Расчет электроснабжения не стандартного оборудования цеха

kp-begun.pdf

102МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Специальность:2-360331
«Монтаж и эксплуатация
электрооборудования»
Пояснительная записка к курсовому проекту
по предмету: Электроснабжение промышленных
предприятий и гражданских зданий
на тему: «Электроснабжение не стандартного оборудования
ГГПТКЭ.КП.2-360331.ТЭз-24.03.ПЗ
Исходные данные курсового проекта
Характеристика потребителей электрической энергии
Выбор схемы электроснабжения цеха
Расчет электрических нагрузок цеха
Компенсация реактивной мощности
Выбор мощности и типа силового трансформатора
Расчет и выбор распределительных и питающих сетей до 1 кВ
Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ
Выбор шинопроводов и шкафов
Выбор питающего кабеля
Расчет заземляющего устройства
Спецификация оборудования цеха
стандартного оборудования
Пояснительная записка
Электроснабжение является одной из составных частей обеспечения
народного хозяйства страны. Без электроснабжения в настоящее время не
обходится ни одна промышленность город и т.д. Одной из задач
электроснабжения является обеспечение электроэнергией какого-либо объекта
для нормальной работы и жизнедеятельности. Основными потребителями
электрической энергии являются промышленные предприятия. Они расходуют
более половины всей энергии вырабатывающейся в нашей стране.
Система распределения столь большого количества электрической энергии
на промышленных предприятиях должна обладать высокими технологическими и
экономическими показателями и базироваться на новейших достижениях
современной техники. Поэтому электроснабжение промышленных предприятий
должно основываться на использовании современного конкурентно способного
электротехнического оборудования надежных экономичных аппаратах
прогрессивных конструкциях схем питания широком применении автоматизации.
Развитие и усложнение структуры систем электроснабжения возрастающие
требования к экономичности и надежности их работы в сочетании с
изменяющейся структурой и характером потребителей электроэнергии широкое
внедрение устройств управления распределением электроэнергии на базе
высококвалифицированных инженеров.
Важнейшим этапом в развитии творческой деятельности будущих
специалистов является курсовое и дипломное проектирование в ходе которого
развивают навыки самостоятельного решения инженерных задач практического
применения теоретических знаний.
Основной задачей в электроснабжении является автоматизация с целью
обеспечения бесперебойной работы предприятия. Автоматизация позволяет
перевести большинство подстанций на работу без постоянного дежурного
персонала что уменьшает эксплуатационные расходы и способствует
сокращению числа аварий по вине персонала.
Проектируемый цех имеет следующие размеры: длина – 54 м ширина – 30 м
высота – 8 м площадь – 1620 м2.
На территории располагается разнообразное технологическое оборудование
предназначенное для обработки металла. Продолжительность рабочего дня
составляет 8 часов все работы ведутся в одну смену. Исходными данными для
нашего курсового проекта являются: план цеха с размещенным на нем
электрооборудованием и отдельных помещений; описание технологического
процесса; данные по составу и характеру электрических нагрузок и
последовательности обработки деталей и их поступления от станка к станку. При
размещении оборудования учтены нормы расстояний для безопасного
перемещения деталей и самих рабочих в процессе работы.
Цех – это часть главного корпуса завода расположенного в одноэтажном
здании. Перекрытия выполнены из железобетона несущими конструкциями
являются железобетонные колонны.
Ширина пролётов 6 м. Полы в цехе бетонные. В отношении
пожароопасности цех относится к категории Д.
Перечень электрооборудования цеха приведён в таблице 1.1
Таблица 1.1 – Перечень электрооборудования цеха
Наименование станка агрегата
Станок токарно-винтарезный
Полуавтомат токарный
Полуавтомат специальный
Продолжение табл. 1.1
Станок плоскошлифовальный
Станок настольно-сверлильный
Станок горизонтально-сверлильный
Полуавтомат шлифовальный
Станок вертикально-фрезерный
Станок вертикально-токарный
Полуавтомат сверлильный
Станок горизонтально фрезерный
Полуавтомат агрегатный
ГГПТКЭ.ДП.2-360331.ТЭ-21.05.ПЗ
Характеристика потребителей электроэнергии
Приемником электрической энергии (электроприемником) называется
аппарат агрегат механизм предназначенный для преобразования электрической
энергии в другой вид энергии для ее использования.
