Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Уральский энергетический институт

Кафедра «Автоматизированные электрические системы»

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ

Зав. кафедрой

________________ А.В. Паздерин

«____» _________________ 20__ г.

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Проектирование электроснабжения предприятия

по направлению 13.03.02 - Электроэнергетика и электротехника

Руководитель, доцент Лысак С.А.

Нормоконтролер, доц., канд. техн. наук 

Студент гр. ЭН-430108с (УЗЭ-63) Трощихин Р.Х.

Екатеринбург 2017

РЕФЕРАТ

Целью моего дипломного проекта является проектирование электроснабжения предприятия.

При проектировании решаются задачи, которые заключаются в определении расчетных электрических нагрузок, выборе числа и мощности цеховых трансформаторов. Для выбора элементов системы производится расчет токов короткого замыкания, рассматриваются вопросы, касающиеся релейной защиты цеховых трансформаторов и заземляющего контура трансформаторной подстанции.

Основные задачи, которые решаются при проектировании системы электроснабжения, заключаются в оптимизации параметров этих систем путем рационального выбора оборудования.

цех электроснабжение линия кабельный



СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СИМВОЛЫ

ВВЕДЕНИЕ

1 РАСЧЕТ СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА

1.1 Исходные данные для проектирования

1.2 Расчет электрических нагрузок потребителей ШС-1

1.2.1 Расчет электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм

1.2.2 Расчет пиковых нагрузок ЭП

1.3 Выбор кабельных линий 0,4 кВ

1.3.1 Характеристика помещения

1.3.2 Выбор способа прокладки кабельных линий в помещении цеха

1.3.3 Разработка трассы кабельной линии

1.3.4 Выбор марки кабелей 0,4 кВ

1.3.5 Выбор сечения кабелей 0,4 кВ

1.3.6 Выбор сечения кабелей питающих электроприемники 0,4 кВ

1.3.7 Проверка кабельных линий по допустимой потере напряжения

1.3.8 Проверка по допустимой потере напряжения при пуске наиболее

мощного двигателя

1.4 Выбор оборудования цеховой трансформаторной подстанции

1.4.1 Выбор числа и типа цеховых трансформаторов ТП-10/0,4

1.4.2 Выбор мощности цеховых трансформаторов

1.4.3 Расчет нагрузочного тока КТП-10/0,4 и секции шин РУ-0,4 кВ

1.4.4 Выбор защитной аппаратуры КТП -10/0,4 кВ

1.4.5 Выбор защитной аппаратуры линий потребителей 0,4 кВ

1.5 Расчет токов коротких замыканий на стороне 0,4 кВ

1.5.1 Схема замещения и определение параметров цепи

1.5.2 Расчет токов короткого замыкания в точке К3

1.5.3 Расчет токов короткого замыкания в точке К2

1.5.4 Расчет токов короткого замыкания в точке К2

1.5.5 Проверка кабельных линий 0,4 кВ на термическую стойкость

1.5.6 Проверка автоматических выключателей 0,4 кВ на чувствительность

2 РАСЧЕТ СЕТИ 10 КВ ПРЕДПРИЯТИЯ

2.1 Выбор схемы внутреннего электроснабжения

2.2 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых ТП

2.3 Расчет потерь в трансформаторах цеховых КТП

2.4 Выбор способа канализации электроэнергии

2.5 Расчет токов короткого замыкания 10 кВ

2.5.1 Исходные данные для расчетов токов КЗ 10 кВ

2.5.2 Расчет токов короткого замыкания в кабелях 10 кВ

2.6 Выбор коммутационной аппаратуры в РП 10 кВ

2.7 Проверка кабельных линий 10 кВ на термическую стойкость

3 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА 10/0,4 кВ

4 РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО КОНТУРА ТП ЦЕХА

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЕТИ ПРЕДПРИЯТИЯ

6 ИЗОЛИРОВАННЫЕ ШИНОПРОВОДЫ

6.1 Общие сведения о шинопроводах

6.2 Конструкция изолированного шинопровода

6.3 Причины и область применения

6.4 Основные преимущества по сравнению с кабельными системами

6.5 Поизводство

7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

7.1 Общие сведения

7.2 Общие требования к заземлению и к защитным мерам электробезопасности

7.3 Требования пожарной безопасности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПЕЦВОПРОС

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ

Наименование документа	Обозначение документа	Формат
1. Расчётная однолинейная схема электроснабжения цеха 0,4 кВ; 2. Схематический план кабельных линий 0,4 кВ цеха; 3. Схематический план сети 10 кВ предприятия; 4. Расчет токов КЗ сети 0,4 кВ и 10 кВ ; 5. Расчет релейной защиты трансформатора ТП ; 6.	130302.000000.008 ПЛ 130302.000000.008 ПЛ 130302.000000.008 ЭЗ 130302.000000.008 ГЧ 130302.000000.008 ЭЗ 130302.000000.008 ПЛ	А1 А1 А1 А1 А1 А1



ВВЕДЕНИЕ

Целью раздела «Электроснабжение и электрооборудование промышленного предприятия» выпускной квалификационной работы является систематизация, расширение и закрепление теоретических знаний по электротехнике, электрическим машинам, электроприводу и электроснабжению промышленных предприятий, а также приобретение практических навыков по решению задач, необходимых будущему специалисту.

Система электроснабжения промышленного предприятия должна обеспечивать бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией при удовлетворении требований по экономичности, надежности, безопасности, качеству электроэнергии, наличию резерва и т. п.

Выбор современного электрооборудования, проработка схемы управления, защиты, автоматизации, сигнализации электроприемников, разработка схемы электроснабжения цеха и (или) всего предприятия с использованием прогрессивных технических решений являются задачей раздела «Электроснабжение и электрооборудование промышленного предприятия» выпускной квалификационной работы.

Раздел «Электроснабжение и электрооборудование промышленного предприятия» выпускной квалификационной работы включает в себя рассмотрение следующих вопросов:

1) рассчитать нагрузку силового шкафа цеха и выбрать питающие линии к электроприемникам;

2) рассчитать нагрузку цеха, выбрать трансформаторы цеховой ТП и защитную аппаратуру;

3) рассчитать токи короткого замыкания сети 0,4 кВ;

4) рассчитать токи короткого замыкания сети 10 кВ;

5) выбрать количество и тип цеховых трансформаторов 10/0,4 кВ;

6) выбрать коммутационную аппаратуру сети 0,4 кВ и сети 10 кВ;

7) произвести расчет затрат на сооружение сети электроснабжения;

8) произвести расчет контура заземления ТП;

9) рассмотреть вопрос об применении и эксплуатации изолированных систем шин.

Исходными данными электрической части выпускной квалификационной работы являются производственное (энергетическое) оборудование и механизмы, необходимые для обеспечения технологических процессов, заданных техническим заданием, а также площадь производственных помещений цеха (предприятия), параметры установленных электроприемников, существующие схемы системы электроснабжения и т. п. Указывается объект автоматизации.

В пояснительной записке выпускной квалификационной работы электрическая часть оформляется отдельной главой. Объём и содержание графической части определяются заданием на проектирование. Графическая часть содержит схему электроснабжения предприятия (цеха) .

По рекомендации руководителя выпускной квалификационной работы выполняются чертежи на листах стандартного формата А1:



1 РАСЧЕТ СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. Знание электрических нагрузок необходимо для выбора и проверки проводников (шин, кабелей и др.) и трансформаторов по пропускной способности, а также для расчета потерь и отклонений напряжения, выбора защиты и компенсирующих устройств.

