под задачи и технологию в 20-ти метрах от цеха обогащения.
Исходным сырьём для стабилизирующей добавки является хризотиловое волокно подаваемое из цеха обогащения обогатительной фабрики.
Волокно подаётся по ленточному конвейеру в бункера накопители БН-1 и
БН-2. Бункера и конвейер относятся к энергосетям цеха обогащения и в данной работе не рассматриваются. Готовая продукция упаковывается в мягкие транспортные контейнеры (МКР) и отгружается на склад.
Общая площадь производственных помещений составляет 1100 м2.
Установленная мощность производственного оборудования 1750 кВтчас рабочее напряжение 380220 В. Сведения об электроприемниках (ЭП) приведены в таблице 1.1.
Нагрузка представлена потребителями III категории по надежности электроснабжения.
Таблица 1.1 – Сведения об электроприемниках
Наименование электроприемника
Конвейер ленточный № 1
Конвейер ленточный № 2
Конвейер ленточный № 3
Конвейер ленточный № 4
Конвейер ленточный № 5
Конвейер ленточный № 6
Конвейер ленточный № 7
Конвейер ленточный № 8
Конвейер ленточный № 9
Пресс-гранулятор № 1
Пресс-гранулятор № 2
Пресс-гранулятор № 3
Пресс-гранулятор № 4
Вентилятор аспирации
Таль (тельфер) электрическая № 1
Таль (тельфер) электрическая № 2
Модуль сушильный №1- №24
Вентилятор приточный №1-№3
Вентилятор вытяжной №1-№3
Итого по предприятию
2 Требования к системе электроснабжения цеха
Система электроснабжения производства стабилизирующих добавок для щебеночно асфальтовых смесей должна удовлетворять требованиям экономичности и надежности безопасности и удобства эксплуатации возможности индустриального выполнения строительно-монтажных работ. Не допустимы перерывы в электроснабжении которые могут нанести ущерб привести к авариям связанным с человеческими жертвами и выходом их строя дорогостоящего оборудования.
Для данного производства нет потребителей электроэнергии требующих резервирования и чувствительного к неплановым отключениям.
Основным требованием данного производства является качество получаемой электроэнергии. Необходимо обеспечить малое падение напряжения на участках конвейров и СВЧ печей.
Таким образом все потребители имеют 3 категорию электроснабжения.
Рациональное использование энергии позволит избежать потерь в линиях а значит отразится и на себестоимости производимой продукции и на уровне заработной платы сотрудников.
Производство с применением полимерных материалов имеет высокую
пожароопасность поэтому аппаратура защиты и автоматики системы
электроснабжения также должна иметь отличные показатели по предупреждению
На предприятии также находится персонал контролирующий и обеспечивающий нормальную работу оборудования (технологи наладчики и операторы установок) для их безопасной работы требуется иметь и поддерживать на должном уровне заземляющие проводники и сопротивление (4Ом).
Система электроснабжения должна быть гибкой допускать рост мощности предприятия при изменении производственных условий.
Система электроснабжения должна обеспечить максимальное приближение источников питания к электроустановкам потребителей.
Выбор системы электроснабжения был продиктован расположением цеха на отметках цеха обогащения. При создании системы электроснабжения необходимо было учитывать категорию приемников электроэнергии и местоположение в цехе.
При определении категории следует руководствоваться требованиями ПУЭ [1]. При этом надо избегать необоснованного отнесения электроприемников к более высокой категории. Электроприемники и отделения цехов разной категории рассматриваются как объекты с разными условиями резервирования.
Надежность электроснабжения потребителей цеха обеспечивается требуемой степенью резервирования. Резервирование необходимо для продолжения работы основного производства в послеаварийном режиме. Питание электроприемников третьей категории не требует резервирования.
Схема электроснабжения должна обеспечивать необходимое качество электрической энергии в соответствии с ГОСТ 13109—97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
3 Анализ перспективных направлений систем электроснабжения промышленного предприятия
К перспективным направлениям электроснабжения предприятия можно отнести в первую очередь энергосбережение и стабильность работы.
Энергосбережение зависит в первую очередь от слаженной работы всего цеха поиск оптимальных параметров работы технологического оборудования.
Использование альтернативных источников охлаждения воздуха вентиляционной системы включение в систему приточно-вытяжной вентиляции рекуператора необходимой мощности и производительности позволит сэкономить на электроэнергии и снизить нагрузку на КТП №9.
Стабильность работы также поможет спланировать и согласовать внутрицеховые процессы так чтобы снизить пиковую нагрузку от производства.
Плановое обслуживание электрооборудования снижает его износ и с большей вероятностью гарантирует безаварийную работу производства.
Современное электрическое оборудование производства стабилизирующих добавок для щебеночно асфальтовых смесей требовательно к качеству электроэнергии а технологический процесс достаточно энергоёмкий. Поэтому при разработке электроснабжения необходимо минимизировать длину кабельной линии для подключения потребителей производства и подобрать обеспечивающий потребности трансформатор. Также применение современных систем вентиляции с рекуперацией позволит экономить электроэнергию и снизить нагрузки на сеть в зимний период.
Разработка системы электроснабжения цеха
1 Расчет электрических нагрузок
Для определения расчетной нагрузки группы трехфазных электроприемников (ЭП) на разных ступенях системы электроснабжения промышленных предприятий применим метод упорядоченных диаграмм или коэффициента максимума по которому:
где Км – коэффициент максимума активной нагрузки при длительности
интервала осреднения 30 мин;
Рсм – средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену Вт;
Ки – коэффициент использования;
Рном – номинальная активная мощность этой группы Вт.
Расчетная реактивная нагрузка группы электроприемников равна при:
где nЭ – эффективное число электроприемников группы шт;
Qсм – средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену ВАр;
tg – коэффициент реактивной мощности.
Полная расчетная нагрузка группы трехфазных электроприемников определяется выражением:
Эффективное (приведенное) число электроприемников – это такое число однородных по режиму электроприемников одинаковой мощности которое дает то же значение расчетного максимума РР что и группа электроприемников различных по мощности и режиму работы.
