Механический цех

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Данный курсовой проект выполнен на основании задания №19 «Инструментальный цех». В задание входит план расположения оборудования с указанием мощности электроприёмников, а также данные энергосистемы. Потребители электроэнергии относятся к 2 и 3 категории надёжности электроснабжения. Основными электроприёмниками служат станки. В данном проекте выполнено

- выбор эл. двигателей

- выбор схемы питания и распределения сети цеха.

- расчёт электрических нагрузок

- компенсация реактивной мощности

- выбор числа и количества трансформаторов с учётом силовой и осветительной нагрузок

- выбор способа прокладки питающей и распределительной сети

- выбор защитных аппаратов в сети 0,4 кВ

- выбор марки и сечения кабелей питающей и распределительной сети

- расчёт токов короткого замыкания

- проверка оборудования и кабелей к току короткого замыкания

1. Выбор схемы питания и распределения сети цеха

Истощение не грозит гидроэнергетическим ресурсам - в отличие от органического топлива они непрерывно возобновляются. Но гидроэнергетические ресурсы неспособны, дать необходимое количество энергии. Вот почему важнейшей проблемой энергетики стала проблема изыскания новых источников энергии, в частности ядерной энергии, энергии солнечного излучения, внутреннего тепла Земли. Одним из перспективных источников энергии является водород. Его выделяют из обыкновенной воды, и это не единственный способ его получения, он хорошо хранится и транспортируется в газообразном, жидком и твердом виде. Газ удобно хранить в подземных хранилищах, жидкость - в резервуарах. Одного резервуара объемом 3500м в кубе хватало бы для снабжения энергией в течение целого года небольшого городка с 20-ти тысячным населением. Для того чтобы получать водород в больших количествах необходимо в дали от населенных пунктов на берегу моря можно поставить мощные атомные, а в будущем термоядерные реакторы. При этом энергия атома пойдет не только для производства электроэнергии, но и на разложение воды. По одному трубопроводу диаметром 900 мм можно передать энергопоток мощностью свыше 12000 мВт. Переход на водородное топливо имеет и еще одну привлекательную сторону. Если каменный уголь, нефть, газ расходуется безвозвратно, то водород может участвовать в круговороте энергии сколько угодно: сгорая, он, превращается в водяной пар, затем в воду.

Пока что получение водорода современными методами (из природного газа или электролизом воды) требует больше энергии, чем полученный водород может дать. Тем не менее, после исчерпания месторождений источников нефти и газа он может стать единственным доступным видом автомобильного топлива. Именно по этой причине, практически все крупные автомобильные компании вкладывают в разработку двигателей на водороде огромные средства.

Также на сегодняшний день в науке уже много лет разрабатывается проблема использования для целей энергетики термоядерных реакций как гигантских источников энергии. Ученые стремятся научиться контролировать ход термоядерной реакции. О величине термоядерной энергии можно судить по такому сравнению: вступление в синтез 1 г. изотопов водорода эквивалентно сгоранию 10 тонн бензина.

Но и здесь есть свои подводные камни, для того чтобы осуществить термоядерную реакцию нужно построить огромный завод, оснастить его надежным оборудованием и высоко квалифицированной рабочей силой, что, как нам известно, не очень дешево, и это все, если не брать проблемы бюрократического и экологического характера.

Так что сейчас у человечества есть много путей, по которым можно пойти. Кроме рассмотренных в этой работе вариантов есть и многие другие пути, которые уже разработаны или еще разрабатываются, но не рассмотрены в этой работе и решать по какому пути пойдет население планеты предстоит решать новым ученым, изобретателям и инженерам

2. Расчётная часть

2.1 Краткая характеристика среды и строительной части помещения

Инструментальный цех относится к нормальным помещениям.

По отношении опасности поражении людей электрическим током относится: к помещениям без повышенной опасности, так как в этом помещении отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.

По относительной влажности относится к нормальным помещениям. (ПУЭ).

Длина инструментального цеха 48 метров, ширина-30, высота 8 метров. Крыша состоит из секций полукругов .Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной 6м каждый. В цехе имеются вспомогательные помещения бытовка, административная, комната отдыха, склад, трансформаторная подстанция(ТП), инструментальная, заточная. Крыша состоит из секций полукругов. Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные h=3,6м.

Здание расположено на расстоянии 1,2 км, от заводской Главной понизительной подстанции (ГПП) 1кВ. Расстояние ГПП от энергосистемы 12км. Потребители электроэнергии в инструментальном цехе 2 и 3 категории надежности электроснабжения. Цеховые сети делят на питающие - которые отходят от источника питания и распределительные - к которым присоединяются ЭП.

