Электроснабжение прокатного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Кафедра “Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника”

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту

Электроснабжение прокатного цеха

Руководитель Бедретдинов Р.Ш.

СТУДЕНТ Курапов Л.Н.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание по силовым электроприемникам напряжением до 1000 В

№ ЭП по плану	Наименование механизма или агрегата и его тип	Количество	Установленная мощность	Режим работы	Обор. мин.	Требования реверса, самозапуска и др.	Число рабочих смен	Дополнительные требования: категория потр. и др.
			кВт	кВА
1	Станок токарный	12	13				-
2	Станок фрезерный	6	14				-
3	Автоматическая линия	2	43				-
4	Вентилятор	9	15				-
5	Насос	8	5				-
6	Автоматическая линия	-	-				-
7	Выпрямит. агрегат	-	-
8	Машина контак. сварки	-	-
9	Машина дугов. сварки1)	2		80			-
10	Индукционная печь	1		60			-
11	Эл. печь сопротивления	1	121				-
12	Мостовой кран	2	15				-
13	Транспортер	3	7				-
14	Пресс	9	40				-
15
16
17

Примечание: 1) - Мощность машины дуговой сварки и индукционной печи дана в кВА.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

трансформатор цех электроснабжение электроприемник

Введение

1. Краткая характеристика электроприемников цеха по режиму работы и категории бесперебойности электроснабжения

2. Выбор напряжения цеховой сети

3. Выбор схемы электроснабжения

4. Выбор электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры

4.1 Выбор электродвигателей

4.2 Выбор пусковой и защитной аппаратуры

5. Расчет электроосвещения

5.1 Выбор системы освещения и освещённости цеха

5.2 Выбор типа и мощности источника света

5.2.1 Расчёт рабочего освещения

5.2.2 Расчёт аварийного освещения

5.3 Выбор кабелей, питающих щитки освещения

5.3.1 Выбор кабеля, питающего щиток рабочего освещения

5.3.2 Выбор кабеля, питающего щиток аварийного освещения

5.4 Выбор схемы питания осветительной установки

5.5 Выбор типа и расположения группового щитка, компоновка сети и её выполнение

5.5.1 Выбор аппаратов рабочего освещения

5.5.2 Выбор аппаратов аварийного освещения

6. Расчет электрических нагрузок

6.1 Расчет сварочной нагрузки методом эффективных мощностей

6.2 Расчёт электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм

6.3 Распределение нагрузки по шинопроводам

6.4 Выбор распределительных шинопроводов

6.5 Расчет ответвлений к электроприемникам

6.6 Выбор троллейных линий

7. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

8. Расчёт необходимой компенсирующей мощности, выбор компенсирующего оборудования

9. Уточнение расчётных нагрузок и мощности цеховых трансформаторов с учётом компенсации

9.1 Уточнение расчетных нагрузок цеха

9.2 Уточнение мощности цеховых трансформаторов

9.3 Выбор магистральных шинопроводов

10. Выбор питающих кабелей

10.1 Выбор питающих кабелей от ГПП до КТП

10.2 Выбор сечения кабеля по нагреву

10.3 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

10.4 Выбор сечения кабеля по термической стойкости

11. Выбор аппаратуры ячейки КРУ на ГПП

12. Построение карты селективности защиты

12.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания

12.2 Расчёт токов однофазного короткого замыкания

12.3 Расчёт сопротивлений элементов сети

12.4 Построение карты селективности

13. Расчёт показателей качества электрической энергии

13.1 Расчет отклонения напряжения в период максимума нагрузки

13.2 Расчет отклонения напряжения в период минимума нагрузки

14. Расчёт заземляющего устройства

Заключение

Список использованных источников



Введение

Целью данной работы является расчет электроснабжения электрооборудования прокатного цеха предприятия машиностроения.

Для решения данных задач необходимо проработать следующие вопросы:

- выбор напряжения цеховой сети и системы питания силы и света;

- выбор электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры;

- расчет электрического освещения цеха;

- расчет электрических нагрузок цеха;

- расчет необходимой компенсирующей мощности, выбор типа компенсационного электрооборудования для повышения коэффициента мощности;

- уточнение расчетных нагрузок с учетом компенсации реактивной нагрузки;

- расчет и выбор распределительной силовой сети;

- построение карты селективности защиты на участке сети от электроприемника до выводов низшего напряжения цехового трансформатора;

- выбор аппаратуры ячейки КРУ на ГПП - 10 кВ;

- выбор кабелей 10 кВ питающих цеховые подстанции.

- расчет показателей качества электрической энергии.

- расчет заземления подстанции;

В проекте должны найти отражение современные тенденции в решении вопросов электроснабжения промышленных предприятий и, в частности, необходимую надежность в обеспечении требований производства, высокую экономичность, необходимое качество напряжения при изменении нагрузки, устранения опасности пожара или взрыва, а также обеспечение безопасности эксплуатации.



1. Краткая характеристика электроприемников цеха по режиму работы и категории бесперебойности электроснабжения

Цех разделен на два участка: технологический и ремонтный.

В технологической части идет процесс получения из стальных заготовок различных профилей (уголки, прутки, трубы, проволока и т.д.). Оборудование технологического участка: прессы, вентиляторы, насосы, металлообрабатывающие комплексы, электросварочные установки, краны и ряд других.

В ремонтной части цеха производится ремонт основного оборудования. Оборудование ремонтной части цеха: станки токарные и фрезерные для обработки поверхностей деталей для предотвращения преждевременного механического износа, индукционные печи для закалки и термической обработки деталей, электрические печи сопротивления для химико-термической обработки, машины дуговой сварки, мостовые краны для подъёма и перемещения грузов, автоматические линии для обработки деталей, транспортеры для перемещения изделий между агрегатами, вентиляторы, насосы.

Заданная активная мощность электрооборудования технологической части цеха 950 кВт и коэффициент мощности 0,78. Номинальная мощность электроприемников ремонтной части составляет от 5 до 121 кВт.

В проектируемом цехе применяется переменный ток частотой 50 Гц.

В цехе имеются потребители с продолжительным и повторно-кратковременным (ПКР) режимами работы. В ПКР работают электродвигатели мостовых кранов, транспортёров, машин дуговой сварки. В продолжительном режиме работают электроприводы насосов, вентиляторов, автоматических линий, металлообрабатывающих станков. В продолжительном режиме, но с переменной нагрузкой и кратковременным отключением, работают электродвигатели станков. Для машин дуговой сварки характерен импульсный режим работы.