При n = 4 и более фактических электроприемников в группе допускается приведенное число nЭ считать равным фактическому если отношение (кратность) равно:
где Рном.макс Рном.мин – соответственно номинальные активные мощности
наибольшего и наименьшего электроприемников в группе Вт.
При > 3 и приведенное число электроприемников
Если найденное по этой формуле nЭ оказывается больше фактического числа электроприемников n то следует принять nЭ = n.
Произведем подробный расчет цеха по производству мягкой тары из полимерных материалов.
Ведомость электрических нагрузок представлена в таблице 2.1. Электроприемники подключены к силовым распределительным пунктам РУ-04кВ КТП №9 ПР №1 - №9.
Для каждой группы электроприёмников производим следующие расчёты: Pсм и Qсм.
Для электроприемников сушильных модулей:
кВт Ки = 08 cos = 096 (tg = 0292);
Получаем сменную мощность за наиболее загруженную смену:
При расчете максимальной нагрузки выбираем условия расчета эффективного числа электроприемников nЭ.
Так для ПР №2 имеем: n =6 Ки > 08 m 3 тогда получаем:
Принимаем nЭ = 6 шт.
Следовательно в период максимального (30 мин.) потребления электроэнергии работают 6 ЭП со средним коэффициентом использования:
Коэффициент максимума: Км = f(nЭ; Ки) = 113.
Активная максимальная расчетная мощность для ПР №2:
Реактивная максимальная расчетная мощность для ПР №2 при nЭ 10:
Полная максимальная расчетная мощность для ПР №2:
Максимальный расчетный ток нагрузки силового пункта ПР №2:
Аналогичные расчеты выполняем и для других электроприемников и силовых пунктов. Полученные результаты сведены в таблицу А.1 (Приложение А).
2 Выбор рационального напряжения
На предприятии имеются приёмники на напряжение 04 кВ и 220 В. В связи с этим принимается решение о распределении электроэнергии по предприятию на напряжении 04 кВ с установкой индивидуальных согласующих трансформаторов 380220 В.
3 Выбор схемы электрических соединений
Схема электроснабжения должна быть проста безопасна и удобна в эксплуатации экономична удовлетворять характеристике окружающей среды обеспечивать применение индустриальных методов монтажа.
Характерной особенностью схем внутрицехового распределения электроэнергии является большая разветвленность сети и наличие большого количества коммутационно-защитной аппаратуры что оказывает значительное влияние на технико-экономические показатели и надежность системы электроснабжения.
Внутризаводское распределение электроэнергии выполняют по магистральной радиальной или смешанной схеме. Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей электроэнергии их территориальным размещением особенностями режимов работы.
Радиальными схемами являются такие в которых электроэнергия от источника питания передаётся непосредственно к приёмному пункту. Радиальные схемы применяют для питания сосредоточенных потребителей (насосные станции преобразовательные установки цеховые подстанции) расположенных в различных направлениях от центра питания. Радиальные схемы обеспечивают глубокое секционирование всей системы электроснабжения начиная от источников питания и кончая сборными шинами до 1 кВ цеховых подстанций.
В работаировании и эксплуатации редко применяются схемы внутризаводского распределения электроэнергии построенные только по радиальному или только по магистральному принципу. Сочетание преимуществ радиальных и магистральных схем позволяет создать систему с наилучшими технико-экономическими показателями.
Канализации электроэнергии в системах электроснабжения осуществляется:
) воздушными линиями;
) кабельными линиями;
Преимущественное распространение на средних и крупных предприятиях получили кабельные линии со всевозможными способами прокладки – в траншеях кабельных каналах тоннелях и по специальным или технологическим эстакадам. И хотя кабельные линии являются наиболее дорогими но они достаточно надежные и менее опасны в отношении электробезопасности.
Канализацию электроэнергии шинопроводам осуществляют при больших потоках мощности (токи до 25 кА) в определённых направлениях. Наиболее целесообразно применение токопроводов при нагрузке более 20 МВА и при
разработке новых работаов. Преимущества шинопроводов перед линиями выполненными из большого числа параллельно проложенных кабелей выражаются в следующем: большая надежность возможность индустриализации электромонтажных работ а также доступность наблюдения и осмотра шинопроводов в условиях эксплуатации.
Воздушные линии являются наиболее дешевым конструктивным исполнением по первоначальным капиталовложениям. Их достоинство – относительно лёгкое исправление повреждений хотя они создают серьёзные затруднения для движения заводского транспорта и увеличивают опасность поражения людей электрическим током а при загрязнённой промышленными выбросами атмосфере имеют повышенное число отключений из-за перекрытия изоляции коррозии металлических частей и т.д.
С учетом вышесказанного для канализации электроэнергии от шин КТП №9 до силовых шкафов ПР №1 ПР №9 применяем кабельные линии.
Питание крупных подстанций и РП осуществляется не менее чем двумя радиальными линиями отходящими от разных секций источника питания.
На рисунке 2.1 приведена схема подключения подстанции “Фабричная” ПС 1106 кВ к подстанции “Киембай” ПС 2201103510 кВ. Подключение производится двумя воздушными линями секционирование на две секции исполнено по стороне 110 кВ.
На рисунке 2.2 приведена схема подключения распределительного пункта РП4 6кВ к подстанции “Фабричная” ПС 1106 кВ. Подключение производится кабельной линией секционирование на четыре секции РП4 запитан с первой и четвертой секции.
Схема главных соединений согласно [1] электроснабжение потребителей III категории может осуществляется от одного источника питания. Так на предприятии принято решении об электроснабжении электропотребителей проризводства от РУ-04кВ КТП №9 с установкой нового трансформатора. Подключение цеха производится кабельными линиями.
Основными электропотребителями являются электропривода технологического оборудования. Установленная мощность электроприемников цеха составляет 1750 кВт. Расчетная мощность – 144843 кВт.
От линии НН трансформатора тремя шинами L1 L2 L3 запитаны:
- от шины L1 через вводной шкаф ШНВ-13 запитан силовой шкаф ПР №1;
- от шины L2 через вводной шкаф ШНЛ-2 запитаны силовые шкафы ПР-2 ПР №3 и ПР №6 ПР №7;
- от шины L2 через вводной шкаф ШНЛ-2 запитаны силовые шкафы ПР №4 ПР №5 и ПР №8 ПР №9.
