Электроснабжение ремонтно-механического цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электроснабжение ремонтно-механического цеха»

Содержание

1. Общая часть

1.1 Введение

1.2 Краткое описание технологического процесса

1.3 Выбор напряжения и рода тока

1.4 Выбор схемы электроснабжения

2. Расчётная часть

2.1 Расчёт мощности цеха

2.2 Расчёт числа и мощности трансформаторов

2.3 Расчёт силовой сети

2.4 Расчёт ответвлений к станкам

2.5 Расчёт токов КЗ

2.6 Выбор и проверка аппаратуры и токоведущих частей с высокой и низкой стороны

2.7 Выбор компенсирующих устройств

2.8 Расчёт заземления

Список литературы

1. Общая часть

1.1 Введение

К области электроснабжения относятся: производство, передача и распределение электроэнергии. Электроэнергию вырабатывают электростанции, которые подразделяются на гидравлические и тепловые. Последние в свою очередь делятся на конденсаторные, противодавленческие и смешанные.

Основными потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия, которые обычно находятся либо в соответствующих сырьевых районах, либо в близи населённых пунктов промышленных районов.

Очевидно, что месторасположения заводов и фабрик не может совпадать с местом строительства гидростанций и крупных конденсационных станций.

Чем мощнее электростанция, тем больше фабрик, заводов или цехов она может снабжать электроэнергией и тем значительнее будет обслуживаемый ей район. Следовательно, при любых условиях возникает необходимость в передаче электроэнергии от электростанции к потребителям.

Передача электроэнергии осуществляется посредством линий электропередач и трансформаторов, устанавливаемых на повышающих и понижающих подстанциях.

Промышленными потребителями электроэнергии в большинстве случаев являются электродвигатели и светильники, количество которых весьма велико. Поэтому при передаче электроэнергии, одновременно должно происходить её постепенное распределение и разделение, сначала между крупными потребителями, а затем между всё более и более мелкими.

Распределение электроэнергии осуществляется в распределительных устройствах подстанций и в распределительных пунктах.

В электроснабжении предприятий все связанные со станциями вопросы имеют важное значение.

1.2 Краткое описание технологического процесса

Ремонтно-механический цех относится к вспомогательным цехам завода. Он обслуживает все цеха основного и вспомогательного производства завода, производит текущий и капитальный ремонт и изготавливает запасные части к оборудованию.

Электроприёмники цеха не связаны между собой технологическим процессом, их работа происходит независимо друг от друга и остановка одного или нескольких из них не вызывает остановки других электроприёмников.

В основном производстве механизмы РМЦ служат для обработки металлов.

В большинстве случаев такие цеха разбиваются на отделения, например: механическое, сварочное, кузнечное, сборочное, и т.д. Которые выполняют те или иные заказы основных цехов в соответствии с их требованиями.

Среда в цехе - нормальная.

По степени надёжности электроснабжения - относится к третьей категории.

1.3 Выбор напряжения и рода тока

Приёмники электрической энергии современных промышленных предприятий могут быть подразделены на группы, различающиеся по мощности, режиму работы, напряжению, роду тока.

Большая часть электроприёмников - электродвигатели производственных механизмов, электрическое освещение, электрические печи, электросварочные установки - являются, как правило, потребителями трёхфазного переменного тока промышленной частоты- 50 Гц.

Согласно ГОСТ 721-62, номинальные линейные напряжения электрических сетей в электроустановках до 1000 В должны соответствовать при трёхфазном переменном токе: 220, 380, 660 В.

Наибольшее распространение на промышленных предприятиях имеют установки переменного напряжения 380/220В с глухо - заземлённой нейтралью. Выбор данного напряжения и рода тока обеспечивает возможность использования общих трансформаторов для питания силовой и осветительной нагрузки, а также снижение потерь электроэнергии в цеховых сетях - по сравнению с напряжением 220/127В.

Указанное напряжение следует применять во всех случаях, где этому не препятствуют какие - либо местные условия и если технико - экономическими расчётами не доказана целесообразность применения более высокого напряжения. Наибольшая мощность трёхфазных электроприёмников, питаемых от системы напряжением 380 / 220В, не должна превышать величины, допускающей применение контакторов на ток 600 А.

1.4 Выбор схемы электроснабжения

Выбираем магистральную схему электроснабжения.

При магистральной схеме электроснабжения питающие магистрали присоединяются к распределительным щитам вторичного напряжения цеховых трансформаторных подстанций или непосредственно к трансформаторам по схеме блока: трансформатор - магистраль.

Дальнейшее распределение энергии производится распределительными магистралями, присоединёнными к главной магистрали с помощью коммутационных и защитных аппаратов.

Магистральные схемы, в отличие от радиальных, находят применение при нагрузках, которые распределены относительно равномерно по площади цеха.

Достоинство магистральной схемы питания заключаются в сравнительно небольшом количестве отходящих линий, уменьшающем расход цветных металлов, и уменьшения габаритов распределительных установок.

2. Расчётная часть

2.1 Расчёт мощности цеха

Расчёт мощности цеха производится методом коэффициента максимума.

Составляется таблица №-2

Питающая линия №1	Питающая линия №2	Питающая линия № 3	Питающая линия № 4
Группа А. Ки = 0,14	Группа А. Ки = 0.14	Группа В. Ки = 0.25	Группа А. Ки = 0.14	Группа А. Ки = 0.14
№ 1 - 10 кВт	Группа Б. Ки = 0.16	№ 18 - 7 кВт	Группа Б. Ки = 0.25	Группа Б. Ки = 0.3
№ 2 - 7 кВт	№ 10 - 2.8 кВт	№ 19 - 2.8 кВт	№ 24 - 4.5 кВт	№ 31 - 4.5 кВт
№ 3 - 1 кВт	№ 11 - 0.6 кВт	№ 20 - 12.65 кВт	№ 25 - 4.5 кВт	№ 32 - 1 кВт
№ 4 - 7 кВт	№ 12 - 6.325 кВт	№ 21 - 7.5 кВт	№ 26 - 4.5 кВт	№ 33 - 4.5 кВт
№ 5- 16.2 кВт	№ 13 - 3.525 кВт	№ 22 - 2.8 кВт	№ 27 - 4.5 кВт	Группа В. Ки = 0.8
№ 6 - 10 кВт	№ 14 - 10 кВт	№ 23 - 4.5 кВт	№ 28 - 0.6 кВт	№ 34 - 9.7 кВт с ПВ=65%
№ 7 - 4.5 кВт	№ 15 - 0.6 кВт		№ 29 - 0.6 кВт	№ 35 - 4.5 кВт
№ 8 - 2.8 кВт	№ 16 - 4.5 кВт		№ 30 - 20 кВт
№ 9 - 2.8 кВт	№ 17 - 6.2 кВт

