Системы электроснабжения промышленных предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

электроснабжение ток напряжение заземление

Введение

1. Общая часть

1.1 Краткое описание, характеристика объекта и схема электроснабжения

1.2 Выбор рода тока и напряжения

2. Специальная часть

2.1 Расчёт максимальной потребляемой мощности

2.2 Компенсация реактивной мощности

2.3 Выбор числа и мощности трансформаторов путём технико-экономического сравнения вариантов

2.4 Расчёт и выбор низковольтной сети

2.5 Расчёт токов короткого замыкания

2.6 Расчёт и выбор релейной защиты

2.7 Расчёт и выбор защитного заземления

Заключение

Список литературы



Введение

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другое.

В настоящее время большинство потребителей получает электроэнергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение собственных ТЭЦ.

По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправлении, вести активную работу по экономии электроэнергии.

Применение средств управляющей вычислительной техники в системах электроснабжения является закономерным продолжением развития автоматизации этих систем.

Главной проблемой в ближайшем будущем явится создание рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий. Применение на промышленных предприятиях рациональных напряжений приведёт к сокращению числа трансформаций до двух-трёх, В этом случае экономия электроэнергии составит не менее 10 - 15% всего её расхода промышленным предприятием.

Применение рациональных напряжений в системах электроснабжения промышленных предприятий даёт значительную экономию в потерях электроэнергии.

1. Общая часть

1.1 Краткое описание, характеристика объекта и схема электроснабжения

Механический цех тяжелого машиностроения предназначен для серийного производства изделий.

Он является крупным вспомогательным цехом завода машиностроения и выполняет заказы основных цехов. Станочное отделение выполняет подготовительные операции (обдирку ) изделий для дальнейшей обработки их на анодно - механических станках.

Для этой цели установлено основное оборудование: обдирочные, шлифовальные, анодно- механические станки и др.

В цехе предусмотрены производственные, вспомогательные, служебные и бытовые помещения.

Механический цех тяжелого машиностроения получает электроснабжение от ГПП или ПГВ завода.

Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 1,2 км. Напряжение 6 и 10 кВ. На ГПП подается электроснабжение по линии, длиной-8км. Количество рабочих смен -2.

Потребители цеха относятся к 2 и 3 категории надёжности электроснабжения, работают в нормальной окружающей среде.

Грунт в районе цеха - песок с температурой +20^оС.

Каркас здания Механический цех тяжелого машиностроения смонтирован из блоков - секций длиной 6 м каждый.

Размеры цехаА х В х Н= 48 х 30 х 9 м.

Вспомогательные, бытовые и служебные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень оборудования цеха дан в таблице 1.

Мощность электропотребления показано на плане силовой сети.

Таблица 1

Перечень и технические данные электроприёмников

Наименование электроприёмника	Pэп, кВт	Кu			Примечание
1	2	3	4	5	6
Сварочные аппараты	88,5	0,80	0,80	0,75
18…20- Обдирочные станки типа РТ- 341	45,0	0,17	0,65	1,17
17- Кран мостовой	60,0 кВА	0,10	0,50	1,73	ПВ=40%
21…23,29…31- Обдирочные станки типа РТ- 250	35,0	0,17	0,65	1,17
24…28,34…36-Анодно -механические станки типа МЭ- 31	18,4	0,12	0,50	1,73
7…15- Анодно-механические станки типа МЭ- 12	10,0	0,12	0,50	1,73
32- Вентилятор вытяжной	28,0	0,70	0,80	0,75
33- Вентилятор приточный	30,0	0,70	0,80	0,75

1.2 Выбор рода тока и напряжения

При проектировании электрооборудования необходимо выбрать род тока (переменный или постоянный) и напряжение сети.