Количество рабочих смен - 1

2.2 Краткое описание технологического процесса

Инструментальный цех (ИЦ) предназначен для изготовления и сборки различного измерительного, режущего, вспомогательного инструмента, а также штампов и приспособлений для горячей и холодной штамповки. Инструментальный цех является вспомогательным цехом завода по изготовлению оборудования и станков. Цех имеет вспомогательные производственные, служебные помещения. Станочный парк расположен в станочном отделении..

2.3 Выбор электрических двигателей

Выбор электрических двигателей производится для всего оборудования, по условию:

P_ном ? P_расч

P_расч = P_{на валу}/зn (1)

где P_ном - номинальная мощность электродвигателя,

P_расч - расчётная мощность электродвигателя,

P_{на валу} - мощность на валу электродвигателя,

з - КПД электродвигателя,

n - количество электродвигателей.

Выбор электродвигателей в данном курсовом проекте не производится, они постовляются комплектно. Если по какой либо причине двигатель нам не подходит, то производим заказ двигателя со склада

2.4 Выбор схемы питающей и распределительной сети цеха

Сети напряжением до 1 кВ служат для распределения электроэнергии внутри цехов промышленных предприятий, а также для питания некоторых электроприемников, расположенных за пределами цеха на территории предприятия.

Электросети промышленных предприятий выполняются внутренними и наружными. Наружные сети напряжением до 1 кВ имеют весьма ограниченное значение, так как на современных предприятиях электропитание цеховых нагрузок производится от встроенных и пристроенных подстанций. Схема внутри цеховой сети определяется технологическими процессами производства, планировкой помещения цеха, взаимным расположением трансформаторной подстанции и электроприемников, вводов питания, расчетной мощностью, требований бесперебойного электроснабжения, технико-экономического соображения, условий окружающей среды.

Цеховые сети делят: на питающие, которые отходят от источника питания, и распределительные, которым присоединяют электроприемники.

Внутри цеховые сети выполняются по радиальным, магистральным и смешанным схемам.

Так как нагрузка распределена равномерно по площади цеха и не требует установки распределительного щита на подстанции, применяем магистральную схему электроснабжения.

Достоинство магистральных схем: небольшие затраты на выполнение схем, перемещение технологического оборудования не требует переделки сети.

Недостаток: при повреждении любого участка сети отключаются все электроприемники.

2.5 Расчёт электрических нагрузок

При определении расчетных электрических нагрузок можно пользоваться следующими основными методами:

- метод упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума);

- метод удельного потребления электроэнергии на единицу продукции;

- метод удельной плотности электрической нагрузки

на 1 производственной площади..

При расчете нагрузок, зная мощность электроприемников, расположение их на плане, числа часов работы каждого электроприёмника в году, категорию электроснабжения приемников, составляется схема электроснабжения цеха и определяется, в каких узлах схемы необходимо рассчитать электрическую нагрузку. Нагрузка каждого узла делится на группы, куда определяются электроприемники с одинаковым режимом работы.

Создание промышленных объектов начинается с проектирования, не простого суммирования номинальных мощностей, а определения расчётных значений электрических нагрузок - является основополагающим этапом проектирования схемы электроснабжения. Расчётная максимальная мощность всегда меньше номинальных мощностей электроприёмников. Правильное определение ожидаемых электрических нагрузок и обеспечение необходимой степени бесперебойности их питания имеет большое значение, от этого зависят исходные данные для выбора всех элементов схемы электроснабжения промышленного предприятия, денежные затраты при установке монтажных и эксплуатации выбранного электрооборудования. Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства и к большим экономическим потерям. Занижение может привести к уменьшению пропускной способности электрической сети и всему что из этого следует.

В настоящее время основным методом расчёта является метод удельных диаграмм, метод коэффициента максимума, применяемый при известных номинальных данных всех электроприёмников и их размещении на плане цехов. Этот метод позволяет по номинальной мощности определить расчётную нагрузку любого узла сети. Метод коэффициента максимума (упорядоченных диаграмм). Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Рм, Qм, Sм) расчетных нагрузок группы электроприемников.

Рм=КмхРсм ; (2)

Qм=Км'хQсм (3)

(4)

где: Рм - максимальная активная нагрузка, кВт;

Qм - максимальная реактивная нагрузка, квар;

Sм - максимальная полная нагрузка, кВхА;

Км - коэффициент максимума активной нагрузки;

Км' - коэффициент максимума реактивной нагрузки;

Рсм - средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;

Qсм - средняя мощность за наиболее нагруженную смену, квар;

Рсм= КихРн ; (5)

Qcм= Рсмхtgц ; (6)

где: Ки - коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации по таблице 1.5.1. (В.П. Шеховцов).