1.1 Исходные данные для проектирования

Схематический план предприятия задан в масштабе 1:1000

В таблице 1 заданы номинальные мощности электроприемников, коэффициентов использования и пуска, коэффициенты мощности указанных электроприемников, длины от электроприемников до ШС-1.

Таблица 1 - Исходные данные для первого этапа

№	Электроприемник	N шт.	Pном кВт	Kи	cos??	Kп	ПВ %	L м
1	Продольно-строгательный станок	1	14	0,16	0,61	5,35	-	4
2	Долбёжный станок	1	14	0,14	0,43	6,40	-	6
3	Кран мостовой	1	35	0,1	0,5	6,79	40	8
4	Токарный станок	1	30	0,4	0,75	5,58	-	6
5	Эксгаустер	2	5,6	0,63	0,8	1	-	5
Среднее значение	0,6

Заданы расчетные нагрузки силовых шкафов цеха №4, средневзвешенный коэффициент использования и количество эффективных электроприёмников. Данная информация представлена в таблице 2.



Таблица 2 - Исходные данные для второго этапа

№	Шкаф	P кВт	Q кВАР	cos??	Nэф	Kи.ср.взв
1	ШС-2	66	36,62	0,88	14	0,6
2	ШС-3	39	21,05	0,88	24	0,54
3	ШС-4	96	51,82	0,88	26	0,4
4	ШС-5	40	23,73	0,86	46	0,8
5	ШС-6	54	30,60	0,87	24	0,7
6	ШС-7	25	13,49	0,88	32	0,7
7	ШС-8	99	58,74	0,86	14	0,86
Среднее значение	0,87

В качестве исходных данных заданы расчётные мощности остальных цехов на указанном предприятии, длина питающего кабеля 10 кВ от ГПП до РП. Данные указаны в таблице 3.

Таблица 3 - Исходные данные для третьего этапа

Расчётные нагрузки цехов на шинах ТП	Расстояние от РП до ГПП, км
Цех №1	Цех №2	Цех №3	Цех №5
P, кВт	cos??	P, кВт	cos??	P, кВт	cos??	P, кВт	cos??
456	0,95	685	0,94	505	0,85	802	0,92	2190

Данные по типу и глубине грунта приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Исходные данные по четвертому этапу.

Тип грунта
Верхний слой	Глубина, м	Нижний слой	Глубина, м
Супесок	1,9	Песчанник	1,1



План промышленного предприятия изображён на рисунке 1.

Рисунок 1- План промышленного предприятия

1.2 Расчёт электрических нагрузок потребителей ШС-1

Первым и основным этапом проектирования системы электроснабжения промышленного предприятия является определение расчетных значений электрических нагрузок. Они не являются простой суммой установленных мощностей электроприемников. Это обусловлено неполной загрузкой некоторых ЭП, неодновременностью их работы, вероятностным случайным характером включения и отключения ЭП и т.п.

Понятие «расчетная нагрузка» следует из определения расчетного тока, по которому выбираются все элементы сети и электрооборудование.

Расчетный ток- это такой неизменный средний на 30-ти минутном интервале времени ток, который приводит к такому же максимальному нагреву проводника или вызывает тот же тепловой износ изоляции, что и реальная переменная нагрузка.



1.2.1 Расчет электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм

Расчет ведется с помощью специальной таблицы: «Сводная ведомость расчета электрических нагрузок».

Порядок расчета разберем на примере группы станков цеха №4.

В графу 1 в соответствии со схемой питания заносим наименование ЭП и их характерных групп (ЭП с одинаковыми cosц и Ки), питающихся от данного узла.

ЭП длительного режима работы с переменным графиком нагрузки (Ки<0.6). Каждый многодвигательный агрегат считается как один ЭП суммарной мощностью всех входящих в него механизмов (характерная группа А).

ЭП с постоянным графиком нагрузки (Ки>0,6) характерная группа Б.

Долбёжные станки относятся к группе А с Ки = 0,14.

В графе 2 записываем количество рабочих ЭП.

Количество рабочих токарных станков равняется 1.

В графе 3 по каждой группе записываются номинальные мощности ЭП.

Pном = 30 кВт

В графе 4 записывается суммарная установленная мощность рабочих ЭП данной группы, приведенных к ПВ=100% ? Рном, кВт:

где N - количество ЭП, шт;

- номинальная мощность ЭП, кВт.

Для мостового крана задана относительная продолжительность включения ПВ, количество и номинальная мощность пересчитывается на заданное ПВ:

В графах 5 и 6 записываются значения Ки и cosц в графу 7 tgц для отдельных групп электроприемников.

Для долбёжных станков параметры соответственно Ки = 0,14 и cosц = 0,43

В графе 8 записывается средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой группы ЭП , кВт:

В графе 9 записывается средняя реактивная нагрузка за на наиболее загруженную смену для каждой группы ЭП , кВар:

Для заполнения граф 5 и 6 по узлу в целом необходимо подвести итоги по графам 4, 8 и 9. По полученным данным определяются:

- средневзвешенное значение КИ.С по расчетному узлу:

В графу 10 записывается nЭ, которое согласно РТМ определяется по формуле:

В графу 11 записывается коэффициент максимума Км, который

определяется по соотношению nЭ и КИ.С. Из РТМ 36.18.32.4-92,таблица 1. Для ЭП с постоянным графиком нагрузки Км = 1.

В графу 12 записываются максимальная активная нагрузка от силовых ЭП

узла Pрасч, кВт:

В графу 13 записывается максимальная реактивная нагрузка от силовых

ЭП узла Qрасч, кВар:

так как nэ < 10, то

Суммарные максимальные активные и реактивные нагрузки по расчетному

узлу в целом для ЭП с переменным и постоянным графиком нагрузки

определяются сложением нагрузок групп ЭП по формулам:

Определяется максимальная полная нагрузка силовых ЭП Sрасч.уч, кВА:

Определяется расчетный ток Iрасч, А:

Сводная ведомость расчета нагрузки ШС-1 представлена в таблице 5

Таблица 5 - Расчёт нагрузки ШС-1

Исходные данные	Расчётные данные
Наим ЭП	N шт	Уст. Мощь кВт	Ки	Коэф реакт	Ср.Смен.Мощь	Nэ	Kmax	Расчётная мощность
		1 ЭП	?		cos??	tg??	Pсм кВт	Qсм кВАр	Nэ	Kmax	Pрасч кВт	Qрасч кВАр
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Группа А
Продольно-строгательный станок	1	14	14	0,16	0,61	1,29	2,24	2,88	-	-	-	-
Долбёжный станок	1	14	14	0,14	0,43	2,09	1,96	4,09	-	-	-	-
Кран мостовой	1	35	35	0,1	0,5	1,72	3,5	6,02	-	-	-	-
Токарный станок	1	30	30	0,4	0,75	0,88	12	10,56	-	-	-	-
Итого	4	93	93	0,8	-	-	19,7	23,53	4	1,91	37,62	25,88
Группа Б
Эксгаустер	2	5,6	11,2	0,63	0,8	0,75	7,05	5,2	-	-	-	-
Итого	2	5,6	11,2	-	-	-	7,05	5,2	-	-	7,05	5,2

1.4 Выбор оборудования цеховой трансформаторной подстанции

Вторым этапом проектирования необходимо выбрать число, тип и мощность цеховых трансформаторов, компенсирующее устройство, защитную аппаратуру КТП- 10/0,4 кВ, кабелей, ведущих к силовым шкафам. Рассчитать общий нагрузочный ток трансформаторной подстанции и секций шин РУ-0,4 кВ

1.4.1 Выбор числа и типа цеховых трансформаторов ТП-10/0,4

В системах электроснабжения промышленных предприятий широко применяются комплектные трансформаторные подстанции (КТП). КТП комплектуются трехфазными силовыми трансформаторами с первичным напряжением 6-10 кВ и вторичным напряжением 0,4-0,66 кВ.