Для силовых электрических сетей промышленных предприятий в основном применяется трёхфазный переменный ток. Постоянный ток рекомендуется использовать только в тех случаях, когда он необходим по условиям технологического процесса (зарядка аккумуляторных батарей, питание гальванических ванн и магнитных столов), а также для плавного регулирования частоты вращения электродвигателей. Если необходимости применения постоянного тока не вызвана технико-экономическими расчётами, то питание силового электрооборудования используется трёхфазный переменный ток.

При выборе напряжения следует учитывать мощность, количество и расположение электроприёмников, возможность их совместного питания, а также технологические особенности производства.

На выбор от центрального распределительного устройства (ЦРП) до трансформаторных подстанций (ТП) существенное влияние оказывает предполагаемое наличие на объекте электродвигателей напряжением выше 1 кВ (6,10 кВ), электрических печей и других электроприёмников.

Для питания цеховых ТП чаще применяются напряжение 10 кВ.

При выборе напряжения для питания непосредственно электроприёмников необходимо обратить внимание на следующие положения:

- номинальными напряжениями, применяемыми на промышленных предприятиях для распределения электроэнергии (по ГОСТ 29322-2014), являются 10; 6; 0,6; 0,38; 0,22 кВ;

- применять на низшей ступени распределение электроэнергии напряжением выше 1 кВ рекомендуется только в случае, если установлено специальное оборудование, работающие при напряжении выше 1 кВ;

- если двигатели необходимой мощности изготавливаются на несколько напряжений, то вопрос выбора напряжения должен быть решен путемтехнико-экономического сравнения вариантов;

- в случае, если применение напряжений свыше 1 кВ не вызваны техническими потребностями, следует рассмотреть варианты использования напряжения 380 и 220 В. Применение более низких напряжений для питания силовых потребителей экономически неоправданно;

- при выборе одного из двух рекомендуемых напряжений необходимо исходить из условия возможности совместного питания силовых и осветительных электроприёмников от общих трансформаторов;

- на предприятиях с преобладанием электроприёмников малой мощности более выгодно использовать напряжение 380/220 В (если не доказана целесообразность применения иного напряжения).



2. Специальная часть

2.1 Расчёт максимальной потребляемой мощности

С учётом того, что потребители промышленных предприятий работают в различных режимах работы. Максимальная мощность, определённая расчётом оказывается значительно ниже суммарной установленной мощности потребителей, поэтому схема электроснабжения рассчитывается на меньшие токи, а следовательно уменьшится сечение проводников, расход цветных металлов, стоимость электрооборудования, расходы на монтаж оборудования, эксплуатацию и ремонт. Поэтому правильный расчёт максимальной мощности является очень важной задачей.

Расчёт максимально потреблённой мощности для остальных шкафов и шинопроводов сведён в таблицу 2.

В графу 1 таблицы 2 записывается наименование электроприёмников.

В графу 2 записываем количество электроприёмников с одинаковой мощностью.

В графу 3 указываем установленную мощность однотипных электроприёмников.

В графу 4 указываем общую мощность однотипных электроприёмников и силовых шкафов.

В графу 5 записываем справочное значение коэффициента использования.

В графах 6 и 7 приводим справочные данные значений коэффициента использования, и электроприёмников.

В графе 8 указываем отношение установленных мощностей наибольшего наименьшего электроприёмников.

В графах 9 и 10записываем суммарные активные и реактивные нагрузки за максимально загруженную смену, которые определяются по формулам

; (1)

, (2)

где - суммарная активная нагрузка за максимально загруженную смену, кВт;

- коэффициент использования;

- суммарная реактивная нагрузка за максимально загруженную смену, кВА;

- тангенс угла, соответствующий .

Графы с 11 по 18 заполняются для итоговых строк таблицы.

В графах 12 и13-14 приводятся справочные данные эффективного числа электроприёмников и коэффициентов участия в максимуме активной и реактивной нагрузки.

Эффективное числоэлектроприёмников, шт., определяется по формулам, приведенным в [1]

В графе 15 определяем максимальную активную нагрузку:, кВт, по формуле

(3)

где - коэффициент участия в максимуме нагрузки.

