1. Расчет максимальных нагрузок

1.1 Расчет электрических нагрузок цеха МСЦ

Расчет электрических нагрузок проводится методом упорядоченных диаграмм. Все приемники разбиты на группы, имеющие одинаковые коэффициенты мощности соs (tg ). Для всей группы с переменным графиком нагрузки определяется эффективное число электроприемников:

(1.1)

где Pнi - номинальная мощность i - потребителя.

Nэф=47.75

Коэффициент использования средневзвешенный:

(1.2)

где Рсмi- средняя нагрузка за максимально загруженную смену.

Кисв = 0.15;

Рсмi = Рнi*Киi;

Qсмi = Рсмi*tg I

Расчетная нагрузка



Ррi=Рсмi*Км;

Qрi =Qсмi;

Расчетная нагрузка освещения определяется по удельной плотности нагрузки:

Рр осв =Руд* F; (1.3)

где Руд = 19 вт/м² удельная плотность нагрузки.

F= 60*24=1440 м² площадь цеха.

Росв = 19*60*24=27.36 квт.

(1.4)

Расчетные нагрузки всех потребителей складываются.

In=Ip+Iпуск наиб (много электроприемников).

In=Ip-Iн наиб +Iпуск наиб (мало приемников).

где In - пиковый ток.

Iпуск наиб - пусковой ток наибольшего по мощности двигателя;

Iн наиб - номинальный ток наибольшего по мощности двигателя;

Ip - расчетный ток двигателя;

Iпуск наиб = 5*Iн наиб



1.2 Расчет электрических нагрузок фабрики

В практике проектирования систем электроснабжения сетей до 1000 В и выше применяют различные методы определения электрических нагрузок.

Расчет электрических нагрузок фабрики произведем по установленной мощности и коэффициенту спроса, так как определение расчетной силовой нагрузки, по этому методу является приближенным и поэтому его применение рекомендуется для предварительных расчетов и определение электрических нагрузок.

Расчетную нагрузку однофазных по режиму работы приемников определяют по формуле:

Рр = Кс,а *Рном; (1.5)

Qp = Рр*tg; (1.6)

где Кс,а - коэффициент спроса по активной мощности, принят по таблице 22[2];

Рном - номинальная (установленная) мощность электроприемника, кВт;

tg - соответствует соs данной группы приемников, взят из табл. 22[2];

Sp - полная мощность, кВа.

Пример расчета нагрузок для насосной станции 1 подъема:

Рр = 194 * 0.9 = 174.6 кВт;

Qр = 174.6 * 0.75 = 130.95 кВар;

Расчетные нагрузки для остальных приемников электрической энергии рассчитываются аналогичным образом.

После расчета нагрузок приемников электрической энергии рассчитываются потери в цеховых трансформаторных подстанциях (ТП). Потери активной и реактивной энергии в цеховых ТП принимаются 2% и 10% (соответственно) от полной нагрузки всех цехов напряжением до 1000 В.

Потери в цеховых ТП составляют:

Р = 0.02*2667 = 53.34 кВт;

Q = 0.1 *2667 = 266.7 кВар;

После расчета электрических нагрузок электроприемников напряжением до 1000 В и расчета электрических нагрузок электроприемников напряжением выше 1000 В их суммируют с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки отдельных групп. Значение коэффициента разновременности максимумов нагрузки можно приближенно принимать равным 0.9 [6].

Полная суммарная нагрузка по фабрике с учетом коэффициента разновременности максимума:

(1.7)

где Рр - расчетная активная мощность приемника электрической энергии напряжением до 1000 В, кВт;

Qр - расчетная реактивная мощность приемника электрической энергии напряжением до 1000 В, кВт;

Рр - расчетная активная мощность приемника электрической энергии напряжением выше 1000 В, кВт;

Qр- расчетная реактивная мощность приемника электрической энергии напряжением выше 1000 В, кВт;

Кр.м = 0.9 коэффициент разновременности максимумов нагрузки



После расчета электрических нагрузок фабрики составляется свободная таблица (2.3) электрических нагрузок отдельных приемников электрической энергии.