Силовые распределительные шкафы ПР №1-ПР №9 предназначены для электроснабжения шкафов управления технологическими механизмами и разделены на две группы с возможностью ведения производства в половину мощности. Резервы предназначены для роста производства. Шкафы управления технологического оборудования поставляются комплектно и крепятся на металлических конструкциях станков и технологических агрегатов. Распределительная сеть выполняется кабелем марки ВВГнг-LS и прокладывается по кабельным конструкциям в перфорированных лотках и частично в стальных трубах.
На рисунке 2.3 приведена рабочая схема подключения производства к КТП №9 РУ-04 кВ.
Рисунок 2.1 – Схема подключения подстанции “Фабричная” ПС 1106 кВ к подстанции “Киембай” ПС 2201103510 кВ
4 Выбор числа и мощности трансформаторов
Мощность трансформатора выбираем по формуле:
где K12 – коэффициент участия в нагрузке потребителей 1-й
– коэффициент учитывающий нагрузочную способность;
Smax – максимальная нагрузка кВ·А.
Коэффициент К12 для расчета мощности трансформатора примем равным 1 так как нагрузка потребителей II категории не велика и ею можно пренебречь. Примем максимальную нагрузку Smax равной расчетной мощности нагрузки всего предприятия ΣSН = 1750 кВ·А.
Примем к установке в КТП №9 трансформатор ТСЗ 2500-604.
Назначение и область применения
Трансформатор ТСЗ-2500 трансформатор сухой в защитном исполнении используется во многих отраслях народного хозяйства он предназначен для преобразования электрической энергии в электросетях трехфазного переменного тока частотой 50Гц также трансформатор оборудован защитным кожухом и имеет степень защиты IP21.
Трансформаторы устанавливаются в промышленных помещениях и общественных зданиях к которым представляются повышенные требования в части пожаробезопасности взрывозащищенности экологической чистоты обмотки и изоляционные детали активной части трансформаторов выполнены из материалов не поддерживающих горения.
Трансформаторы имеют высокую надежность требуют минимальных затрат на обслуживание экономичны просты в эксплуатации.
Условия эксплуатации.
Нормальная работа трансформатора обеспечивается при:
- высоте установки над уровнем моря не более 1000 м;
- температуре окружающего воздуха от - 40°С до + 40°С а также при эпизодическом cнижении температуры до - 45°С;
- среднесуточной относительной влажности воздуха до 80% при + 15°С;
- при отсутствии в окружающей среде токопроводящей пыли химически активных газов и испарений.
Трансформатор не предназначен для работы в условиях:
- тряски вибрации ударов;
- взрывоопасных местах;
- окружающая воздушная среда не должна содержать едких паров пыли и газов в концентрациях нарушающих работу трансформатора а также разрушающих металлы и изоляцию.
Каталожные данные выбранного трансформатора приведены в Таблице 2.2.
Таблица 2.2– Каталожные данные выбранного трансформатора
Номинальная мощность кВ·А
Номинальное напряжение кВ
Определим коэффициент загрузки трансформатора. Коэффициент загрузки определяется по формуле:
где Sт.ном. – номинальная полная мощность трансформатора кВ·А;
SН – расчетная нагрузка потребителей подключенная к трансформатору
Для определения КЗ в нормальном режиме примем SН = 1440 кВА.
Проверяем выбранный КТП на перегрузки одна секция и соответственно один трансформатор будет работать на нужды всего цеха. А также при росте нагрузок обеспечивать полное резервирование.
Для определения в аварийном режиме примем SН = 1250 кВА.
Повышенная мощность трансформатора выбрана с учетом перспективы развития предприятия.
5 Расчет токов короткого замыкания
Токи короткого замыкания (КЗ) рассчитываются для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей на термическую и динамическую стойкость для выбора при необходимости устройств по ограничению этих токов а также для выбора и оценки устройств релейной защиты. Расчетным является трехфазное короткое замыкание т.к. токи КЗ в этом случае имеют максимальные значения.
В данном разделе произведем расчет токов КЗ для стороны 04 кВ. Расчет ведем согласно [16] при расчетах КЗ в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать:
– индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи включая силовые трансформаторы проводники трансформаторы тока токовые катушки автоматических выключателей;
– активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи;
– активные сопротивления различных контактов и контактных соединений;
– значения параметров синхронных и асинхронных электродвигателей непосредственно примыкающих к месту КЗ.
При расчетах токов КЗ рекомендуется учитывать:
– сопротивление электрической дуги в месте КЗ;
– изменение активного сопротивления проводников короткозамкнутой цепи вследствие их нагрева при КЗ;
– влияние комплексной нагрузки на ток КЗ если номинальный ток электродвигателей нагрузки превышает 1 % начального значения периодической составляющей тока КЗ рассчитанного без учета нагрузки.
При расчетах токов КЗ допускается:
– максимально упрощать и эквивалентировать всю внешнюю сеть по отношению к месту КЗ;
– не учитывать ток намагничивания трансформаторов;
– расчетное напряжение каждой ступени схемы электроснабжения
принимается на 5% выше номинального значения.
5.1 Расчет токов короткого замыкания по схеме
Расчетная схема для расчета токов короткого замыкания цепи трансформатора приведена на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 – Расчетная схема для расчета тока КЗ цепи трансформатора
Часто инженерам для проверки отключающей способности защитных аппаратов (автоматические выключатели предохранители и т.д.) нужно знать значения токов короткого замыкания (ТКЗ). Но на практике не всегда есть возможность быстро выполнить расчет ТКЗ по ГОСТ 28249-93 из-за отсутствия данных по различным сопротивлениям особенно это актуально при расчете однофазного тока короткого замыкания на землю.
Для решения этой задачи можно использовать приближенный метод расчета токов короткого замыкания на напряжение до 1000 В представленный в книге: «Е.Н. Зимин. Защита асинхронных двигателей до 500 В. 1967 г.».
Ведём расчет ТКЗ в сети 04 кВ для КТП №9 чтобы проверить отключающую способность выключателей используя приближенный метод расчета ТКЗ представленный в книге Е.Н. Зимина.