Потребителем электрической энергии называется электроприемник или
группа электроприемников объединенных технологическим процессом и
размещающихся на определенной территории.
В соответствии с ПУЭ в отношении обеспечения надежности
электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории:
электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей
значительный ущерб народному хозяйству повреждение дорогостоящего
основного оборудования массовый брак продукции расстройство сложного
технологического процесса нарушение функционирования особо важных
элементов коммунального хозяйства. Из состава электроприемников I категории
выделяется особая группа электроприемников бесперебойная работа которых
необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения
угрозы жизни людей взрывов пожаров и повреждения дорогостоящего
основного оборудования.
Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от
двух независимых взаимно резервирующих источников питания и перерыв
ихэлектроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников
питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления
питания. Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории
должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого
взаимно резервирующего источника питания.
электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции
массовым простоям рабочих механизмов и промышленного транспорта
нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и
сельских жителей. Для таких приемников также должно предусматриваться
резервное питание но переключение на него может производиться вручную
дежурным персоналом или оперативной выездной бригадой.
Характеристика потребителей
Электроприемники III категории – все остальные электроприемники
неподходящие под определения I и II категорий. Это приемники
вспомогательных цехов несерийного производства продукции и т.п. Для них
электроснабжение может выполняться от одного источника питания при
условии что перерывы электроснабжения связанные с необходимостью ремонта
или замены поврежденного элемента системы электроснабжения не превысят 24
Систематизация потребителей электрической энергии осуществляется
обычно по следующим основным эксплуатационно-техническим признакам:
производственным назначениям производственным связям режимам работы
мощности напряжению роду тока территориальному размещению
требованиям к надежности электроснабжения.
Важной характеристикой электроприемника является коэффициент
характеристикой отражающей долю потребляемой активной мощности при
номинальных нагрузке и напряжении. Номинальное значение cosφ
электродвигателя зависит от его типа номинальной мощности частоты
вращения и других характеристик. При эксплуатации электродвигателей их cosφ
в основном зависит от загрузки.
По надежности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ
электроприемники механического цеха относятся к III категории.
По роду тока все потребители электрической энергии механического цеха
относятся к группе работающих от сети трехфазного переменного тока
промышленной частоты 50 Гц. Цех получает питание от трансформаторной
Характеристика потребителей электроэнергии приведена в таблице 2.1.
Таблица 2.1- Характеристика потребителей электроэнергии
Станок настольносверлильный
Станок горизонтальносверлильный
Станок вертикальнофрезерный
Станок горизонтально
Электрические схемы внутреннего электроснабжения цехов промышленных
предприятий и гражданских зданий выполняются по магистральным и
смешанным схемам. Участок сети питающий отдельный электроприемник
называется ответвлением питающий группу электроприемников – магистралью.
распределительные и питающие. Питающие сети отходят от источника питания.
Распределительные сети отходят от распределительных шкафов шинопроводов
непосредственно к электроприемникам. Распределительные сети чаще всего
выполняют по радиальным схемам питающие сети - по радиальным и
магистральным схемам.
Радиальные схемы характеризуются тем что от источника питания отходят
линии питающие крупные электроприемники или распределительные пункты и
от них самостоятельные линии питающие прочие электроприемники малой
мощности. Радиальные схемы обеспечивают относительно высокую надежность
питания (перерыв или повреждение одной линии) в них легко могут быть
применены элементы автоматики и защиты.
Недостатки радиальных схем таковы: повышенный расход проводов и
кабелей большое количество защитных и коммутационных аппаратов
необходимость в дополнительных площадях для размещения щитов
распределительных шкафов в трудности перемещения технологического
оборудования невозможность перемещения комплектных шинопроводов.
Магистральные схемы находят наибольшее применение при равномерном
распределении нагрузок на площади помещения. Для питания не ответвленных
технологического процесса удаленных от распределительных щитов или
шинопроводов применяется так называемая схема «цепочки». В цепочку не
рекомендуется включать более 3-4 электроприемников.