На промышленных предприятиях применяются КТП и КТПН внутренней и наружной установки. На стороне высшего напряжения устанавливают:

- выключатели нагрузки с предохранителями;

- разъединители с предохранителями.

На стороне низшего напряжения: автоматические выключатели типа ВА.

Число трансформаторов и питающих линий определяется в зависимости от категории надежности потребителей.

Определяющим фактором при выборе числа трансформаторов цеховой подстанции является категории потребителей.

Согласно ПУЭ (п.1.2.18, гл.1.2 «Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения»), в отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие:

Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв 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 II категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Электроприемники токарного цеха относятся ко II и III категориям.

Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников II категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

В соответствии с перечисленными требованиями, для электроснабжения токарного цеха рассмотрим установку двухтрансформаторной подстанции.

Для КТП-10/0,4 кВ применяют силовые трансформаторы следующих типов:

ТМ (ТМЗ) - трансформатор с естественным масляным охлаждением (закрытого типа);

ТМГ - трансформатор с естественным масляным охлаждением с гофрированным баком;

Для внутренней установки наиболее широко применяются масляные трансформаторы, так как они обладают перегрузочной способностью. Основная особенность, ограничивающая их применение в производственных зданиях, - наличие масла, что обуславливает пожароопасность трансформаторов.

Выбирается два трансформатора типа ТМГ. Мощность трансформаторов определяется исходя из возможности покрытия полной нагрузки ТП-10/0,4 и допустимой перегрузке при утяжеленном рабочем режиме.

1.4.2 Выбор мощности цеховых трансформаторов

Мощность трансформаторов выбираем исходя из возможности покрытия полной нагрузки ТП-10/0,4.

Суммарная активная мощность нагрузки ТП-10/0,4 определяется выражением:

где - расчетная активная мощность получасового максимума силовых шкафов

ШС-1…ШС-8 по стороне 0,4 кВ ТП 10/0,4 кВт.

Аналогично, суммарная реактивная мощность нагрузки ТП-10/0,4:

где - расчетная реактивная мощность получасового максимума силовых шкафов

ШС-1…ШС-8 по стороне 0,4 кВ КТП-10/0,4, кВар.

Полная мощность нагрузки ТП:

Компенсация реактивной мощности осуществляется на стороне низкого напряжения трансформатора 0,4 кВ и обеспечивает снижение потерь мощности в трансформаторе и питающей его кабельной линии.



1.4.3 Расчет и выбор компенсирующего устройства

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий, имеет большое значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии. 

В процессе передачи потребителям активной и реактивной мощности в проводниках системы электроснабжения создаются потери активной мощности. 

Из этого следует, что при снижении передаваемой реактивной мощности потеря активной мощности в сети снижается, что достигается применением компенсирующих устройств. 

* Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:

расчетную реактивную мощность КУ;

тип компенсирующего устройства;

напряжение КУ.

* Расчетную реактивную мощность КУ можно определить из соотношения

где Q_к.p - расчетная мощность КУ, квар;

б - коэффициент, учитывающий повышение cosц естественным способом, принимается б =0,9;

tgц, tgц_к - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации. Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cosц_к = 0,92...0,96.

Задавшись cosц_к из этого промежутка, определяют tgц_к.

Значения Р_м , tgц выбираются по результату расчета нагрузок из «Сводной ведомости нагрузок» в таблице 6.

Задавшись типом КУ, зная Qк..p и напряжение, выбирают автоматическую компенсирующую установку, близкую по мощности т.к на многих предприятиях не все оборудование работает одновременно, многие станки задействованы всего несколько часов в день. Поэтому индивидуальная компенсация становится очень дорогим решением, при большом количестве оборудования и соответственно большом числе устанавливаемых конденсаторов. Большинство этих конденсаторов не будут задействованы долгий период времени. Индивидуальная компенсация наиболее эффективна, когда большая часть реактивной мощности генерируется небольшим числом нагрузок, потребляющих наибольшую мощность достаточно длительный период времени Централизованная компенсация применяется там, где нагрузка флюктуирует (перемещается) между разными потребителями в течение дня. При этом потребление реактивной мощности в течение дня меняется, поэтому использование автоматических конденсаторных установок предпочтительнее, чем нерегулируемых делается фактическое значение cos ц

где - стандартное значение мощности выбранного КУ, квар. По tgцц определяют cos цц:

Таблица 6- Сводная ведомость нагрузок на НН без КУ

Параметр	cosц	tgц	Pm, кBт	QM, квар.	SM, кВ*А
Всего на НН без КУ	0,845	0,631	463,67	267,13	535,11

Определяется расчетная мощность КУ.

Q_к.р = б Р_м(tgб - tgц_к) = 0,9463,67(0,65 - 0,29) = 141,88 квар.

Принимается cosц_к = 0,96, тогда tgц_к = 0,29.

Находим нагрузку трансформатора после компенсации и его коэффициент загрузки при этом:

Ток компенсирующего устройства находится по формуле:

где 1,3 - коэффициент запаса ( 30% номинального значения );

- напряжение в линии, 0,4 кВ.

Поскольку мы имеем 2 секции шин с секционным выключателем, то мощность КУ для каждой секции будет определятся нагрузкой каждой из секций. В первой секции будут подключены силовые шкафы 1,2,3,4; во второй секции будут подключены 5,6,7,8.

Выбираем на каждую секцию шин автоматическую конденсаторную установку типа АУКРМ в количестве двух штук.

Пояснения к маркировке:

· АУКРМ - автоматическая установка компенсации реактивной мощности;

· 0,4 - номинальное напряжение, кВ;

· 100 - номинальная мощность, кВАр;

· 25 - мощность ступени регулирования, кВАр;

· УХЛ4 - климатическое исполнение и категория размещения.

Регулируемые конденсаторные установки низкого напряжения типа АУКРМ представляет собой металлический шкаф напольного или навесного исполнения с воздушным охлаждением. Окраска шкафа выполнена порошковым напылением. Ввод силового кабеля предусмотрен снизу, по отдельному заказу возможен ввод сверху.

На лицевой стороне конденсаторной установки расположен специальный микропроцессорный регулятор реактивной мощности

Таблица 7- Выбор компенсирующего устройства

Наим	P, кВт			k		Тип и мощность КУ	Количество ступеней	Номинальный Ток фазы, А
1 секция	245,67	0,82	0,96	0,41	90,65	АУКРМ-0,4-100-25-УХЛ4	4	187,63
2 секция	218	0,86	0,96	0,3	65,4	АУКРМ-0,4-70-10-УХЛ4	7	131,34

где - средневзвешенный коэффициент мощности всех ШС;

- требуемый коэффициент мощности на шинах ТП ( не менее 0,95).

где k - коэффициент, получаемый из таблицы в соответствии со значениями коэффициентов мощности и ;

На 1 секции требуется больше компенсации реактивной мощности из-за ШС-1, в котором низкий коэффициент мощности.

Общая сумма компенсированной реактивной мощности на обоих секциях.

