Электроприемники механического цеха серийного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчетно-конструкторская часть

1.1 Категория надежности и выбор схемы электроснабжения

электроснабжение кабель ток замыкание

Электроприемники механического цеха серийного производства относятся к 1 ,2,3 категориям надежности электроснабжения.[1-23]

Электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушения функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, теле- и радиовещания, угроза государству.

Электроприемники второй категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к нарушению нормаль-ной деятельности значительного количества городских жителей

Электроприемники третьей категории - все остальные электропри-ем-ники, не подходящие под определение первой и второй категории.

Электроприемники соединены по радиальной схеме электроснабжения в распределительные пункты (РП) (см. рисунок 1).

Электроприемник - это электрическая часть электроустановки, получающая электроэнергию источника и преобразующая в другие виды энергии.

Источником питания (ИП) или центром питания (ЦП) называется распределительное устройство генераторного напряжения (ГРУ) электростанции или распределительно устройство вторичного напряжения (РУНН) понижающей подстанции энергосистемы или подстанции 35-220 кВ промышленного предприятия, к которому присоединены распределительные сети предприятия.

Преимуществами радиальной схемы электроснабжения являются высокая надежность и возможность применения элементов автоматики, но ее недостаток - высокая стоимость.

1.2 Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок является и основополагающим этапом проектирования электроснабжения. Правильное определение электрических нагрузок и обеспечение необходимой степени бесперебойности его питания имеют большое значение. От этого расчета зависят исходные данные для выбора всех элементов системы электроснабжения предприятий и материальные затраты при их установке.

Расчет ведется методом упорядоченных диаграмм, так как его точность составляет 90 - 95%. Заключается в определении максимальной расчетной нагрузки с помощью коэффициента максимума.

Для этого номинальные мощности всех электроприемников приводятся к продолжительному режиму S1.

Далее вносятся все данные в таблицу, по группам РП: для каждого ЭП - мощность, число, коэффициент использования, сosц, tgц.

Кран мостовой ПВ=60%

Рн =S х cosц =32 х 0,92=20, (1)

Переводим станок заточный в 1-фазный:

Рв = Рср нб = 2 х Рн = 2 х 3,2 = 64 (2)

Ра = Рс = Рфнм = 1,5 х Рн = 1,5 х 3,2 = 4,8 (3)

Н = х100% = х 100% = 0,3 х 100 = 30%>15% (4)

Переводим станок наждачный 1-фазный:

Рв = Рср нб = 2 х Рн = 2 х 1,5 = 3,2 (5)

Ра = Рс = Рфнм = 1,5 х Рн = 1,5 х 1,6 = 2,4 (6)

Н = х100% = х 100% = 0,3 х 100% = 30%>15% (7)

1. Определяется суммарную установленную мощность:

?Pу=Pух n (8)

2. Определяются нагрузки за наиболее загруженную смену:

Pсм= Ки х УPу ,кВт; (9)

Qсм = Рсмх tgц, квар;

Sсм = ,кВА (10)

3. По каждому РП суммируется УPу, УРсм, УQсм.

4. Определяется полная мощность за наиболее загруженную смену для РП:

УSсм = , кВА; (11)

5. Определяется число m для каждого РП:

m = (12)

где Pнб- наибольшая мощность в группе;

Pнм- наименьшая мощность в группе.

Записывается в таблицу m>3 или m<3.

6. Определяется средневзвешенный коэффициент использования Ки для каждой группы электроприемников:

Ки = (13)

7. Определяется cosц, tgц для каждой группы электроприемников

сosц = (14)

tgц = (15)

8. Определяется эффективное число электроприемников nэ в зависимости от Ки ,m, n.

9. Находится коэффициент максимума Км, зная nэ и Ки

10. Определяется максимальные мощности для каждой группы электроприемников:

Рм = Км х УРсм- максимальная активная мощность; (16)

Qм = Км'х Qсм- максимальная реактивная мощность; (17)

Sм = vРм2 + Qм2 - полная максимальная мощность. (18)

11. Определяется максимальный расчетный ток для каждой группы электроприемников:

Iм = (19)

Расчет приводится для РП1:

1. Полуавтомат зубофрезерный: Pу=8,5х2=17 кВт; (20)

Полуавтомат фрезерный: Pу=10,5х2=21 кВт; (21)

2. Полуавтомат зубофрезерный

Pсм=0,17х17=2,8 кВт; (22)

Qсм=2,8х1,17=3,2 квар;

Sсм==4,2 кВА. (23)

Полуавтомат фрезерный

Pсм=0,17х21=3,5 кВт; (24)

Qсм=3,5х1,17=4,1 квар;

Sсм==3,9 кВА (25)

3. Полуавтомат зубофрезерный

УPу =17 + 21 =38 кВт (26)

УРсм =2,8 + 3,5 =6,3 кВт (27)

УQсм =3,2 + 4,1 =7,3 квар (28)

4. УSсм==9,6 кВА. (29)

5. m = =1,2 (30)

m<3.