При магистральных схемах цепей ряд приемников питается от одной
магистрали что способствует экономии проводникового материала делает
электрическую цепь дешевле. Магистральные схемы позволяют применять
комплектные шинопроводы. Магистральная сеть характеризуется большой
гибкостью дающей возможность перемещать технологическое оборудование без
существенной переделки электрической сети.
Недостатками магистральных схем являются: пониженная надежность (при
повреждении магистрали все приемники теряют питание) большие токи
короткого замыкания.
Выбор схемы электроснабжения
Учитывая особенности этих двух схем на практике обычно применяют
смешанные схемы. Крупные и ответвленные приемники запитываются отдельно
радиальными схемами остальные - магистрально.
Выбор той или иной схемы определяется множеством факторов а именно
расположением технологического оборудования источников питания
величиной и характером нагрузки электроприемников требованиями
бесперебойности электроснабжения технико-экономическим соображением
условиями окружающей среды.
На рисунке 3.1 изображена выбранная схема электроснабжения.
Рисунок 3.1 – Схема электроснабжения не стандартного оборудования цеха
Расчет электрических нагрузок
Правильное определение электрических нагрузок является основой
рационального проектирования и эксплуатации систем электроснабжения
промышленных предприятий. Электрические нагрузки промышленных
предприятий определяют выбор всех элементов системы электроснабжения:
линий электропередачи трансформаторных подстанций питающих и
распределительных сетей. Завышение расчётных нагрузок приводит к
перерасходу проводникового материала увеличению мощности трансформатора
и следовательно к ухудшению технико-экономических показателей
электроснабжения. Занижение нагрузок ведёт к уменьшению пропускной
способности электрических сетей увеличению потерь мощности и может
вызвать нарушение нормальной работы силовых и осветительных
В настоящее время основным методом расчета электрических нагрузок
промышленных предприятий является метод упорядоченных диаграмм. Он
позволяет по номинальной мощности электроприёмника с учётом их числа и
характеристик определить расчетную нагрузку нашего цеха.
Для примера произведём расчет электрических нагрузок электроприёмников
запитываемых от шинопровода ШРА1. От шинопровода запитывается 26
Определяем суммарную мощность узла для этого находим мощности всех
групп входящих в данный узел:
РН1 = 282кВт – суммарная мощность электроприёмников группы №1;
РН2 = 1174кВт – суммарная мощность электроприёмников группы №2;
РН3 = 11 кВт – суммарная мощность электроприёмников группы №3;
Тогда суммарная мощность узла равна:
электроприёмников узла соответственно составляют: Pном.max= 285 кВт Pном.min=
Определим их соотношение (величину m) по формуле:
Определяем средние активные мощности групп приёмников за наиболее
где: Ки – коэффициент использования ;
Рн – суммарная мощность электроприёмников группы.
Подставляя данные в формулу (4.3) получаем что средние активные
мощности приёмников за наиболее загруженную смену составляют:
Pсм1 = Pн1Ки1 = 2822012 = 338 кВт
Pсм2 = Pн2Ки2 = 1174017 = 1995 кВт.
Pсм3 = Pн3Ки3 = 11065 = 88 кВт.
Находим среднюю активную нагрузку за наиболее нагруженную смену для
Pсм.узл= Pсм1+Pсм2+Pсм3
Pсм.узл= 338 + 1995+88=3213 кВт.
Определяем средневзвешенное значение коэффициента использования узла:
где: Рсм.узл– средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для узла;
ΣPном. узл – суммарная мощность узла.
Определяем среднюю реактивную нагрузку за наиболее нагруженную смену:
Подставляя в формулу (4.6) наши данные получаем что средние реактивные
нагрузки за наиболее нагруженную смену для наших групп составляют:
Находим среднюю реактивную нагрузку за наиболее нагруженную смену для
Qсм.узл= Qсм1+ Qсм2+ Qсм3
Qсм.узл= 584+2314+774 =3672 кВар.