Для двух трансформаторных подстанций номинальная мощность трансформатора определяется по условию допустимой перегрузки одного

трансформатора на 40% при условии аварийного отключения другого в течение 6

часов в сутки за 5 рабочих дней.

В таком случае номинальная мощность трансформатора ТП-10/0,4

определяется по выражению:

где k=1,4 коэффициент допустимой перегрузки трансформатора;

n=2 - число трансформаторов на подстанции.

Из ряда стандартных номинальных мощностей выбираем два

трансформатора ТМГ-400/10.

Справочные данные по трансформатору приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Паспортные данные трансформатора ТМГ-400/10

Sном, КВА	Uном, кВ	?Рхх, кВт	?Ркз, кВт	Uкз, %	Iхх,%	Габаритные размеры	Масса,кг
400	10	0,8	5,5	4,5	2,1	1650х1080х1780	1650

Потери активной и реактивной мощности в трансформаторах на ТП:

где n - количество установленных трансформаторов, шт;

- потери холостого хода в трансформаторе, кВт;

- потери при коротком замыкании в трансформаторе, кВт;

- номинальная мощность трансформатора, кВА.

где Iх.х - ток холостого хода трансформатора, %;

Uк.з - напряжение короткого замыкания, %.

Полную мощность электроприемников цеха, с учетом потерь в

трансформаторе:

Тогда:

Поскольку расчетная мощность 350,25 кВА удовлетворяет выбранной

номинальной мощности трансформатора, то выбираем 2 трансформатора ТМГ-400/10. И после перерасчета при выборе централизованной компенсации конденсаторную батарею присоединяем на шины 0,4 кВ цеховой подстанции. И как видно из расчета в этом случае от реактивной мощности разгружаются трансформаторы главной понизительной подстанции и питающая сеть. Использование установленной мощности конденсаторов при этом получается наиболее высоким.

Перерасчет нагрузки

В данном примере были выбраны компенсирующие устройства на шины ТП, что позволит на контактах НН трансформатора сделать высокий коэффициент мощности равный 0,96. Однако в силовых щитах останется старый коэффициент мощности.

Произведем сравнение, что было бы если бы установка компенсирующих устройств была непосредственно у ШС. Поэтому в дальнейшем примем коэффициент мощности везде 0,96.

Суммарные максимальные активные и реактивные нагрузки по расчетному узлу в целом для ЭП с переменным и постоянным графиком нагрузки определяются сложением нагрузок групп ЭП по формулам:

Определяется максимальная полная нагрузка силовых ЭП Sрасч.уч, кВА:

Определяется расчетный ток Iрасч, А:

Произведем расчет токов и полной мощности до установки КУ и после установки КУ.

Для наглядности, произведем расчет после установки КУ на шинах ТП и у каждого ШС и проиллюстрируем, как изменились мощности и токи ШС от компенсации реактивной мощности.

Таблица 9- Сравнение до и после установки КУ

№	S, кВА	cos??	I, A
	ДО	ПОСЛЕ	ДО	ПОСЛЕ	ДО	ПОСЛЕ
ШС-1	54,41	44,67	0,6	0,96	82,66	69,05
ШС-2	75,47	67,65	0,88	0,96	114,66	102,78
ШС-3	44,31	39,97	0,88	0,96	67,32	60,72
ШС-4	109,09	98,4	0,88	0,96	165,74	149,5
ШС-5	46,5	41,43	0,86	0,96	70,64	62,94
ШС-6	62,06	55,68	0,87	0,96	94,29	84,59
ШС-7	28,4	25,62	0,88	0,96	43,14	38,92
ШС-8	111,69	102,54	0,86	0,96	169,69	155,79

Таблица 10 - Изменение реактивной мощности в ШС после установки КУ на ТП

№	Мощность, кВт			K	кВАр
ШС-1	44,67	0,6	0,96	1,04	41,81
ШС-2	66	0,88	0,96	0,25	14,85
ШС-3	39	0,88	0,96	0,25	8,77
ШС-4	96	0,88	0,96	0,25	21,6
ШС-5	40	0,86	0,96	0,30	10,8
ШС-6	54	0,87	0,96	0,28	13,6
ШС-7	25	0,88	0,96	0,25	5,62
ШС-8	99	0,86	0,96	0,30	26,73
Итого 143,78

Таблица 11 - Перерасчет нагрузки ШС-1

Исходные данные	Расчётные данные
Наим ЭП	N шт	Уст. Мощь кВт	Ки	Коэф реакт	Ср.Смен.Мощь	Nэ	Kmax	Расчётная мощность
		1 ЭП	?		cos??	tg??	Pсм кВт	Qсм кВАр	Nэ	Kmax	Pрасч кВт	Qрасч кВАр
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Группа А
Несблокирован. конвейер	1	14	14	0,16	0,96	0,29	2,24	0,64	-	-	-	-
Кран мост.	1	14	14	0,14	0,96	0,29	1,96	0,56	-	-	-	-
Долбёжный Станок	1	35	35	0,1	0,96	0,29	3,5	1,01	-	-	-	-
Сверлильный станок	1	30	30	0,4	0,96	0,29	12	3,48	-	-	-	-
Итого	4	93	93	0,8	-	-	19,7	5,69	-	-	44,67	8,29
Группа Б
Эксгаустер	2	5,6	11,2	0,63	0,96	0,29	7,05	2,04	-	-	-	-
Итого	2	5,6	11,2	-	-	-	7,05	2,04	-	-	7,05	2,04

- номинальный ток самого мощного АД, А;

Кп - кратность пускового тока самого мощного АД.

Рассчитывается ток наиболее мощного двигателя среди электроприемников ШС-1. Продольно-строгательный станок Pном = 14 кВт и после компенсаций cosц = 0,61.

Пиковый ток будет равен:

1.3 Выбор кабельных линий 0,4 кВ

Для правильного выбора для каждого помещения соответствующего исполнения сети и электрооборудование, необходимо определить, к какой категории относится данное помещение. Затем, согласно ПУЭ, выбрать для каждого помещения соответствующую марку проводов и кабелей, способ их прокладки, исполнение аппаратуры и электрооборудования.

1.3.1 Характеристика помещения

Помещение токарного цеха относят к сухим, так как относительная влажность воздуха не превышает 60% п. 1.1.6 в [1]. Токарный цех - объект с сильной запыленностью, поэтому помещения относят к пыльным, в них по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин - п. 1. 1.11 в [1]. Помещения невзрывоопасны, так как в них не находятся и не используются в работе вещества, образующие с воздухом взрывоопасные смеси гл. 1.3 в [1]. По пожароопасности помещения токарного цеха относят к непожароопасным, так как в них отсутствуют условия, приведенные в гл. 1.4 в [1].

1.3.2 Выбор способа прокладки кабельных линий в помещении цеха

Согласно [6], внутри зданий кабельные линии можно прокладывать непосредственно по конструкции зданий (открыто, в коробах и трубах), в каналах, блоках, туннелях, по фундаментам машин, шахтах, кабельных этажах и двойных полах.

Для кабельной линии от шин 0,4 кВ ТП-10/0,4 до ШС-1 выбирается способ прокладки кабеля в лотках на консолях, прикрепленными к стенам цеха, для защиты кабеля от горячей стружки при обработке деталей на станках. Данный способ прокладки отвечает перечисленным выше условиям и является наиболее оптимальным.Распределительная сеть от ШС-1 до электроприемников выполняется в стальных трубах.