Питающая линия № 5
Группа А. Ки = 0.1	Группа Г. Ки = 0.8
Группа Б. Ки = 0.25	№ 36 - 30 кВт
№ 37 - 10 кВт	№ 39 - 7 кВт
№ 41 - 1.4 кВт с ПВ=40	№ 38 - 4.5 кВт
Группа В. Ки = 0.5	№ 38 - 4.5 кВт

Расчёт:

1) Определяем для питающей линии 1 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)

Группа А: Рн = 4Ч7+1+2Ч7+3Ч4.5+2Ч2.8+4Ч2.8=73.3 кВт.

Группа Б: Рн = 5Ч10+2Ч16,2+6Ч10=142,4 кВт.

Всего по линии 1 ?Рн = 73,3+142,4 = 215,7 кВт.

2) Определяем для питающей линии 2 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)

Группа А: Рн=5Ч0,6+6,325+ 3,525+3Ч0,6+4Ч4,5+ 6,2+7+2Ч2,8+2Ч7,5+ 2,8+3Ч4,5 = 82,75 кВт.

Группа Б: Рн = 10+2Ч12,6 = 35,3 кВт.

Группа В: Рн = 2,8 кВт.

Всего по линии 2 ?Рн = 82,75+35,3+2,8 = 120,85 кВт.

3) Определяем для питающей линии 3 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)

Группа А: Рн = 2Ч4,5+2Ч0,6 = 10,2 кВт.

Группа Б: Рн = 4,5+4Ч4,5+4,5+0,6+2Ч20 = 67,06 кВт.

Всего по линии 3 ?Рн = 10,2+67,06 = 77,26 кВт.

4) Определяем для питающей линии 4 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)

Группа А: Рн = 4,5+2Ч1+4,5 = 10 кВт.

Группа Б: так как все электроприёмники должны быть приведены к ПВ = 100% то приведём сварочные аппараты с ПВ = 65%

и Рн=9,7 кВт. К ПВ=100%

Рн = РпЧvПВп

Рн = 9,7Чv0,65 = 7,8 кВт.

Мощность Группа Б. Рн = 3Ч7,8 = 23,4 кВт.

Группа В: Рн = 2Ч4,5 = 9 кВт.

Всего по линии 4 ?Рн = 10+23,4+9 = 42,4 кВт.

5) Определяем для питающей линии 5 общую мощность Рн, кВт. Группа А: так как все электроприёмники должны быть приведены к ПВ = 100% то приведём кран-балку с ПВ = 40% и Рн=1,4 кВт. К ПВ=100%

Рн = РпЧvПВп [4,стр.68 (3,10)]

Рн = 1,4Чv0,4 = 0,9 кВт

Мощность Группа А. Рн = 0,9 кВт.

Группа Б: Рн = 10 кВт.

Группа В: Рн = 7 кВт.

Группа Г: Рн = 30+4,5+2Ч4,5 = 43,5 кВт.

Всего по линии 5 ?Рн = 0,9+10+7+43,5 = 61,4 кВт.

Итого по цеху ?Рн = 215,7+120,85+77,26+42,4+61,4 = 517,6 кВт.

6) Для каждой питающей линии определяем отношение: m = Рн max/ Pн min

Где Рн max и Рн min - соответственно наибольшая и наименьшая мощности двух электроприёмников в данной линии

Питающая линия 1: m = 16.2/1 = 16.2

Питающая линия 2: m = 12,65/0,6 = 21,1

Питающая линия 3: m = 20/0,6=33,3

Питающая линия 4: m = 7,8/1 = 7,8

Питающая линия 5: m = 30/0,9 = 33,3(1)

Итого по цеху: m = 30/0,6 = 50(1)

Коэффициент использования Ки и cos ф определяем из таблиц:

По значениям cos ф определяем tg ф (графа 7)

7) Активная и реактивная мощность смены определяется по формулам: Рсм = Ки Ч Рн

Где - Рсм - активная мощность смены, кВт.

Ки - коэффициент использования(графа 6)

Рн - общая мощность кВт.

Qсм = Рсм Ч tg ф

Где - Qсм - реактивная мощность смены, кВар.

Рсм - активная мощность смены, кВт.

tg ф

питающая линия 1:

Группа А: Рсм = 0,14Ч73,3 =10,3 кВт.(2)

Qсм = 10,3Ч 1,73 = 17,8 кВар(3)

Группа Б: Рсм = 0,16 Ч 142,4 = 22,8 кВт.(2)

Qсм = 22,8 Ч 1,33 = 30,3 кВар.(3)

Всего по линии 1:

?Рсм = РсмА + РсмБ = 10,3+22,8 = 33,1 кВт.

?Qсм = Qсм1 + Qсм2 = 17,8 + 30,3 = 48,1 кВар.

Питающая линия 2:

Группа А: Рсм = 0,14 Ч 82,75 = 11,6 кВт. (2)

Qсм = 11,6 Ч 1,73 = 20 кВар.(3)

Группа Б: Рсм = 0,16 Ч 35,3 = 5,6 кВт.(2)

Qсм = 5,6 Ч 1,33 = 7,5 кВар.(3)

Группа В: Рсм = 2,8 Ч 0,25 = 0,7 кВт.(2)

Qсм = 0,7 Ч 0,75 = 0,5 кВар.(3)

Всего по линии 2: ?Рсм = РсмА + РсмБ + РсмВ = 11,6+5,6+0,7=17,9 кВт.