Рн - номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, кВт;

tgц - коэффициент реактивной мощности;

Км= F(Ки, nэ) определяется по таблицам (графикам) (см.таблицу 1.5.3. В.П.Шеховцов), а при отсутствии может быть вычислен по формуле

где: nэ - эффективное число электроприемников;

Ки.ср - средний коэффициент использования группы электроприемников.

Ки.ср=Рсм?/Рн?; (7)

где: Рсм?, Рн? - суммы активных мощностей за смену и номинальных в группе электроприемников, кВт;

nэ=F(n,m,Ки.ср,Pн) может быть определено по упрощенным вариантам (таблица 1.5.2. В.П.Шеховцов)

где: n - фактическое число электроприемников в группе

m - показатель силовой сборки в группе;

m=Рн.нб/Рн.нм; (8)

где: Рн.нб, Рн.нм - номинальное приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшей и наименьшего в группе, кВт.

В соответствии с практикой проектирования принимается Км'=1.1 при nэ 10 ; Км' =1 при nэ>10.

 (9)

где: Iм - электрический ток в ШРА1, А;

Vл - линейное напряжение в сети, В;

Для расчета берется участок, подключаемый к ШРА 1 электрической сети Инструментального цеха. К ШРА 1 подключены электроприемники М1-М15. ЭП все 3фазные.

Определяется показатель силовой сборки в группе

m=Рн.нб/Рн.нм; (10)

m=8,5/2,8=3,03

Определяется для каждого типа электроприемника средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт

Рсм= КихРн ; (11)

средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, кВар

Qcм= Рсмхtgц ; (12)

средняя полная нагрузка, кВхА

(13)

поперечно-строгальные станки М1,2

Рсм1=0,17х17=2.89кВт;

Qcм1=2.89х1.17=3.38кВар;

токарно-револьверные станки М3,5-7

Рсм2=0.17х11.2=1.9кВт;

Qсм2=1.9х1.17=2.23кВа;

одношпидельные станки М4,8;

Рсм3=0.17х7=1.19кВт,

Qсм3=1.19х1.17=1.39кВар,

токарные автоматы М9-15;

Рсм4=0.17х52,5=8,93кВт,

Qсм4=1.17х8,93=10,44кВар,

определяется суммарная активная и реактивная мощность

Рсм=Рсм1+Рсм2+Рм3+Рсм4

Рсм=2.89+1.9+1.19+8,93=14,91кВт,

Qсм=Qcм1+ Qсм2+Qсм3+Qсм4

Qсм=3.38+2.23+1.39+10,44=17,44квар,

определяется средняя полная мощность электроприемников М1-15;

определяются Ки.ср (Формула7);

соs=Рсм/Scм

tg=Qcм/Рсм

Ки.ср=14,91/87,7=0.17

Соs=14,91/22,95=0.65

tg=17,44/14,91=1.17

определяется nэ по следующим значениям ?(n=15,m=>3, Ки.ср.=<0.2,)

(из таблицы 1.5.2. упрощенные варианты определения nэ)

Формула для определения nэ, применяются относительные единицы

nэ=nэ*хn (14)

nэ*=F(n*, P*);

n*=n1/n; P*=Pn1/Pн.n,

где: nэ*- относительное число эффективных электроприемников определяется (по таблице 1.5.4. В.П. Шеховцов)

n1 - число электроприемников с единичной мощностью больше или равной 0,5Рн.нб; n* - относительное число наибольших по мощности электроприемников; P* - относительная мощность наибольших по мощности электроприемников.

n*=9/15=0.6

P*=69.5/87.7=79

nэ*=?(0.6,0.79)=0.81

nэ=0.81х15=12,15

Значение вносится в таблицу электрических нагрузок (Таблица2)

Определяются максимальная активная нагрузка, кВт (Рм) (формула 2), максимальная реактивная нагрузка, квар (Qм) (формула 3), максимальная полная нагрузка, кВхА (Sм) (формула 4)

Находится в таблице 1.5.3. Зависимость Км=?(nэ,Ки), и равная Км=1,75

Рм=1,75х14,91=26,09кВт

Qм=1х17,44=17,44квар

Определяется ток на ШРА1, результат заносится в таблицу электрических нагрузок (Iм формула 9)

Iм=Sм/v3хUн; А

Iм=31,38/1.73х0.38=47,74 А

2.6 Компенсация реактивной мощности

В процессе передачи потребителям активной и реактивной мощностей в проводниках системы электроснабжения создаются потери активной мощности. Потери активной мощности обратно пропорциональны квадрату коэффициента мощности. Этим подтверждается значение величины коэффициента мощности при передаче электроэнергии от источников питания к потребителям. При снижении передаваемой реактивной мощности потеря активной мощности в сетях снижается, что достигается применением компенсирующих устройств. Получаемое при этом удельное снижение потерь активной мощности по отношению к передаваемой реактивной мощности называется коэффициентом снижения потерь или экономическим эквивалентом. Последний составляет 0,02-0,12 кВт/кВар и зависит от cosц, схемы электроснабжения предприятия и его удаленности от источника питания.