1.3.3 Разработка трассы кабельной линии

Трассы кабельной линии должны выбираться с учетом наименьшего расхода кабеля и обеспечения его сохранности от механических повреждений, коррозии, вибрации. Следует избегать перекрещивания кабеля друг с другом и другими инженерными сооружениями. Вдоль стен кабели прокладываются на отметке +2,5 метра. На участке, где возможны механические повреждения, в местах пересечения кабелями проходовони должны быть защищены по высоте на 2,0 метра от уровня пола, следовательно, прокладка кабеля в таких местах на отметке +6,2 метра. Длина кабельной линии от шин ТП 0,4 кВ до ШС-1 составляет 24 метров.

Длины от ШС-1 до зажимов ЭП приведены в таблице 1.

1.3.4 Выбор марки кабелей 0,4 кВ

На основе анализа прокладки кабеля и характеристики среды помещения цеха делается вывод о возможности использования для питания ШС 1-8 и электроприемников кабеля ВВГнг(а)-Ls-0,66 (медная токопроводящая жила, изоляция из ПВХ пластика пониженной пожароопасности, оболочка из ПВХ композиции пониженной горючести) Кабели данной марки предназначены для вертикальных, наклонных и горизонтальных трасс. Небронированные кабели могут использоваться в местах подверженных вибрации. Не распространяют горения при прокладке в пучках (нормы ГОСТ Р МЭК 332-2 категории А). Эксплуатируются в кабельных сооружениях и помещениях. Допустимый нагрев токопроводящей жилы в аварийном режиме не должен превышать +80єC c продолжительностью работы не более 8 часов в сутки и не более 1000 часов за срок службы.

Срок службы - 30 лет.

1.3.5 Выбор сечения кабелей 0,4 кВ

Выбор сечения кабелей выполняется по наибольшему длительно допустимому току нагрузки Iдоп, А

Сечение кабеля выбирается по допустимому току из условий нагрева. При прокладке в кабельном канале нескольких кабелей следует учесть их взаимное температурное влияние при определении допустимого тока.

Допустимый длительный ток вычисляется по соотношению:

где К1 - поправочный коэффициент, учитывающий отклонение температуры окружающей среды от нормированной для данного кабеля (таб. П.3.5 [16]);

К2 = 0,8 понижающий коэффициент, учитывающий количество параллельно проложенных кабелей (в одном лотке проложены 4 кабеля питающие ШС-1, ШС-4, ШС-6, ШС-7).

При выборе кабеля принимается допущение о несущественном влиянии на выбор сечения температуры окружающей среды.

Допустимый длительный ток до установки КУ определяется по соотношению:

По справочным данным находится ближайшее большее сечение, выдерживающее в длительном (получасовом) режиме ток больше Iдоп.

Согласно таблице [www.ruscable.ru табл.1] это кабель сечением 35 ммІ с длительно допустимым током равным 115 А

Следует, что кабель для питания ШС-1 от ТП-10/0,4 ВВГнг(а)-Ls-0,66-3х35-1х16.

Выбор и расчет параметров кабельных линий от ТП до ШС1-8 представлен в таблице 6.

Имеется 8 шкафов, для более удобной прокладки кабельных линий разделим их на 2 группы:

· 1 группа : ШС-1,ШС-4,ШС-6,ШС-7

· 2 группа: ШС-2,ШС-3,ШС-5,ШС-8

Таблица 12 - Выбор кабельных линий от ТП до ШС для цеха №4 после установки КУ на шинах ТП

Наим	Трасса КЛ	S кВА	I A	K1	K2	Iд A	Iдоп A	L м	R Ом	X Ом	Z Ом	Марка	Sкаб ммІ
КЛ3-1	ТП-ШС1	54,41	82,66	1	0,8	103,35	115	24	12,72	2,11	12,89	ВВГнг(а)-Ls-0,66	35
КЛ3-2	ТП-ШС2	75,47	114,66	1	0,8	143,32	150	5	1,85	0,42	1,89	ВВГнг(а)-Ls-0,66	50
КЛ3-3	ТП-ШС3	44,31	67,32	1	0,8	84,15	90	66	48,84	6	49,2	ВВГнг(а)-Ls-0,66	25
КЛ3-4	ТП-ШС4	109,09	165,74	1	0,8	207,17	225	39	7,6	3,15	8,22	ВВГнг(а)-Ls-0,66	95
КЛ3-5	ТП-ШС5	46,5	70,64	1	0,8	87,63	90	52	38,48	4,73	38,76	ВВГнг(а)-Ls-0,66	25
КЛ3-6	ТП-ШС6	62,06	94,29	1	0,8	117,86	150	13	4,81	1,1	4,93	ВВГнг(а)-Ls-0,66	50
КЛ3-7	ТП-ШС7	28,4	43,13	1	0,8	53,92	75	54	62,64	5,13	62,84	ВВГнг(а)-Ls-0,66	16
КЛ3-8	ТП-ШС8	111,69	169,69	1	0,8	211,48	225	56	10,92	4,53	11,82	ВВГнг(а)-Ls-0,66	95

Таблица 13 - Выбор кабельных линий от ТП до ШС для цеха №4 после установки КУ на каждые ШС

Наим	Трасса КЛ	S кВА	I A	K1	K2	Iд A	Iдоп A	L м	R Ом	X Ом	Z Ом	Марка	Sкаб ммІ
КЛ3-1	ТП-ШС1	45,43	69,05	1	0,8	86,31	90	24	17,76	2,18	17,89	ВВГнг(а)-Ls-0,66	25
КЛ3-2	ТП-ШС2	67,65	102,78	1	0,8	128,47	150	5	1,85	0,42	1,89	ВВГнг(а)-Ls-0,66	50
КЛ3-3	ТП-ШС3	39,97	60,72	1	0,8	75,9	90	66	48,84	6	49,2	ВВГнг(а)-Ls-0,66	25
КЛ3-4	ТП-ШС4	98,4	149,5	1	0,8	186,87	225	39	7,6	3,15	8,22	ВВГнг(а)-Ls-0,66	95
КЛ3-5	ТП-ШС5	41,43	63,94	1	0,8	78,67	90	52	38,48	4,73	38,76	ВВГнг(а)-Ls-0,66	25
КЛ3-6	ТП-ШС6	55,68	84,59	1	0,8	105,7	115	13	6,89	1,14	6,98	ВВГнг(а)-Ls-0,66	35
КЛ3-7	ТП-ШС7	25,62	38,92	1	0,8	48,65	50	54	99,36	5,34	99,5	ВВГнг(а)-Ls-0,66	10
КЛ3-8	ТП-ШС8	102,54	155,79	1	0,8	194,73	225	56	10,92	4,53	11,82	ВВГнг(а)-Ls-0,66	95
Кабель для компенсирующего устройства - АУКРМ
Наим	Трасса КЛ		I	K1	K2	Iд	Iдоп	L	R	X	Z	Марка кабеля
КЛ2-9	ТП-КУ	100	187,63	1	1	187,63	225	8	1,56	0,64	1,68	ВВГнг(а)-Ls-0,66-3х95+1х50.
КЛ2-10	ТП-КУ	70	131,34	1	1	131,34	150	8	2,96	0,68	3,03	ВВГнг(а)-Ls-0,66-3х50+1х25.

1.3.6 Выбор сечения кабелей питающих электроприемники 0,4 кВ

Сечения кабеля, питающего отдельный электроприемник, выбирается по номинальному току электроприемников, исходя из условия:

Iном ? Iдоп

Ток линии, питающей отдельные электроприемники, выбираем для наиболее мощного электроприемника:

Поскольку расположение электроприемников в цехе неизвестно, предполагается, что кабели от ШС-1 до электроприемников проложены отдельно друг от друга в своей трубе.