Определяем средневзвешенное значение коэффициента мощности cosφ для
этого определим средневзвешенное значение tgφ по формуле:
Определяем эффективное число электроприёмников – nэ по формуле:
ГГПТКЭ.КП.2-360331.ТЭз-24.06.ПЗ
– сумма квадратов мощностей всех электроприемников узла.
(55 + 101 + 101 + 101 + 69 + 69 + 72 + 72 + 55 + 107 + 107 +
2 + 1012 + 1012 + 1012 + 692 + 692 + 722 + 722 + 55² + 107²
+124 + 124 + 124 + 285)2
+1072 + 1242 + 124 + 2852
Зная эффективное число электроприёмников и коэффициент использования
по справочной таблице находим значение расчетного коэффициента К р = 132
тогда расчетная активная нагрузка узла определится по формуле:
Определяем расчетную реактивную мощность узла по формуле:
Тогда расчетная реактивная мощность узла равна:
Зная активную и реактивную расчетную мощность мы можем определить
полную мощность узла:
Sр =√4332 + 36722 = 567 кВА
Теперь можно определить расчётный ток по ШРА-1 по формуле:
где: Uном – напряжение питающей сети и равно 038 кВ.
Определяем пиковый ток для шинопровода ШРА-1. Для этого выбираем
самый мощный электроприемник и рассчитываем для него номинальный
расчётный ток по формуле:
В данном узле наибольшую мощность имеет автомат специальный (поз.
№41) следовательно номинальный расчётный ток будет равен:
3 · 038 · 065 042731
Теперь определим ток iпик.max по формуле:
где: Кп – пусковой коэффициент и для данного потребителя равен 75.
iпик.max = 667 75 = 50025 А
Подставив эти данные в формулу для пикового тока определим его
iпик = iпик.max + (Iрасч Ки iнп )
iпик.max –наибольший
Iрасч –расчетный по нагреву ток группы электроприемников;
Ки – коэффициент использования электроприемника с наибольшим
iпик = 50025 + (861 017 667) = 5329 А
Аналогично производим расчеты с помощью ЭВМ для остальных узлов и
данные заносим в таблицу 4.1
Iгр. Станок шлифовальный 4 69÷72
Коэоффициент использования
I гр. Станок токарновинтарезный
IIгр. Станок агрегатный
Электроприемники и их группы
электроприемников в группе
Установленная мощность
приведенная к ПВ=100%
Таблица 4.1 – Расчетные данные
Продолжение табл. 4.1
I гр. Станок настольно7 22÷91
I гр. Станок горизонтально- 10 72÷102
II гр. Павт шлифовальный
Iгр. Станок вертикально6 44÷116
II гр. Станок вертикально13 79÷218
Одним из основных вопросов решаемых как на стадии проектирования так
и на стадии эксплуатации систем промышленного электроснабжения является
вопрос о компенсации реактивной мощности включающий выбор
целесообразных источников в системе электроснабжения.
При выборе оптимального варианта необходимо исходить из техникоэкономических расчётов основанных на системном подходе к задаче
компенсации реактивной мощности. Это означает что оптимальное решение
должно удовлетворять интересам как систем электроснабжения так и
потребителей электроэнергии с учётом эффекта во всей системе в целом.
На промышленных предприятиях уменьшение потребляемой реактивной
мощности может быть достигнуто за счёт установки специальных
компенсирующих устройств.
Выбор мощности компенсирующего устройства осуществляется по формуле:
где: tgφопт – оптимальный коэффициент и равен 033 ;
tgφфакт – фактический коэффициент который определяется по формуле:
где: Qр – суммарная расчетная реактивная мощность цеха равная 17703
Pp– суммарная расчетная активная мощность цеха с учётом мощности
осветительных установок определяемая по выражению:
где: Рр –расчетная активная мощность цеха равная 1349кВт;
Рр.осв – расчетная мощность освещения которая находится по формуле:
где: S– площадь цеха равная 1620 м 2;
Kс–коэффициент спроса (равен 095);
Pуд –мощность удельного освещения для механического цеха равная:
Компенсация реактивной
Подставив данные в формулы (5.2-5.4) получим:
Pр.осв = 1620 18 095 = 277кВт
Тогда мощность компенсирующего устройства будет равна:
По этой мощности выбираем ближайшее стандартное компенсирующее
устройство : УКБН-038-135 ТЗ .