Меры по снижению потребления реактивной мощности:

1) естественная компенсация, т. е. без применения специальных устройств;

2) искусственная компенсация, с применением компенсирующих устройств

Для искусственной компенсации реактивной мощности применяется специальное компенсирующее устройство, являющееся источником реактивной мощности емкостного характера.

К техническим и искусственным средствам компенсации реактивной мощности относятся следующие виды:

1. Конденсаторная батарея;

2. Синхронные двигатели;

3. Вентильные статические источники реактивной мощности.

Расчет и выбор компенсирующих устройств производится на основании заданий энергосистемы и в соответствии с руководящими указаниями по компенсации.

Потребляемая реактивная мощность конденсаторных установок выбирается с учетом входной реактивной мощности которая может быть выбрана из системы энергосистемы. В общем виде должно соблюдаться условие

где - потребляемая предприятием реактивная мощность;

- реактивная мощность, которую необходимо скомпенсировать на предприятии;

- мощность, выдаваемая энергосистемой.

В результате расчёта cosц после добавления в расчёты освещения стал равен 0,86. Для увеличения cosц необходимо скомпенсировать реактивную мощность с помощью компенсирующего устройства.

Для того чтобы скомпенсировать реактивную мощность 69,66 кВар, используем конденсаторную установку

УМК 58-04-50-25 У3. Применяется одна конденсаторная установка для максимальной компенсации реактивной мощности. После компенсации реактивная мощность становится равной 19,66кВар.

Затем рассчитаем tgц, он равняется 0,17, cosц находим по таблице на странице 118 методических указаний, он равен 0,99.

2.7 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов с учетом силовой и осветительной нагрузок

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения схем

электроснабжения. В нормальных условиях силовые трансформаторы должны обеспечивать питание всех электроприемников предприятия. Как правило, трансформаторов на подстанциях 1 категории должно быть не менее двух.

Трансформаторная подстанция должна размещаться как можно ближе к центру размещения потребителей. Для этого должны применяться внутрицеховые подстанции, а также встроенные в здание цеха или пристроенные к нему трансформаторные подстанции, питающие отдельные цехи (корпуса) или части их.

Трансформаторная подстанция должна размещаться вне цеха только при невозможности размещения внутри его или при расположении части нагрузок вне цеха.

Выбранная подстанция должна занимать минимум полезной площади цеха, удовлетворять требованиям электрической и пожарной безопасности и не должна создавать помех производственному процессу.

Радиальные схемы цеховых двух трансформаторных бесшинных подстанций следует осуществлять от разных секций РП, питая каждый трансформатор отдельной линией. Каждая линия и трансформатор должны быть рассчитаны на покрытие всех нагрузок 1-й и основных нагрузок 2-й категории при аварийном режиме.

Выбор мощности трансформатора производиться исходя из расчетной нагрузки объектов электроснабжения. Если к моменту проектирования указанные факторы еще не известны в полном объеме, то мощность трансформатора выбирается так, чтобы в нормальных условиях окружающей среды при подключении всех расчетных нагрузок предприятия коэффициент нагрузки не превышал 0,7-0,75.

Рекомендуемые коэффициенты нагрузки:

1. при преобладании нагрузок первой категории на двух трансформаторных подстанциях =0,65-0,7

2. при преобладании нагрузок второй категории на одну трансформаторную подстанцию и взаимном резервировании трансформатора по связям вторичного напряжения =0,7-0,8

3. при преобладании нагрузок второй категории и при наличии централизованного резерва, а также при наличии нагрузок третьей категории =0,9-0,95

4. на ступенях высшего напряжения (ГПП, ЦРП) =0,5-0,55.

Выбор мощности трансформатора производится исходя из расчетной нагрузки объекта электроснабжения, числа использования часов максимальной нагрузки.