F= 60*24=1440м^{2 -} площадь цеха.

Росв=19*60*24=27,36 квт.

Расчетные нагрузки для остальных приемников электрической энергии рассчитываются аналогичным образом, поэтому сведены в таблицу 1

Таблица 1

N п/п	Наименование электроприемников	Кол-во электрпр.	Установленн. мощность ПВ 100% кВт	М	Ки	соs ч /tg ч	Средняя нагрузка за maх загружен. смену	Nэф	Км	Расчетные нагрузки за смену.	Iр,
			одного	общая				Рсм, кВт	Qсм, Квт			Pр, Квт	Qр, кВар	Sр, кВар
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
ПР1	Радиально-сверлильный 2М 550	3	27	81		0,14		11,3	19,5			29,83	19,5
	Настольно-сверлильный С10Р-15П	2	26	52		0,14	0,5 /1,73	7,28	12,6	5,99	2,6	19,22	12,6	74,4	107,4
	Кран-балка МК 20	1	25	25		0,2		5	8,65			13,2	8,65
	ИТОГО:	6		158		0,15		23,58	40,75			62,25	40,75
ПР2	Настольно-сверлильный С10Р-15П	1	26	26		0,14	0,5/1,73	3,64	6,3			9,61	6,3
	Вертикально-сверльный 2Р40	3	23	69		0,14	0,5/1,73	9,66	16,7	5,98	2,6	25,5	16,7
	Зубофрез 5К 328	1	22,7	22,7		0,17	0,65/1,1	3,86	4,5			10,19	4,5
	Кран-балка МК 20	1	25	25		0,2	0,5/1,73	5	8,65			13,2	8,65
	ИТОГО:	6		142,7		0,15		22,16	36,15			58,5	36,15	68,8	99,3
ПР3	Зубофрез 5К 238	1	22,7	22,7		0,17	0,65/1,1	3,86	4,5			10,19	4,5
	Кругло-шлифовальный 3М174	1	20	20		0,17	0,5/1,7	3,4	5,9	5,97	2,6	8,98	5,9
	Кран-балка МК 20	1	25	25		0,2	0,5/1,7	5	8,65			13,2	8,65
	ИТОГО:	6		132,8		0,15		21,36	34,85			56,39	34,85	66,3	95,7
ПР4	Координ.-расточный 2А 265	1	16,5	16,5		0,17	0,65/1,1	2,8	3,3			7,39	3,3
	Токарно-револьв. 1Г 340 П	2	15,5	31		0,14	0,45/1,9	4,34	8,6			11,46	8,6
	Долбежный 7403	2	13,8	27,6		0,14	0,45/1,9	3,86	7,7	5,97	2,6	10,19	7,7
	Горизонтально-фрезерный 6Г 82	1	13,5	13,5		0,14	0,5/1,7	1,89	3,3			4,99	3,3
	ИТОГО:	6		88,6		0,15		12,89	22,9			34,03	22,9	41,0	59,2
ПР5	Вертикальный фрезерный 6Т 12	1	13	13		0,14	0,5/1,7	1,82	3,1			4,8	3,1
	Плоскош. 3Д 725	1	12,7	12,7		0,17	0,5/1,7	2,16	3,7			5,7	3,7
	Универсально-заточный 3В642	2	11,3	22,6		0,14	0,4/2,3	3,16	7,24	5,97	2,6	8,34	7,24
	Токарно-винторезный 1М 65	2	11	22		0,14	0,45/1,9	3,08	6,1			8,13	6,1
ПР6	Токарно-винторезный1М 64	2	11	22		0,14	0,45/1,9	3,08	6,1			8,13	6,1
	Поперечно-строгальный 7110	1	11	11		0,14	0,45/1,9	1,54	3,0			4,07	3,0
	Внутри-шлифовальный 3К322	1	10,2	10,2		0,17	0,5/1,73	1,73	3,0	5,97	2,6	4,57	3,0
	Универсально-зубофрезный 5Р 22	2	7	14		0,17	0,65/1,1	2,4	2,8			6,34	2,8
	ИТОГО:	6		57,2		0,15		8,75	14,9			23,1	14,9	27,5	39,7
ПР7	Координ.-расточный 2А 265	1	16,5	16,5		0,17	0,65/1,1	2,8	3,3			7,39	3,3
	Токарно-револьв. 1Г 340 П	1	15,5	31		0,14	0,45/1,9	4,34	8,6			11,46	8,6
	Долбежный 7403	2	13,8	27,6		0,14	0,45/1,9	3,86	7,7			10,19	7,7
	Токарно-винторезный 1К 62	1	15	15		0,14	0,45/1,9	2,1	4,2	5,97	2,6	5,54	4,2
	Вентилятор АИ	1	17	17		0,7	0,8/0,75	11,9	8,9			11,9	8,9
	ИТОГО:			107,1		0,2		25,0	32,7			46,48	32,7	56,8	82,0
ПР8	Горизонтально-фрезерный 6Г 82	1	13,5	13,5		0,14	0,5/1,73	1,89	3,3			3,97	3,3
	Вертикально-фрезерный 6Т 12	1	13	13		0,14	0,5/1,73	1,82	3,1	6,95	2,1	3,82	3,1
	Универсально-заточный 3В6 42	2	11,3	22,6		0,14	0,4/2,29	3,16	7,24			6,64	7,24
	Токарно-винторезный 1М 64	3	11	33		0,14	0,45/1,98	4,62	9,14			9,7	9,14
	ИТОГО:	7		82,1		0,14		11,49	22,78			24,13	22,78	33,2	47,9
ПР9	Токарно-винтовой 1М 64	2	11	22		0,14	0,45/1,98	3,08	6,1			8,13	6,1
	Поперечно-строгальный 7110	1	11	11		0,14	0,45/1,98	1,54	3,0			4,07	3,0
	Внутри-шлифовальный 3К 322	1	10,2	10,2		0,17	0,5/1,73	1,73	3,0	5,59	2,6	4,57	3,0
	Универсально-зубофрезный 6Р 20	1	7	7		0,17	0,65/1,17	1,19	1,4			3,14	1,4
	Токарно-винторезный 1К 62	1	4,6	4,6		0,14	0,45/1,98	0,64	1,28			1,69	1,28
	Вентилятор АИ	1	17	17		0,7	0,8/0,75	11,9	8,9			11,9	8,9
	ИТОГО:	7		71,8		0,28		20,08	23,68			33,5	23,68	41,0	59,2