6. Ки = =0,17 (31)

7. сosц = = =0,6 (32)

tgц = = =1,1 (33)

8. nэ= = = =4 (34)

9. Определяется Км [2-103] при nэ=4 и Ки =0,17

Км=3,11 - коэффициент максимума активной нагрузки;

Км'=1,1 - коэффициент максимума реактивной нагрузки.

10. Определяются максимальные нагрузки по РП1:

Рм =3,11х6,3=19,6 кВт; (35)

Qм=1,1х7,3 =8,03 квар;

Sм==21,1 кВА. (36)

11. Определяется максимальный расчетный ток для РП1:

Iм = =32,4 А (37)

Для РП2…РП8 расчеты производятся аналогичным образом.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 3 - Сводная ведомость нагрузок.

1.3 Расчет и выбор компенсирующего устройства

Для экономии электроэнергии и повышения коэффициента мощности выбираются компенсирующие устройства - конденсаторные установки.

1. Определяется активная энергия цеха:

Wа=бхPmaxх Tм,

где б-[2 -44], б=0,65 (38)

Tм - максимальное годовое число часов использования активной нагрузки [2 -44],

Tм=3770ч

Wа=0,65х3770х287,5=704518,75 кВт•ч; (39)

2. Определяется реактивную энергию цеха:

Vр=бх Qmaxх Tмр,

где Tмр - максимальное годовое число часов использования реактивной нагрузки [2 -44],

Tмр=5600 ч

Vр=0,7х125,9х5600=493528 квар•ч; (40)

3. Определяется средневзвешенный tgц:

tgцср=Vр/Wa, (41)

где Vр- реактивная энергия, Wa-активная энергия.

tgцс==0,7 (42)

4. Определяется мощность компенсирующего устройства:

Qку=б•Pсмх (tgцср-tgцн), (43)

где Pсм - средняя нагрузка за наиболее загруженную смену;

tgцср - средневзвешенный tgц;

tgцн- нормативный tgц

cosцн=0,96; tgцн=0,33 (44)

Qку р=0,85х122,8 х(0,7-0,33)=38,6

Qку = = =19,3 квар (45)

5. Мощность требуемой компенсирующей установки 19,3 квар, поэтому необходимо выбирать компенсирующую установку по условию: Qку?Qст:[4-131]

КС1-0,38-183-183У3

Габариты 380х120х325 мм

Qст =2х18=36 квар, условие выполняется, значит компенсация подобрана правильно..

Полная сменная и максимальная мощность после компенсации:

Sсм=== =147,1 кВА; (46)

Sм==122,1 кВА. (47)

1.4 Выбор числа и мощности трансформаторов

1. Определяется продолжительность работы с максимальной нагрузкой в сутки:

tм= (48)

tм= =10,33 ч (49)

при сosц=0,95 и tм=10,33ч фм=2500 ч

2. Определяется коэффициент систематических перегрузок трансформатора:

2.1 Определяется коэффициент заполнения графика нагрузки:

Kз.г = (50)

Kз.г = = 0,6 (60)

2.2 Определяется коэффициент систематической допустимой перегрузки по графику [2-

284]:

Kн=1,13

3. Определяется номинальную мощность трансформатора:



Sн= (61)

Sн= =234,7 кВА (62)

4. Намечаются 2 варианта трансформаторов, работающих в неявном резерве:

1в = =117,3 кВА (63)

2в = =78,2 кВА (64)

5. Подбираются стандартные мощности трансформаторов и выписываются их номинальные данные:[3-199]

Таблица 1 Технические данные трансформаторов

№ вар	Колn	Тип трансформ.	Sном ,кВА	Uном, кВ	Потери, кВт	Uк.з.%	Iх.х%	Стоимость, руб.
				В.Н.	Н.Н	ДРх.х	ДРк.з
1	2	ТМ-160/6-10	160	10	0,4	0,73	2,65	4,5	2,4	80000
2	3	ТМ-100/6-10	100	10	0,4	0,49	1,97	4,5	2,6	83000

6. Определяется коэффициент загрузки трансформаторов:

Kз= (65)

Kз1= = 0,73 (66)

Kз2= = 0,78 (67)

7. Определяется коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме (трансформатор может быть перегружен до 40%- Kза?1,4:

Kза= (68)

Kза1= = 1,4 - условие выполняется (69)

Kза2= = 1,1 - условие выполняется (70)

Трансформаторы удовлетворяют условиям послеаварийной нагрузки.