По степени бесперебойности питания прокатный цех относится к потребителям II категории, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Таблица 1.1

Ведомость электрических нагрузок цеха

№	Наименование механизма или агрегата	Кол-во	Руст, кВт	Ки, о.е.	cos, о.е.
1	Станок фрезерный	12	13	0,17	0,65
2	Станок токарный	6	14	0,17	0,65
3	Автоматическая линия	2	43	0,65	0,9
4	Вентилятор	9	15	0,7	0,8
5	Насос	8	5	0,7	0,85
9	Машина дуговой сварки	2	80 кВА	0,35	0,5
10	Индукционная печь (50 Гц)	1	60 кВА	0,6	0,8
11	Электропечь сопротивления	1	121	0,5	0,95
12	Мостовой кран (ПВ=40%)	2	15	0,1	0,5
13	Транспортер	3	7	0,7	0,65
14	Пресс	9	40	0,13	0,65



2. Выбор напряжения цеховой

Все электроприёмники цеха нельзя отнести к потребителям переменного тока. В цехе имеются машины дуговой сварки и индукционные печи, питающиеся от сети постоянного тока. Но так как условно считается, что их питание осуществляется от УТВД, то можно отнести их к потребителям переменного тока. В цеховой сети возможно применение напряжений 380 В и 660 В.

Напряжение 660 В имеет ряд преимуществ перед напряжением 380 В:

1. ток уменьшается в раз, это позволяет увеличить мощность электродвигателей, которые питаются на данное напряжение и отказаться от напряжения 6 кВ;

2. в раз повышается пропускная способность электрических сетей, а потери электроэнергии снижаются в 3 раза;

3. снижается ток короткого замыкания, что приводит к ослаблению требований к аппаратам защиты;

4. так как снижаются потери, можно увеличить радиус действия цеховых трансформаторов, это позволяет увеличить номинальную мощность трансформаторов и уменьшить их число, что в свою очередь даёт экономию на ячейках распредустройства 10 кВ.

Напряжение 660 В применяется на предприятиях со следующими характеристиками: имеется большое количество электродвигателей в диапазоне мощностей 200 - 600 кВт; большая протяженность электрических сетей; предприятия по добычи угля. Напряжение 660 В как внутрицеховое целесообразно применять на тех предприятиях, на которых по условиям расположения цехового технологического оборудования или окружающей среды нельзя или затруднительно приблизить цеховые трансформаторные подстанции к питаемым ими электроприемникам.

В проектируемом цехе нет электродвигателей большой мощности. Размеры цеха, а, следовательно, и протяжённости внутрицеховых сетей, не велики. Удельная плотность электрических нагрузок так же мала. Вследствие этого эффективность внедрения напряжения 660 В незначительна. Так же при использовании напряжения 660 В возникает необходимость установки дополнительных трансформаторов. Затраты на электрооборудование с номинальным напряжением 660 В выше, чем на аналогичное на напряжение 380 В. Учитывая вышесказанное, целесообразно применение напряжения 380 В.

Окончательно для данного цеха принимается трехфазная четырёхпроводная сеть переменного тока напряжением 380/220 В и частотой 50 Гц, с глухозаземлённой нейтралью. Осветительные установки и цепи управления всеми агрегатами питаются от напряжения 220 В. Номинальное напряжение основной части электроприемников 220 В для однофазных приемников и 380 В для трехфазных.



3. Выбор схемы электроснабжения

Питание потребителей будет осуществляться от двухтрансформаторной подстанции, так как потребители цеха в основном относятся к II категории по бесперебойности электроснабжения. Питание цеховой ТП осуществляется от ГПП предприятия по кабельным линиям напряжением 10 кВ.

Для проектируемого цеха выбирается магистральная схема электроснабжения, так как в цехе нормальная среда.

Электроснабжение осуществляется шинопроводами.

Схема электроснабжения электроприемников цеха приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 Однолинейная схема электроснабжения электроприемников цеха



4. Выбор электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры

4.1 Выбор электродвигателей

Выбираем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии АИР напряжением 380 В, так как они просты в исполнении, дешевы и не требуют регулирования частоты вращения.

Двигатели этой серии предназначаются для общего применения в промышленности в условиях умеренного климата, в невзрывоопасной среде, не содержащей агрессивных газов и паров, разрушающих металлы и изоляцию, и токопроводящей пыли. Двигатели серии АИР предназначены для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц. Для крана принимаем асинхронные двигатели серии 4MTF (с фазным ротором), 4MTKF (с короткозамкнутым ротором). Это двигатели повторно-кратковременного режима работы. Применяются на кранах с тяжелыми условиями работы. Основной режим работы ПВ 40%.

Выбор электродвигателей осуществляется исходя из следующих условий:

(4.1)

(4.2)

где - номинальное напряжение двигателя, В;

- напряжение питающей сети, UСЕТИ = 380 В;

- номинальная мощность двигателя, кВт;

- заданная мощность приводимого механизма, кВт.

Для токарного станка с заданной мощностью 13 кВт выбирается двигатель АИР160S2 со следующими паспортными данными: P_н = 14 кВт (13кВт <14 кВт); n_с = 2900 об/мин; I_н = 27,6 А; з = 85,5 %; cosц = 0,9; k_п = 7.

Технические данные двигателей для всех механизмов и агрегатов приведены в таблице 4.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 4.1

Выбор двигателей для электроприемников

№	Название ЭП	Кол.	Р, кВт	Данные электродвигателей
				Тип двигателя	Рн, кВт	Iном, А	U, кВ	Кратность пуск. тока kпус, А	n, об/мин	з, %	cosц
1	Станок токарный	12	13	АИР160S2	14	27,6	0,38	7	2900	85,5	0,9
2	Станок фрезерный	6	14	АИР160S2	14	27,6	0,38	7	2900	85,5	0,9
3	Автоматическая линия	2	43	4хАИР160S4	4*11	4*22,2	0,38	7	1460	89,5	0,84
4	Вентилятор	9	15	АИР160M2	17	32,8	0,38	7	2925	86,5	0,91
5	Насос	8	5	АИР112M2	5,3	11,08	0,38	6,5	2870	79	0,92
12	Мостовой кран	подъем груза	2	-	MTF211-6	7,5	14,7	0,38	7,5	930	77	0,7
		передвижение тележки	2	-	MTF112-6	5	14,7	0,38	7,5	925	74	0,7
		передвижение крана	2	-	MTF111-6	3,5	7,6	0,38	7,5	900	64	0,68
13	Транспортёр	3	7	АИР132S2	7,1	14,96	0,38	7,5	2910	81	0,89
14	Пресс	9	40	АИР200L2	45	84	0,38	7,5	3000	92	0,88

Размещено на http://www.allbest.ru/

4.2 Выбор пусковой и защитной аппаратуры

Выбор типа электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры произведём в соответствии с характеристикой производства и средой цеха.

Электроприводом станков, насосов, транспортёров, автоматических линий являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии АИР, как наиболее простые и надёжные в эксплуатации.

Для асинхронных двигателей выбираются блоки серии Б5430 УХЛ4 и технические характеристики аппаратов блоков приведены в таблице 4.2.

Расшифровка блоков типа Б5430 УХЛ4:

Б - блок;

5 - управление асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором;

4 - управление реверсивным двигателем;

30 - порядковый номер серии в классе 5;

УХЛ4 - для умеренного климата.

Выбор производится по выражению:

где - номинальный ток блока, А;

- номинальный ток электродвигателя, А.

Величины, приведённые в каталогах на асинхронные электродвигатели, связаны между собой следующими зависимостями:

где - номинальная полная мощность электродвигателя, кВ·А;

- номинальный ток асинхронного двигателя, А;

- номинальная активная мощность, кВт;

- номинальный коэффициент мощности;

- КПД при номинальных нагрузке и параметрах.