Таблица 2- Расчет электрических нагрузок фабрики

Наименование объекта	Категория	Номинальная мощн. Pном,кВт	К-т спр.	tg	Расчетная нагрузка по фабрике
					Pp,кВт	Qр,кВар	Sр,кВа
1	2	3	4	5	6	7	8
Нагрузка ниже 1000 в.
1.Фабрика.	2	2826	0,7	0,75	1407	1055,25	1758,75
2. Пульпонасосная станция	2	36	0,5	0,88	9	7,9	11,98
3. Насосная станция 1-го подъема.	2	18	0,9	0,75	174,6	130,95	218,25
4. Насосная оборотной воды.	2	18	0,5	0,88	4	3,52	5,33
5. Сифонный водозабор	2	60	0,95	0,88	57	50,16	75,9
6. Участок ремонтных работ.	2	71	0,35	0,62	23	14,26	27
Освещение.	3	580	0,9	0,48	522	250,6	579
Суммарная нагрузка ниже 1000 в.					2196,6	1512,64	2667
Суммарные потери в трансформаторах.					53,94	266,7
Нагрузка выше 1000 в.
1. Фабрика.	2	1260	0,85	0,48	1071	518,7	1190
2. Пульпонасосная станция	2	800	0,85	0,48	340	163,2	377
3. Насосная оборотной воды.	2	1260	0,8	0,48	756	362,88	838,6
Суммарная нагрузка выше 1000 в.					4415,2	2815,72	5236,46
Итого по фабрике с учетом Крн = 0,9					3973,7	2533,878	4712,8

1.3 Расчет электрических нагрузок с применением ЭВМ

Расчет электрических нагрузок - одна из тех операций, которые наиболее легко поддаются автоматизации с помощью ЭВМ. Предложено несколько алгоритмов и программ машинного расчета электрических нагрузок, однако наиболее простым является алгоритм расчета трехфазных электрических нагрузок, разработанный мной.