Определяем расчётную реактивную мощность по формуле:
Определяем полную мощность цеха после компенсации:
Определяем фактический коэффициент мощности после компенсации:
Определяем значение расчётного тока по КТП после компенсации:
Подстанцией называется электроустановка служащая для преобразования и
распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов и других
преобразователей энергии распределительных устройств устройств управления и
вспомогательных сооружений.
Для выбора мощности трансформаторной подстанции необходимо учитывать
суммарную мощность цеха при расчете которой следует учесть активную
мощность освещения и сторонних потребителей.
Расчетная нагрузка цеха определяется с учётом осветительной нагрузки и
нагрузки сторонних потребителей по формуле:
где Рр – суммарная расчётная активная нагрузка цеха равная 1349 кВт;
Pст – активная мощность стороннего потребителя равная 55 кВт;
Pр.осв – мощность освещения равная 277 кВт;
Qр1 – расчетная реактивная мощность равная 4253 квар;
Qст –реактивная мощность стороннего потребителя равная 30 квар;
Выбираем по этой мощности силовой трансформатор ТМ3-2501004
(таблица П17) 8 и определяем коэффициент загрузки. Коэффициент загрузки
где Sтр – мощность трансформатора равная 250 кВА;
Sрц – полная мощность цеха после компенсации.
Согласно ПУЭ коэффициент загрузки для потребителей III-ей категории
должен находиться в пределах 09÷095. Таким образом выбранный
трансформатор ТМ3-2501004 удовлетворяет требованиям ПУЭ для данной
категории потребителей.
Выбор мощности и типа
силового трансформатора
Определим значение расчетного тока КТП после компенсации с учетом ввода
сторонних потребителей:
Расчет и выбор распределительных и питающих сетей до1 кВ
Электрическая энергия к электропотребителям распределяется по сетям
имеющим различные схемы построения. Выбор схем зависит от
территориального расположения электропотребителей величины установленной
мощности отдельных электроприёмников и надёжности электроснабжения. По
назначению силовые сети делятся на питающие и
Питающие сети – это сети отходящие от источника питания (ТП ВРУ) к
щитам распределительным шкафам или шинопроводам.
Распределительные сети – это сети к которым непосредственно
подключаются различные электроприёмники цеха. Чаще всего они выполняются
по радиальным схемам.
Для электроприёмников ремонтной мастерской произведем выбор
распределительных сетей согласно нижеприведенному примеру.
Кроме того согласно ПУЭ сечение проводника соответствующее длительно
допустимому току нагрева следует сравнивать с током срабатывания аппарата
Для цеховых сетей как правило должны применятся провода и кабели с
алюминиевыми жилами где минимальное сечение жил проводов и кабелей
применяется с учётом их механической прочности. Сечение жил нулевого
провода должно быть равно или превышать половину сечения жил фазного
Для револьверного станка (поз. №43) с Рном= 102 кВт.
Для этого рассчитаем номинальный расчетный ток по формуле:
где Рном – установленная мощность для данного потребителя (таб. 2.1);
cosφ – коэффициент мощности установленного потребителя (таб. 2.1);
Uном – номинальное напряжение распределительной сети (038 кВ);
питающих сетей до 1кВт
Величина длительно допустимого тока составит:
В соответствии с этим условием выбираем провод марки АПВ 4(1х8)мм2.
Производим выбор распределительной сети для вентилятора (поз. №11) с
Рном=55 кВт. величина длительно допустимого тока составит:
В соответствии с этим условием выбираем провод марки АПВ 4(1х25)
Если провода или кабели прокладываются в полу то необходимо выбирать
трубу в которой будет вложен проводник. Диаметр данной трубы выбирается в
зависимости от сечения проводника и количества жил.
В соответствии с этим условием выбираем кабель марки ААВГ 5x35 мм2.