Номинальный ток двигателя для агрегатов, работающих в продолжительном режиме (ПР), рассчитывается следующим образом:

Пример: расчёт пусковой и защитной аппаратуры для токарного станка. Выбирается асинхронный двигатель АИР160S2 со следующими паспортными данными: P_н = 14 кВт (13кВт <14 кВт); n_с = 2900 об/мин; I_н = 27,6 А; з = 85,5 %; cosц = 0,9; k_п = 7. По выражению (4.6) рассчитывается номинальный ток двигателя:

Номинальный ток двигателя для агрегатов, работающих в повторно- кратковременном режиме (ПКР), рассчитывается следующим образом:

Пример: расчёт пусковой и защитной аппаратуры для подъёмного механизма мостового крана с ПВ = 40 %. Выбирается асинхронный двигатель MTF 411-6 со следующими паспортными данными: P_н = 7,5 кВт; n_с = 930 об/мин; I_н = 14,7 А; з = 77 %; cosц = 0,7; k_п = 7,5.

По выражению (4.7) рассчитывается номинальный ток двигателя:



Номинальный ток для мостового крана определяется по сумме мощностей двух двигателей с наибольшей мощностью:

По справочным данным выбирается аппаратура блока Б5430:

- защита силовой цепи от коротких замыканий осуществляется автоматическими выключателями с комбинированными расцепителями на ток до 100 А - АЕ2000, на ток до 630 А - А3700;

- защита двигателя от перегрузки малодопустимой продолжительности осуществляется тепловыми реле серий РТЛ в блоках с пускателями ПМЛ и РТТ - в блоках с пускателями ПМА, на большие токи применяются реле РТЛ;

- защита цепей управления от коротких замыканий предусмотрена плавкими малогабаритными предохранителями ПТ-10, ПРС-25, ТК-20.

Результаты выбора сносим в таблицу 4.2.

Для электропечей сопротивления и индукционных печей устанавливаются блоки Б5000.

Машины дуговой сварки питаются через блоки БПВ-2У3, расшифровка и технические характеристики:

Б - блок;

П - предохранитель;

В - выключатель;

2 - номинальный ток, 2 - 250 А;

У3 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Питание крановых троллей осуществляется через ящики Я5000.

В автоматических линиях и мостовых кранах, имеющих несколько двигателей, для которых выбирается один автоматический выключатель, при этом номинальный и пусковой токи равны сумме этих токов двигателей, входящих в автоматическую линию. Электромагнитные пускатели для каждого двигателя, входящего в автоматическую линию, выбираются отдельно.

Номинальный ток машины дуговой сварки рассчитывается по формуле:

где S_ном - полная номинальная мощность машины дуговой сварки, кВ·А.

Пример: расчёт пусковой и защитной аппаратуры для машины дуговой сварки с ПВ = 60 %.

По выражению (4.8) рассчитывается номинальный ток для машин дуговой сварки:

Для управления машинами дуговой сварки выбирается тиристорный контактор ТК-3П (200А). Выбор аппаратов защиты для других агрегатов приведен в таблице 4.2.

Номинальный ток индукционной печи рассчитывается по формуле:

где Sном - полная номинальная мощность индукционной печи, кВ·А.

По выражению (4.9) рассчитывается номинальный ток для индукционной печи:

Номинальный ток электрической печи сопротивления рассчитывается по формуле:

где Pном - активная номинальная мощность печи сопротивления, кВт;

cosц - коэффициент мощности печи сопротивления мощностью 121 кВт.

Рассчитывается по выражению (4.10) номинальный ток для печи сопротивления:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 4.2

Выбор аппаратуры защиты и управления

№	Наименование	Мощность, кВт	Ном. ток, А	Кол.	Тип Б5030	Выключатель	Магн. пускатель: Iном (тип)	Тепловое реле	Тип предохранителя
						Тип	Iном/ Iрасц		Тип	Предел регулирования
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	Станок токарный	14	27,6	12	Б5430-3674	АЕ2046М	63/31,5	32 (ПМЛ-2560ДМ)	100 РТЛ-2053	23-32	ПН2
2	Станок фрезерный	14	27,6	6	Б5430-3674	АЕ2046М	63/31,5	32 (ПМЛ-2560ДМ)	100 РТЛ-2053	23-32	ПН2
3	Автоматическая линия	4*11	4*22,2	2	-	АЕ2056М	100/100	4х25 (ПМЛ-2560М)	4х25 РТЛ-1022	18-25	ПН2
4	Вентилятор	17	32,8	9	Б5430-3674	АЕ2046М	63/40	40 (ПМЛ-3560М)	100 РТЛ-2055	30-41	ПН2
5	Насос	5,3	11,08	8	Б5430-3674	АЕ2046М	63/16	16 (ПМЛ-1560ДМ)	25 РТЛ-1016	9,5-14	ПН2
9	Машина дуговой сварки	80 кВА	94,153	2	БПВ-2 200А IP00	А3714Б	160/100	200 (ТК-3П)	-	-	ПН2
10	Индукционная печь	60 кВА	91,1632	1	Б5000-407 УХЛ4	А3714Б	160/100	100 (ПМЛ-5560ДМ)	-	-	ПН2
11	Эл. печь сопротивления	121	216,289	1	Б5000-407 УХЛ4	А3714Б	250/250	250 (ПМЛ-7500)	-	-	ПН2
12	Мостовой кран (25т)	16	22,2854	2	Я5111-3547 УХЛ4	АЕ2046М	63/25	-	-	-	ПН2
-	подъем груза	7,5	14,7	-	-	-	-	16 (ПМЛ-1560ДМ)	25 РТЛ-1021	13-19	ПН2
	передвижение тележки	5	14,7	-	-	-	-	16 (ПМЛ-1560ДМ)	25 РТЛ-1021	13-19	ПН2
	передвижение крана	3,5	7,6	-	-	-	-	10 (ПМЛ-1560М)	25 РТЛ-1014	7-10	ПН2
13	Транспортер	7,1	14,96	3	-	АЕ2046М	63/16	16 (ПМЛ-1560ДМ)	25 РТЛ-1021	13-19	ПН2
14	Пресс	45	84	9	-	АЕ2056М	100/100	100 (ПМЛ-5560ДМ)	100 РТЛ-2064	80-100	ПН2

Размещено на http://www.allbest.ru/

5. Расчёт электроосвещения

В данном разделе производится расчет рабочего и аварийного электроосвещения для всего цеха методом коэффициента использования светового потока.

5.1 Выбор системы освещения и освещённости цеха

Основными электроприёмниками цеха являются вентиляторы, металлообрабатывающие комплексы, электросварочные установки, краны. Работа со станками относится к работам высокой точности - разряд IIIв. Минимальная освещённость при комбинированном освещении для разряда зрительных работ IIIв составляет 750 лк. При этом освещённость от общего освещения в системе комбинированного равна 300 лк. Также в цехе предусмотрена система аварийного освещения. Наименьшая освещённость рабочих поверхностей производственных помещений к территории предприятий, требующих обслуживания при аварийном режиме, должна составить 5 ч 10 % от освещённости рабочего освещения при системе общего освещения. Аварийное освещение выполняем светодиодными светильниками.