В основу этого алгоритма положен метод упорядоченных диаграмм. Особенность алгоритма заключается в том, что он позволяет за один прием определить расчетные нагрузки для любого количества элементов цеховой электрической сети (ЦЭС) с неограниченным количеством приемников электроэнергии. Алгоритм разработан с учетом иерархичности структуры цеховых сетей и реализуется на ЭВМ любою класса.

Исходная информация для расчета электрических нагрузок накапливается в специальном оперативном массиве Н, число строк которого равно количеству ступеней распределения электроэнергии. Максимальное количество ступеней распределения электроэнергии (трансформаторы, шинопроводы, магистрали, силовые распределительные пункты) определяются конкретной программой и в данном случае принято равным 10. Количество столбцов принято равным шести, что вытекает из сущности метода упорядоченных диаграмм. По каждому приемнику электроэнергии с переменным графиком нагрузки (с коэффициентом использования Ки<0,6) для всех ступеней ЦЭС, через которые он получает питание, в столбцах соответственно накапливаются данные номинальная мощность Рном, квадрат номинальной мощности Рном², средние активные Рср и реактивные Qсp нагрузки. По каждому приемнику электроэнергии с практически постоянным графиком нагрузки (Ки>=0,6) - средние активные Рср и реактивные Qсp нагрузки. Вводить необходимо следующие показатели по порядку :

1. Количество приемников (общее).

2. Ступень.

3. Группа.

4. Количество однотипных приемников.

5. Рном одного приемника.

6. К(и) - коэффициент использования.

7. tg . - тангенс .



1.4 Выбор числа, мощности и расположения цеховых трансформаторных подстанций низковольтной сети

Число трансформаторов выбирается в зависимости от условий окружающей среды, мощности потребителей, категорийности и режима работы приемников электроэнергии. Мощность цеховых трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечивать питание всех приемников промышленных предприятий. Так как в цехе имеются потребители разных категорий надежности, требуется определить коэффициент загрузки трансформаторов средневзвешенный, по которому будет определятся число трансформаторов:

Кз_I*Pp_I+Кз_II*Pр_II+Кз_III*Рр_III'

Kзсв= ; (1.8)

Рр_I+Рр_II+Рр_III Pp_I

где Рр_I - мощность потребителей 1 категории (60%);

Pp_II - 40%- мощность потребителей 2 категории;

Pp_III - мощность потребителей 3 категории;

KзI =0,7 - коэффициент загрузки трансформаторов 1 категории;

KзII =0,85 коэффициент загрузки трансформаторов 2 категории;

KзIII=0 коэффициент загрузки трансформаторов 3 категории.

Номинальная мощность трансформаторов определяется по удельной плотности нагрузки:

Принимаю номинальную мощность трансформатора Sнэ=160 квА. Определяем число трансформаторов, требующихся для передачи полной мощности потребителям:

(1.9)

Принимаю 3 трансформатора мощностью по 160 квА ТСЗ - 160/10. Так помещение пожароопасное, то в цехе целесообразно применение сухого трансформатора.

1.5 Выбор числа, мощности и расположения цеховых трансформаторных подстанций высоковольтной сети

Минимально возможное число трансформаторов:

(1.10)

где Pр расчетная активная низковольтная нагрузка, кВт

Кз.св =0,7 - средневзвешенный коэффициент загрузки

N - добавка до целого числа.

Sн.э =-630 кВа - эффективная мощность трансформаторов при удельной плотности нагрузки до 0,2 кB*A/м²

Экономически оптимальное число трансформаторов:

Nопt = Nmin + m; (1.11)

где m - дополнительно установленные трансформаторы.



Nопt=6+0=6 трансформаторов.