(15)

где п - количество трансформаторов;

- экономический коэффициент загрузки (0,7)

(16)

Выбираем трансформатор КТП-250

кВ•А

Типы и технические данные электрооборудования комплектной трансформаторной подстанции приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Тип подстанции	Тип вводного устройства НН	Тип трансформатора	Схема и группа соединения	Напряжение, кВ	Распределительное устройство НН
				ВН	НН	Тип вводного шкафа	Тип линейного шкафа
КТП-250	ШВВ-3	ТМЗ-250	Y/Y-0	6 или 10	0,4	Шв-А	Шл-А

Таблица 3

	Вводной шкаф ВН	Тип трансформатора	Вводной шкаф РУНН	Линейный шкаф РУНН
Тип шкафа	ШВВ-3		Шв-А	Шл-А
Ячейки РУНН	1		2	3-4	5-9
Типоисполнение выключателя	ВН-11	ТМЗ-250	А3744с	А3712Б А3722Б	А3712Б А3722Б
Номинальный ток выключателя	200		630	160-400	160-250

Динамическая стойкость сборных шин ВН-70кА

Термическая стойкость в течении 0,5с - 30кА

Динамическая стойкость сборных шин и ответвлений от них к отдельным аппаратам РУНН - 25кА

Термическая стойкость в течении 1с - 10кА.

Однолинейную схему КТП-250 смотри УТЭК.140448.КП.19.00.000.Э3.

2.8 Выбор способа прокладки питающей и распределительной сети

Описание конструктивного исполнения сети.

Питающий кабель комплектной трансформаторной подстанции проложен в траншее на глубине приблизительно 1м от ГПП до трансформаторной подстанции 6кВ, передача напряжения осуществляется силовым кабелям. Внутри механического кабели до щита ПР1, ПР2 и до шин ШРА1, ШРА2 прокладываются по кабельным конструкциям на высоте 3м, а от щита ПР1, ПР2 и от шин ШРА1, ШРА2 прокладывается по трубам расположенных в бетонном полу, для защиты от вредных механических воздействий.

На основании того что часть потребителей запитывается от ПР1 производим выбор этого ПР - этот выбор осуществляется по то общему току, который имеет нагрузка на данном ПР.

Общий ток на ПР составляет 38,02А, исходя из этого производим выбор ПР по Таблице А.7. (Шеховцов).

По всем требованиям нам подходит - ПР85-3-055-21-У3

ПР-2. ПР85-3-055-21-У3

Так же нам необходимо выбрать шины которые Мы будем использовать для монтажа ШРА1, ШРА2. Их выбор тоже осуществляется по общему току приходящему по шине от трансформатора к нагрузке. Ток ШРА1 равен 47,74А - опираясь на него выбираем шинопровод ШРА4 на 100А по Таблице П-4.32 (Методических указаний), нам подходит - У2018М .

Ток ШРА2 равен 89,99А - опираясь на него выбираем шинопровод ШРА4 на 100А по Таблице П-4.32 (Методических указаний), нам подходит - У2018М

2.9 Выбор защитных аппаратов в сети 0,4кВ

При эксплуатации электрических сетей возможно нарушение нормального режима - короткие замыкания, перегрузки и т.д., поэтому всё оборудование и кабельные линии должны быть хорошо защищены от ненормальных режимов работы. Для избегания перегрева оборудования и проводников каждый участок сети должен быть снабжен защитным аппаратом, который отключает участок при повреждении с наименьшим временем. Монтаж защищающих устройств от коротких замыканий осуществляется во всех случаях. Согласно ПУЭ - защита от перегрузок предусматривается в силовых и осветительных сетях выполняемых внутри помещений открыто приложенными изолированными незащищёнными проводниками с горючей изоляцией.

Основными аппаратами защиты сетей напряжением до 1кВ являются: автоматические выключатели, плавкие предохранители, тепловые реле, магнитные пускатели.

Выбор автоматических выключателей осуществляется по следующим условиям:

1. По напряжению

2. По току

3. По току расцепителя

- для одиночных электроприёмников.

- для многоприводных двигателей

1) Выбор автомата для двигателя поперечно строгального станка М2;

Сначала рассчитывается номинальный ток I_Н,, ( для двигателя М2) по формуле:

(17)

А,

Находим номинальный ток расцепителя для групповой линии с несколькими электродвигателями по формуле:

, (18)

,

По расчетным данным выбираем автоматы из методических указании (6, С.95) выбираем автомат серии ВА51-25

2) Вводные автоматы выбираются по максимальному току на щите 0,4 кВ.

Исходя из данных таблицы 1 ;

А,

Выбираем автоматы QF₁ , QF₂ , серии А3744с с А; А (по табличным данным [6, С.93]).