8. Определяются капитальные затраты:

К = n•Кт.р. (71)

K1 =2х80000=160 т.р.

К2=3х83000=249 т.р. [8] (72)

9. Определяются приведенные потери активной и реактивной мощности при коротком замыкании и холостом ходе:

Qх.х.= квар, (73)

где Sном- номинальная мощность трансформатора,

Iх.х. - ток холостого хода трансформатора;

Qх.х.1 = =3,84 квар; (74)

Qх.х.2= = 2,6 квар; (75)

Qк.з.= квар, (76)

где Uк.з.- напряжение короткого замыкания.

Qк.з.1= =7,2 квар; (77)

Qк.з.2= =4,5 квар; (78)

ДР'х.х= ДРх.х.+Кипх Qх.х., кВт, (79)

где ДРх.х. - потери активной энергии,

Qк.з.- потери реактивной энергии;

ДР'х.х1 = 0,73+0,12х3,84=1,19 кВт; (80)

ДР'х.х.2 =0,49+0,12х2,6=0,8 кВт; (81)

Рк.з.= ДРк.з. + Кип х Qк.з., квар, (82)

где ДР'х.х.- приведенные потери холостого хода, Kип- коэффициент

изменения потерь (0,02-0,12)

Рк.з1. = 2,65+0,12х 7,2= 3,51 кВт; (83)

Рк.з. = 1,97+0,12х4,5=2,51 кВт; (84)

10 Определяются потери энергии в год:

Wa= n(ДР'х.х.х 8760 + Кз2 х Рк.з. х фм), кВт · ч (85)

Wa 1 =2(1,19х8760+0,73 2х3,51х2500)=33660,3 кВт•ч; (86)

Wa 2 =3(0,8х8760+0,78 2х2,51х2500)=35707,5 кВт•ч. (87)

11 Определяются амортизационные отчисления:

Са = kа х К ,т.р, kа находим [2 -180] = 6,3% (88)

Са1 =0,063х160= 10,08 т.р.;

Са2 =0,063х249= 15,68 т.р.. (89)

12 Определяется стоимость потерь электроэнергии:

Сп = С0 х Wa , т.р. (90)



Сп1 =2,4х33660,3= 80,78 т.р.; (91)

Сп2 =2,4х35707,5= 85,69 т.р.. (92)

13 Определяются суммарные годовые эксплуатационные расходы:

С =Сп+ Са,т.р. (93)

С1 =10,08+80,78= 90,86 т.р.; (94)

С2 =15,08+85,69= 100,77 т.р.. (95)

14 Составляется сравнительная таблица:

Таблица 2 Результаты расчетов

№ вар	К, тыс. руб.	С, тыс. руб.
1	160	249
2	90,86	100,77

Так как К1>К2 и С1>С2, то выбирается вариант 2

Вывод: принимаются 2 трансформатора ТМ-100/6-10

1.5 Расчет и выбор элементов электроснабжения

1.5.1 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств

Производится расчет и выбор для РП1.

1. Определяются расчетные токи на отходящих линиях к электроприемникам:

Iр = (96)



Полуавтомат зубофрезерный: Iр = =3,29 А (97)

Полуавтомат фрезерный: Iр ==4,11 А (98)

2. По току на РП1 из таблицы 3 - Сводная ведомость Iм=32,4А и числу отходящих линий

ЭП и их токах выбирается шкаф серии ПР8705 с автоматическим выключателем ВА-51Г-31 на 80 А. [4-76]

3 Выбираются автоматические выключатели на отходящих линиях по условиям:

Iн.р? 1,1 х Iр ; I0 ? 1,25 х Iпик; (99)

Полуавтомат зубофрезерный: Iн.р?3,6 А, I0 ?55,03 А (100)

Выбирается автомат ВА51-31 ; Iн.р=4,11 А; I0 =120 А (101)

Полуавтомат фрезерный: Iн.р?4,5 А; I0 ?54,3 А (102)

Выбирается автомат ВА51-31 ; Iн.р=5,13 А, I0 =120 А (103)

Расчет и выбор аппаратов и РУ для остальных РП производится аналогично.

Результаты сводятся в таблицу 6 - Сводная ведомость ЭСН ЭП.