Максимальная реактивная мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы:

(1.12)

Суммарная мощность конденсаторных батарей на напряжение до 1000В:

Qнк₁=Qp - Qmaх₁m; (1.13)

где Qp - расчетная реактивная мощность приемника электрической энергии без учета потерь в трансформаторах

Qнк₁ =1262 -1391,44 = 129,4Квар;

Так как расчете Qнк 0, то установка батарей конденсаторов при выборе оптимального числа трансформаторов не требуется.

Определяем коэффициент загрузки трансформаторов:

(1.14)

Sp --полная низковольтная нагрузка из таб. кВа;

n - количество устанавливаемых трансформаторов;

S ном,т номинальная мощность трансформаторов, кВа;

Пример расчета коэффициента загрузки Кз для фабрики:

Принимаем к установке на фабрике, а именно, в цехе рудоподготовки и цехе обогащения четыре трансформатора, по два в каждом цеху, марки ТМ 630/6.

Паспортные данные трансформаторов взяты из табл:

Ubh 6кВ

Iхх = 2%

Uhh = 0,4кВ;

Раз = 7,6кВт

Рхх = 1,42кВ;

Uкк = 5,5 %;.

Результаты выбора трансформаторов для остальных приемников электрической энергии и расчета коэффициента загрузки производится аналогично и сведен в табл .3

Таблица 3 - Число, мощность и тип трансформаторов

Наименование объекта	Sр, кВа	n*Sном.тр	Кз	Тип трансформатора
1	2	3	4	5
1. Фабрика.	1758,75	4х630	0.7	ТМ 630/6
2. Насосная станция 1-го подъема.	218,25	2х160	0.7	ТМ 160/6
3. Насосная оборотной воды и сифонный водозабор.	81,23	1х100	0.8	ТМ 100/6
4. Освещение.	579	1х630	0.9	ТМ 630/6



2 Выбор схемы электроснабжения цехов

2.1 Выбор схемы и расчет низковольтной цеховой сети

Так как мощность потребителей большая и присутствуют потребили 1 категории, то потребители запитываются с шин трансформатора. В цехе принимаю радиальную схему электроснабжения с одной трансформаторной подстанцией, включающей в себя два трансформатора. Так как помещение пожароопасное, то питающие проводки выбираю типа АПРТО, проводники прокладываются в стальных трубах. Выбор питающих проводников по экономической плотности не производится, так как выбранное сечение проводов и жил кабелей в 2-3 раза превышают выбранные по нагреву расчетным током. В нормальном и аварийном режимах питающие линии должны удовлетворять условиям:

Кпр*Iдоп1 Iо; (2.1)

Кпр*Кпер*Iдоп I ав; (2.2)

где Кпр коэффициент, учитывающий особенности прокладки;

Кпр=1 - если прокладывается 1 кабель;

Кпр=0,9- если прокладывается 2 кабеля;

Iдоп - длительно допустимый ток выбранного проводника;

Iо номинальный ток;

Кпер = 1,3- коэффициент перегрузки;

Iaв - аварийный ток.

Проверка по согласованию с действием защиты производится после выбора защитных устройств, пункт 6.1.

Номинальный ток единичного потребителя рассчитывается по формуле:

(2.3)

где Pном - номинальная мощность единичного потребителя;

Uном - номинальное напряжение (0,4 кв).

Пример расчета для потребителя номер один токарно-винторезный.

При токе потребителя 35,3 А выбираю кабель АПРТО сечением 10 мм² (3 а; провода по 10 мм²), допустимый ток при таком сечении 47 А.. Все питающие проводники от единичных потребителей сводятся в распределительные пункты типа ПР с 6-8 отходящими линиями. К распределительным пунктам подходят кабели такого же типа, что и к единичным потребителям, но большего сечения. Для того, чтобы найти расчетный ток кабелей, подходящих к распределительным пунктам, составляется таблица, "Расчет электрических нагрузок цеха", но потребители запитываются по группам как они подключаются к распределительным пунктам. После расчета таблицы находится ток кабеля:

(2.4)