?Qсм = Qсм А + Qсм Б + Qсм В = 20+7,5+0,5 = 28 кВар.

Питающая линия 3:

Группа А: Рсм = 10,2 Ч 0,14 = 1,4 кВт. (2)

Qсм = 1,4 Ч 1,73 = 2,4 кВар.(3)

Группа Б: Рсм = 67,06 Ч 0,25 = 16,8 кВт.(2)

Qсм =16,8 Ч 0,75 = 12,6 кВар.(3)

Всего по линии 3: ?Рсм = РсмА + РсмБ = 1,4+16,8 = 18,2 кВт.

?Qсм = Qсм А + Qсм Б =2,4+12,6 = 15 кВар.

Питающая линия 4:

Группа А: Рсм = 10 Ч 0,14 = 1,4 кВт.(2)

Qсм = 1,4 Ч 1,73 = 2,4 кВар.(3)

Группа Б: Рсм = 23,4 Ч 0,3 = 7 кВт.(2)

Qсм = 7 Ч 2,29 = 16 кВар. (3)

Группа В: Рсм = 9 Ч 0,8 = 7,2 кВт. (2)

Qсм = 7,2 Ч 0,62 =4,5 кВар. (3)

Всего по линии 4: ?Рсм = РсмА + РсмБ + Рсм В = 1,4+7+7,2=15,6 кВт.

?Qсм = Qсм А + Qсм Б + Qсм В = 2,4+16+4,5 = 22,9 кВар.

Питающая линия 5:

Группа А: Рсм = 0,9 Ч 0,1 = 0,09 кВт.(2)

Qсм = 0,09 Ч 1,73 = 0,15 кВар.(3)

Группа Б: Рсм = 10 Ч 0,25 = 2,5 кВт.(2)

Qсм = 2,5 Ч 1,17 =2,9 кВар.(3)

Группа В: Рсм = 7 Ч 0,5 = 3,5 кВт.(2)

Qсм = 3,5 Ч 1,02 = 3,6 кВар.(3)

Группа Г: Рсм = 43,5 Ч 0,8 = 34,8 кВт.(2)

Qсм = 34,8 Ч 0,62 = 21,6 кВар.(3)

Всего по линии 5 ?Рсм = 0,09+2,5+3,5+34,8 = 40,8 кВт.

?Qсм = 0,15+2,9+3,6+21,6=28,3 кВар.

Итого по цеху: ?Рсм =33,1+17,9+18,2+15,6+40,8 = 125,6 кВт.

?Qсм = 48,1+28+15+22,9+28,3 = 142,3 кВар.

8) Средневзвешенные значения коэффициента использования Ки по каждой линии и цеху, определяем по формуле:

Ки = ?Рсм/?Рн [2, стр. 11,(1.1)] (4)

Где ?Рсм - суммарная активная мощность смены кВт.

?Рн - суммарная общая мощность кВт.

Питающая линия 1: Ки = 33,1/215,7 = 0,15(4)

Питающая линия 2: Ки = 17,9/120,85 = 0,15(4)

Питающая линия 3: Ки = 18,2/77,26 = 0,23 (4)

Питающая линия 4: Ки = 15,6/42,4 = 0,37(4)

Питающая линия 5: Ки = 40,8/61,4 = 0,67(4)

Итого по цеху: Ки = 125,6/517,6 = 0,24(4)

9) Среднее значение tg ф по линиям и цеху определяем по формуле:

tg ф = ?Qсм/?Рсм (5)

Где ?Qсм - суммарная реактивная мощность смены, кВар.

?Рсм - суммарная активная мощность смены кВт.

Питающая линия 1: tg ф = 48,1/33,1 = 1,45(5)

Питающая линия 2: tg ф = 28/17,9 = 1,6(5)

Питающая линия 3: tg ф = 15/18,2 = 0,82(5)

Питающая линия 4: tg ф = 22,9/15,6 = 1,47(5)

Питающая линия 5: tg ф = 28,3/40,8 = 0,7(5)

Итого по цеху: tg ф = 142,3/125,6 = 1,13(5)

10) По среднему значению tg ф определяем среднее значение cos ф по линиям и цеху

Питающая линия 1: tg ф = 1,45 cos ф = 0,57

Питающая линия 2: tg ф = 1,6cos ф = 0,53

Питающая линия 3:tg ф = 0,82cos ф = 0,77

Питающая линия 4:tg ф = 1,47cos ф =0,56

Питающая линия 5:tg ф = 0,7cos ф = 0,82

Итого по цеху: tg ф = 1,13cos ф = 0,66

11) Эффективное число электроприёмников nэ (графа 10) определяем следующим способом:

Питающая линия 1:

nэ определяем по 2 - му способу так как n больше 5 и

Ки меньше 0,2

Обозначим n1 - число эл.приёмников имеющих мощность больше половины наибольшего по мощности эл.приёмника данной линии.

Тогда находим величину n* :. n* = n1/ n (6)

т. е. отношение этого количества к общему их числу. Далее определяем суммарную номинальную мощность этих приёмников -Рн1

Определяем отношение Рн1 к общей номинальной мощности всех эл.приёмников

Р* = Рн1/?Рн (7)

По Р* и n* определяем nэ* по таблице ( Цигельман стр. 464)

Тогда nэ определяем по формуле :

nэ = nэ* Чn (8)

n = 29

Рmax = 16,2 кВт. 16,2 / 2 = 8,1

n1 = 5+2+6 = 13

Рн1 = 5Ч10+6Ч10+2Ч16,2 = 142,4 кВт.

n* = 13 / 29 = 0,45 (6)

Р* = 142,4 / 215,7 = 0,66 (7)

nэ* = 0,81

nэ = 0,81 Ч 29 = 23,5 (8)