Для проверки на отключающую способность автоматического выключателя нужно определить в месте его установки ток трехфазного короткого замыкания.
Определяем активное и индуктивное сопротивление фазы трансформатора:
где ΔРк.з – потери короткого замыкания в трансформаторе кВт;
UНН.ном – номинальное напряжение обмотки низшего напряжения
uк.з. – напряжение короткого замыкания трансформатора %.
Определяем активное и индуктивное сопротивление кабелей сети:
х( ВВГнг ls 4х70) х 75 м:
Rк = rк · lк =05 · 0265 · 0075 = 99 Ом
ВВГнг ls 4х 70 х 10 м:
Rк = rк · lк = 0265 · 0010 = 265 Ом
ВВГнг ls 4 х 6 х 10 м:
Rк = rк · lк = 308 · 0010 =308 Ом
ВВГнг ls 4 х 4 х 10 м:
Rк = rк · lк =461 · 0010 = 461 Ом
Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления кабелей цепи короткого замыкания для точки К1:
где Rф и R0 – активное сопротивление проводника фазы и соответственно
где Xф и X0 – индуктивное сопротивление проводника фазы и соответственно
Так как все кабели имеют равное сечение фазных и нулевых жил то:
Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль цепи короткого
замыкания для точки К1:
где RФК1 и ХФК1 – активное и индуктивное сопротивление проводника фазы и
соответственно нулевого провода для расчетной точки К1 Ом
Определяем ток трехфазного короткого замыкания для точки К1:
Величина ударного тока:
Действующее значение ТКЗ:
Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль цепи короткого замыкания для точки К2:
Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления кабелей цепи короткого замыкания для точки К2:
Определяем ток трехфазного короткого замыкания для точки К2:
Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль цепи короткого замыкания для точки К3:
Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль цепи короткого замыкания для точки К4:
Определяем ток трехфазного короткого замыкания для точки К4:
Результаты расчетов сведем в таблице 2.3
Таблица 2.3 – Результаты расчетов ТКЗ
6 Выбор оборудования и токоведущих частей
6.1 Выбор сечения кабелей
Прежде необходимо выбрать марку проводника определится с условиями его прокладки и затем выполнить расчет.
Для определения марки кабеля которым будет осуществляться прокладка распределительных сетей необходимо учесть особенности окружающей среды помещений цехов а при прокладке кабелей вне помещений особенности грунта данного предприятия. Для прокладки внутри помещений выбираем кабель марки ВВГнг-LS [12] прокладка будет производится в кабельных коробах.
Сечение кабелей напряжением до 1000 В определяется по экономической плотности тока[1] так как число часов использования максимума нагрузки на предприятии свыше 5000 часов:
где JЭК – нормированное значение плотности тока Амм2 .
Рассмотрим пример расчета линии Силовой шкаф ПР №6 – Асинхронный двигатель 110 кВт в составе прессгранулятора.
Исходные данные: РР = 770 кВт QР =6353 квар SР = 9983 кВА
L =10 м IР = 15184 А. Кабель прокладывается в коробе совместно с другими силовыми кабелями число силовых кабелей в коробе не более 4.
Тогда экономически целесообразное сечение равно:
принимаем сечение кабеля 70 мм2.
Далее проверяем выбранный кабель по условиям нагрева:
где Iдоп – длительно допустимый ток нагрузки для кабеля данного сечения А;
Кпрокл – коэффициент учитывающий способ прокладки кабелей.
При определении Кпрокл контрольные и резервные кабели не учитываются.
Для кабеля сечением 70 мм2 длительно допустимый ток нагрузки равен
Iдоп = 180 А [12]. Проверим кабель по нагреву с учетом его прокладки примем коэффициент прокладки равным 067 согласно [1]:
равенство выполняется выбранный кабель проходит по условиям нагрева.
Окончательно принимаем кабель 2х(ВВГнг ls 4х70).
Произведем выбор сечения кабеля питающего силовые пункты (шкаф силовой ПР№6) в качестве прокладываемого принимаем провод марки ВВГнг ls. [13].
Рассмотрим пример расчета линии РУ-04кВ КТП №9 –Силовой шкаф ПР №6.
Исходные данные: РР = 2373 кВт QР =1329 квар SР = 1909 кВА
L =75 м IР = 29038 А. Кабель прокладывается в коробе совместно с другими силовыми кабелями число силовых кабелей в коробе не более 3.
принимаем сечение кабеля 2х70 мм2.
Для кабеля сечением 70 мм2 длительно допустимый ток нагрузки равен Iдоп = 180 А [12]. Проверим кабель по нагреву с учетом его прокладки примем коэффициент прокладки равным 085 согласно [1]:
Окончательно принимаем кабель 2х( ВВГнг ls 4х70) 75 метров.
Силовые шкафы ПР №1 ПР №9 запитываются с помощью кабелей через ответвительные секции с коммутационными аппаратами.
Расчеты для остальных приёмников производства произведем аналогично. Результаты расчетов приведем в таблицу Б1 (Приложение Б).
6.2 Проверка электрической сети на потери напряжения
Согласно [1] для силовых сетей отклонение напряжения должно составлять не более ± 5% от Uном.
Расчет цеховой сети по условиям допустимой потери напряжения выполняется для цепочки линии от источника питания до зажимов одного наиболее удаленного от цеховой ТП или наиболее мощного ЭП.
В нашем случае это цепь РУ–04 кВ (КТП№9) – Силовой шкаф (ПР№6) – Асинхронные двигатели 110 кВт 11 кВт и 63 кВт в составе прессгранулятора.
Схема для расчета потери напряжения приведена на рисунке 2.5.
Рисунок 2.5 – Схема для расчета потери напряжения
Определяем потери напряжения на участках по формуле
где rуд и xуд – удельные активные и индуктивные сопротивления проводников
UP – напряжение в узлах сети В.
Напряжение в расчетных узлах определим по формуле:
где UА – напряжение в начале рассматриваемого участка В.
Определим потерю напряжения на участке РУ – ШС-2 и напряжение в узле ШС-2:
Расчеты по остальным участкам производим аналогично результаты сводим в таблицу 2.5.