По таблице 1.3.6 в [1] находим сечение кабеля, выдерживающего в длительном режиме ток больше А. Это кабель сечением 16 ммІ с .

Аналогично произведен расчет для выбора кабелей остальных электроприемников от ШС-1. Результаты представлены в таблице 12.

Таблица 14 - Выбор кабеля от ШС-1 до ЭП

Наименование	Трасса КЛ	P кВт	I A	cos??	Iдоп А	L м	R Ом	X Ом	Z Ом	Марка	Sсеч ммІ
КЛ1-1	От ШС-1 до ЭП1	14	34,87	0,61	40	4	12,36	0,42	12,36	ВВГнг(а)-Ls-0,66	6
КЛ1-2	От ШС-1 до ЭП2	14	49,46	0,43	50	6	11,04	0,59	11,05	ВВГнг(а)-Ls-0,66	10
КЛ1-3	От ШС-1 до ЭП3	35	106,35	0,5	115	8	4,24	0,7	4,29	ВВГнг(а)-Ls-0,66	35
КЛ1-4	От ШС-1 до ЭП4	30	60,77	0,75	75	6	6,96	0,6	6,98	ВВГнг(а)-Ls-0,66	16
КЛ1-5	От ШС-1 до ЭП5	5,6	10,63	0,8	16	5	62,5	0,63	62,5	ВВГнг(а)-Ls-0,66	1,5
КЛ1-6	От ШС-1 до ЭП6	5,6	10,63	0,8	16	5	62,3	0,63	62,5	ВВГнг(а)-Ls-0,66	1,5



Таблица 14 - Выбор кабеля от ШС-1 до ЭП с установкой КУ в близи электроприемника

Наименование	Трасса КЛ	P кВт	I A	cos??	Iдоп А	L м	R Ом	X Ом	Z Ом	Марка	Sсеч ммІ
КЛ1-1	От ШС-1 до ЭП1	14	22,15	0,96	25	4	29,6	0,46	29,6	ВВГнг(а)-Ls-0,66	2,5
КЛ1-2	От ШС-1 до ЭП2	14	22,15	0,96	25	6	44,4	0,69	44,4	ВВГнг(а)-Ls-0,66	2,5
КЛ1-3	От ШС-1 до ЭП3	35	55,39	0,96	60	8	14,72	0,79	14,74	ВВГнг(а)-Ls-0,66	10
КЛ1-4	От ШС-1 до ЭП4	30	47,47	0,96	60	6	11,04	0,59	11,05	ВВГнг(а)-Ls-0,66	10
КЛ1-5	От ШС-1 до ЭП5	5,6	8,86	0,96	16	5	62,5	0,63	62,5	ВВГнг(а)-Ls-0,66	1,5
КЛ1-6	От ШС-1 до ЭП6	5,6	8,86	0,96	16	5	62,5	0,63	62,5	ВВГнг(а)-Ls-0,66	1,5

В этих сравнениях, где установка КУ была либо на шинах ТП, либо у каждого ШС можно сделать вывод: установка КУ на шинах ТП будет выгоднее, и вот почему:

· Устанавливая у каждого ШС КУ, мы руководствуемся тем, что сможем прежде всего понизить сечение кабельной линии, однако, не везде меняется сечение.

· Мы имеем малую длину кабельных линий, значит, даже если измениться сечение, то экономический эффект будет не высок.

· Устанавливая КУ на шинах ТП, мы прежде всего руководствуемся целью снизить номинальную мощность трансформатора, она не изменилась, но зато мы в достаточной степени разгрузим трансформатор.

· Установка КУ к каждому ШС требует выбора кабельной линии и автоматического выключателя, что экономически не выгодно, гораздо эффективнее установка на шинах ТП, и увеличить сечение шины.

· Поскольку выгоднее установка КУ в данных условиях на шинах ТП, то результат все равно будет один, мы на контактах НН трансформатора получим коэффициент мощности 0,96, который требует энергетические компании, чтобы избежать штрафных санкций.

Как итог, использовать будет централизованное компенсирование, коэффициент мощности будут как в начальных данных. Перевыбор трансформатора еще раз не требуется.

1.3.7 Проверка кабельных линий по допустимой потере напряжения

Проверка в нормальном эксплуатационном режиме.

Для определения потери напряжения на участке сети используется формула:

где Iрасч - расчетный ток получасового максимума с учетом нагрузки ШС-1,А

zкл2 - сопротивление кабеля от шин ТП-10/0,4 до ШС-1, Ом;

zкл1 - сопротивление кабеля от ШС-1 до электроприемника, Ом;

Iном.АД - номинальный ток электроприемника, А.

В качестве допущения примем напряжение на шинах ТП-10/0,4 Uном тр = 400 В.

Потеря напряжения на участке от шин 0,4 кВ ТП-10/0,4 до зажимов самого мощного электроприемника:

Допустимая величина потери напряжения:

Условие проверки выбранного кабеля по допустимой потере напряжения:

2,58 ? 39 В

Величина потери напряжения не выходит за допустимые пределы, следовательно, выбранные сечения кабелей соответствуют условию проверки допустимой потери напряжения в нормальном эксплуатационном режиме.

Аналогично выполняется проверка остальных кабелей 0,4 кВ. Результаты представлены в таблицах 8 и 9.

Таблица 15 - Проверка кабельных линий КЛ1 в нормальном режиме

КЛ	А	А	В	В	dU В	В
КЛ1-1	34,87	12,36	0,74	1,84	2,58	39
КЛ1-2	49,46	11,05	0,94	1,84	2,78	39
КЛ1-3	106,35	4,29	0,78	1,84	2,62	39
КЛ1-4	60,77	6,98	0,73	1,84	2,57	39
КЛ1-5	10,63	62,5	1,14	1,84	2,98	39
КЛ1-6	10,63	62,5	1,14	1,84	2,98	39



Таблица 16 - Проверка кабельных линий КЛ2 в нормальном режиме

Наименование	А	Z Ом	В	dU%
КЛ2-1	82,66	12,89	1,84	0,48
КЛ2-2	114,66	1,89	0,37	0,09
КЛ2-3	67,32	49,2	5,73	1,5
КЛ2-4	165,74	8,22	2,35	0,61
КЛ2-5	70,54	38,76	4,73	1,24
КЛ2-6	94,29	4,93	0,8	0,21
КЛ2-7	43,14	62,84	4,68	1,23
КЛ2-8	169,69	11,82	3,46	0,91
Для компенсирующего устройства АУКРМ
КЛ2-9	187,63	1,68	0,54	0,14
КЛ2-10	131,34	3,03	0,51	0,13

1.3.8 Проверка по допустимой потере напряжения при пуске наиболее мощного двигателя

Для определения потерь напряжения на участке сети в режиме пиковых

нагрузок воспользуемся формулой:

где Iпик ? пиковый ток А;

zкл2 - сопротивление кабеля от шин ТП-10/0,4 до ШС-1;

Iпуск -пусковой ток электроприемника;

zкл1 - сопротивление кабеля от ШС-1 до электроприемника.

В качестве допущения примем напряжение на шинах ТП-10/0,4 Uном тр =400 В.