Выбор питающих проводников сведен в табл. 4

Таблица 4 - Выбор питающих проводников

N п/п	Снабжаемый потребитель	Рном, кВт	соs ч	I0, А	Тип провода	Сечение, м2	Iдоп, А
1	Токарно-винторезный станок 1М 64	11	0,45	35,3	АПРТО	3Х10	47
2	Токарно-винторезный станок 1К 62	4,6	0,45	14,8	АПРТО	3Х2,5	19
3	Токарно-винторезный станок 1М 65	15	0,45	48,1	АПРТО	3Х16	60
4	Токарно-револьверный станок 1Г340П	15,5	0,45	49,7	АПРТО	3Х16	60
5	Долбежный станок 7403	13,8	0,45	44,3	АПРТО	3Х10	47
6	Поперечно-строгальный станок 7110	11	0,45	35,3	АПРТО	3Х10	47
7	Универсально-фрезерный станок 6Р82Ш	21,7	0,5	62,6	АПРТО	3Х25	80
8	Горизонтально-фрезерный станок 6Г 82	13,5	0,5	39,0	АПРТО	3Х10	47
9	Вертикально-фрезерный станок 6Т 12	13	0,5	37,5	АПРТО	3Х10	47
10	Зубофрезерный станок 5К 328	22,7	0,65	50,4	АПРТО	3Х16	60
11	Универсальный зубофрезерный 5Р 20	7	0,65	15,5	АПРТО	3Х2,5	19
12	Круглошлифовальный станок 3М 174	20	0,5	57,7	АПРТО	3Х16	60
13	Плоскошлифовальный станок 3Д 725	12,7	0,5	36,7	АПРТО	3Х10	47
14	Внутришлифовальный станок 3К322	10,2	0,5	29,4	АПРТО	3Х6	32
15	Вертикально-сверлильный станок 2Р40	23	0,5	66,4	АПРТО	3Х25	80
16	Радиально-сверлильный станок 2М550	27	0,5	78,0	АПРТО	3Х25	80
17	Настольно-сверлильный станок С10Р-15П	26	0,5	75,1	АПРТО	3Х25	80
18	Координатно-расточный станок 2А265	16,5	0,65	36,6	АПРТО	3Х10	47
19	Универсально-заточный станок 3В642	11,3	0,4	40,8	АПРТО	3Х10	47
20	Кран-балка электрическая МК 20	25	0,5	72,2	АПРТО	3Х25	80
21	Вентилятор АИ	17	0,8	30,7	АПРТО	3Х6	32
22	Освещение	27,36	1	39,5	АПРТО	3Х10	47
23	Провод к ПР1			107	АПРТО	3Х50	130
24	Провод к ПР2			99,3	АПРТО	3Х50	130
25	Провод к ПР3			95,7	АПРТО	3Х50	130
26	Провод к ПР4			59,2	АПРТО	3Х16	60
27	Провод к ПР5			48,6	АПРТО	3Х16	60
28	Провод к ПР6			39,7	АПРТО	3Х10	47
29	Провод к ПР7			82,0	АПРТО	3Х35	95
30	Провод к ПР8			47,9	АПРТО	3Х16	60
31	Провод к ПР9			59,2	АПРТО	3Х16	60

После расчета таблицы находим расчетный ток, который протекает по проводу к распределительному пункту, например к ПР1:

Пример выбора АВ для провода к ПР1:

Номинальный ток в проводе 107.4 А.

Выбираем АВ: А3710Б с Iном=160А.

Ток установки электромагнитного расцепителя;

Ток теплового расцепителя:

Iт = 1.3*107,4=139,4А. (2.5)

2.2 Выбор схемы и расчет высоковольтной сети

Система электроснабжения предприятия состоит из источников питания и линий электропередач, осуществляющих подачу электроэнергии к предприятию, понижающих, распределительных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабелей и воздушных линий.

Требования, предъявляемые к электроснабжению предприятий в основном зависят от потребляемой ими мощности и характера электрических нагрузок, особенностей технологии производства, климатических условий, загрязненности окружающей среды и других факторов.

Схемы и конструктивное исполнение системы электроснабжения должны обеспечивать возможность роста потребления электроэнергии предприятием без коренной реконструкции системы электроснабжения. Требования технологии оказывают решающее значение при определении степени надежности питания и построения схемы электроснабжения. Недоучет этих требований может привести как к недостаточному резервированию, так и к излишним затратам.