Таблица 2.5 – Расчет потерь напряжения
Суммарная потеря напряжения:
- от РУ 04 кВ КТП №9 до зажимов распределительного пункта
ПР №6 - 518 В т.е. 0015 %;
- от РУ 04 кВ КТП №9 до клемм асинхронного двигателя
0 кВт - 579 В т.е. 0015 % .
Выбранные сечения проводников удовлетворяют требованиям [1] по отклонению напряжения.
6.3 Выбор выключателей
Выключатель является основным аппаратом в электрических установках он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка перегрузка короткое замыкание холостой ход. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.
Выключатели выбираем по следующим условиям:
где Uном.эл. – номинальное напряжение электроустановки кВ;
Uном.эл. – номинальное напряжение аппарата кВ;
Iн.расц. – номинальный ток расцепителя А.
Вводной выключатель от трансформаторной подстанции выбираем по максимальному току нагрузки:
где ΣSн – суммарная расчетная нагрузка всего предприятия (таблицеА.1 (Приложение А)) кВ·А
Принимаем к установке автоматический выключатель NW40-H1
В качестве коммутационно–защитных аппаратов принимаем автоматические выключатели NS 630 ВА51-39[14]. Выбор выключателей производим по номинальному току электрооборудования Iном а вводные аппараты для распределительных пунктов и отходящих присоединений в РУ 04 кВ по максимально расчетному IР. Выбранные автоматические выключатели должны соответствовать следующим условиям:
Выбор автоматических выключателей представлен в таблице 2.6.
Данные выключатели выполнены во «втычном исполнении».
Все электрические аппараты токоведущие части и изоляторы на станциях и подстанциях должны быть выбраны по условиям длительной работы и проверены по условиям короткого замыкания в соответствии с указаниями [1].
Согласно [15] расчетными условиями для выбора проводников и аппаратов по продолжительным режимам работы: нормальный ремонтный послеаварийный.
6.4 Выбор трансформаторов тока
Для контроля за состоянием изоляции сети замера межфазного и фазного напряжения сети отвода в землю статических зарядов линии питания приборов защиты сигнализации в электрических сетях с изолированной нейтралью примем трансформаторы тока ТШЛ-066; 30005А кл. т. 05 s.
За номинальную мощность Sном.тр принимают мощность всех трех фаз для трансформаторов. Перечень устанавливаемых приборов их количество и мощность измерительных обмоток в соответствии с [4] приведем в таблице 2.7.
Таблица 2.6 – Выбор выключателей отходящих присоединений РУ 04 кВ
Наименование отходящей линии
Ввод 04 кВ от трансформатора
отвод от РУ-04 кВ КТП №9
Таблица 2.7 – Приборы подключаемые к трансформатору тока на шинах
ТСЗ 2500-604 кВа КТП №9
Наименование прибора
Количество приборов шт
Трансформаторы тока кл. т. 05 s
Вольтметр электромагнитный
Многотарифный счетчик активнореактивной электрической энергии
трансформаторного включения кл. точности 05
Меркурий-234-АRТ-03Р
Испытательная коробка переходная
7 Релейная защита и автоматика
7.1 Постановка задачи защиты
Для защиты электрооборудования в схеме электроснабжения применяем устройства релейной защиты предназначенные для:
а) автоматического отключения поврежденного элемента от остальной неповрежденной части электрической системы (электроустановки) с помощью выключателей; если повреждение(например замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью) непосредственно не нарушает работу электрической системы применяем действие защиты только на сигнал;
б) реагирования на опасные ненормальные режимы работы элементов электрической системы; в зависимости от режима работы и условий эксплуатации электроустановки релейная защита должна быть выполнена с действием на сигнал или на отключение тех элементов оставление в работе которых может привести к возникновению повреждения.
В виду большой ответственности устройств релейной защиты применяем только проверенные опытом типовые схемы защиты.
При выборе устройств релейной защиты руководствуемся следующими требованиями к устройствам РЗиА:
)Селективность действия устройств РЗиА (автоматическое отключение от устройств РЗиА только поврежденного элемента сети);
)Чувствительность (действие защиты при минимально возможном токе к.з. в системе);
)Быстродействие (минимально возможное время срабатывания);
)Надежность (четкое действие всех элементов схемы защиты в течение расчетного времени в качестве которого принимают время между очередными плановыми проверками). Для обеспечения надежности применяем высококачественные и надежно работающие реле и другие аппараты РЗиА выполняем более простые схемы защиты с возможно меньшим числом реле контактов и цепей.
Согласно ПУЭ выбираем необходимый объем защит для всех присоединений данные сводим в таблицу 2.9.
Таблица 2.8 – Объем защит
Трансформатор ТНЗ-630-604
Многофазные КЗ в обмотках трансформаторов и на его выводах
Витковые замыкания и другие повреждения внутри кожуха трансформатора
Асинхронные электродвигатели
Защита минимального напряжения
Многофазные КЗ в двигателях и на его выводах
Продольная дифференциальная защита (если токовая отсечка не отвечает требованиям чувствительности)
МТЗ нулевой последовательности
МТЗ нулевой последовательности с действием на сигнал
7.2 Автоматика и измерения
В системе электроснабжения для повышения надежности работы электрооборудования применяем следующие виды автоматики:
) Автоматическое повторное включение (АПВ):
– АПВ трансформаторов ГПП при отключении от сквозных КЗ;
) Автоматическое введение резерва (АВР):
– АВР сборных шин РУ ГПП;
– АВР сборных шин 04 кВ ТП;
Для диспетчерского управления оборудованием предусматриваем:
– положения не телеуправляемых выключателей вводов секционных и шиносоединительных выключателей выключателей трансформаторов;
– аварийного отключения любого выключателя (один общий сигнал с контролируемого пункта) ;
– замыкания на землю в сетях высокого напряжения;
– срабатывания защиты действующей не на отключение а на сигнал (перегрузка первая ступень газовой защиты трансформатора и т.д.);
– возникновения пожара на подстанции;
– открывания дверей необслуживаемого объекта;
– разные неисправности (один общий сигнал с контролируемого пункта – изменение температуры в помещении повреждения во вторичных цепях и т.д.).
– напряжения на шинах РУ 04 кВ КТП №9;
– суммарной мощности получаемой от источника питания.