5.2 Выбор типа и мощности источников света

Исходные данные:

??длина цеха А = 84 м;

??ширина цеха В = 48 м;

??высота цеха h = 6 м;

??напряжение системы освещения 220 В;

??коэффициенты отражения согласно [5]:

спот = 0,5; сст = 0,3; спол = 0,2;

??минимальная освещенность согласно [5]:

EРАБ. = 300 лк; EАВ. = 30 лк.

5.2.1 Расчёт рабочего освещения

Т.к. высота цеха 6 м, целесообразно использовать светодиодные светильники ДПП43-120-002 Korvet [13], световой поток Ф_л = 11100 лм, коэффициент мощности 0,98. Маркировка степени защиты светильников IP65.

Расчётная высота подвеса светильников:

где - расстояние от светильников до перекрытия;

- высота расчетной поверхности над полом.

Отношение потока, падающего на освещаемую поверхность ко всему потоку ламп, называется коэффициентом использования з. Зависимость з от площади помещения, высоты и формы учитывается индексом помещения i.

Индекс помещения:

Индекс помещения округляется до ближайшего табличного значения i = 6 [5].

При принятых коэффициентах отражения и индексе помещения i = 6 коэффициент использования з = 0,94 [13].

Определяем требуемое количество светильников:

где z = 1,15 - коэффициент, характеризующий неравномерность освещения;

k_з = 1,6 - коэффициент запаса;

- площадь цеха;

- световой поток лампы (светильника).

Принимается 224 светильников ДПП43-120-002 Korvet [13] для более равномерного распределения света. Мощность светильника равна 120 Вт.

Определяется средняя фактическая освещённость при данном количестве светильников n = 224 шт.:

Условие минимальной освещённости рабочего места выполняется.

Общая установленная мощность рабочего освещения:

где Pл - мощность одной лампы, кВт.

5.2.2 Расчёт аварийного освещения

Аварийное освещение выполняется светодиодными светильниками и должно обеспечивать освещенность 10 % от освещенности, создаваемой рабочим освещением.

Для аварийного освещения будут использованы светодиодные светильники ДСП12-100-001 Space [13] со световым потоком 8960 лм и мощностью 100 Вт, коэффициент мощности 0,98. Маркировка степени защиты светильников IP65.

Е_АВ = 30 лк; коэффициент запаса k_з = 1,2 [5]; коэффициент использования з = 0,97 [13].

Принимается 21 светильник.

Определяется средняя фактическая освещённость по (5.4) при данном количестве светильников n = 21 шт.:

Условие минимального освещения аварийными светильниками выполняется.



5.3 Выбор кабелей, питающих щитки освещения

Условие выбора сечения кабелей имеет вид:

где I_дд - допустимая длительная токовая нагрузка на кабель, А;

k - поправочный коэффициент на допустимый ток кабеля, зависящий от температуры воздуха;

I_р - расчётный ток, А.

5.3.1 Выбор кабеля, питающего щиток рабочего освещения

Выбирается кабель, питающий щиток рабочего освещения помещения инструментального цеха.

Суммарная установленная мощность рабочего освещения:

где n - количество ламп;

Рл - номинальная мощность лампы, кВт.

Расчётная активная мощность внутреннего освещения здания определяется по установленной мощности освещения и коэффициенту спроса :

Расчётная реактивная мощность рабочего освещения:

где - для светодиодных светильников [5].

Определяется полная мощность рабочего освещения:

Определяется расчётный ток для выбора кабеля:

где - номинальное напряжение сети.

Выбирается кабель марки ВВГ, пятижильный. Приведённые в ПУЭ допустимые длительные токи I_д.д приняты для нормальной окружающей среды (+25 °С). Так как среда в помещении, в котором установлен щиток рабочего освещения, нормальная, то поправочный коэффициент на температуру воздуха принимаем равным 1 (k = 1).

Принимается пятижильный кабель ВВГ (5х6,0) с I_д.д = 43 А.

Защита выбранного кабеля выполняется автоматическим выключателем ВА49-29, номинальный ток которого равен 63 А, уставка номинального тока теплового расцепителя 40 А, уставка по току срабатывания электромагнитного расцепителя 480 А.

5.3.2 Выбор кабеля, питающего щиток аварийного освещения

Выбирается кабель, питающий щиток аварийного освещения цеха.

Суммарная установленная мощность аварийного освещения:

Расчётная активная мощность аварийного освещения с учётом коэффициента спроса (kс = 0,72):

Расчётная реактивная мощность аварийного освещения.

где - для светодиодных светильников [5].

Определяется полная мощность аварийного освещения:

Определяем расчетный ток аварийного освещения:

Выбирается кабель марки ВВГнг, пятижильный. Приведённые в ПУЭ допустимые длительные токи I_д.д приняты для нормальной окружающей среды (+25 °С). Так как среда в помещении, в котором установлен щиток рабочего освещения, нормальная, то поправочный коэффициент на температуру воздуха принимаем равным 1 (k = 1).

Принимается пятижильный кабель ВВГ (5х1,5) с I_д.д = 20 А.

Защита выбранного кабеля выполняется автоматическим выключателем ВА47-29, номинальный ток которого равен 63 А, уставка номинального тока теплового расцепителя 20 А, уставка по току срабатывания электромагнитного расцепителя 240 А.

Результаты расчёта кабелей сводятся в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

Выбор кабелей для щитков освещения цеха

Освещение	Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВА	Iр, А	Марка и сечение кабеля	Iд.д., А
Рабочее	25,536	5,107	26,04	39,57	ВВГ (5х6,0)	43
Аварийное	1,512	0,3024	1,54	2,34	ВВГ (5х1,5)	20
Всего:	27,048	5,4094	27,58	-	-	-

5.4 Выбор схем питания осветительной установки

Питание электрического освещения производится от общих для осветительных и силовых нагрузок трансформаторов с низшим напряжением 0,4 кВ (напряжение сети 380/220 В). Щиты рабочего и аварийного освещения получают питание от разных трансформаторов КТП кабелями через автоматические выключатели.

Для распределения электроэнергии рабочего и аварийного освещения приняты распределительные шкафы серии ЩО. Групповые линии, отходящие от распределительных щитов, выполняются пятипроводными, которые защищены трёхполюсными автоматическими выключателями.

В качестве питающих осветительных линий приняты шинопроводы осветительные серии ШОС со степенью защиты IP44.

Схема питания электрического освещения приведена на рисунке 5.1. Групповые линии, отходящие от распределительного щитка, выполняются четырехпроводными кабелями, защищаемые однополюсными автоматическими выключателями. Выбор однополюсных автоматических выключателей для защиты групповых линий связан с отключением только части светильников при возникновении коротких замыканий в сети.

В случае аварийного прекращения действия рабочего освещения предусмотрено аварийное освещение, обеспечивающее возможность безопасной эвакуации людей из цеха.