3) Для QF₄ автоматы на подстанции А3712Б, на КТП выбираем с учетом I_м =47,74 А на ШРА 1

А

I_н.а =160 А; I_н.р =63 А

4) Выбираем распределительный пункт ПР1 ток которого I=38,02А. Нам подходит ПР1- ПР85-3055-21-УЗ (Шеховцов Таблица А.7) с выключателем на вводе ВА 51-33, с 6 трехполюсными лилейными автоматами ВА 51-31 .

Iн.р.=38,02*1,1=41,52 А

QF₇ -ВА 51-33 Iн.а.=160А Iн.р.=80А.

Автомат QF₅ А3212Б выбирается с Iн.р. на порядок выше QF₇

I_н.а =160 А; I_н.р =100 А

Для кранов в роли ЯР нам по всем требованиям подходит - ЯВЗ 100.

Выбор остальных автоматов приводятся в таблице 5.

2.10 Выбор марки и сечения кабеля питающей и распределительной сети

Ток при прохождении по проводникам - нагревает их и при этом в них происходит выделение определенного количества теплоты. Увеличение температуры осуществляется до того времени, пока не наступит тепловое равновесие между теплом, выделенном в проводнике и отдачей тепла окружающей среде. Температура проводника, превышающая своё значение, может повлечь за собой чрезмерно быстрое старение и износ изоляции, а так же ухудшению контактных соединений и нарушению пожаробезопасности. На основании этого в ПУЭ устанавливаются предельно допустимые значения температуры нагрева проводников в зависимости от марки материала и изоляции проводника.

Предельно допустимый ток по нагреву - это ток, при котором устанавливается наиболее длительная температура нагрева проводника.

Значения этих токов выбирается в зависимости от: безопасности обслуживаия сетей, способа прокладки кабеля, температуры окружающей среды и износа изоляций проводников, различных марок и сечений.

При расчёте сетей в первую очередь выбираем марку проводника в зависимости от среды помещения, потом выбираем его конфигурации и способ прокладки. В нашем случае нам подходят кабели марки АВВГ с алюминевыми жилами. В нашем случае прокладку кабеля мы решили осуществить по кабельным конструкциям (лоткам, полкам и т.д.), на основании того, что так намного удобнее производить демонтаж кабеля. После этого переходим к выбору сечения проводников по условию длительных токов по нагреву:

, (19)

Значения допустимых длительных токов составлены для нормальных условий проводников .Если условия прокладки проводников отличаются от нормальных, то его допустимый ток определяется с правкой на температуру (КП1).

При расчёте нагрузки также фигурирует ещё один важный фактор - количество кабелей прокладываемых в траншее (КП2).

(20)

где КП1 - поправочный температурный коэффициент, его можно определить по Таблице 1.3.3. (ПУЭ).

КП2 - зависит от количества параллельно прокладываемых кабелей, а расстояния между ними, Таблица !.3.26 (ПУЭ).

Рассчитываем сечение кабеля к электродвигателю станка М1 мощностью 8,5 кВт.

Теперь определяем сечение кабеля по таблице 1.3.7 (Кноринг), там же берём допустимый ток (опираясь на ток найденный по формуле 14):

АВВГ 4x4

28>20 значит кабель проходит по нагреву

Проверяем кабель на отключающую способность автомота:

КП1=1,04



По отключающей способности автомата кабель проходит.

Выбор остальных сечений кабелей смотрите Таблицу .5

Теперь его необходимо проверить по потере напряжения

Производим расчет сети по потере напряжения.

Все внутрицеховые электрические сети напряжения ниже 1000 В должны быть проверены по потере напряжения.

Проверка сетей по потере напряжения производится путем составления расчетной величины потери напряжения и допустимой.

В расчетах для силовых сетей принимают допустимую потерю напряжения . В зависимости от мощности трансформатора , и коэффициента загрузки [таблица П-40] методического указания.

Рассчитанная величина потери напряжения на участках электрической сети от шин цеховой подстанции до самого удаленного приемника определяется:

, (21)

где - расчетная потеря напряжения на участках электрической

сети может быть определена по выражению:

В, (22)

где - расчетная токовая нагрузка участка, А;

- расчетная длина участка, км;

, - активное и индуктивное сопротивление проводника на участке, Ом/км;

, - коэффициент мощности нагрузки расчетного участка.

Определенные таким образом значения потерь напряжения на различных участках следует сложить и сравнить с допустимой потерей напряжения .

Рассчитанное в вольтах значение потери напряжения можно выразить в процентах:

, (23)

где = 380 В соответствующего участка сети.

Если , то сечения проводников цеховой электросети выбраны достаточными по величине.