Питающая линия 2:

nэ определяем по 2 - му способу так как n больше 5 и

Ки меньше 0,2. аналогично линии 1:

n = 28

Рmax = 12,6512,65 / 2 = 6,33

n1 = 1+1+2+2 = 6

Рн1 = 10+7+2Ч12,65+2Ч7,5 = 50,3 кВт.

n* = 6 / 28 = 0,21 (6)

Р* = 50,3 / 120,85 = 0,42 (7)

nэ* = 0,76( Цигельман стр. 464)

nэ = 0,76 Ч 28 = 21,3 (8)

Питающая линия 3:

nэ определяем по 4 - му способу так как m больше 3 и

Ки больше 0,2. по формуле:

nэ = 2 ?Рн/ Рmax (9)

Рн = 77,26 кВт.Pmax =20 кВт.

nэ = 2Ч77,26 / 20 = 7,7 (9)

Питающая линия 4:

nэ определяем по 4 - му способу так как m больше 3 и

Ки больше 0,2.

Рн = 42,4 кВт.Рmax = 7,8 кВт

nэ = 2Ч42,4 / 7,8 = 10,9 (9)

Питающая линия 5:

nэ определяем по 4 - му способу так как m больше 3 и

Ки больше 0,2.

Рн = 61,4 кВтРmax = 30 кВт

nэ = 2Ч61,4 / 30 = 4 (9)

Итого по цеху:

nэ определяем по 4 - му способу так как m больше 3 и Ки больше 0,2.

Рн = 517,6 кВт.Рmax = 30 кВт

nэ = 2Ч517,6 / 30 = 34,5 (9)

12) по Ки и nэ определяется коэффициент максимума Км по таблице:

Питающая линия 1: Км = 1,65

Питающая линия 2: Км = 1,65

Питающая линия 3: Км = 2,1

Питающая линия 4: Км = 1,6

Питающая линия 5: Км = 1,46

Итого по цеху: Км = 1,34

13) Определяем максимальную активную Рм и реактивную Qм мощности по линиям и цеху по формулам:

Рм = Км Ч ?Рсм (10)

Qм = Км Ч ?Qсм (11)

Питающая линия 1: Рм = 1,65 Ч 33,1 = 54,6 кВт. (10)

Qм = 1,65 Ч 48,1 = 79,4 кВар. (11)

Питающая линия 2: Рм = 1,65 Ч 17,9 = 29,5 кВт. (10)

Qм = 1,65 Ч 28 = 46,2 кВар. (11)

Питающая линия 3: Рм = 2,1 Ч 18,2 = 38,2 кВт. (10)

Qм = 2,1 Ч 15 = 31,5 кВар. (11)

Питающая линия 4: Рм = 1,6 Ч 15,6 = 25 кВт. (10)

Qм = 1,6 Ч 22,9 = 36,6 кВар. (11)

Питающая линия 5: Рм = 1,46 Ч 40,8 = 59,5 кВт. (10)

Qм = 1,46 Ч 28,3 = 41,3 кВар. (11)

Итого по цеху:Рм = 1,34 Ч 125,6 = 168,3 кВт. (10)

Qм = 1,34 Ч 142,3 = 190,6 кВар. (11)

14) Определяем максимальную полную мощность Sм и максимальный ток Iм по линиям и цеху по формулам:

Sм = vРмІ + QмІ (12)

Iм = Sм/v3ЧUн (13)

Где Uн напряжение равное 380 В.

Питающая линия 1:

Sм = v54,6І + 79.4І = 96.4 кВа.(12)

Iм = 96,4*10і / 1,73*380 = 146,5 А.(13)

Питающая линия 2:

Sм = v29,5І + 46,2І = 54,8 кВа.(12)

Iм = 54,8* 10і/ 1,73*380 = 83,3 А. (13)

Питающая линия 3:

Sм = v38,2І + 31,5І= 49,5 кВа.(12)

Iм = 49,5* 10і/ 1,73*380 = 75,2 А.(13)

Питающая линия 4:

Sм = v25І+36,6І= 44,3 кВа.(12)

Iм = 44,3*10і/ 1,73*380 = 67,3 А.(13)

Питающая линия 5:

Sм = v59,5І+ 41,3І= 72,4 кВа.(12)

Iм = 72,4 *10і/ 1,73*380 = 109 А.(13)

Итого по цеху:

Sм = v168,3І+190,6І= 254,3 кВа.(12)

Iм = 254,3*10і/ 1,73*380 = 386,4 А.(13)

2.2 Расчёт числа и мощности трансформаторов

Число трансформаторов определяем в зависимости от категории потребителей. Обычно:

Для 1-ой категории - два трансформатора (можно один но обязательно АВР на стороне НН.

Для 2-ой категории - один трансформатор при условии наличия складского резерва.

Для 3-ей категории - один трансформатор.

Мощность трансформаторов цеховой подстанции Sтр выбираем по расчётной максимальной мощности цеха Sм с учётом коэффициента возможного расширения производства Кр, который берётся в пределах: 1,1 - 1,4

электроснабжение цех ток трансформатор

Sтр = Кр Ч Sм (14)

Где Кр = 1,2

Sтр = 1,2 Ч 254,3 = 305 кВа.(14)

Далее по каталогу (СЭС том 2 стр.245) выбираем трансформаторы для двух расчётных вариантов.

1) Определяем приведённые потери в трансформаторах для каждого варианта:

ДР'= ДРхх+КпЧДQхх+Кз ІЧ( ДРкз+КпЧДQкз) (15)

Где: Кп - коэффициент потерь. Для цеховых подстанций принимается Кп=0,12

Кз= Sм/ Sтр - коэффициент загрузки по мощности. (15.1)

ДРхх и ДРкз - величины потерь холостого хода и короткого замыкания. (берутся из каталога)

Реактивные мощности потерь вычисляются по формулам:

ДQхх= SтрЧ( Iхх%/100) (16)

Где Iхх% - ток холостого хода (берётся из каталога)

ДQкз= SтрЧ (Uкз%/100) (17)

Где Uкз% - напряжение короткого замыкания (берётся из каталога)

2) Определяем годовые потери электроэнергии:

Wг = ДР'ЧТв(18)

Где Тв=2500ч. - время использования максимальной нагрузки (из задания)

3) Определяем стоимость потерь:

С= сЧWг (19)

Где с - стоимость одного кВт Чч. с=2руб.