В графе 16 определяем максимальную реактивную нагрузку , по формулам

>10; (4)

10; (5)

В графе 17 определяем полную нагрузку, кВА, которая определяется по формуле

(6)

В графе 18 определяем максимальный расчётный ток , А, по формуле

, (7)

где - номинальное напряжение питания электроприёмников, кВ.

Таблица 2

Сводная ведомость нагрузок

Узлы питания и Наименование Электро-приёмников	Заданная нагрузка, приведенная к длительному режиму	m	Суммарная нагрузка за максимально загруженную смену	nэ	Км	Км/	Максимальная нагрузка	Iм, А
	n	Рн, кВт	Рн?, кВт	Ки	cosц	tgц		Рсм., кВт	Qсм., кВАр	Sсм., кВА				Рм, кВт	Qм, кВАр	Sм, кВА
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
ШР-1
Вентилятор вытяжной	1	28,0	28,0	0,70	0,80	0,75		19,6	14,7
Вентилятор приточный	1	30,0	30,0	0,70	0,80	0,75		21,0	15,8
Всего по ШР-1	2	28,0-30,0	58,0	0,70	0,80	0,75	1,1	40,6	30,5	50,8	2	1,29	1,1	52,4	33,6	62,3	94,7
ШР-2
Обдирочные станки типа РТ-341	3	45,0	135,0	0,17	0,65	1,17		23,0	27,0
Обдирочные станки типа РТ-250	6	35,0	210,0	0,17	0,65	1,17		35,7	41,8
Всего по ШР-2	9	35,0-45,0	345,0	0,17	0,65	1,17	1,3	58,7	68,8	90,4	-	-	-	310,5	68,8	318,0	483,2
ШР-3
Анодно- механические станки типа МЭ-31	8	18,4	147,2	0,12	0,5	1,73		17,7	30,6
Всего ШР3	8	18,4	147,2	0,12	0,5	1,73	1	17,7	30,6	35,3	8	2,64	1,1	46,7	33,6	57,5	87,4
ШРА-1
Шлифовальные станки	5	88,5	442,5	0,17	0,65	1,73		75,2	88
Анодно - механические станки типа МЭ-12	9	10	90	0,12	0,50	1,73		10,8	18,7
Всего ШРА-1	14	10-88,5	532,5	0,16	0,63	1,24	8,8	86	106,7	137	8	2,12	1	182,3	106,7	211,3	321
Кран- мостовой	1	19,0	19,0	0,10	0,50	1,73	-	1,9	3,3	3,8	-	-	-	1,9	3,3	3,8	5,8
ЩО-1		25,0	25,0	0,85	0,65	1,17	-	21,3	24,9	32,8	-	-	-	21,3	24,9	32,8	49,8
Итого по объекту	34		1126,7	0,2	0,65	0,76	-	226,2	264,8	348,3	-	-	-	615,1	270,9	672,1	1021,2
Потери в трансформаторах														13,4	67,2	68,5
Всего по объекту														628,5	338,1	713,7	1084,4
Компенсация реактивной мощности															225
Итого на ШНН														628,5	113,1	638,6	970,3

Размещено на http://www.allbest.ru/

2.2 Компенсация реактивной мощности

Реактивную мощность на ряду с активной потребляет значительная часть промышленных электроприёмников:

- 60-65% приходится на асинхронные двигатели, 20-25% на трансформаторы

- около 10% на воздушные электрические сети и другие электроприёмники.

Компенсация реактивной мощности или повышение коэффициента мощности промышленных предприятий имеет большое народнохозяйственное значение и является частью проблемы повышения КПД работы системы электроснабжения и улучшения качества отпускаемой электроэнергии потребителям.

В качестве основного средства компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях рекомендуется применять батареи статических конденсаторов, подключаемых параллельно к электрическим сетям.

Мощность Qк компенсирующего устройства (кВАр) определяется, как разность между фактической нагрузкой предприятия и предельной реактивной мощностью ,представляемой предприятию энергосистемой по условию режима работы.