7.3 Расчет релейной защиты асинхронного электродвигателя
Для АД предусматриваются защиты от многофазных замыканий на линейных выводах и в обмотке статора однофазных замыканий на землю на линейных выводах и в обмотке статора токов перегрузки потери питания и понижения напряжения.
)Токовая отсечка для защиты от многофазных замыканий;
)Токовая защита нулевой последовательности для защиты от замыканий на землю в обмотке статора;
)Максимальная токовая защита с выдержкой времени для защиты от токов перегрузки;
)Защита минимального напряжения для защиты от потери питания и понижения напряжения.
Для защиты АД используем защиту от межфазных КЗ в качестве основной защиты а от перегрузки – резервная. Произведем расчет уставок релейной защиты.
Трансформаторы тока для РЗА ТЛК-3-1505.
Выбираем схему включения трансформаторов тока в неполную звезду. Коэффициент схемы КСХ = 1.
7.3.1 Расчет защиты от межфазных КЗ
В качестве защиты от межфазных КЗ применяем МТЗ мгновенного действия (ТО).
Ток срабатывания защиты определяем исходя из максимального пускового тока в режиме запуска:
где КН = 12 – коэффициент надежности;
КП = 7 – кратность пускового тока АД.
Ток срабатывания реле:
где КТ – коэффициент трансформации.
Коэффициент чувствительности:
7.3.2 Расчет защиты от перегрузки
Ток срабатывания защиты находим:
где КВ = 08085 – коэффициент возврата.
Отстройка от пусковых токов производится выдержкой времени:
t = (120%130%)×tпуск »12 с в процессе настройки.
7.3.3 Расчет защиты от однофазных замыканий на землю
где – ток небаланса при нормальном режиме работы в сети 6 кВ.
Так как мы не знаем токи небаланса то рассчитаем ток гарантированной работы защиты.
Расчет тока однофазного замыкания на землю в распределительной сети
кВ выполним по упрощенной методике:
где U – напряжение распределительной сети кВ;
Iад – емкостной ток асинхронных двигателей.
Емкостная составляющая тока от 2-х асинхронных двигателей будет равна отношению реактивной мощности этих двигателей на напряжение:
Ток однофазного замыкания на землю превышает 5А следовательно установка защиты от замыкания на землю обязательна.
Защита выполняется с действием на отключение. Ток срабатывания защиты примем равным току гарантированной работы. Ток гарантированной работы защиты будет:
Этот ток может измениться при изменении оперативной схемы поэтому необходимо предусмотреть автоматическую перестройку уставок при изменении режима работы сети что не составит особого труда при использовании Sepam.
7.3.4 Расчет защиты минимального напряжения
Для скорейшего восстановления напряжения после отключения КЗ и самозапуска электродвигателей ответственных механизмов необходимо предусмотреть отключение защитой минимального напряжения электродвигателей неответственных механизмов выполненной с выдержкой времени для отстройки от посадок напряжения при межфазных КЗ чтобы избежать массового отключения двигателей. Это должна быть следующая ступень селективности после действия защиты от межфазных КЗ (она же резервирует защиту от межфазных КЗ). Защита от межфазных КЗ сделана без выдержки времени примем ступень селективности равной 05 с тогда выдержка времени защиты минимального напряжения будет равна 05 с.
Напряжение срабатывания защиты будет:
7.4 Расчет релейной защиты трансформатора
7.4.1 Максимально-токовая защита (МТЗ)
Ненормальные режимы работы трансформаторов обусловлены внешними
короткими замыканиями и перегрузками. В этих случаях в обмотках трансформатора появляются большие токи. В качестве защит от внешних коротких замыканий применяются токовые защиты с выдержкой времени и включением реле на полные токи фаз и на их симметричные составляющие.
Ток срабатывания МТЗ выбирается исходя из условий отстройки (несрабатывания) от перегрузки. Ток перегрузки определяется из условия отстройки от максимального рабочего тока Imax.раб.
где Sн – номинальная мощность трансформатора кВА.
Ток срабатывания защиты Iс.з определяется по формуле:
где kотс.мтз – коэффициент отстройки (kотс.мтз = 11 - 12) [6];
kс.зп – коэффициент самозапуска обобщённой нагрузки (kс.зп = 25) [6];
kв – коэффициент возврата реле (kв = 085 для реле РСТ).
Коэффициент чувствительности МТЗ должен быть kч ≥ 15 при коротких замыканиях на высшей стороне трансформатора и kч ≥ 12 при коротких замыканиях в конце линий отходящих от шин низшего напряжения.
Коэффициент чувствительности
kч > 15 что удовлетворяет требованиям чувствительности защиты.
Ток срабатывания реле Iс.р определяется:
Выдержка времени МТЗ выбирается на ступень Δt больше максимальной выдержки времени tэл.макс защит предыдущих элементов [9].
Выбираем реле тока РСТ 40-50 с пределами срабатывания 125-50А и реле времени РВ-01 tСЗ = 25 с.
7.4.2 Токовая защита от перегрузок
Ток срабатывания защиты Iс.з определяется по выражению:
где Котс = 105 – коэффициент отстройки [9];
Кв = 08 ÷ 085 – коэффициент возврата реле.
Определим ток срабатывания реле Iс.:
Коэффициент чувствительности Кч определяется по формуле:
Выдержка времени принимается на ступень селективности больше чем время срабатывания защиты трансформатора от внешних коротких замыканий.
На стороне 6 кВ: tсз = 25 с;
На стороне 04 кВ: tсз = 15 с.
Выбираем реле РСТ 40-50 с пределами срабатывания 125-50А.
В данном разделе произведена проверка кабельных линий по термической стойкости. Термическая устойчивость выбранных сечений обеспечена. Потери
напряжения не превышают нормы. Также осуществлен выбор оборудования 04 кВ а именно выключателей трансформаторов тока.
Были выбраны устройства релейной защиты которые должны обеспечивать выявление места возникновение КЗ и быстрое автоматическое отключение поврежденного оборудования и участка сети.
Был произведен расчет защиты асинхронного двигателя от межфазных КЗ защиты от перегрузки защиты от однофазных замыканий на землю защиты от минимального напряжения. Выполнен расчет защиты трансформатора (МТЗ токовая отсечка). Также была учтена необходимость применения устройств АПВ и АВР.