4) Находим капитальные затраты:

К =1,23ЧСтр(20)

Где 1,23 - коэффициент учитывающий затраты на транспортировку и монтаж.

Стр - стоимость трансформатора в рублях. (при 2-ух трансформаторах берётся 2ЧСтр)

По результатам расчётов выбирается вариант с меньшими капитальными и эксплуатационными затратами. Для этого по второму варианту берутся расчёты для двух трансформаторов, а именно:

ДР'=2ЧДРхх+КпЧ2ЧДQхх+Кз ІЧ(2ЧДРкз+КпЧ2ЧДQкз)(21)

Где: Кп=0,12

Кз= Sм/2Sтр (22)

Вариант 1:

Кз= 254,3 / 400 =0,63 (15.1)

ДQхх=400Ч(3/100)=12 кВар. (16)

ДQкз=400Ч(4,5/100)=18 кВар.(17)

ДР'=1,08+0,12Ч12+0,63ІЧ(5,9+0,12Ч18)=5,7 кВт.(15)

Wг=5,7Ч2500=14158,5 кВтЧч.(18)

С1=2Ч14158,5=28317 руб. (19)

К1=1,23Ч1100000=1353000 руб. (20)

Варинат 2:

Кз=254,3 / (2Ч160)=0,79(22)

ДQхх=160Ч(2,4/100)=3,8 кВар.(16)

ДQкз=160Ч(4,7/100)=7,52 кВар.(17)

ДР'=2Ч0,54+0,12Ч2Ч3,8+0,79ІЧ(2Ч3,1+0,12Ч2Ч7,52)=6,3 (21) кВт.

Wг=6,3Ч2500=15750 руб.(18)

С2=2Ч15750=31500 руб. (19)

К2=1,23Ч2Ч550000=1353000 руб.(20)

Так как К1=К2 то выбираем вариант с меньшей стоимостью потерь т. е. вариант 1 - ТМ 400/10

2.3 Расчёт силовой сети

Выбор кабельной линии от заводской подстанции до цеховой с проверкой его на нагрев и потери напряжения

1) Определяем номинальный рабочий ток цехового трансформатора Iр по формуле:

Iр= Sн/v3ЧUвн (23)

Где Sн - номинальная мощность цехового трансформатора.

Uвн - напряжение трансформатора с высокой стороны кВ.

Iр=400 / (1,73Ч10)=23,12 А. (23)

2) Определяем экономическое сечение кабеля по формуле:

Sэк= Iр/ jэк (24)

где jэк - экономическая плотность тока А/ммІ из таблицы (4,стр.151) jэк=1,6 А/ммІ (для кабелей с Al жилами при Тв=2500ч)

Sэк=23,12/1,6=14,45 ммІ (24)

По Sэк выбираем сечение кабеля [4,стр139]

Выбираем АСБ 3 Ч16 ммІ ; Iдоп=75 А. ; r0=2.08 ОмЧкм. ; Х0=0,07 ОмЧкм. ; Uн=10кВ. (r0 и Х0 из конспекта)

3) Проверка на нагрев:

Должно соблюдаться условие: Iр? Iдоп

23,12<75 условие выполняется.

4) Потери напряжения в кабеле находим по формуле:

v3Ч100ЧLЧIp

ДU%= (v3Ч100ЧLЧIp/ Uн (в))Ч(r0Чcos ф+Х0Чsin ф) Uн (в)

Где L - длина линии в км.

cos ф = 0,66 (таб.№2 графа 7 по цеху)

sin ф =0,75 из cos ф

ДU%=(1,73Ч100Ч0,3Ч23,12)/10000Ч(2,08Ч0,66+0,07Ч0,75)= =0,17 % (25)

ДUдоп - не более 5% (из конспекта)

Должно соблюдаться условие: ДU%? ДUдоп%

0,17%<5% - условие выполняется.

Выбор шинопроводов и кабельной линии по цеху с проверкой на нагрев и потери напряжения.

Выбранные линии:

Линия №1 - шинопровод.

Линия №2 - шинопровод.

Линия №3 - шинопровод.

Линия №4 - шинопровод.

Линия №5 - КЛ+СП

1) Определяем экономическое сечение шинопроводов и кабеля по формуле:

Sэк= Iм/1,4Чjэк (27)

Iм - расчётный ток по линии (таб.№2 графа 15)

jэк - из таблицы для каждой линии.

2) Выбираем стандартное сечение шинопровода из таблицы [4,стр.372] а кабельной линии из

3) Проверяем выбранные линии на нагрев. Должно выполнятся условие:

Iм ? Iдоп(28)

Где Iдоп - допустимые токи выбранного шинопровода или кабеля.

4) Проверяем выбранные линии на потери напряжения:

ДU% =((v3Ч100ЧIмЧL)/ Uн )*(r0Чcos ф +х0 Чsin ф)(29)

Где L -длина линии в (км.); r0 и х0 - из конспекта

sin ф из cos ф

Uн=380 В

Должно выполнятся условие:

ДU%? ДUдоп%(30)

Где ДUдоп% =5%

Расчёт:

Линия №1 - шинопровод: L=0,032 км. jэк=1,6

Sэк=146,5/(1,4Ч1,6)=65,4 ммІ(27)

Выбираем: S=75 ммІ; Iдоп=265 А.

r0=0,475 Ом/км ; х0=0,2 Ом/км

Проверяем: 146,5 А < 265 А(28)

Условие выполняется.