; (8)

, (9)

где - мощность активной нагрузки предприятия в часы максимума энергосистемы, (кВт);

- фактический тангенс угла соответствующий мощностям нагрузки,;

- оптимальный тангенс угла соответствующий установленной предприятию условиями получения от энергосистемы мощностей нагрузки ,.

В цехах промышленных предприятий батареи конденсаторов рекомендуется размещать у групповых распределительных пунктов или у магистральных шинопроводов, либо подсоединять БК к шинам 380 В цеховых трансформаторных подстанций в соответствии с учитываемой мощностью выбранной батареи.

Определяем мощность компенсирующего устройства по выше приведённой формуле

Окончательно принимаем к установке конденсаторную батарею типа: УКМФ58-0,4-225-25У3. Число ступеней 9 по 25кВАр каждая.

Определяем ток компенсирующего устройства: , А, по формуле:

2.3 Выбор числа и мощности трансформатора путём технико-экономического сравнения

При выборе числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций рекомендуется:

- Выбирать трансформаторы следующих номинальных мощностей

= 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500 кВА.

Причём трансформаторы малой = 100; 160; 250 кВА уменьшают надёжность схем электроснабжения, так как увеличивается их число, длина линий связи и т.д., трансформаторы >1000 кВА рекомендуется выбирать в случаях питания электроприёмников большой мощности, в цехах с большой удельной плотностью нагрузки. По мере возможности принимать комплектные трансформаторные подстанции КТП;

- стремиться к возможно большей однотипности трансформаторов ТП;

-число трансформаторов определяется категорией нагрузки. При преимуществе нагрузки I категории обязательно выбирается 2-х трансформаторная подстанция, если преобладает нагрузка II категории, товыбирается 2-х трансформаторная подстанция, но возможно питание отодно трансформаторной подстанции с резервированием по низкой стороне. Потребители III категории не требуют резервного источника питания, поэтому могут питаться отодно трансформаторной подстанции.

- при 2-х трансформаторных подстанциях и подстанциях с магистральной схемой электроснабжения мощность трансформаторов выбирается такая, чтобы при отключении одного трансформатора другой бы обеспечивал бы питание потребителей I и II категории (с учётом перегрузки), при этом потребители III категории могут быть временно отключены. Номинальная нагрузка при работе двух трансформаторов, обеспечивающая их экономичный режим работы равна 60-80% , аварийная перегрузка с учётом отключения одного трансформатора по ПЭУ допускается на 140% в течении 5 суток, но не более 6 часов в сутки при =0,75.

Выбор числа и мощности трансформаторов производится:

- по графику нагрузки потребителя и посчитанным по нему средней и максимальной мощности с учётом допустимой нагрузки в номинальном режиме работы;

- по технико-экономическим показаниям намеченных вариантов числа и мощности трансформатора (рассматриваются не менее 2-х вариантов);

- по категории потребителей, причём учитывается, что потребители I-й категории требуют бесперебойности электроснабжения и надёжного резервирования;

- по экономически целесообразному режиму, то есть режиму с минимальными потерями мощности и энергии в трансформаторах.

Технико-экономическое сравнение вариантов проводится по минимальным ежегодным затратам.

, (10)

где - ежегодные суммарные затраты;

- ежегодные эксплуатационные расходы;

- капитальные затраты;

- нормативный коэффициент экономической эффективности, =0,15

, (11)

где - стоимость потерь электроэнергии;

- амортизационные расходы;

- стоимость обслуживания и ремонта

, (12)

где - стоимость 1кВт/ч. электроэнергии;

- годовые потери электроэнергии;

,кВт/ч. (13)

где: - число трансформаторов;

- потери холостого хода, кВт;

- потери короткого замыкания, кВт;

- ток холостого хода, %;

- напряжение короткого замыкания, %;

- номинальная мощность трансформатора, кВА;

- коэффициент изменения потерь, кВт/кВАр, кВт/кВАр,

- фактическое время работы трансформатора в году ();

- время потерь, час;

- коэффициент загрузки трансформатора;

(14)

C_а- стоимость амортизации;

(15)

C_о - стоимость обслуживания и ремонта,

где ; - отчисления на амортизацию обслуживание и ремонт.