Источником электроснабжения обогатительной фабрики будет служить энергосистема, через ГПП, примыкаемой к территории обогатительной фабрики. От ГПП до распределительных устройств обогатительной фабрики электроэнергия передается по воздушным линиям электропередачи напряжением 6000 В.

Вторая линия электропередачи обеспечивает передачу электроэнергии от ГПП до КТПН насосной станции 1 подъема, с отпайками к распределительному устройству 6000В насосной станции оборотной воды. Каждая линия состоит из двух взаиморезервируюмых цепей. От распределительного устройства 6000В обогатительной фабрики по кабельным линиям 6000В осуществляется питание:

-двух высоковольтных электродвигателей бесшаровых мельниц мокрого самоизмельчения руды (по 630 кВт каждый);

-двух комплектных трансформаторных подстанций цеха рудоподготовки мощностью 630 кВа каждая;

-двух комплектных трансформаторных подстанций цехов обогащения и доводки мощностью 630 кВа каждая;

-одной комплектной трансформаторной подстанции мощностью 630 кВа для электрического освещения помещений и территории фабрики. По степени надежности электроснабжения фабрика и хвостовое хозяйство относятся к потребителям 2 категории.

Согласно параграфу 13.28 ПУЭ сборные шины в пределах РУ по экономической плотности тока не выбираются, поэтому выбор производим по допустимому току, равного току наиболее мощного присоединения, в данном случае генератора. Наибольший ток нормального режима принимается при загрузке генератора до номинальной мощности Рном, при номинальном напряжении U соs ф ном:

(2.3)

где Рном - номинальная мощность генератора

Vном - номинальное напряжение сети ,кВ;

соs - коэффициент мощности

Принимаем шины прямоугольного сечения алюминиевые 2(40*4) мм²,

Iдоп = 480А

Проверяем выбранное сечение шин по допустимому току в нормальном режиме:

Imaх Iдоп;

Imaх = 458,7А Iдоп = 480 А;

Проверка сборных шин на термическую стойкость производится после расчетов токов короткого замыкания .

Условие проверки:

Sт min Sт

где S т min - минимальное сечение по термической стойкости ,мм²;

S т - выбранное сечение шин, мм².

Выбор сечения линий электропередач производим по экономической плотности тока:

(2.5)

где Iр - расчетный ток линии;

э - экономическая плотность тока

Fэ - сечение линии, мм².

По допустимому току нагрева в послеаварийном режиме:

Iдоп Iав;

где Iдоп - допустимый ток нагрева линии



Определим расчетный ток линии:

(2.6)

где Sp = 29 3,75 кВА - расчетная мощность фабрики

V = 6,3 кВ подводимое напряжение;

n - количество линий;

Iав = 2*Iр = 2*135,3 =270А.

Определяем сечение линии электропередачи:

Выбираем воздушную линию из 2-х взаиморезервирующих цепей марки АС/16, Iдоп = ЗЗОА. Проверяем выбранное сечение линии по нагреву током послеаварийном режиме:

Iдоп =ЗЗОА>Iав=270А

Sp = Sр пнс + Sp н об воды + Sp н 1 подъема; (2.7)

где Sp пн = 388,98 - расчетная мощность пульпонасосной станции

Sp н об воды = 919,83 кВА - расчетная мощность насосной станции оборотной воды

Sp н 1 подьема = 218,25 кВА - расчетная мощность насосной станции 1 подъема



Sp = 388,98 + 919,83 + 218,25 = 1527,06 кВА;

Iрав = 2*Iр =2*70 = 140 А;

Выбираю воздушную линию из двух взаиморезервируемых линий марки АС 50/8, Iдоп = 210А.

Проверяем их по нагреву током в послеаварийном режиме:

Iдоп = 210А > I ав = 140А;

Sp = Sр н об воды + Spн 1 подъема; (3.8)

Sp =919,83+218,25 = 1138,88 кВА;

Iав = 2*52,2 = 104.4А

Выбираю сечение воздушной линии АС 35/6,2; Iдоп =175.A

Проверяем линию по нагреву током в послеаварийном режиме:

Iдоп = 175А > Iав =104,4А.