ДU%=(1,73Ч100Ч146,5Ч0,032)/380Ч(0,475Ч0,57+0,2Ч0,82)=0,92%(29)

0,2%<5% Условие выполняется.(30)

Линия №2 - шинопровод L=0,032 км. Jэк=1,6

Sэк=83,3/(1,4 Ч1,6)=37,2 ммІ(27)

Выбираем: S=45 ммІ ; Iдоп=165 А

r0=0,475 Ом/км; х0=0,2 Ом/км

Проверяем:83,3 А < 165 А Условие выполняется. (28)

ДU%=(1,73 Ч100 Ч83,3 Ч0,032)/380 Ч(0,475 Ч0,77+0,2 Ч0,63)=0,5%(29)

0,5% <5%Условие выполняется.(30)

Линия №3 - шинопроводL=0,016 jэк=1,6

Sэк=75,2/(1,4 Ч1,6)=33,6 ммІ(27)

Выбираем: S=45 ммІ ; Iдоп=165 А

r0=0,475 Ом/км х0=0,2 Ом/км

Проверяем: 75,2 А <165 АУсловие выполняется. (28)

ДU%=(1,73 Ч100 Ч75,2 Ч0,016)/380 Ч(0,475 Ч0,77+0,2 Ч0,63)=0,27%(29)

0,27% <5%Условие выполняется.(30)

Линия №4 - шинопровод L=0,022 км. Jэк=1,6

Sэк=67,3/(1,4 Ч1,6)=30 ммІ(27)

Выбираем: S=45 ммІ ; Iдоп=165 А

r0=0,475 Ом/км х0=0,2 Ом/км

Проверяем: 67,3 А <165 АУсловие выполняется.(28)

ДU%=(1,73 Ч100 Ч67,3 Ч0,022)/380 Ч(0,475 Ч0,56+0,2 Ч0,83)=0,28%(29)

0,28% <5%Условие выполняется.(30)

Линия №5 - КЛL=0,01км. Jэк=1,6

Sэк=109/(1,4Ч1,6)=48,7ммІ(27)

Выбираем: S=50ммІ; Iдоп=110 А[4,стр.107(4.8)]

r0=0,67 Ом/км х0=0,06 Ом/км

Проверяем:109 А<110 АУсловие выполняется. (28)

ДU%=(1,73Ч100Ч109Ч0,01)/380Ч(0,67Ч0,82+0,06Ч0,57)=0,28%(29)

0,28%<5%Условие выполняется.(30)

2.4 Расчёт ответвлений к станкам

1) Рассчитываем ответвление к самому удалённому станку

Станок №6;

Р=10кВт; . з=88% [3,стр.63] ; cos ф=0,89 [3,стр.63] U=380В

L=0.059 км.

Находим расчётный ток двигателя:

Iр= Р/(v3ЧUЧcos фЧз)

v3ЧUЧcos фЧз

з- КПД двигателя в (о. е.)

Iр=10000/(1,73Ч380Ч0,89Ч0,88)=19,4 А

По условиям нагрева выбираем стандартное сечение

Sст=4ммІ ; Iдоп=27 А ; r0=8,35 Ом/км.; х0=0,1 Ом/км

Проверяем:

19,4 А<27 А Условие выполняется.

ДU%=(1,73Ч100Ч19,4Ч0,059)/380Ч(8,35Ч0,89+0,1Ч0,45)=3,9%(29)

3,9%<5%Условие выполняется.(30)

Проверяем суммарную потерю напряжения от цеховой подстанции до самого удалённого Эл.двигателя:

ДU%лин=0,92%

?ДU%=ДU%лин+ДU%отв=0,92+3,9=4,82%

4,82% <5%Условие выполняется.(30)

Определяем номинальный ток для каждого станка (31) и выбираем стандартное сечение

1) Рн= 10кВт; cos ф= 0,89 з=0,88

Iн=10000 /(1,73Ч380 Ч0,89 Ч0,88)=19,4 А. Sст=4 ммІ

2) Рн=4,5 кВт; cos ф= 0,85 з=0,86

Iн=4500 /(1,73Ч380 Ч0,85 Ч0,86)=9,4 А. Sст=4 ммІ

3) Рн=2,8 кВт; cos ф=0,84 з=0,835

Iн=2800 /(1,73Ч380 Ч0,84 Ч0,835)=6,1 А. Sст=4 ммІ

4 ) Рн=0,6 кВт; cos ф= 0,7 з=0,705

Iн= 600/(1,73Ч380 Ч0,7 Ч0,705)=1,8 А. Sст=4 ммІ

5 ) Рн=6,325 кВт; cos ф=0,87 з=0,885

Iн=6325 /(1,73Ч380 Ч0,87 Ч0,885)=12,5 А. Sст=4 ммІ

6 ) Рн=7 кВт; cos ф= 0,87 з=0,885

Iн= 7000/(1,73Ч380 Ч0,87 Ч0,885)=13,9 А. Sст=4 ммІ

7 ) Рн=1 кВт; cos ф= 0,8 з=0,78

Iн=1000 /(1,73Ч380 Ч0,8 Ч0,78)=2,4 А. Sст=4 ммІ

8 ) Рн=16,2 кВт; cos ф= 0,89 з=0,89

Iн=16200 /(1,73Ч380 Ч0,89 Ч0,89)=31,1 А. Sст=6 ммІ

9 ) Рн=3,525 кВт; cos ф= 0,85 з=0,86

Iн=3525 /(1,73Ч380 Ч0,85 Ч0,86)=7,3 А. Sст=4 ммІ

10 ) Рн=6,2 кВт; cos ф= 0,87 з=0,885

Iн=6200 /(1,73Ч380 Ч0,87 Ч0,885)=12,2 А. Sст=4 ммІ

11) Рн=12,65 кВт; cos ф= 0,89 з=0,885

Iн=12650 /(1,73Ч380 Ч0,89 Ч0,885)=24,4 А. Sст=4 ммІ

12) Рн=20 кВт; cos ф=0,9 з=0,9

Iн=20000 /(1,73Ч380 Ч0,9 Ч0,9)=37,5 А. Sст=10 ммІ

13) Рн=30 кВт; cos ф= 0,85 з=0,905

Iн=30000 /(1,73Ч380 Ч0,85 Ч0,905)=59,3 А. Sст=16 ммІ

14) Рн=7,5 кВт; cos ф=0,87 з=0,885

Iн=7500 /(1,73Ч380 Ч0,87 Ч0,885)=14,8 А. Sст=4 ммІ

15) Рн=7,8 кВт; cos ф= 0,87 з=0,885

Iн=7800 /(1,73Ч380 Ч0,87 Ч0,885)=15,4 А. Sст=4 ммІ

16) Рн=0,9 кВт; cos ф=0,8 з=0,78

Iн=900 /(1,73Ч380 Ч0,8 Ч0,78)=2,19 А. Sст=4 ммІ

2.5 Расчёт токов короткого замыкания

Расчёт токов короткого замыкания ведется в следующей последовательности:

1) Определяем сопротивления заводских трансформаторов по формуле:

Х= (Uкз%/100) Ч (Sб / Sн)

Где Uкз% - из СЭС

Sн - номинальная мощность трансформатора МВа.

За базисную мощность Sб, принимаем мощность системы 120 МВа)

Х2= 10,5/100 Ч120/16=0,8 о.е.(32)

2) Определяем сопротивление кабельной линии:

Х= Х0 Ч? Ч Sб/ UбІ

r= r0 Ч ? Ч (Sб / UбІ)

Х0 и r0 из конспекта; ? - длина линии в км.; Uб -базисное напряжение = 10.5 кВ.

Х3= (0,07Ч0,3) Ч(120/10,5І)=0,02(33)

r3=(2,08Ч0,3) Ч(120/10,5І)=0,68.(34)

3) Определяем сопротивление цехового трансформатора:

Х=vUкзІ - r*І Ч (Sб/ Sн)

Uкз% - из СЭС

r* = ДРкз/ Sн

ДРкз - потери в меди трансформатора кВт. СЭС

r*= 5,9/400=0,015 (36)

Х4=v0,045І - 0,015ІЧ(120/0,4)=12,6

r4= r* Ч (Sб/Sн)

r4 = 0,015 Ч(120/0,4)=4,5(37)

4) Базисный ток для каждой точки КЗ:

Iб= (Sб/ v3)ЧUб

Iб1=120/(1,73 Ч10,5)=6,6 кА(38)

Iб2=120/(1,73 Ч0,4)=173,9 кА(38)

5) Результирующее сопротивление для каждой точки КЗ:

?Х1= Х1 + Х2/2+ Х3=1,2+0,8/2+0,02=1,62

?r1= r3=0,68 так как ?r1> ?Х1/3 0,68>0,54 то находим полное сопротивление Z

Z1=v?Х1І+?r1І [

Z1=v1,62І+0,68І=1,76(39)

?Х2= ?Х1 + Х4=14,68

?r2=?r1+r4=0,68+4,5=5,18 так как ?r2> ?Х2/3 5,18>4,8 то находим полное сопротивление Z

Z2=v14,68І+5,18І=15,57

6) Действительное значение начального тока КЗ

I1" = Iб1/ Z1 = 6,6/1,76=3,8 кА

I2" = Iб2/ Z2 = 173,9/15,57=11,1 кА.

7) Мгновенное значение ударного тока:

Ўуд1 =v2ЧКудЧI1" =v2Ч1,3Ч3,8=7 кА.

Куд - ударный коэффициент из графика т. к. ?Х1/?r1=2,5 то Куд=1,3

Ўуд2 =v2Ч1,37Ч11,1=21,5 кА(41)

?Х2/?r2=2,8 Куд=1,37

8) Действующее значение ударного тока:

Iуд1 =I1" Чv1+2(Куд-1)І=3,8Чv1+2(1,3-1)=4,1 кА

Iуд2 =11,1Чv1+2(1,37-1)І=12,5 кА(42)

9) Мощность тока КЗ:

Sкз=v3ЧI" ЧUн[5,стр105](43)

Sкз1=1,73 Ч3,8 Ч10=65,7 МВа(43)

Sкз2=1,73 Ч11,1 Ч0,4=7,3 МВа(43)

10) Установившийся ток КЗ:

I1?=К?ЧIб1=0,54Ч6,6=3,56 кА

К?=0,54 из таблицы т.к Z1=1.76 < 3

I2?=I2" =11.1 кА т.к. Z2>

2.6 Выбор и проверка аппаратуры и токоведущих частей с высокой и низкой стороны

1) Выбор шин РУ-0.4 кВ.

Определяем ток трансформатора:

I= Sн/v3ЧUн =400/(1,73Ч0,38)=606 А.(45)

Выбираем сечение шины табл.

Sст=250 ммІ ; Iдоп=665 А ; r0=0,18 ; Х0=0,06 ; 50Ч5 мм.

Расчётную напряженность с учётом токов КЗ определяем по формуле:

1,76Ч10-іЧ?ІЧ ЎудІ

урасч= (1,76Ч10-іЧ?ІЧ ЎудІ)/( a Чw)

a Чw

где: ? - длина пролёта между креплениями (см) =150 см.

a - расстояние между фазами =40 см.

w - момент сопротивления шин (смі)

при укладке шин плашмя:

w = вЧh/6 = (0.5Ч5І)/6=2.083 смі

Где в=0,5 - толщина, а h=5 - ширина шины в см.

урасч=(1,76 Ч10-іЧ150ІЧ21,5І)/(40Ч2,083)=219,7 кг/смІ(46)

Алюминиевые шины удоп=700 кг/см І

219,7<700 условие выполняется.

2)Выбор изоляторов

Определяем расчётную нагрузку на опорные изоляторы при КЗ:

Fрасч=1,76 Ч10-І Ч (?/ a) Ч ЎудІ

Fрасч=1,76 Ч10-І Ч(150/35) Ч21,5І=30,5 кг

Выбираем изоляторы (из каталога) ОФ1-375 Fразр=375 кг

Должно выполняться условие: Fрасч ? 0,6 ЧFразр

30,05?225условие выполняется.