Рассчитывается ежегодные затраты для каждого варианта выбора трансформаторы и по минимальным затратам окончательно принимаются число и мощность трансформаторов на подстанции промышленного предприятия.

Используем данные S_max.=638,6; U₁=10кВ; U₂=0,38/0,22кВ;

C=3,56 руб./кВт. ч; k_ип - 0,07; Т_д.-8760ч.; ф - 3200ч.

С учётом категории потребителей принимаем цеховую подстанцию с одним трансформатором.

Для технико-экономического сравнения принимаем два варианта:

Вариант 1 - Два трансформатора мощностью 630кВА;

Вариант 2: - Один трансформатор с резервом мощностью 1000кВА.

Вариант 1: ;

Вариант 2: .

Каталожные данные трансформаторов сведём в таблицу 3.

Таблица 3

Каталожные данные для трансформаторов

Вариант	, кВт	Потери кВА	, %.	%.	Стоимость, тыс.руб.
I	630	1,24	7,6	0,6	5.5	325
II	1000	1,6	10,8	0,5	5,5	400

Определим капитальные затраты: K, тыс.руб., по формуле:

, (16)

где: n - число трансформаторов, шт.;

K_т.р. - капитальные затраты на установку 1 трансформатора и необходимой аппаратуры, тыс.руб.

Вариант 1:, тыс.руб.

Вариант 2:тыс.руб.

Определяем годовые потери электрической энергии:

Вариант 1: кВт.ч.

Вариант 2: кВт.ч.

Определяем стоимость потерь электроэнергии C_п., тыс.руб., по формуле

(17)

Вариант 1: тыс.руб.;

Вариант 2: тыс.руб..

Определяем амортизационные отчисления C_а, тыс.руб., по формуле

, (18)

где P_а - процент амортизационных отчислений, P_а=6,3 %:

Вариант 1: тыс.руб.;

Вариант 2: тыс.руб..

Определим отчисление на обслуживание C_о, тыс.руб., по формуле

(19)

Вариант 1:тыс.руб.;

Вариант 2:тыс.руб..

Определим суммарные расходы C, тыс.руб., по формуле

, (20)

Вариант 1 , тыс.руб.;

Вариант 2 , тыс.руб..

Определим суммарные затраты З, тыс.руб., по формуле

(21)

Вариант 1: , тыс.руб.;

Вариант 2: , тыс.руб..

По максимальным затратам окончательно принимаем I вариант, то есть один трансформатор типа ТМ-250/10 (6) 0,4 кВ, обязательно наличие перемычек на низшем напряжении.

2.4 Расчёт и выбор низковольтной сети

При расчёте низковольтной сети выбирается материал, марка и сечение токоведущих жил (проводов, кабелей, шин), способ их прокладки, марка защитных аппаратов (автоматических выключателей или предохранителей). Расчёт производится в табличной форме. Для всех электроприёмников и групп электроприёмников в соответствии с присвоенными им номерами подсчитываются их длительные и пусковые токи.

Длительный ток, I_дл, А, определим по формуле

(21)

где з - коэффициент полезного действия электроприёмника, %.

Пусковой ток, I_п, А, определим по формуле

(22)

где К_п - кратность пускового тока, К_п= 2-7,5.

Пиковый ток для группы электроприёмников определим по формуле

(23)

где I_п.нб - максимальный пусковой ток одного из электроприёмников, А;

- сумма длительных токов остальных электроприёмников, без учёта пускаемого.

Автоматические выключатели и предохранители выбираются по следующим условиям:

для линии без ЭД - I_уст ?I_дл (24)

для линии с ЭД - I_уст ?1,25I_дл

для групповой линии с несколькими ЭД - I_уст ?1,1I_м, где I_м - максимальный ток в линии.