Предельно допустимая величина напряжения на зажимах ЭП в режиме

пиковых токов:

Пуски электродвигателей бывают:

1. Тяжелый. Длительность 10-12 сек., необходимо поддерживать

напряжение на зажимах электроприемника (0,95-0,9)Uном эп

2. Средний. Длительность 6-8 сек., необходимо поддерживать напряжение на зажимах электроприемника (0,85-0,9)Uном эп

3. Легкий. Длительность 2-4 сек., необходимо поддерживать напряжение на зажимах электроприемника (0,8-0,85)Uном эп

Не сблокированный конвейер имеет тяжелый пуск, следовательно на зажимах электроприемника необходимо поддерживать напряжение не ниже 0,9• Uном эп

Потеря напряжения на участке сети от шин 0,4 кВ ТП-10/0,4 до зажимов электроприемника:

Допустимая величина потери напряжения в кабельной линии:

Условие проверки:

?

8,61 В ? 58 В.

Величина потери напряжения не выходит за предельно допустимую величину.

Для остальных электроприемников проверка приведена в таблице 10.

Таблица 17 - Проверка потерь напряжения в пиковом режиме

КЛ	Iпуск	Zкл	dUкл1	dUкл2	dU	dUдоп
КЛ1-1	186,55	12,36	2,98	5,63	8,61	58
КЛ1-2	316,54	11,05	6,05	5,63	11,68	58
КЛ1-3	722,11	4,29	5,35	5,63	10,98	58
КЛ1-4	635,84	6,98	4,09	5,63	9,72	58
КЛ1-5	10,63	62,5	1,14	5,63	6,77	58
КЛ1-6	10,63	62,5	1,14	5,63	6,77	58

1.4.3 Расчет нагрузочного тока КТП-10/0,4 и секции шин РУ-0,4 кВ

Рассчитаем суммарный нагрузочный ток ТП-10/0,4 на стороне низшего напряжения подстанции 0,4 кВ:

где Uнн - номинальное вторичное напряжение трансформатора, кВ.

На стороне высокого напряжения ТП 10/0,4 значение нагрузочного тока равняется:

Где Uвн - номинальное первичное напряжение трансформатора, кВ.

Общую нагрузку по трансформаторной подстанции требуется разделить двумя секциями шин так, чтобы оба трансформатора были равномерно загружены.

Разделим суммарный нагрузочный ток ТП-10/0,4, пополам:

С учетом коэффициента неравномерности = 1,2 определим нагрузочные тока для секций шин РУ 0,4 кВ.

Секция шин 1и 2:

Одним из главных элементов КТП являются шины, которые делятся на главные (сборные) и ответвительные и изготовляются из меди, алюминия или его сплавов и стали. Шины выполняются плоскими и устанавливаются плашмя или на ребро. Сечение шин выбирают в зависимости от тока нагрузки с проверкой устойчивости по току КЗ.

Установившаяся температура нагрева контактных и цельнометаллических соединений выводов аппаратов с внешними проводниками из меди, алюминия и их сплавов при номинальном режиме работы не должна превышать 95є С в установках на напряжение до 1 кВ.

Электрическое сопротивление сварных и паяных контактных соединений должно оставаться неизменным; для разборного контакта в условиях эксплуатации допускается увеличение сопротивления в 1,5 раза по сравнению с начальным.

Согласно полученному рабочему току А выбирается по АД31-Тоднополюсные шины, выполненные из алюминия сечением 80х6 с длительно допустимым током равным 1150 А.

где - ток КУ номинальный, указан в таблице

- номинальная полная мощность трансформатора, кВА.

Таким образом, максимальный рабочий ток в случае временной допустимой перегрузки трансформатора, c подсоединенным КУ к шинам, составляет на 1 секции 995,92 А и на 2 секции 939,63 А, и теперь, нам необходимо выбрать алюминиевые шины большего сечения. Выбираем шины на обе секции АД31-Т с сечением 80х6 с длительно-допустимым током равным 1150 А.

1.4.4 Выбор защитной аппаратуры КТП -10/0,4 кВ.

Комплектация КТП определяется заводом изготовителем и при проектировании системы электроснабжения приходиться проверять возможность их применения в конкретной схеме и при заданных режимах работы.

Электрические аппараты работают в трех основных режимах: длительном номинальном режиме, в режиме перегрузки (с повышенной нагрузкой, которая для некоторых аппаратов достигает значений до 1,4 номинальной) и в режиме короткого замыкания.

При выборе аппаратов следует обязательно учитывать род установки, температуру окружающей среды, влажность и загрязненность, высоту установки аппаратов над уровнем моря.

Произведем выбор следующих автоматических выключателей: АВ1 - вводные автоматические выключатели к секциям шин 1 и 2. АВ2 - секционный выключатель, АВ3 - автоматический выключатель на отходящую линию от КТП до ШС-1.

- Номинальное напряжение выключателя не должно быть ниже напряжения сети:

где - номинальное напряжение автоматического выключателя, В;

- номинальное напряжение установки, В.

где - номинальный ток автоматического выключателя, А;

- расчетный ток установки, А.

-Номинальный ток расцепителя должен быть больше пикового тока нагрузки, длительно протекающего по защищаемому элементу.

Результат выбора автоматических выключателей представлен в таблице 16.

Таблица 18 - Выбор автоматических выключателей 0,4 кВ

Назначение	Тип	, В	, А	, В	, А	, А
Вводной АВ 1-1	ВА-СЭЩ-В	400		400	1250	8750
Вводной АВ 1-2	ВА-СЭЩ-В	400		400	1250	8750
Секционный АВ2	ВА-СЭЩ-В	400		400	630	4410
Отходящий КЛ2-1	ВА 51-35	400	82,66	400	100	700
Отходящий КЛ2-2	ВА 51-35	400	114,66	400	125	875
Отходящий КЛ2-3	ВА 51-35	400	67,32	400	80	560
Отходящий КЛ2-4	ВА 51-35	400	165,74	400	200	1120
Отходящий КЛ2-5	ВА 51-35	400	70,64	400	80	560
Отходящий КЛ2-6	ВА 51-35	400	94,29	400	100	700
Отходящий КЛ2-7	ВА 51-35	400	43,13	400	50	350
Отходящий КЛ2-8	ВА 51-35	400	169,69	400	200	1120
Отходящий КУ-1	ВА 51-35	400	187,63	400	200	1400
Отходящий КУ-2	ВА 51-35	400	131,34	400	160	1120

1.4.5 Выбор защитной аппаратуры линий потребителей 0,4 кВ

Силовые шкафы цеха выполненные на базе ШРС-1 предназначены для приема и распределения электрической энергии в трехфазных сетях переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 380 В. Шкафы рассчитаны на номинальный ток до 400 А и обеспечивают защиту отходящих линий автоматическими выключателями серии ВА.

Автоматические выключатели выбираются по параметрам нормального режима и проверяются из условия пиковых режимов и режимов коротких замыканий Соответствие номинального напряжения автоматического выключателя номинальному напряжению сети:

где - номинальное напряжение автоматического выключателя согласно

таблице П.6.2 в [16], В;

- номинальное напряжение сети, В.

Соответствие номинального тока автоматического выключателя расчетному току защищаемой цепи:

где - номинальный ток автоматического выключателя, А;

- максимальный расчетный ток цепи, защищаемой автоматом, А.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя выбирают из условия отстройки от рабочих и пиковых токов электроприемников.

Для электрических цепей электродвигателей и смешанной нагрузки:

где - пиковый ток одного электродвигателя, группы электродвигателей или смешанной нагрузки, А.

Электрический расцепитель автоматического выключателя выбирают из

условий отстройки от пиковых токов электроприемников:

где - ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А;

- коэффициент надежности отстройки.