Питающие кабели для остальных РУ выбираем по аналогии. Полученные
данные о проводах и кабелях после проверки заносим в таблицу 9.1.
ГГПТКЭ.КП-2-360331.ТЭз-24.03.ПЗ
Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ от токов перегрузок и
токов короткого замыкания осуществляется аппаратами защиты.
Аппаратом защиты называется аппарат автоматически отключающий
защищаемую электрическую цепь при анормальных режимах работы.
Аппараты защиты по своей отключающей способности должны
соответствовать максимальному току короткого замыкания в начале защищаемого
участка электрической сети.
Согласно ПУЭ номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи
уставок электромагнитных расцепителей автоматических выключателей
служащих для защиты отдельных участков сети во всех случаях следует
выбирать по возможности наименьшим по расчётным токам этих участков или по
номинальным токам электроприёмников но таким образом чтобы аппараты
защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках
(пусковые токи пики технологических нагрузок токи при самозапуске и т.п.).
Шинопровод ШРА4 комплектуется автоматическими выключателями серии
А3710 а также автоматическими выключателями серии АЕ2056. Шкафы серии
ПР85 комплектуется автоматическими выключателями серии ВА. Шкафы серии
ШР86 комплектуется насыпными типа ПН и НПН.
Выбор автоматического выключателя для радиально-сверлильного станка
соответствии со следующим условием:
Подставив полученные данные в условие получим:
Выбираем автоматический выключатель серии АЕ 2056
номинальный ток выключателя Iн = 100 А.
Защита электрических сетей
Произведём проверку выбранного аппарата защиты по условию:
где Ко – кратность тока отсечки для данного выключателя равный 12;
Iт.р – ток теплового расцепителя равный 40 А.
Iпуск – значение пускового тока определяемое по формуле:
где Кп – кратность пускового тока по отношению к номинальному для
данного радиально-сверлильного станка (согласно таб.2.1) Кп = 75.
Подставив данные в условие (8.2) получим:
Условие выполняется выбираем автоматический выключатель АЕ 2056
. Аналогично выбираем автоматические выключатели и для остальных РУ.
Результаты заносим в таблицу 8.1
В соответствии с ПУЭ выбранные проводники согласовываются с их
защитным аппаратом в соответствии с условием:
где Кз – кратность длительно допустимого тока провода или кабеля по
отношению к номинальному току или току срабатывания защитного аппарат
IЗ – номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата.
Так как для револьверного станка (поз. №43) был выбран автоматический
выключатель АЕ 2056 тогда в соответствии с ПУЭ
ГГПТКЭ.ДП-2-360331.ТЭз-24.03.ПЗ
выполняем проверку выбранного провода:
Условие выполняется – выбираем провод марки АПВ 4(1х8) мм2 c Iд.д.= 37
При выборе предохранителя необходимо руководствоваться следующими
Значение тока плавкой вставки не должно быть ниже значения тока
номинального то есть:
Плавкая вставка не должна расплавляться
электродвигателя когда по ней проходит пусковой ток:
пуска он равен 25 для тяжёлого – 15÷2);
Выбираем предохранитель для вентелятора питающегося от шкафа ШР1
Для того чтобы выбрать предохранитель определяем пусковой ток
электроприёмника по формуле
Тогда ток плавкой вставки будет равен:
Исходя из этого условия выбираем предохранитель ПН2-63 где
ток плавкой вставки равен 20 А номинальный ток предохранителя равен 63 А.
Аналогично выбираем предохранители для остальных электроприёмников в
данном шкафу. Результаты заносим в таблицу 9.1
Для вентилятора выбираем магнитный пускатель серии ПМЛ и тепловое реле
серии РТЛ. Магнитный пускатель выбирается по условию:
где Iм.тр–номинальный ток теплового реле
Iр – расчетный ток для вентилятора равный 12 А
Выбираем тепловое реле РТЛ-1016 с диапазоном регулировки от 95 до 14А.
Данное тепловое реле входит в состав магнитного пускателя ПМЛ-2220.
Результаты заносим в таблицу 9.1
Распределительным устройством называется электроустановка служащая
для прима и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные
аппараты сборные и соединительные шины вспомогательные устройства а
также устройства защиты автоматики и измерительные приборы.