- для линии с одним ЭД; (25)

- для групповой линии

; (26)

(27)

где I_уст - ток уставки автоматического выключателя, А;

I_отс - ток мгновенного срабатывания автоматического выключателя, А;

I_пл.вст - номинальный ток плавкой вставки, А;

б - коэффициент ослабления пускового тока выбирается в зависимости от рода пуска двигателя, б = 1,6-2,5.

Сечение проводников выбирается по длительной токовой нагрузке.

По нагреву проводников в длительном режиме работы электрооборудования

(28)

где I_доп - длительно допустимый ток нагрузки, А;

К_попр - поправочный коэффициент, зависящий от температуры окружающей среды, К_попр= 1.

По условию соответствия выбранному аппарату токовой защиты

(29)

где I_з - ток срабатывания защитного аппарата, А;

К_з - коэффициент защиты.

Расчёт элементов низковольтной сети сведён в таблицу 4.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 4

Элементы низковольтной сети

Тип	Iм, А	№ п/п	Наименование	n	Рн,, кВт	Iдл, А	Тип	Iн.а., А	Iуст	Котс	Марка	Iдл., А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
ПР85-3095-21УЗ			РП1				ВА51-35	250	80	10	АВВГ3*35+1*16	90
		7	Электрокотел	1	13,5	20,8	ВА51-31	100	31,5	7	АПВ3(1*8)+1*6	37
		8,9	Электронагреватели	2	4,5	6,9	ВА51-31	100	10	7	АПВ3(1*2,5)+1*1,5	19
		11,12	Сварочные агрегаты	2	17,0	26,2	ВА51-31-1	100	31,5	7	АПВ3(1*8)+1*6	37
		21,22	Станки гравировальные	2	4,5	17,3	ВА51-31	100	25	7	АПВ3(1*5)+1*2,5	27
		16	Электроплита	1	7,5	11,5	ВА52-31	100	16	7	АПВ3(1*2,5)+1*1,5	19
		15	Электроталь	1	2,8	10,8	ВА52-31	100	16	7	АПВ3(1*2,5)+1*1,5	19
ПР8501-3063-21УЗ			РП2				ВА51-35	250	200	12	АВВГ3*120+1*70	90
		1	Компрессорная установка	1	45	93,8	ВА51-31	160	166	10	АПВ3(1*95)+1*50	175
		2	Компрессор	1	11	24,4	ВА51-31	100	40	7	АПВ3(1*16)+1*10	55
		4,18	Распиловочные станки	2	12,5	44,6	ВА51Г-31	100	63	7	АПВ3(1*25)+1*16	70
		3	Ветилятор	1	5,0	11,6	ВА52-31	100	16	7	АПВ3(1*2,5)+1*1,5	19
ПР8501-3067-21УЗ			РП3				ВА51-35	250	80	10	АВВГ3*35+1*16	90
		5	Электроталь	1	2,8	10,8	ВА52-31	100	16	7	АПВ3(1*2,5)+1*1,5	19
		10	Горн электрический	1	2,5	3,8	ВА51-25	25	6,3	7	АПВ3(1*2,5)+1*1,5	19
		13	Наждачный станок	1	6,0	21,5	ВА51-31	100	31,5	7	АПВ3(1*8)+1*6	37
		14,17	Станки полировальные	2	8,0	29,6	ВА51-31-1	100	40	7	АПВ3(1*16)+1*10	55
		19	Токарный станок	1	3,0	11,4	ВА51-25	25	16	7	АПВ3(1*2,5)+1*1,5	19
		20	Вентилятор	1	5,0	11,6	ВА51-25	25	16	7	АПВ3(1*2,5)+1*1,5	19
			ЩО-1		3,0		ВА51-31	25	4	14	АВВГ4*1,5	16
			ЩО-2		1,1		ВА51-25	25	1,25	14	АВВГ4*1,5	16
		6	Кран-балка	1	7,5	27,8	ВА51-31	100	31,5	7	АВВГ3*6+1*4	32

Размещено на http://www.allbest.ru/

2.5 Расчёт токов короткого замыкания

Расчёт токов короткого замыкания производится для двух целей:

- для выбора и проверки на электротермическую и электродинамическую устойчивость высоковольтных токоведущих частей и коммутационного оборудования;

- для проверки на чувствительность токовой защиты цеховых трансформаторов.