где 1,05 - коэффициент, учитывающий отклонение номинального напряжения электроприемника на 5% выше в нормальном режиме;

- коэффициент запаса, принимается равным 1,1 [16] ;

- коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пиковом токе электроприемника равный 1,4;

- коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки. Принимается по каталожным данным. Для автоматических выключателей общего применения серий ВА равняется 1,4-1,5 [16].

Следовательно, для защиты цепей с двигательной нагрузкой:

Проверка эффективности защиты электрических цепей от перегрузки.

Защита от перегрузки будет эффективна, если выполняются условия:

где - ток срабатывания от перегрузки, А;

-длительно допустимая электрическая нагрузка проводников электрической цепи, А. [1].

Ток срабатывания от перегрузки определяется по каталожным данным автоматических выключателей.

Расчет и выбор автоматических выключателей представлен в таблице 19.

Таблица 19 - Выбор автоматических выключателей ЭП

№ ЭП								Тип АВ
ЭП1	400	34,87	186,55	40	116,59	125	280	ВА51Г-31
ЭП2	400	49,46	316,54	50	197,83	200	350	ВА51Г-31
ЭП3	400	106,35	722,11	125	451,31	500	875	ВА51Г-39
ЭП4	400	60,77	635,84	63	397,4	400	441	ВА51Г-39
ЭП5	400	10,63	10,63	16	6,64	16	112	ВА51Г-31

Основные соотношения при выборе

Iпик /К

Iпд - пусковой ток двигателя

К - коэффициент, равный для двигателей с легким пуском 2,5

Iпик /К

К - коэффициент, равный для двигателей с тяжелым пуском 1,6…2.

Iпд - определяется по паспорту, каталогам или непосредственным измерением

186,55/1,6=116,59А

Автоматы имеют несколько характеристик, самыми распространенными из которых являются:

 Тип B - величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k = 3 - 6. Для бытового применения, где ток нагрузки невысокий и ток КЗ может попасть в зону работы теплового, а не электромагнитного расцепителя. 

Тип C - величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k = 5 - 10. Для бытового и промышленного применения: для двигателей со временем пуска до 1 с, нагрузок с малыми индуктивными токами (холодильных машин и кондиционеров). 

Тип D - величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k > 10. Применяется для мощных двигателей с затяжным временем пуска. 

1.5 Расчет токов коротких замыканий на стороне 0,4 кВ

Значительные по амплитуде токи короткого замыкания представляют большую опасность для всех элементов электрической системы, так как вызывают чрезмерный нагрев токоведущих частей и создают большие механические усилия.

Последствия воздействия токов короткого замыкания проявляются:

- в резком увеличении токов в ветвях системы, особенно в месте КЗ;

- в значительном снижении напряжения в узлах ЭС;

- в искажении симметрии напряжений и токов при несимметричных коротких замыканиях, в результате которого увеличивается электромагнитное и электростатическое влияние линий электропередачи на линии связи и другие объекты;

- в тепловом действии токов КЗ, приводящим к повреждению изоляции;

- в динамическом действии токов КЗ, в появлении механических усилий, повреждающих конструкцию машин и аппаратов.

Для расчета составим однолинейную схему электроснабжения цеха, со всеми приведенными элементами, участвующими в снабжении электроприемника.

Рисунок - 2 Схема сети с точками КЗ

1.5.1 Схема замещения и определение параметров цепи

Составим эквивалентную схему замещения и определим ее параметры.

Рисунок 3 - Схема замещения сети 0,4 кВ

Точки расчета короткого замыкания:

- К1 - для проверки кабельной линии КЛ1 и автоматов приемников;

- К2 - для проверки кабельной линии КЛ2 и автомата отходящей линии;

- К3 - для проверки вводного автомата секции.

Параметры элементов.

Трансформатор ТП-10/0,4:

В КТП установлен трансформатор ТМГ-400/10 со схемой соединения обмоток ?/Y0. Параметры трансформатора приведены к классу напряжения 0,4 кВ и взяты из таблиц П.4.2 в [5].

= =5,6 Ом = 55,6 мОм

= =17,1Ом =148,7 мОм

Сборные шины:

Шины щитовой цеха выполнены из шин типа АД-31Т 80x6с небольшим запасом по допустимому току . Их параметры взяты из http://www.websor.ru/shina.html .

= 0,077 мОм

= 0,182 мОм

Эквивалентные сопротивления сборных шин

= = • l

где l - общая длина шин, м.

= • l

= 0,077 • 5 = 0,385 мОм

= • l

= 0,182 • 5 = 0,91мОм

Автоматические выключатели:

Параметры выбранных выключателей определены согласно [8] и приведены в таблице 20.



Таблица 20 - Значения активных и индуктивных сопротивлений выключателей

Назначение	Тип		R, мОм	X, мОм
Вводной АВ1-1	ВА-СЭЩ-В	1250	0,25	0,1
Вводной АВ1-2	ВА-СЭЩ-В	1250	0,25	0,1
Секционный АВ2	ВА-СЭЩ-В	630	0,41	0,13
Отходящий КЛ1	ВА 51-35	100	2,15	1,2
Отходящий КЛ2	ВА 51-35	125	1,3	0,7
Отходящий КЛ3	ВА 51-35	80	3,5	2
Отходящий КЛ4	ВА 51-35	200	1,1	0,5
Отходящий КЛ5	ВА 51-35	80	3,5	2
Отходящий КЛ6	ВА 51-35	100	2,15	1,2
Отходящий КЛ7	ВА 51-35	50	7	4,5
Отходящий КЛ8	ВА 51-35	200	1,1	0,5
Защитный ЭП1	ВА51Г-31	40	7	4,5
Защитный ЭП2	ВА51Г-31	50	7	4,5
Защитный ЭП3	ВА51Г-31	125	1,3	0,7
Защитный ЭП4	ВА51Г-31	63	3,5	2
Защитный ЭП5	ВА51Г-31	16	7	4,5
Отходящий КУ-1	ВА51Г-31	200	1,1	0,5
Отходящий КУ-2	ВА51Г-31	160	1,1	0,5

Расчет параметров кабельных линий КЛ1 и КЛ был произведен ранее при выборе кабеля и проверки его по потере напряжения.

Выбор сопротивления автоматических выключателей взят http://forca.ru/info/spravka/soprotivlenie-avtomaticheskih-vyklyuchatelei.html

1.5.2 Расчет токов короткого замыкания в точке К3

Ток металлического трехфазного короткого замыкания в точке К3:

где = 0,4 кВ - номинальное напряжение на зажимах НН трансформаторов;

- суммарное активное сопротивление до точки К3, мОм;

- суммарное реактивное сопротивление до точки К3, мОм.

Ток неметаллического трехфазного короткого замыкания в точке К3:

где - сопротивление электрической дуги и неучтенных контактов сети, мОм.

= 15 мОм.

Токи металлического и неметаллического двухфазного короткого замыкания в точке К3

1.5.3 Расчет токов короткого замыкания в точке К2

Ток металлического трехфазного короткого замыкания в точке К3:

Ток неметаллического трехфазного короткого замыкания в точке К3:

где Rпер - сопротивление электрической дуги и неучтенных контактов сети, Ом. Rпер = 15 Ом.

Ток металлического однофазного короткого замыкания в точке К2:

где ? фазное напряжение системы;

? сопротивление трансформатора однофазному короткому замыканию, мОм;

?сопротивление петли фаза-нуль КЛ1, мОм;