К распределительным устройствам в сетях напряжением до 1 кВ относятся
распределительные шинопроводы (ШРА) и шкафы (ШР).
Шкафы распределительные выбирают согласно защитным аппаратам
выбранным для примников подключнных к данному шкафу.
Таким образом в цехе устанавливаются шкаф типа ШР86-Ин1-02 который
комплектуется пркедохранителями типа ПН2 и шкф типа ПР 85-Ин1-004 который
комплектуется автоматическими выключателями серии ВА51
Выбор шинопровода ШРА-1 производится по условию:
где Sрш –полная мощность расчетной нагрузки группы электроприемников
питающихся от шинопровода
Iрш=567√3 038 21 =41 А
Расчитываем ток плеча по формуле:
По справочной таблице выбираем распределительный шинопровод ШРА4 100 и аппарат защиты А3710 160160
Выбор остальных шинопроводов производим аналогично и занисится в
Продолжение таблицы 9.1
Станок токарновинтарезный
настольносверлильный
горизонтальносверлильный
вертикальнофрезерный
Комплектной трансформаторной подстанцией (КТП) называется подстанция
состоящая из трансформаторов и блоков поставляемых в собранном или
полностью подготовленном для сборки виде.
Цеховые КТП как правило комплектуются шкафами вводными высокого
напряжения (ШВВ) и шкафами вводными низкого (ШВН) напряжения.
КТП полной мощностью 250 кВА запитывается от распределительного
пункта РП напряжением 10 кВ. Выбор питающего кабеля производится из
где Sэк – сечение одной жилы кабеля;
Sтабл – табличная величина сечения одной жилы кабеля.
Определяем расчётный ток КТП:
где Sктп – максимальная мощность трансформаторной подстанции.
где Iр – расчётный ток нормального режима работы А;
jэ – нормированное значение экономической плотности тока Амм .
По таблице в соответствии с условием определяем сечение питающего
кабеля ААШВу 3х16 мм2.
КТП состоит из шкафа ввода высокого напряжения (ШВВ) силового
трансформатора шкафа ввода низкого напряжения (ШВН) и шкафов ввода
линейного напряжения так же в ней располагается компенсирующее устройство.
ШВВ служит для защиты и коммутации силового трансформатора. Он
комплектуется высоковольтными предохранителями и выключателями нагрузки.
Высоковольтный предохранитель служит для защиты силового трансформатора
от токов короткого замыкания.
Выбор плавкой вставки предохранителя осуществляется по расчётному току
Выбираем высоковольтный предохранитель ПКТ 101-10 где номинальный
ток предохранителя 16 А номинальный ток отключения 20 кА номинальное
Выключатели нагрузки служат для коммутации электрической цепи
находящейся под нагрузкой т.е. для коммутации трансформатора. Он выбирается
по номинальному напряжению и расчетному току. Выбираем выключатель
Шкаф ввода низкого напряжения служит для включения и отключения
подстанции с низковольтной стороны для защиты цеха от перегрузок и коротко
замыкания и для контроля над работой всего цеха. Он комплектуется
автоматическими выключателем серии ВА51 трансформаторами тока марки ТК
измерительными приборами.
Автоматический выключатель служит для защиты цеха от перегрузок и токов
короткого замыкания. Выбираем автоматический выключатель по условию:
Выбираем автоматический выключатель ВА 51-39 630500 где номинальный
ток автомата 630 А ток электромагнитного расцепителя 500 А.
По значению тока расцепителя выбираем трансформатор тока марки
ТК-20 6005 где ток первичной обмотки 600 А ток вторичной обмотки 5 А
коэффициент трансформации 120 класс точности 0.5.
ШВН так же комплектуется амперметром серии Э8021 для измерения силы
тока вольтметром серии Э8023 для измерения напряжения. И ваттметром марки
Э8005 для измерения мощности.
ШВЛ служит для защиты контроля и коммутации запитываемых им
выключателями трансформаторами тока и измерительными приборами. Для
выбора комплектующих следует учитывать расчетные данные каждого РУ.