Светильники аварийного освещения автоматически включаются при аварийном отключении рабочего освещения.

Управление рабочим освещением осуществляется автоматическими выключателями, установленными на групповом щитке.

Рисунок 5.1 Схема питания рабочего и аварийного освещения



5.5 Выбор типа и расположения группового щитка, компоновка сети и её выполнение

5.5.1 Выбор аппаратов рабочего освещения

Светильники рабочего освещения разделены на 8 рядов, по 28 светильников в ряду, при этом в каждой точке установки расположено по два светильника. Питание всех светильников осуществляется от распределительного щитка по восьми кабелям. Подключение светильников осуществляется поочередно к разным фазам для снижения пульсации светового потока, поэтому загрузка по фазам получается неравномерной. Распределение по фазам во всех восьми рядах: фаза А - 10 светильников; фаза В - 9 светильников; фаза С - 9 светильников.

Расчётная нагрузка наиболее загруженной фазы одного кабеля:

где n - количество ламп в фазе;

P_ном - номинальная мощность лампы, Вт.

Расчётный ток наиболее загруженной фазы одного кабеля:

где - коэффициент мощности светодиодных светильников [5].

Для питания светильников рабочего освещения принят шинопровод осветительный серии ШОС2-25-44-1У3 с током I_д.д =25А.

Для распределения электроэнергии и защиты сетей от токов короткого замыкания применяется распределительный щит ОЩВ-3-63-24 с автоматическими выключателями. Расчётный ток нагрузки: .

Щит укомплектован:

??вводной выключатель: ВА47-29. Номинальный ток автоматического выключателя равен 63 А, уставка номинального тока теплового расцепителя 40 А, уставка по току срабатывания электромагнитного расцепителя 480 А;

? выключатели на отходящих линиях: ВА47-29. Номинальный ток автоматических выключателей 63 А, уставка номинального тока теплового расцепителя 16 А, уставка по току срабатывания электромагнитного расцепителя 192 А;

? количество однофазных автоматических выключателей ВА47-29 на отходящие линии равно 24.

5.5.2 Выбор аппаратов аварийного освещения

Светильники аварийного освещения располагаются в трех рядах со следующим распределением:

- 2, 4, 6 ряды - по 7 светильников.

Распределение по фазам:

- 2, 4, 6 ряды: фаза А - 3 светильника; фаза В - 2 светильника; фаза С - 2 светильника.

Расчётная нагрузка фазы A (наиболее загруженной) одного кабеля:

Расчетный ток фазы одного кабеля:

где cos ц = 0,98 - коэффициент мощности светодиодных светильников.

Для питания светильников аварийного освещения принят шинопровод осветительный серии ШОС2-25-44-1У3 с током I_д.д = 25 А.

Для распределения электроэнергии и защиты сетей от токов короткого замыкания применяется распределительный щит ОЩВ-3-63-12 с автоматическими выключателями. Расчётный ток нагрузки: Iр = 2,34 А

Щит укомплектован:

? вводной выключатель: ВА47-29. Номинальный ток автоматического выключателя равен 63 А, уставка номинального тока теплового расцепителя 20 А, уставка по току срабатывания электромагнитного расцепителя 240 А;

? выключатели на отходящих линиях: ВА47-29. Номинальный ток автоматических выключателей 63 А, уставка номинально тока теплового расцепителя 16 А, уставка по току срабатывания электромагнитного расцепителя 192 А;

? количество однофазных автоматических выключателей ВА47-29 на отходящие линии равно 9.

На рисунке 5.2 показано подключение светильников рабочего и аварийного освещения к ЩО и их разбиение по фазам.



Рисунок 5.2 Распределение светильников по площади цеха

Условные обозначения элементов на рисунке 5.2:

- светодиодный светильник ДПП43-120-002 Korvet (рабочее освещение);

- светодиодный светильник ДСП12-100-001 Space (аварийное освещение);

- щит рабочего освещения;

- щит аварийного освещения;

- сеть рабочего освещения, выполненная шинопроводом осветительным серии ШОС2-25-44-1У3;

- сеть аварийного освещения, выполненная шинопроводом осветительным серии ШОС2-25-44-1У3.

Таблица 5.2

Электрическое освещение

№	Наименование показателя	Рабочее освещение	Аварийное освещение
1	2	3	4
1	Количество ламп	224	21
2	Тип ламп	светодиод	светодиод
3	Мощность ламп, Вт	120	100
4	Световой поток ламп, лм	11100	8960
5	Тип светильников	ДПП43-120-002 Korvet	ДСП12-100-001 Space
6	Активная мощность, кВт	25,536	1,512
7	Реактивная мощность, квар	5,107	0,3024
8	Полная мощность, кВА	26,04	1,54
9	Расчетный ток, А	39,57	2,34
Питающая сеть
10	Кабель к распределительному щиту	ВВГнг (5х6)	ВВГнг (5х1,5)
11	Длительно допустимый ток кабеля, А	43	20
12	Распределительный щит (тип)	ОЩВ-3-63-24	ОЩВ-3-63-12
13	Распределительный щит (ном. ток, А)	63	63
14	Автоматический выключатель (тип)	ВА47-29	ВА47-29
15	Автоматический выключатель (номинальный ток, А)	63	63
16	Автоматический выключатель (уставка теплового расцепителя, А)	40	20
17	Автоматический выключатель (уставка эл.магнитного расцепителя, А)	480	240
Распределительная сеть
18	Количество присоединений распределительного щита	24	9
19	Расчетный ток, А	5,57	1,39
20	Шинопровод	ШОС2-25	ШОС2-25
21	Допустимый ток шинопровода	25	25
22	Автоматический выключатель (тип)	ВА47-29	ВА47-29
23	Автоматический выключатель (номинальный ток, А)	63	63
24	Автоматический выключатель (уставка теплового расцепителя, А)	16	16
25	Автоматический выключатель (уставка эл.магнитного расцепителя, А)	192	192

6. Расчёт электрических нагрузок цеха

6.1 Расчет сварочной нагрузки методом эффективных мощностей

Для расчета методом эффективных нагрузок предварительно распределим машины дуговой сварки по фазам АВ, ВС, СА таким образом, чтобы получить наиболее равномерную нагрузку. Считается, что нагрузка распределена равномерно, если УР_ном, остающееся не распределённой, не превышает 15 % общей нагрузки узла системы.

Распределяем сварочные установки по парам фаз по принципу равенства паспортных мощностей показано на рисунке 6.1:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 6.1 Распределение по фазам

Пара фаз АВ и АС перегружены по сравнению с парой ВС.

Определяем коэффициент небаланса:

где - паспортная мощность сварочного трансформатора, кВА.

Так как коэффициент небаланса загрузка фаз неравномерная.

где - паспортная мощность сварочного трансформатора, кВА;

ПВ = 0,6 - продолжительность включения;

k_з.ф.- коэффициент загрузки для машин дуговой сварки.

Определяется эффективная нагрузка наиболее загруженной пары фаз АВ (АС):

Определяется эффективная нагрузка наиболее загруженной фазы А:

Определяем эффективный трехфазный ток:

Находим активную и реактивную нагрузки:

где cos ц = 0,5, а tg ц = 1,73 для машин дуговой сварки.