1Технико-экономические показатели систем электроснабжения
Самочувствие и работоспособность человека зависит от состояния метеорологических условий. Эти условия определяются сочетанием трёх основных параметров: температуры относительной влажности и подвижности воздуха. Оптимальная температура воздуха рабочей зоны по ГОСТ 12. 1. 005-88 “Воздух рабочей зоны. Основные санитарно-гигиенические требования” составляет 16-28 C. На отдельных участках производства (около экструдера ламинатора и местах с нагревательными элементами) температура достигает 30-35 C а на других учатках производства зависит от климата выбранного индивидуально.
Оптимальная влажность по ГОСТ 12. 1. 005-88 составляет 40-60 %. В перечисленных выше местах предел изменения влажности 30-40 %.
Оптимальная подвижность воздуха для летнего периода 05-1 мс для зимнего 02-05 мс.
Фактически внутри цеха эти параметры поддерживаются в соответствии с нормативными.
Основными вредными производственными факторами являются:
– токсичные выделения при расплаве балена;
Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны и параметры микроклимата не должны превышать норм установленных ГОСТ 12.1.005-88. Допустимые значения уровней шума и вибрации создаваемые машинами на рабочих местах соответственно по ГОСТ12.1.003-83 и ГОСТ12.1.012-90.
При реализации данного работы учтены все требования по экономичности и экологичности производства. Затраты на приобретение и монтаж системы электроснабжения цеха составляют менее 2% от стоимости технологического оборудования.
2 Организация эксплуатации и ремонта системы электроснабжения
Ремонт и эксплуатацию систем электроснабжения производства в случае
небольших объемов работ планируется вести силами энергослужбы производства 2 электрика- наладчика в смене. В случае увеличения объемов работ планируется привлекать службу сервиса энергочасти обогатительной фабрики. В технологии заложены СВЧ-печи обслуживание и наладку этого оборудования планируется вести силами сторонних сертифицированных организаций. Контроль и наладку аппаратуры защиты и автоматики и обеспечит персонал лаборатории энергоцеха.
3 Разработка схемы освещения
План электроосвещения помещений производственного цеха выполнен на основании технологического плана.
Нормы освещенности помещений приняты в соответствии с СП 52.13330.2011
(актуализированная редакция) "Естественное и искусственное освещение.
Расчет электроосвещения выполнен с использованием программного комплекса "Dialux".
В соответствии с требованиями СП 52.13330.2011 года выполнены следующие
виды электроосвещения:
- общее и аврийное (эвакуационное).
Питание однофазных приемников рабочего освещения выполнено трехпроводными линиями кабелем ВВГнгLS открыто на тросу под перекрытием
в помещение диспетчерской в гофрированной трубе за подвесным потолком.
Питание однофазных приемников аварийного освещение выполнено трехпроводными линиями кабелем ВВГнг(А) FRLS открыто по стенам .
Соединение проводов выполнить в коробках. крепление сжимами.
Электроосвещение помещений производственного цеха выполнено от щитка
освещения ОЩВГ-6(16) У3 IP54.
Аварийное электроосвещение помещений производственного цеха выполнено
от отдельной группы шкафа ПР № 1.
Щиток освещения установить на стене на конструкции изготовленной из
Z-образного профиля. Высота установки щитка освещения - 1.5 м от центра щитка до уровня чистого пола помещения.
Результаты расчетов марки светильников и место установки сведены
Таблица 3.1 – Мощность осветительной нагрузки
Норми-руемая освещен-ность лк
Количество светильников по расчету шт
Кабели групповых линий рабочего освещения прокладываются: в лотках частично за подвесным потолком прокладка осуществляется в гофротрубе. Кабели групповых линий рабочего освещения прокладываются раздельно от групповых линий аварийного освещения. Кабели групповых линий рабочего и аварийного освещения прокладываются в разных лотках.
Сеть рабочего освещения выполняется кабелем с медными жилами с низким
дымо и газовыделением марки ВВГнг-ls. Сеть аварийного освещения выполняется кабелем марки ВВГнг -frls.
Расчет количества светильников и мощности ламп требуемых для обеспечения нормируемой освещенности определено методом удельной мощности.
Нормы освещенности приняты на основании требований СНиП23-05-95 (2003г.) «Естественное и искусственное освещение» и СП31-110-2003 «Разработка и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий».
4 Расчет и выбор заземляющего устройства
Основная трудность в применении заземляющих устройств обусловлено высоким удельным сопротивлением поверхностного слоя земли. В зимнее время в связи с полным замерзанием воды поверхности она выступает в роли изолятора между землей и телом человека. Поскольку КТП №9 находится на территории цеха обогащения на железобетонном основании кроме того в грунт укладывается большое количество ЖБ изделий для технологического оборудования арматура отдельных элементов имеет металлическую связь и велика насыщенность инженерными коммуникациями территория промышленного предприятия то нельзя говорить об устройстве отдельного ЗУ для КТП №9. Заземляющий контур подстанции посредством металлических эстакад оболочек кабелей и др. инженерных сооружений связаны с заземляющей сетью цеха обогащения.
Электроприемники цеха относится к электроустановкам напряжением
до 1000В с глухозаземленной нейтралью трансформатора.
Сопротивление заземляющего устройства в любое время года должно
Проектом предусматривается:
- устройство заземления и зануления;
- система уравнивания потенциалов.
Заземление помещения цеха выполнено выносным очагам заземления в
естественном грунте. Контур заземления внутри помещения выполнен полосой 4х25 проложенной на высоте +300 мм от уровня чистого пола. Горизонтальный контур по наружным стенам полосой 5х50 и соединен с выносным очагам заземления. Очаг заземления выпонить восмью электродами из стального уголка
х50х50 l=2.5 м которые забить на глубину 05 м от поверхности земли под бетонной отмосткой здания. Все части электрооборудования подлежащие заземлению согласно требований ПУЭ присоединяются к магистрали внутреннего контура заземления которая выполняется из стали полосовой сечением 4х25мм кв. и прокладывается на отметке +03м от уровня пола
а в местах установки окон и дверей - над проемами. Заземлитель крепится к стене на держателе К188.