Расчёт производится в относительных базисных единицах. Задаемся базисной мощностью S_б и базисным напряжением U_б;S_б- 1000 МВА; U_б - 10 кВ. Для расчёта необходимо составить схему электроснабжения в нормальном режиме работы. Расчёт токов КЗ выполним для одной точки - на высоком напряжении трансформатора, то есть для точки К1.

Расчетные данные: L - 1,3 км;Sнт- 250кВА X0- 0,113 Ом/км; R0 - 1,94 Ом/км; [1, т.1.9.5, с.62]

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 Расчётная схема электроснабжения

Определим сопротивление всех элементов схемы. Для этого составляем схему замещения.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2 Схема замещения

Сопротивление системы, X_с, в относительных базисных единицах определим по формуле

(30)

где S_к - мощность короткого замыкания, МВА.

Мощность короткого замыкания определим по формуле

(31)

где I_кз - ток трёх фазного короткого замыкания на шинах ГПП, равный 12 кА (по данным отдела главного энергетика).

Сопротивление кабельной линии, X_каб, в относительных базисных единицах, определим по формуле



(32)

где X₀ - удельное индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/км;

L - длинна кабельной линии, км.

Активное сопротивление кабельной линии, r_каб, в относительных базисных единицах, определим по формуле

(33)

где R₀ - активное сопротивление кабельной линии, Ом/км.

Суммарные активные и реактивные сопротивления до точки короткого замыкания X_УК1, r_УК1, в относительных базисных единицах, определим по формуле

(34)

(35)

Полное сопротивление до точки короткого замыкания, Z, в относительных базисных единицах, определим по формуле

(36)

Базисный ток, I_б, кА, определим по формуле

(37)

Установившейся ток короткого замыкания, I_?, кА, определим по формуле

(38)

Ударный ток короткого замыкания, i_у, кА, определим по формуле

(39)

где К_у - ударный коэффициент; К_у- 1,4 [1, с.59]



2.6 Расчёт и выбор релейной защиты

Намечаем к исполнению два трансформатора тока с соединением их вторичных обмоток в неполную звезду. Принимаем для МТЗ реле прямого действия типа РТМ.

Определим максимальный ток нагрузки, I_нагр.max, А, по формуле

(42)

Максимальный ток нагрузки увеличивается в 3 раз, так как от данной ячейки ЦРП или ГПП питается три трансформаторных подстанций по магистральной схеме электроснабжения

Определим ток срабатывания реле максимальной токовой защиты, I_ср.р, А, по формуле

(43)

гдеК_н - коэффициент надёжности;

К_з - коэффициент самозапуска;

К_в - коэффициент возврата реле;

К_сх - коэффициент схемы;

- коэффициент трансформации.

К_н - 1,15; К_з - 2,5; К_в - 0,83; К_сх - 1[5, с.418]

Принимаем к установке реле с уставкой12,5 А.

Определим коэффициент чувствительности по трёхфазному КЗ в конце защищаемой?линии, К_ч, по формуле

(44)

где - ток трёх фазного КЗ, 0,97 кА.

2.8 Расчёт и выбор защитного заземления

Заземление электроустановок выполняется с помощью преднамеренного соединения их с заземляющим устройством. Для устройства заземления установок переменного тока следует в первую очередь использовать естественные заземлители в качестве которых используются водопровод, металлические оболочки кабелей, металлические и железобетонные конструкции зданий, имеющие надёжное соединение с землёй.