6.2 Расчёт электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм

Производится разбивка всех электроприёмников по группам со сходными характеристиками. Для каждой группы электроприёмников определяется активная и реактивная нагрузка по формулам:

где m - число электроприёмников в группе;

k_и - коэффициент использования.

Среднесменная нагрузка токарных станков:

Для приёмников, работающих в ПКР:

Среднесменная нагрузка двигателей мостового крана:

Общая нагрузка:

где n - число групп электроприемников.

Результаты расчётов приведены в таблице 6.1.



Таблица 6.1

Среднесменные нагрузки электроприемников цеха

№ поз.	Наименование	Кол. шт	PНОМ, кВт	КИ, о.е.	Коэффициент мощности	Средняя нагрузка
					cosц, о.е.	tgц, о.е.	Pсм, кВт	Qсм, квар
1	Станок токарный	12	14	0,17	0,65	1,17	28,56	33,42
2	Станок фрезерный	6	14	0,17	0,65	1,17	14,28	16,71
3	Автоматическая линия	2	4*11	0,65	0,9	0,48	57,20	27,46
4	Вентилятор	9	17	0,7	0,8	0,75	107,10	80,33
5	Насос	8	5,3	0,7	0,85	0,62	29,68	18,40
10	Индукционная печь	1	48	0,6	0,8	0,75	28,80	21,60
11	Электропечь сопротивления	1	121	0,5	0,95	0,33	60,50	19,97
12	Мостовой кран (5 т)	2	16	0,1	0,5	1,73	2,02	3,50
13	Транспортер	3	7,1	0,7	0,65	1,17	14,91	17,44
14	Пресс	9	45	0,13	0,65	1,17	52,65	61,60
Общая нагрузка цеха	53	287,4				395,70	300,42

Находится групповой коэффициент использования:

где P_номi - номинальная мощность одного электроприемника i-ой группы электроприемников, кВт;

n - число групп электроприёмников;

m_i - число электроприёмников в группе.

Эффективное число электроприёмников:

Принимается эффективное число электроприемников nэф = 30.

Так как nэф > 10 и 0,15 < kи.гр < 0,8, то коэффициент максимума:

Расчётные максимумы активной и реактивной нагрузки:

Так как nэф > 10, то реактивная мощность ремонтного участка определиться по формуле:

Расчетная активная нагрузка в целом по цеху:



где Р_тех - расчётная активная мощность технологической части цеха, кВт;

Р_{раб.осв.} - расчётная активная мощность рабочего освещения, кВт;

Расчетная реактивная нагрузка в целом по цеху:

где Q_тех - расчётная реактивная мощность технологической части цеха, квар;

Q_{раб.осв.} - расчётная реактивная мощность рабочего освещения, квар.

Расчетная реактивная мощность технологической части цеха:

Для нахождения tgц в явном виде производится перевод cosц = 0,76 (коэффициент мощности технологической нагрузки указан в задании).

Расчётная полная мощность в целом по цеху:

Расчётный ток:

6.3 Распределение нагрузки по шинопроводам

Необходимо произвести распределение электроприёмников цеха по шинопроводам. Для этого условно разделяется цех на 4 части и рассчитывается нагрузка каждого шинопровода.

Расчёт ведётся по методике, описанной далее.

Среднесменная нагрузка:

где - число электроприемников в группе, шт;

К - число групп электроприемников;

- коэффициент использования электроприемников;

- номинальная мощность электроприемников i-ой группы;

- коэффициент мощности электроприемников.

Находится средний коэффициент использования:



где n_i - число электроприёмников в группе.

Эффективное число электроприёмников:

Определяется коэффициент максимума:

Расчётные максимумы активной и реактивной нагрузки:

Определяется полная расчётная нагрузка:

Расчётная величина тока:

Результаты распределения электроприёмников по шинопроводам приведены в таблице 6.2. План цеха с расположением шинопроводов показан на рисунке 6.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 6.2

Распределение электроприёмников по шинопроводам

Шино- провод	Поз №	Наименование электроприёмника	Рном кВт	n	Ки	Рсм, кВт	cosц	tgц	Qсм, квар	Кисп	nэф	Км	Рр, кВт	Qp, квар	Sр, кВА	Ip, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
ШРА-1	1	Станок токарный	14	4	0,17	9,52	0,65	1,17	11,14	0,23	8,36	1,95	127,21	64,48	142,62	216,69
	4	Вентилятор	17	2	0,7	23,80	0,8	0,75	17,85
	5	Насос	5,3	1	0,7	3,71	0,85	0,62	2,30
	13	Транспортер	7,1	1	0,7	4,97	0,65	1,17	5,81
	14	Пресс	45	4	0,13	23,40	0,65	1,17	27,38
ШРА-2	1	Станок токарный	14	4	0,17	9,52	0,65	1,17	11,14	0,45	5,67	1,70	254,94	102,72	274,86	417,62
	2	Станок фрезерный	14	2	0,17	4,76	0,65	1,17	5,57
	4	Вентилятор	17	2	0,7	23,80	0,8	0,75	17,85
	5	Насос	5,3	3	0,7	11,13	0,85	0,62	6,90
	9	Машина ДС	32,53	1	0,35	11,39	0,5	1,73	19,70
	10	Индукционная печь	48	1	0,6	28,80	0,8	0,75	21,60
	11	Электропечь сопротивления	121	1	0,5	60,50	0,95	0,33	19,97
ШРА-3	1	Станок токарный	14	1	0,17	2,38	0,65	1,17	2,78	0,29	9,37	1,77	168,27	81,72	187,06	284,22
	2	Станок фрезерный	14	3	0,17	7,14	0,65	1,17	8,35
	3	Автоматич.линия	4*11	1	0,65	28,60	0,9	0,48	13,73
	4	Вентилятор	17	2	0,7	23,80	0,8	0,75	17,85
	13	Транспортер	7,1	2	0,7	9,94	0,65	1,17	11,63
	14	Пресс	45	4	0,13	23,40	0,65	1,17	27,38
ШРА-4	1	Станок токарный	14	3	0,17	7,14	0,65	1,17	8,35	0,42	9,19	1,58	166,95	87,39	188,44	286,31
	2	Станок фрезерный	14	1	0,17	2,38	0,65	1,17	2,78
	3	Автоматич.линия	4*11	1	0,65	28,60	0,9	0,48	13,73
	4	Вентилятор	17	3	0,7	35,70	0,8	0,75	26,78
	5	Насос	5,3	4	0,7	14,84	0,85	0,62	9,20
	9	Машина ДС	32,53	1	0,35	11,39	0,5	1,73	19,70
	14	Пресс	45	1	0,13	5,85	0,65	1,17	6,84



Рисунок 6.1 План цеха с расположением шинопроводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

6.4 Выбор распределительных шинопроводов

Выбор шинопроводов выполняется по условию:

где I_р - расчётный ток, А;

I_ном - номинальный ток шинопровода, А.