Sp = 218.25А;

Iав = 2*10 = 20 А;

Выбираем сечение воздушной АС25/4,2; Iдоп = 135А. Проверяем линию по нагреву током в послеаварийном режиме:

Iдоп = 135А > Iав =20А.

Выбор сечения питающих кабелей производим:

- по экономической плотности тока;

- по допустимому току нагрева в нормальном и аварийном режимах;

- по термической устойчивости к токам КЗ.

Выбор кабельной линии производим по расчетному току трансформатора:

(2.9)

где Spm = 630 кВА - расчетная мощность трансформатора

Vн = 6,3 кВ - подводимое напряжение:

где э =1,4 мм² - экономическая плотность тока для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной изоляцией в алюминиевой оболочке, при числе часов использования максимума нагрузки 4000 часов

Принимаю кабель марки ААШ_в проложенный в кабельном канале, сечением 35 мм². Выбор сечения кабеля по допустимому току нагрева производится по неравенствам:

в нормальном режиме:

(2.10)



где Iр - расчетный ток трансформатора;

Кпр - коэффициент прокладки учитывающий число параллельно работающих кабелей проложенных в земле.

Кпр =1- так как прокладывается 1 кабель

Iдоп =125А >Iр-57,8А.

в аварийном режиме:

где Кпер - коэффициент перегрузки, на начальной стадии проектирования допускается перегрузка кабеля на 30%

После расчета тока КЗ производим проверку выбранного сечения кабеля по термической устойчивости к токам КЗ.

=57,8 А

Iав = 1.4 Iр +Ip = 1.4* 57.8 + 57,8 - 138,72 А.



3. Расчет токов короткого замыкания

3.1 Расчет токов короткого замыкания и проверка на устойчивость основного электрооборудования низковольтной сети

Первую точку для определения тока КЗ выбираем сразу после трансформатора. В этой точке ток КЗ будет максимальным, и если он будет меньше, чем предел динамической устойчивости у автоматов, то оборудование выбрано верно и расчет токов КЗ на этом прекращается.

Трансформатор:

ТСЗ-160/10 Ква

SH=160 кВА

Uвн = 10 кВ

Uнн = 0,4 кВ

Рхх = 700 Вт

Ркк=2700

Uкк = 5,5%

Iхх = 4%

Ток трехфазного КЗ определяется по формуле:

(3.1)

где Uн - номинальное напряжение сети, В;

R - суммарное активное сопротивление цепи, мОм;

Х - суммарное реактивное сопротивление цепи, мОм;

R = Ртр+Рав (3.2)



Rав =1,1 мОм - активное сопротивление АВ с учетом переходных сопротивлений контактов

R = 16,9+1,1 мОм = 18мОм

Х = Хтр+Хав ; (3.3)

где Хав = 0,5 мОм - реактивное сопротивление АВ

(3.4)

реактивное сопротивление трансформатора;

Х =52,3+0,5 =52,8 мОм

Ударный ток КЗ находим по формуле:

(3.5)

где Ку =( 1+е ) - ударный коэффициент;

Ку =( 1+е ) = 1.33;

Iу = 1,41*1,33*4,14=7,8 кА;



Для точки К2:

R = Rтр +Rав1+Rав2+Rкл1

Rав 1,2 =1,1 мОм - активное сопротивление АВ с учетом переходных сопротивлений контактов

Rкл1=4 мОм

R= 16,9+1,1+1,1+4 =23,1мОм

Х = Хтр+Хав1+Хав2+Хкл1;

где Хав 1,2 = 0,5 мОм - реактивное сопротивление АВ

реактивное сопротивление трансформатора;

Х =52,3+0,5+0,5+0,828= 54,1 мОм

Ударный ток КЗ находим по формуле:

Ку =( 1+е ) -ударный коэффициент;

Ку =( 1+е ) = 1.26;

Iу = 1,41*1,26*3,08 = 7,740 кА;