ШВЛ-1 комплектуется двумя автоматическими выключателями (по одному
на каждое РУ) трансформаторами тока и измерительными приборами.
Выбираем автоматический выключатель для
расчетным током 167А по условию (10.5):
Выбираем автоматический выключатель ВА 51-33 160125.
Выбираем трансформатор тока ТК-20 1505.
Выбираем амперметр серии Э8021.
Аналогично выбираем остальное оборудование и заносим в таблицу 10.1.
Таблица 10.1 Выбор электрооборудования подстанции5
Распределительные устройства
входящие в состав ШВЛ
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение
металлических не токоведущих частей электрооборудования с землёй которые
могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус. Задача
защитного заземления заключается в том чтобы устранить опасность поражения
током в случае прикосновения человека к корпусу оказавшемуся под
напряжением. Это достигается путём отвода через заземлитель тока и
выравнивания потенциалов корпуса электрооборудования и земли возле
Заземление состоит из заземлителя (электрода) и заземляющего проводника.
В качестве заземлителя применяют стальные трубы угловую сталь стальные
стержни. В качестве заземляющего проводника применяют полосовую сталь либо
Заземляющий проводник служит для присоединения частей электрической
проводки с заземлителем.
Для КТП нашего цеха предполагается установка защитного заземления. При
этом заземлитель выносится на расстояние одного метра от внешней стороны
стены помещения в котором располагается КТП. В данном случае в качестве
заземлителя применяют стальные стержни диаметром 12 мм и длиной 5 м.
Электроды углубляются в землю методом ввёртывания.
Верхние концы электродов располагают на глубине 075 м от поверхности
земли. К ним привариваются горизонтальные электроды из полосовой стали 40x4
При расчёте защитного заземления была применена следующая методика.
Определяем сопротивление одного вертикального заземлителя:
где 027 – применяется как коэффициент для упрощённого расчёта пруткового
электрода диаметром 12 мм и длиной 5 м;
ρрасч – расчётное удельное сопротивление грунта и равен:
где kсез – коэффициент сезонности (принимаем 145);
ρ – удельное сопротивление грунта (табличная величина) .
ρрасч = 145 75 = 1088 Ом м
Тогда сопротивление одного вертикального заземлителя составит:
Определяем число вертикальных заземлителей:
где Rв – сопротивление земли (принимаем равным 4 Ом);
в – коэффициент использования вертикальных заземлителей и зависит от
расстояния между ними (в = 057). Тогда число вертикальных заземлителей
Определяем число горизонтальных заземлителей:
где – длина полосы м;
t – глубина заложения м;
b – ширина полосы м.
Определяем сопротивление грунта:
где г – коэффициент использования полосы равен 05.
Определяем необходимое сопротивление вертикальных заземлителей:
Определяем уточненное количество стержней:
Таким образом получаем что уточненное
составляет 8 единиц.
Схема заземления подстанции мастерской приведена на рисунке 11.1.
Расчет заземляющего устройства для подстанции
Рисунок 11.1 – Схема заземления подстанции цеха
Шкаф распределительный
Шинопровод распределительный
Секция прямая 3м на 4 отв
Секция прямая 3м на 2 отв
Кабель силовой с алюминиевыми
жилами; сечение мм2:
изоляции с алюминиевыми
Провод алюминиевый в поливинилхлоридной изоляции;
электрооборудования цеха
Труба винипластовая; проход мм:
Силовой трансформатор
Конденсаторная установка
Козловская В.Б. Электрическое освещение: учебникВ.Б.
Козловская В.Н. Радкевич В.Н. Сацукевич – Минск: Техноперспектива
Королев О.П. Электроснабжение промышленных предприятий:
учеб. пособие по курсовому и дипломному проектированию О.П.Королев
В.Н. Радкевич В.Н. Сацукевич – Мн.: РИПО1995. 134 с.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) изд. 7 2009. – 512с.
Ус А.Г. Электроснабжение промышленных предприятий и
гражданских зданий: учебное пособие А.Г.Ус Л. И. Евминов Мн.:
НПООО «ЛИОН»2002.457 c.