Для примера выберем распределительный шинопровод для ШРА-1:

Расчётный ток первой группы электроприёмников равен I_р = 216,69 А.

Используем шинопроводы компании Canalis [9], предназначенные для распределения электроэнергии в промышленных зданиях. Шинопровод Canalis легок и прост в обращении благодаря использованию алюминиевых проводников. Контакты покрыты серебром, качество контакта не изменяется на протяжении всего срока эксплуатации. Все элементы шинопровода не содержат галогенов. Степень защиты IP55.

Выбираем распределительный шинопровод KSA400 с номинальным током

I_ном = 400 А. I_р = 216,69 А < I_ном = 400 А.

Условие выполняется, следовательно, шинопровод KSA400 выбран правильно.

Технологическое оборудование питается от 4 распределительных шинопроводов.

Расчётный ток ШРА-5-8:

где S_p - расчётная полная мощность на ШРА, кВА.

где n_{ШРА техн} = 4 - количество ШРА, питающих технологическое оборудование, шт.

Выбирается распределительный шинопровод Canalis KSА500 с длительно допустимым током I_ном. = 500 А.

Выбор шинопроводов сводим в таблицу 6.3.

Таблица 6.3

Выбор шинопроводов

Группы электроприёмников	Iр, А	Тип шинопровода	Iном, А	Кабель к ШРА	Iд.д
ШРА-1	216,69	KSA400	400	2хВВГ (4х95)	2х243=486
ШРА-2	417,62	KSA500	500	2хВВГ (4х120)	2х281=562
ШРА-3	284,22	KSA400	400	2хВВГ (4х95)	2х243=486
ШРА-4	286,31	KSA400	400	2хВВГ (4х95)	2х243=486
ШРА-5-8	462,63	KSA500	500	2хВВГ (4х120)	2х281=562

6.5 Расчёт ответвлений к электроприёмникам

Участок электросети, питающий отдельный приёмник электроэнергии, называется ответвлением. Ответвления к электроприёмникам от шинопроводов выполняем кабелем ВВГ в трубе, для машин дуговой сварки - кабелем ВВГ (согласно ПУЭ в производственных помещениях при наличии опасности механических повреждений в эксплуатации, прокладка небронированных кабелей допускается при условии их защиты от механических повреждений).

Выбор сечения кабелей выполняется по условию допустимого нагрева:

где I_р - расчётный ток кабеля, А;

I_номЭП - номинальный ток электроприёмника, А (приведены в таблице 4.2);

I_дд - допустимая длительная токовая нагрузка на кабель;

k_П = 1 - поправочный коэффициент на фактическую температуру окружающей среды;

I_нд - допустимый длительный ток на кабель при температурах воздуха +25°С и жил +65°С (приводится в справочной литературе).

Пример выбора кабеля для питания токарного станка.

Номинальный ток, потребляемый электродвигателем токарного станка, равен 27,6 А. Выбирается кабель ВВГ (5x4,0) с длительно допустимым током I_дд =33 А.

Для остальных электроприемников сведёны в таблицу 6.4.

Таблица 6.4

Выбор кабелей ответвлений к электроприёмникам

№	Наименование электроприемников	Расчетный ток кабеля Iр.к., А	Тип кабеля	Длительно допустимый ток кабеля Iд.д., А
1	Станок токарный	27,60	ВВГ 5х4,0	33
2	Станок фрезерный	27,60	ВВГ 5х4,0	33
3	Автоматическая линия	4*22,2	4хВВГ 5х2,5	25
4	Вентилятор	32,80	ВВГ 5х4,0	33
5	Насос	11,08	ВВГ 5х2,5	25
9	Машина дуговой сварки	94,15	ВВГ 5х25	104
10	Индукционная печь	91,16	ВВГ 5х25	104
11	Эл. печь сопротивления	216,29	ВВГ 5х95	243
12	Мостовой кран	31,68	ВВГ 5х4,0	33
13	Транспортер	14,96	ВВГ 5х2,5	25
14	Пресс	84,00	ВВГ 5х25	104

6.6 Выбор троллейных линий

Выбираем троллейную линию для мостового крана с повторно - кратковременным режимом работы грузоподъёмностью 25 т. На кране установлены три двигателя с фазным ротором из серии MTF. Обычно в работе одновременно находится не более двух двигателей. Принимаем наиболее тяжелый режим, когда в работе одновременно находятся два наиболее мощных крановых двигателя с номинальной мощностью 7,5 кВт и 5 кВт.

Параметры двигателей: ₁ = 77 %, cos ₁ = 0,7, Р_ном1 = 7,5 кВт, ₂ = 74 %, cos ₂ = 0,7, Р_ном2 = 5 кВт,

Активная мощность:

Реактивная мощность:

Расчетный ток одного крана:



Выбираем троллейный шинопровод ШТР4 - 100 с I_ном = 100 А.



7. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

Прокатный цех является потребителем относящимся ко II категории по бесперебойности электроснабжения, для их электроснабжения необходимо установить двухтрансформаторную подстанцию с секционным выключателем. Выбор трансформаторов производится по условию:

Мощность трансформаторов подстанции цеха определяется по формуле:

где S_р.ц - полная расчётная мощность цеха, кВА;

n - количество трансформаторов, шт.;

k_з - коэффициент загрузки трансформаторов.

Принимается k_з = 0,85 (для потребителей II категории по бесперебойности электроснабжения для масляных трансформаторов) [6].

Ближайшее значение номинальной мощности трансформатора 1600 кВ·А. Принимаются цеховые трансформаторы ТМЗ-1600/10.

КТП устанавливается внутри цеха, внутрицеховая трансформаторная подстанция. Тип КТП-2КТП-1600/10/0,4-УХЛ1. Подстанция кроме двух трансформаторов содержит вводные шкафы на напряжение 10 кВ и комплектные распределительные шкафы, при помощи которых собрана схема КРУ напряжением 0,4 кВ.

Технические данные трансформатора ТМЗ-1600/10 приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1

Технические данные ТМЗ-1600/10

Наименование показателя	Значение
Номинальная мощность, кВ·А	1600
Номинальное напряжение обмотки ВН, кВ	10,5
Номинальное напряжение обмотки НН, кВ	0,4
Напряжение КЗ, Uк, %	5,5
Ток ХХ, Iх, %	1,3
Потери КЗ, ДPк, кВт	16,5
Потери ХХ, ДPх, кВт	3,3
Схемы - группа соединения обмоток	??Y0-11

Фактический коэффициент загрузки:



8. Расчёт необходимой компенсирующей мощности, выбор компенсирующего оборудования

Передача реактивной мощности вызывает дополнительные затраты на увеличение сечения проводников сетей и мощностей трансформаторов, создаёт дополнительные потери электроэнергии. Кроме того, увеличиваются потери напряжения за счёт реактивной составляющей, пропорциональной реактивной нагрузке и индуктивному сопротивлению, что снижает качество электроэнергии по напряжению.