Рисунок 3 - Участок от ТП до отдаленного электроприемника

Участок а - б выполнен кабелем АВВГ 4Х16

РШРА1=26,09 кВт

= 37,4 м

% (24)

Участок б - в выполнен шинопроводом ШРА 4-100-44-У3

= 47,74 (А)

= 0,024 км

,

= В

%

Участок в -г выполнен кабелем АВВГ 4х4

кВт

= 15,6 м

%

%

2,15 < 7.99 (таблица П40 метод. Указания к выполнению к.п.)

Сечения проводников цеховой электросети выбраны достаточными по величине.

Проверка сечения кабеля на чувствительность автомата к однофазным токам короткого замыкания.

для электроприёников с нормальной средой на примере кабеля питающего плоскошлифовальный станок:

(25)

Zтр=28,7 (Шеховцов таблица 1,9,1)

Условие выполняется.

Кабель выше 1кВ выбирается по экономической плотности тока j_эк при Т>5000ч. Для кабеля с резиновой и пластмассовой изоляцией с алюминиевыми жилами.

Рассчитать экономическое сечение:

По рассчитанному сечению выбираем кабель АСБ 3x25мм² поТаблице 1.3.18 (ПУЭ)

Выбирать кабель для резервного питания:

АВВГ4X150 Iд.д.=300.



Проверяем выполняется ли условие:

Проверяем кабель на отключающую способность автомата:

Сечение кабеля выбрано правильно.

Выбор остальных сечений кабелей смотрите Таблицу 5.

2.11 Расчет токов короткого замыкания

В электрических установках могут возникать различные виды КЗ сопровождающиеся резким увеличением тока. Поэтому электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом величин этих токов.

Расчёт токов короткого замыкания в системе электроснабжения промышленных предприятий производится упрощённым способом.

Для расчётов токов короткого замыкания составляется расчётная схема упрощения однолинейная схема электроустановки, в которой учитывается все источники питания (генераторы, энергосистемы компенсаторы), трансформаторы, реакторы, ВЛ, КЛ.

По расчётной схеме составляется схема замещения, в которой указывают сопротивление всех элементов и намечаются точки для расчёт токов короткого замыкания. Генераторы, трансформаторы большой мощности, ВЛ, реакторы обычно представляют в схеме замещения их индуктивными сопротивлениями, так как активные сопротивления во много раз меньше индуктивных. КЛ 6-10кВ, трансформаторы мощностью меньше 1600кВА в схеме замещения представляют индуктивными и активными сопротивлениями. Все сопротивления в схеме считаются двумя способами: в именованных и относительных единицах. Определить токи короткого замыкания в точках К1-К4 по заданной схеме (рисунок 3). Составим схему замещения для точек К1, К2, К3, К4. (рисунок 4).

Расчет схемы сопротивлений для точек ведется в относительных единицах.

Расчет точки :

Сопротивление энергосистемы определяется по формуле:

(25)

Сопротивление воздушной линии определяется по формуле:

(26)

где х₀ = 0,4 (для воздушных линий)

Результирующее сопротивление для точки определяется по формуле

(27)

Периодическая составляющая тока , кА, находится по формуле:

, (28)

где ? базовый ток, кА.

Базовый ток , кА, находится по формуле:

(29)

Далее находим периодическую составляющую тока , кА, по формуле (28):

Ударная составляющая тока короткого замыкания , кА, рассчитывается по формуле

 (30)

где К_у=1,96 (метод указания стр.65,рис.3.6) - при КЗ в сетях ВН, где активное сопротивление не оказывает существенного влияния.

Расчет точки :

(31)

Результирующее сопротивление для точки находится по формуле:

(32)

Базовый ток , кА, находится по формуле (29)

По формуле (2.28) определяется периодическая составляющая:

.

По формуле (30) определяется ударный ток:

где K_у=1,96 (определяется по графику метод указания страница 65)

Расчет точки :

Для точки расчет ведется в именованных единицах (в мОм)

 .17мОм,5,9мОм

по табличным данным из методических указаний по выполнению КП [7, С.110];

мОм ? сопротивление контакта, величина постоянная.

? берется из табл. 1.9.3. по Шеховцову.

Для автомата с I_н.а.=630 А

;

;

Результирующее сопротивление для находится по формулам

(33)

(34)

Подставляя в формулы ранее полученные данные

мОм;

мОм.

Далее найдем z_рез

мОм.

Периодическая составляющая тока , кА, определяется по формуле

(35)

.

По формуле (30) определяется ударный ток:

Куд=1,6

Расчет точки :

Для автомата с I_н.а.=160 А

;

; ;

Для кабеля АВВГ 4x16 ? берется из табл. 1.9.5. Шеховцова.