4 Выбираются автоматические выключатели для линий ЭСН к РП. [4-57] Для РП1:

Условия выбора: Iн.р?1,1 х Iм ; I0 ?1,25 х Iпик (104)

Iм=32,4 А

Iн.р?1,1х32,4=35,64А (105)

Определяем пиковый ток:

Iпик= Iпуск.м+(УIм-Iр.м) (106)

Iпик=44,03 А (107)

I0 ?1,25 х 44,03=55,03 А (108)

Выбирается автомат ВА51Г-31 Iна =160А, Iн.р=80 А, I0 =120 А

Условия выполняются, значит, автомат выбран правильно.

Для остальных РП автоматы выбираются аналогично, результаты расчетов заносятся в таблицу 6.

1.5.2 Выбор сетей электроснабжения

Выбирается марка и сечение провода или кабеля от распределительного устройства подстанции до распределительного пункта или ШМА по условию допустимого тока нагрузки:

Iдоп?Iм, где Iдоп-допустимый ток проводника, Iм- максимальный расчетный ток.

Выбранные проводники проверяются на потери напряжения по условию:

?Uр??Uдоп , где ?Uр- расчетные потери напряжения в проводниках;

?Uдоп- допустимые потери (?7%)

?Uр= х Iмх Lх(r0 х cosц+x0 х sinц) (109)

L-длина линии;

r0- удельное активное сопротивление линии;

x0- удельное индуктивное сопротивление линии;

Для РП1:

Питающая линия: АПВ 3х2, Iдоп=14 А

?Uр = х32,4х75х(1,95х0,6 +0,07х0,8) =0,456% - условие выполняется. (110)

Аналогично проводится расчет с другими питающими линиями.

Результаты выбора проводников сводятся в таблицу 7.

Расчет линий ЭСН от РП до электроприемников проводится аналогично, но без

проверки на потери напряжения.

Полуавтомат фрезерный:

АПВ 3х2доп=14А

Полуавтомат фрезерный:

АПВ 3х2доп=14 А

Аналогично проводится выбор проводников для других РП и его результат заносится в таблицу 6.

1.6 Расчет токов К.З., выбор и проверка элементов сети по токам короткого замыкания

1.6.1 Выбор точек и расчет токов К.З.

Расчет токов КЗ проводится для проверки на устойчивость к токам КЗ.

Для этого чертится расчетная схема и выбирается точка для расчета:

2. По расчетной схеме замещения составляется схема замещения, учитывая, что схема неограниченной мощности:

Iкз=I=It=I0

3. Рассчитываются токи КЗ в точке К.

Расчет ведется методом относительных единиц.

Задаются базисные условия:

Sб=100 МВА;

Uб1=115 кВ;

Uб2=Uб3=10,5кВ.

4. Находятся базисные токи:

Iб= = 0,5 кА (111)

Iб2 =Iб3 = = 5,5 кА. (112)

5. Определятся сопротивление элементов системы неограниченной мощности и они

приводятся к базисным условиям:

5.1 Сопротивление воздушных (кабельных) линий:

Xвл= (113)

Для ВЛXo=0,4 0м/км

Xвл= (114)

X12===0,015 (115)

5.2 Сопротивление трансформатора:

Xтр= (116)

Xтр==0,65 (117)

X34= ==0,32 (118)

5.3 Сопротивление кабельных линий:

Для кабельных линий Xo=0,07 Ом/км

Xкл= =0,0005 (119)

X56= ==0,0002 (120)

5.4 Определяется эквивалентное сопротивление до точки КЗ :

Xэ=X12 +X34 +X56 (121)

Xэ =0,03+0,65+0,0005= 0,68 (122)

6 Определяются токи КЗ в точке К:

6.1 Так как система неограниченной мощности, то Iкз=I=It=I0

Iкз= (123)

Iкз= =8,08 кА (124)

6.2 Ударный ток:

iу = 2 х Ку х Iкз,; (125)

Ку- ударный коэффициент [2-70]

iу=2х1,8•х8,08= 20,36 кА (126)

7 Определяется мощность КЗ:

Sкз= (127)

Sкз= =147,05 МВА



Таблица 3 Расчет токов КЗ

Точка КЗ	Хэкв	Uст кВ	Iкз, кА	I, кА	It, кА	Iу, кА	Sкз МВА
К	0,68	10	8,08	8,08	8,08	20,36	147,05

1.6.2 Выбор и проверка элементов сети по токам К.З.