При отсутствии естественных заземлителей или при слишком большом их сопротивлении используются искусственные заземлители. Обычно их выполняют из вертикальных электродов, соединённых между собой полосовой сталью с помощью сварки.

Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства для электроустановок напряжением до 1 кВ должно быть не более 4 Ом, а для установок напряжением 10 кВ оно должно быть не более 10 Ом.

Как правило, заземляющее устройство выполняется общим для электроустановок обоих напряжений. Поэтому сопротивление этого устройства не должно превышать 4 Ом. В качестве естественных заземлителей используем металлические фундаменты колонн цеха, сопротивление растеканию которых составляет 7,5 Ом.

Рассчитаем количество электродов в контуре заземления и определим конструкцию этого контура.

Определим необходимое сопротивление контура с учётом использования естественных заземлителей по формуле

(45)

где R_и - сопротивление искусственного заземлителя, Ом;

R_з - допустимое сопротивление заземляющего устройства, Ом;

R_е - сопротивление естественного заземлителя, Ом.

Определим расчётное удельное сопротивление грунта, с_расч.в, Ом·м, по формуле

(46)

где с_расч - удельное сопротивление почвы равное 100 Ом·м;

К_в - повышающий коэффициент равный 1,5. [5, с.399]

Определим расчётное сопротивление грунта для горизонтальных электродов, с_расч.г, Ом·м, по формуле

(47)

где К_г - повышающий коэффициент равный 4. [5, с.399]

Сопротивление растеканию одного вертикального электрода, R_в.о., Ом, определим по формуле

(48)

где l - длинна электрода, м;

d - диаметр электрода, м;

t - расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода, м.

Примерное число вертикальных электродов n, шт, определим по формуле

(49)

где К_и.в. - коэффициент использования вертикальных электродов равный 0,55.

Сопротивление растеканию горизонтальных электродов, R_г, Ом, определим по формуле

(50)

где b - ширина полосы, м.

Расчётное сопротивление растеканию горизонтальных электродов, R_г.р., Ом, определяем по формуле

(51)

где К_и.г. - коэффициент использования горизонтальных электродов равный 0,77.

Уточним необходимое сопротивление вертикальных электродов по формуле

(52)

Уточним число вертикальных электродов по формуле

(53)

Окончательно принимаем число вертикальных электродов равным 8шт с расположением их по следующей схеме:



15000

5000

полоса 40Ч4

5000

L=5000 сталь ш 12

2500

к контуру заземления цеха

При числе вертикальных электродов равном 8 штукам сопротивление растеканию заземляющего контура меньше расчётного.

Заключение

Курсовой проект представлен в виде пояснительной записки в объёме 33 листов и двух листов графической части. Пояснительная записка состоит из двух частей: общей и специальной.

В общей части приведена краткая характеристика участка и схемы электроснабжения, а также выбор рода тока и напряжения. В специальной части произведён расчёт максимальной потребляемой мощности, выбрана конденсаторная батарея типа УКМФ58-0,4-50-10У3. Рассчитана низковольтная сеть и выбраны токи защитных аппаратов, марка и сечение токоведущих жил, условия прокладки. Произведен расчёт числа и мощности трансформаторов с технико-экономическим сравнением вариантов и по результатам выбран трансформатор типа ТМ-250/10/0,4 Рассчитана релейная защита.

В заключение приведен список использованной литературы.

На 1 листе графической части показан план силовой сети низкого напряжения.

На 2 листе графической части показана расчётная схема силовой распределительной сети.

Список литературы

1. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. М.:ФОРУМ-ИНФРА-М, 2005.

2. Воробьёв Н.И. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Высшая школа. 1989.

3. Гурин Н.А., Янукович Г.И. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Дипломное проектирование. Минск.: Высшая школа. 1990.

4. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.А. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.:Энергоиздат. 1989.

5. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Высшая школа. 1990.

6. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоиздат. 2007.

Размещено на Allbest.ru