3) Проверка КЛ 10 кВ выбранного ранее на термическую устойчивость при КЗ:

Минимальное сечение:

Smin= I1?/ C Ч vtn[6,стр.388,

Где: С- коэффициент принимаемый для Al - 95

tn - приведённое время , определяется по кривой(4,стр.86) в зависимости от действительного времени КЗ - t (из задания) и в"

в"= I1"/ I1? =3,8/3,56=1,06tn=0,22 сек

Smin=(3560/95) Ч v0,22=17,6 мм ІSвыбр=16 ммІ(48)

Smin ? Sвыбр 17,6 >16 условие не выполняется.

Выбранное сечение КЛ не удовлетворяет условиям термической устойчивости.

Уменьшим время действия защиты до tn =0,15 сек

Smin=(3560/95) Ч v0,15=14,5 ммІ.

14,5<16 условие выполняется.

4) Выбор разьеденителя:

Выбирается по Uн и Iн (СЭС т.2 стр160)

РВ 10/400 Iампл=50 кА. ; Iэфф=29 кА.

Таблица №7

условие	Расчётные данные (К1)	Паспортные данные	Сравнение
Ўуд ? Iампл	Ўуд =7 кА	Iампл=50 кА	7 кА< 50 кА
Iуд? Iэфф	Iуд=4,1 кА	Iэфф=29 кА	4,1< 29 кА

5) Выбор предохранителей

Высоковольтные предохранители выбираются по каталогу СЭС

ПК 10/30 вид установки - внутренний.

Таблица №8

условие	Расчётные данные	Паспортные данные	Сравнение
Iрасч ? Iн	Iрасч=23,12 А	Iн=30 А	23,12 < 30
U ? Uн	U=10 кВ	Uн=10 кВ	10=10
I1" ? Iотк	I1"=3,8 кА	Iотк=12 кА	3,8 < 12

6) Выбор автоматов:

Выбираются по Uн , Iн и конструктивному исполнению.

Таблица №9

№ линии	Ток линии	Тип автомата	ном.ток автомата	Ток сраб. Расцепит.	Сравнение Iрасч?Iрасц
От тран-ра	386,4 А	А3140	600 А	400 А	386,4<400
1	146,5 А	А3130	200 А	150 А	146.5<150
2	83,3 А	А3120	100 А	100 А	83.3<100
3	75,2 А	А3120	100 А	80 А	75.2<80
4	67,3 А	А3120	100 А	80 А	67.3<80
5	109 А	А3130	200 А	120 А	109<120

7) Выбор силового пункта

Выбирается по Iн , Uн и количеству отходящих групп. (СЭС т2 стр372-386)

Линия №5 - 7 групп.

Таблица №10

№ СП	Тип	Число групп и ном. Токи предохранит.
1	СП 62 10/1	7 групп 5Ч100 А 2Ч250 А

2.7 Выбор компенсирующих устройств

1) Определяем компенсирующую мощность:

Qк=бЧРмЧ(tg ф1 - tg ф2) [2,стр.170 (6,1)](49)

б -коэффициент принимаемый - 0,9 учитывающий возможность естественного повышения cos ф

Рм - таб.№2 графа 12 по цеху.

tg ф1 - соответствует cos ф до компенсации (таб 2 графа 7)

tg ф2 - соответствует cos ф =0,95 после компенсации .

cos ф1=0,66 tg ф1= 1,13 cos ф2=0,95 tg ф2=0,32

Qк=0,9 Ч168,3 Ч(1,13-0,32)=122,7 кВар.(49)

2) По Qк выбираем тип и количество конденсаторов на каждую фазу (СЭС т2 стр231)

КС 2-0,38-36 Q=36кВар ; С=794 мкФ - 4шт.

Qкр=4 Ч36=144 кВар

3) Величина разрядных сопротивлений на каждую фазу:

Rраз=15 Ч10 Ч 6 UфІ / Qкр [6стр,229 (9,8)](50)

Rраз=15000000 Ч(0,23І/144)=5510 Ом.

4) В качестве разрядных сопротивлений выбираем лампы накаливания мощностью - 15 вт. Определяем сопротивление одной лампы:

Rл= UфІ/ Рл =230І /15=3526 Ом.

Количество ламп:

N= Rраз/ Rл = 5510/3526=1,6 = 2 шт.

5) сечение кабеля для присоединения батареи конденсаторов:

Расчётный ток:

I= Qкр/v3 ЧUн =144/(1,73 Ч0,38)=219,2 А

Выбираем сечение по условиям нагрева для трёхжильного Al кабеля до 3 кВ (4,стр.139) в воздухе.

Iдоп=220 А S=120 ммІ

6) Ток срабатывания автомата:

Iср ? 1,2 Ч Qк/v3 ЧUн =(1,2 Ч144)/(1,73 Ч0,38)=261,8 А(51)

7) Выбор автомата (4 стр134):

А 3144; Iн=600 А ; Iрасц=300 А

8) Схема включения конденсаторной батареи:

2.8 Расчёт заземления

Заземлением называется соединение с землёй металлических не токоведущих частей электроустановок.

1) Сопротивление заземляющих устройств до 1000 В должно быть не более 4 Ом. (ПУЭ) Rз=4 Ом.

Выбираем материал - угловая сталь50 Ч50 Ч5 мм.

Длина 2,5 м.

2)Сопротивление одного уголка

Rоу=0,034 Чс= 0.034 Ч0.4 Ч10 =136 Ом.(52) [6,стр.446,(19,5)]

с -удельное сопротивление грунта (6 стр,444) грунт-глина(из задания)

3) Предварительное количество уголков:

n1= Rоу/ Rз =136/4=34 шт.

4) Количество уголков с учётом коэффициента использования з=0,74 - расположение по контуру

n= n1/ з =34/0,74=45,9

количество уголков - 46 шт.

Список литературы

(1) http://www.ruscable.ru

(2) http://bse.sci-lib.com

(3) http://ru.wikipedia.org

(4) http://www.abok.ru

Размещено на Allbest.ru