Сопротивление кабелей рассчитывается по формулам

; (36)

; (37)

где =37,4? длина кабеля на рассчитываемом участке, м;

;

Сопротивление ШРА1 определяется по формулам (36) и (37), где r₀ , x₀ , берется для ШРА с I_ном =100 по Шеховцову

Для автомата с I_н.а.= 25 А

мОм;

мОм;

Для кабеля АВВГ 4x4 x₀=0,059 мОм/м, r₀=0,169 мОм/м ? берется из табл. 1.9.5. Шеховцова. По формулам (36) и (37) находим сопротивление кабельной линии

;

;

(38)

(39)

Далее находится периодическая составляющая

По формуле (30) определяем ударный ток в точке К4

Куд=0,9

2.12 Проверка оборудования и кабелей к току короткого замыкания

Чаще всего в системах происходят однофазные короткие замыкания, 75% от общего количества замыканий. Реже всего трехфазные, оно составляет от 1 до 7%, но так как при трехфазных коротких замыканиях наблюдаются наибольшие токи КЗ, то все оборудования и кабели выбираются по току трёхфазному короткому замыканию.

Производим проверку шкафа ВН ( сборных шин устройст ВН) КТП по термической и динамической стойкости к токам короткого замыкания. Для расчёта применяются формулы

Imax=1,4*Sн.тр/v3*Uн (40)

где Sн- номинальная мощность трансформатора

Вк=Iпо(tвыкл + tр.з) (41)

где Iпо- периодическая составляющая тока короткого замыкания

Проверка шкафа высокого напряжения (РУНН) ведётся по точке К2

Данные расчётов записываем в таблицу №6

Таблица №6. Шкаф ввода › 1кВ.

Условия выбора и проверки	Расчетные данные	Справочные данные
Uном.уст. ? Uном	6кВ	6кВ
Imax ? Iн.а	33,7А	200А
Iуд. ? iа	23,29кА	70кА
Вк = Iт2*tт	67,7кА2*сек	450кА2*сек

Вк=12,71*(0,5+0,1+0,095)=67,7кА*сек

Imax=1,4*250/v3*6=33,7А

Проверка шкафа низкого напряжения (РУНН) ведётся по точке К3

Данные расчётов записываем в таблицу №7

Таблица 7. Шкаф ввода ‹ 1кВ.

Условия выбора и проверки	Расчетные данные	Справочные данные
Uном.уст. ? Uном	380В	300В
Imax ? Iн.а	177,44А	630А
Iуд. ? iа	9,51кА	25кА
Вк = Iт2*tт	40,1кА2*сек	100кА2*сек

Вк=7,5*(0,5+0,1+0,095)=40,1кА*сек

Проводя проверку к токам короткому замыкания видно, что оборудование и выбранные кабели проходят по всем условиям.

Необходимо так же проверить кабель на термическую стойкость к токам КЗ. Проверяется высоковольтный кабель АСБ 3x25 на 6кВ по формуле

Smin=*10/Ст (42)

где Ст- коэффициент, зависящий от допустимой температуры при К.З и материала проводника

Smin= *10/85=96,8мм

Минимальное сечение по термической стойкости больше выбранного ранее 3x25, поэтому следует увеличить сечение до 120мм или принять меры для ограничения токов КЗ установить предохранитель на высокой стороне трансформатора

Список использованных источников

трансформатор замыкание электроприемник

1. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ: Энергоатомиздат Ленинград, 1988.

2. Беседина Т.Н. Стандарт УЭК: Методическое пособие по оформлению пояснительной записки и графических работ курсового и дипломного проектирования. - Уфа, 2001. - 26 с.+7л. - В нагзаг.: Министерство энергетики РФ, Уфимский энергетический колледж. Библиогр.: 28 c.

3. Кнорринг Т.М. и др. Справочная книга для проектирования электрического освещения //Г.М. Кнорринг., И.М. Фадин., В.Н. Сидоров-2-е изд., переработано и дополнено - СПБ.: Энергоатомиздательство Санкт-Петербург, 1992.-448 с.:ил.

4. Конденсаторные установки для компенсации реактивной мощности. Завод конденсаторного оборудования. Электронит.

5. Методические указания по выбору ”взрывозащищенного оборудования”.

6. Методические указания для выполнения курсового проекта по электроснабжению промышленных предприятий и установок.

7. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методические пособия для курсового проекта. - М.: Форум - ИНФРА-М, 2003.

8. Шеховцов Электрическое и электромеханическое оборудование: Учебник. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М. 2004.

Размещено на Allbest.ru