Вследствие этого компенсация реактивной мощности имеет большое значение в системах электроснабжения предприятия. Под компенсацией подразумевается установка местных источников реактивной мощности, благодаря которой повышается пропускная способность сетей и трансформаторов, а также уменьшаются потери электроэнергии. В рассматриваемом цехе, при отсутствии синхронных электродвигателей, можно использовать батареи статических конденсаторов, устанавливаемые на шинах 0,4 кВ цеховой КТП.

Тангенс угла сдвига фаз до компенсации реактивной мощности:

где Qр.ц, Рр.ц - активная и реактивная мощности цеха, кВт, квар;

Суммарная мощность компенсирующего устройства:

где tgцэк = 0,43 - коэффициент мощности, заданный системой (см. задание на курсовой проект - cosцэк = 0,92), о.е.;

Принимаются две конденсаторные установки АУКРМ-0,4-300-50-УХЛ4, технические данные которых приведены в таблице 8.1, подключаемые к двум секциям шин 0,4 кВ КТП цеха и размещаемые рядом.

Таблица 8.1

Технические данные АУКРМ-0,4-300-50 УХЛ4

Наименование показателя	Значение
Наименование установки	АУКРМ 0,4-300-50 УХЛ4
Номинальное напряжение, В	400
Номинальная мощность, квар	300
Количество ступеней регулирования	4
Мощность ступеней, квар	50
Исполнение	напольное
Степень защиты	IP31
Шкаф	ШРС (1800*800*600)



9. Уточнение расчётных нагрузок и мощности цеховых трансформаторов с учётом компенсации

9.1 Уточнение расчетных нагрузок цеха

В результате использования конденсаторных батарей при их загрузке на номинальную мощность расчётная реактивная мощность цеха уменьшается и будет равна:

Расчётная активная мощность также изменится в результате появления потерь в конденсаторных установках, но не значительно. Ввиду небольшого значения этих потерь, а также их изменения при регулировании мощности конденсаторных установок, их учет не будет произведен.

Расчётная полная мощность цеха при применении компенсации реактивной мощности:

9.2 Уточнение мощности цеховых трансформаторов

В результате применения компенсации реактивной мощности расчётная нагрузка цеха была уменьшена, необходимо произвести повторный выбор мощности цеховых трансформаторов, который был произведен в разделе 7.

Мощность трансформаторов цеха выбирается по (7.1):

Ближайшее большее значение номинальной мощности трансформатора 1000 кВ·А. Принимаются цеховые трансформаторы ТМЗ-1000/10.

Компенсация реактивной мощности позволила значительно снизить нагрузку цеха и разгрузить цеховые трансформаторы. Номинальная мощность выбранного трансформатора изменяется.

Технические данные трансформатора ТМЗ-1000/10 приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1

Технические данные ТМЗ-1000/10

Наименование показателя	Значение
Номинальная мощность, кВ·А	1000
Номинальное напряжение обмотки ВН, кВ	10,5
Номинальное напряжение обмотки НН, кВ	0,4
Напряжение КЗ, Uк, %	5,5
Ток ХХ, Iх, %	1,4
Потери КЗ, ДPк, кВт	11
Потери ХХ, ДPх, кВт	2,45
Схемы - группа соединения обмоток	??Y0-11

Фактический коэффициент загрузки цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности:

Расчётный ток трансформатора в нормальном режиме на стороне 0,4 кВ:



где U_нн - номинальное напряжение обмотки НН трансформатора;

S_ном.тр - номинальная мощность трансформатора.

Расчётный ток трансформатора в аварийном режиме на стороне 0,4 кВ:

где kзп - коэффициент перегрузки цехового трансформатора в аварийном (ремонтном) режиме.

Также производится уточнение типа КТП: 2КТП-1000/10/0,4-УХЛ1

Выбор вводного автомата производится по условиям:

где Uном выкл, Uсети - номинальное напряжение выключателя и сети соответственно, В;

Iвыкл - номинальный ток выключателя, А;

Iр - расчётный ток, проходящий через выключатель.

Принимается вводной выключатель: Э40В-УХЛ3. Характеристики выключателя:

? номинальное напряжение автомата: 400 В;

? номинальный ток автоматического выключателя: 2500 А;

? номинальный ток теплового расцепителя: 2500 А;

? предельная отключающая способность: 115 кА;

? уставка номинального тока максимального расцепителя: 7500 А;

? уставка срабатывания защиты мгновенного действия (отсечка) при коротком замыкании: 70 кА;

? габариты (ШЧВЧГ): 900 Ч 750 Ч 750 мм;

? износостойкость под нагрузкой: 1600 циклов.

9.3 Выбор магистральных шинопроводов

После уточнения расчётных нагрузок и мощности трансформаторов с учётом компенсации производим выбор магистральных шинопроводов по номинальному току трансформатора.

Используем магистральные шинопроводы компании Canalis. Основными преимуществами являются скорость, простота установки, надежность.

Выбираем магистральный шинопровод КТА1600. Номинальный ток 1600 А.



10. Выбор питающих кабелей

10.1 Выбор питающих кабелей от ГПП до КТП

Кабельная линия, по которой трансформаторная подстанция получает питание, прокладывается в земле. Выбирается кабель марки АПвП на напряжение 10 кВ. Материал жил - алюминий, число жил - 3, изоляция жил и оболочка кабеля выполнена из сшитого полиэтилена.

Выбор сечения данных кабелей производится по трём условиям: по экономической плотности тока; по нагреву в длительном режиме; по стойкости к току короткого замыкания. Затем из трех найденных стандартных сечений выбирается наибольшее.

10.2 Выбор сечения кабеля по нагреву

Условие выбора кабеля по нагреву:

где Iд.д - длительно допустимая токовая нагрузка на кабель, А;

Iр - расчётный ток, А.

Согласно ПУЭ проводники должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учётом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, режимов после ремонта. Так как цеховая двухтрансформаторная подстанция получает питание по двум кабелям и при отключении одного из них (в ремонтном или послеаварийном режимах) нагрузка другого возрастает, то:

где Uвн - номинальное напряжение высокой стороны трансформатора, кВ.

Принимается сечение кабеля 25 мм² с Iд.д = 115 А.

10.3 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

Определяется экономическую плотность тока для кабеля АПвП в зависимости от продолжительности использования максимума нагрузки по данным ПУЭ. При Тм = 8000 ч для предприятия машиностроения (3 смены по заданию). При данном Тм для предприятия, при алюминиевых жилах кабеля и изоляции из сшитого полиэтилена экономическая плотность тока составляет jэк = 1,6 А/мм² [6].

Экономически выгодное сечение:

где Iр ГПП 10 - расчётный ток линии, который принимается из условий нормальной работы и при его определении не учитывается увеличение тока в линии при авариях или ремонтах в каком-либо элементе сети, А.

Ближайшее стандартное сечение для кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвП 3х35 мм² с Iд.д = 140 А.

10.4 Выбор сечения кабеля по термической стойкости

Сечение, обеспечивающее термическую устойчивость проводника к току короткого замыкания, определяется по выражению:

где С - термический коэффициент, А·с^0,5/мм². Для кабелей с алюминиевыми жилами и АПвП изоляцией С = 65 А· с^0,5/мм²;

I_? - установившийся ток короткого замыкания (взято из задания), А;