К внутреннему контуру заземления присоединить:
- корпуса электрощитов и шкафов управления механизмами;
- кабельные конструкции; перфорированные лотки которые устанавливаются на полках кабельных конструкций образуют непрерывную электрическую цепь и должны присоединяться к магистрали заземления с двух сторон;
- корпуса технологического оборудования;
- металлические части строительных конструкций;
- трубы электропроводки.
В качестве Главной заземляющей шины (ГЗШ) электроустановки
используется шина "РЕ" силовых распределительных шкафов серии ПР.
Шина "ГЗШ" в двух местах соединяется:
- с внутренним контуром заземления цеха который выполняется
- с существующим наружным контуром заземления.
Основная система уравнивания потенциалов выполняется путем соединения основного магистрального проводника:
- с болтами заземления электрошкафов;
- с корпусами технологического оборудования;
- со стальными трубами коммуникаций здания;
- с металлическими частями строительных конструкций.
Все соединения стальных проводников выполнить сваркой. Соединения
должны быть защищены от коррозии и механических повреждений.
Каждая часть электроустановки должна быть присоединена к сети
заземления при помощи отдельного ответвления п. 1.7.144 ПУЭ 2003 года.
Соединение заземляющих проводников выполнить сваркой на магист-
рали и болтовыми соединениями при присоединениях к электрооборудо-
ванию. п.1.7.142 ПУЭ 2003 года
Контактные соединения в цепи заземления должны соответствовать
классу 2 по ГОСТ 10434-82 п 1.7.139 ПУЭ 2003 года.
Для выполнения измерения сопротивления заземляющего устройства
предусмотреть возможность отсоединения заземляющего проводника.
Отсоединение возможно только при помощи инструмента
п.1.7.116 ПУЭ 2003г.
У мест ввода заземляющего проводника в здание предусмотреть
опозновательный знак. Основная система уравнивания потенциалов выполняется путем соединения основного магистрального проводника:
- с корпусами технологического оборудования;
- со стальными трубами коммуниеаций здания;
В этом разделе описаны технико-экономические и эксплуатационно-ремонтные характеристики системы электроснабжения предприятия.
Разработка схемы освещения предприятия произведена в программе «Dialux» результаты по расчету нагрузок сведены в таблицу.
Заземляющий контур подстанции КТП №9 выполнен посредством металлических эстакад оболочек кабелей и др. инженерных сооружений связаны с заземляющей сетью цеха обогащения. Заземление помещения цеха выполнено выносным очагам заземления в естественном грунте.
В ходе разработки системы электроснабжения производства стабилизирующих добавок для щебеночно асфальтовых смесей были рассмотрены следующие вопросы:
– исходя из характеристики основных потребителей цеха произведен расчет электрических нагрузок цеха и выбрана надежная схема электрических соединений;
– был рассчитан и выбран трансформатор ТСЗ тем самым получена оптимальная загрузка КТП №9 для безотказной работы подстанции;
– на отходящих линиях применены современные автоматические выключатели;
– произведен расчет защиты асинхронного двигателя от межфазных КЗ защиты от перегрузки защиты от однофазных замыканий на землю защиты от минимального напряжения выполнен расчет защиты трансформатора (МТЗ токовая отсечка) приняты типы реле для выполнения защит;
– В разделе практическая реализация работы произведено описание организации эксплуатации и ремонта производства произведен расчет освещения и выбрана схема заземления объекта.
Таким образом в результате расчетов принята надежная схема электроснабжения цеха выбрано более современное и совершенное оборудование имеющее лучшие технические характеристики и больший срок службы за счет чего сократились эксплуатационные расходы. Разработанная сеть удовлетворяет требованиям основных нормативных документов – ПУЭ и межотраслевым правилам по охране труда (правилами безопасности) при эксплуатации электроустановок.
Список использованных источников
Справочник по Проектированию электрических сетей и электрооборудования под ред. Ю. Г. Барыбина и др . – М. : Энергоатомиздат 1991. – 464 с. – (Электроустановки промышленных предприятий) – ISBN 5–283–91118 – 6.
Герасимов В.Г. Электротехнический справочник: в 4 ч. В.Г. Герасимов. – М.: Издательство МЭИ 2004. – Ч.3: Производство передача и распределение электрической энергии. – 964 с. – ISBN 5 – 283 – 01026 – 4.
Федоров А. А.: Учебное пособие для вузов. А.А. Федоров Л. Е. Cтаркова. – М.: Энергия 2002. – 345 с. – ISBN 5 6500 – 2330 – 4.
Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций: учебник Л.Д. Рожкова В.С. Козулин. - М.: Издательский дом МЭИ 2005.- 573с. – ISBN 5 – 3219 – 8305 – 1.
Методическое пособие к курсовому проектированию. Электроснабжение предприятий и городов. – Орск: ОГТИ 2011 – 57 с.
Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций.: Справочные материалы для курсового и дипломного разработки: Учебное пособие для вузов. Б.Н. Неклепаев. – М.: Энергоатомиздат 2007. –608с. – ISBN 5 9976 – 8763 -2.
ГОСТ 30323-95. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания. – Взамен ГОСТ Р 50254-92 ; Введ. 1997–06–01. – М. : Изд-во стандартов 2004. – 45 с. – (Межгосударственные стандарты).
Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения : учебник для вузов В. А. Андреев. – М. : Высшая школа 2007. – 639 с. – ISBN 978 – 5 – 06 – 004826 – 1.
Правила учета электрической энергии : (сб. основных норматив. – техн. док. действующих в обл. учёта электроэнергии). – М. : Госэнергонадзор России : Энергосервис 2002. – 366 с. – ISBN 5 – 900835 – 09 – Х.
Справочник по проектированию электроэнергетических систем. Под ред. Д.Л. Файбисовича– 3-е изд. перераб. и доп. – М.: ЭНАС 2009. – 392 с. ISBN 978 –5-93196—923 – 7.
Карякин Р. Н. Заземляющие устройства электроустановок : учебник Р.Н.Карякин. – М. : «Энергосервис» 2001. – 245 с. – ISBN 5 – 283 – 00336 – 4.