1.1 Для отключения трансформаторов со стороны ВН выбирается выключатель нагрузки,

Составляем сравнительную таблицу:

Таблица 4 Данные вакуумного выключателя

Расчётные данные	Каталожные данные
Uс = 10кВ	Uн =10кВ
Iрасч =5,88 А	Iном =30А
Iпо =8,08кА	Iоткл =10кА

1.2 Определяется расчетный ток по формуле:

Iрас= ;

Sтр- номинальная мощность трансформатора; (128)

Uвн- напряжение на высокой

стороне трансформатора.

Iрас= =5,88 А (129)

1.3 Выбирается выключатель по току Iрас и напряжению Uвн: [9]

Iрас<Iн

Uс<Uн

Технические характеристики вносятся в таблицу.

1.4 Проверяется выключатель на отключающую способность по условию:

Iкз?Iоткл

Iра- периодическая составляющая тока КЗ в первый момент тока при t=0

Iпо= Iкз=8,08кА Iоткл=10кА

Условие выполняется, значит, выключатель нагрузки выбран верно.

2 Выбираем трансформатор тока [4-121]

2.1 Трансформатор тока выбирается по трем условиям:

Uс?Uн Iрас?I1ном S2рас?S2ном

Вторичная нагрузка S2рас:

S2рас=Р=2 ВА

Выбирается трансформатор тока ТЛМ-10 и его данные сводятся в таблицу.

Таблица 5 Сравнительные данные трансформатора тока

Расчетные данные	Каталожные данные
Uс=10кВ	Uном=10кВ
Iрас =8,08А	I1ном=50 А
S2рас=-	Sном=-
iу=20,36кА	Iдин=50 кА
Bк=22,19 кА 2•с	I2т.у.tт.у.=54450кА2•с

Определяется тепловой импульс по формуле:

Вк = I2?х tф ,tф = tв + tср.з (130)

где tв- время выключателя;

tср.з.- время срабатывания защиты.

tф = 0,34 с при в=1 и tд =0,3 с [2-86]

Вк =8,08 2х0,34=22,19 кА 2•с (131)

3 Выбирается трансформатор напряжения для подключения измерительных приборов:[4-128]

3.1 Условия выбора трансформатора напряжения:

Uс?Uн S2рас?S2ном

3.2 Производится расчет данных для выбора трансформатора напряжения:

Таблица 6 Измерительные приборы

Прибор	Тип	S одной обмотки, ВА	Число обмоток	cos ц	sin ц	Число приборов	Общая потребляемая мощность
							P, Вт	Q, вар
Вольтметр	Э-335	2	1	1	0	1	2	-
Итого							2	-

Составляется сравнительная таблица:

Таблица 7 Сравнительные данные трансформатора напряжения

Расчетные данные	Каталожные данные
Uс=10 кВ	Uн=10 кВ
S2рас=2 ВА	S2ном=75 ВА

Выбирается трансформатор напряжения НОЛ-10-66

Расчет и выбор релейной защиты

Аппаратом релейной защиты называются специальные устройства, обеспечивающие автоматическое отключение поврежденной части электроустановки или сети. Если повреждение не представляет непосредственной опасности, то релейная защита приводит в действие сигнальные устройства.

Основным видом релейной защиты является максимальная токовая защита (МТЗ), срабатывающая от резкого увеличения тока в цепи при КЗ или перегрузках.

Пусковым органом МТЗ является реле максимального тока и реле времени, обеспечивающее выдержку времени срабатывания МТЗ. Максимальная токовая защита выполнена на базе индукционных реле РТ-80 и защищает силовой трансформатор на ВН от перегрузок.

МТЗ выбирается из условия:

Iсз?(Kз•Kн•Kсх•Iрас м)/Kв) , где

Kз- коэффициент защиты (2-2,5);

Kн- коэффициент надежности (1,1-1,2)

Kсх- коэффициент схемы (3)

Kв- коэффициент возврата реле (0,8- 0,85)

Iрас м=Sтр/(3•Uвн),

Sтр- номинальная мощность трансформатора; Uвн- напряжение на высокой стороне трансформатора.

Iрас=100/(3•6)=9.63 А

Iсз=((2,5•1,1•1,73)/0,8)•9.63=57.27 А

2 Находится ток срабатывания реле по формуле:

Iср=Iсз/Kтт

где Kтт- коэффициент трансформации трансформатора тока

Kтр=I1ном/I2ном=10/5=2

Iср=57,27/2=28,63 А

3 Определяется коэффициент чувствительности по формуле:

Kч=Iкзmin/ Iсз?1,5

Kч=13660/57,27=238,5

Условие выполняется, выбирается реле тока РТ81/1 [10] с током срабатывания 40 А.

Размещено на Allbest.ru