Электроснабжение ремонтно-механического цеха завода режущих инструментов

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1. Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов

2. Определение электрических нагрузок

3. Выбор схемы и расчёт внутрицеховой электрической сети

4. Светотехнический расчёт цеха

5. Выбор цеховых трансформаторов и расчёт компенсации реактивной мощности

6. Построение картограммы электрических нагрузок

7. Разработка схем электроснабжения предприятия на напряжение выше 1кВ

8. Расчёт токов КЗ

9. Выбор сечения токоведущих элементов и электрических аппаратов напряжение выше 1кВ

10. Электрические измерения и учёт электроэнергии

Литература

Введение

Система электроснабжения - совокупность устройств, для производства, передачи и распределения электроэнергии. Система электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроприёмников промышленных предприятий, к которым относятся электродвигатели различных станков и механизмов, электрические печи, осветительные установки и т. д.

Оптимальное электроснабжение потребителей, обеспечение надёжности, бесперебойности питания и требуемого качества электроэнергии, является важной народнохозяйственной задачей.

В ближайшем будущем стоит задача всемирного развития и использования возобновляемых источников энергии, солнечной, геотермальной, ветровой, приливной, развитие комбинированного производства энергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов. Повышение экономичности ТЭЦ достигается укрупнением теплофикационных аппаратов до 250МВт, подачей теплоты на расстояние до 50км, что позволит отказаться от газомазутного топлива. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем перехода на энергосберегающие технологии производства, совершенствования энергетического оборудования, сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных ресурсов, улучшения структуры производства.

Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределения электроэнергии. В состав Единой Энергетической Системы входят девять энергообъединений, охватывающих почти 2/3 территории СНГ, где проживает более 80% населения.

Проектируемый объект - завод режущего инструмента.

В курсовой работе разрабатывается схема электроснабжения ремонтно-механического цеха. Исходными данными для курсовой работы является план цеха с расположением оборудования, номинальная мощность питающего трансформатора, коэффициент загрузки трансформатора. Расстояние от цехового РП до ТП, установленные мощности электроприёмников по цехам. В работе выполняются расчеты по выбору электродвигателей и их коммутационных и защитных аппаратов, определение электрических нагрузок, расчет и выбор внутрицеховой электрической сети, расчет токов короткого замыкания, определение уровня напряжения на зажимах наиболее удаленного электроприемника. Мы выполняем расчёт электрических нагрузок (силовой и осветительной) с выбором оборудования, выбор числа и мощности трансформаторов и ККУ, сечения проводов и пускозащитной аппаратуры, рассматриваем вопросы учёта электроэнергии. При проектировании используем современные виды оборудования и учтены основные вопросы экономичности его работы.

1. Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов

Выбор электродвигателей.

Электродвигатели выбираем так, чтобы Pн соответствовала мощности производственного механизма.

Магнитные пускатели комплектуются тепловыми реле для защиты от перегрузок, которые выбираются исходя из условия:

В качестве аппаратов защиты от коротких замыканий принимаем автоматические выключатели и предохранители.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя Iср проверяется исходя из условия.

Номинальный ток плавкой вставки Iвс предохранителя определяется по величине длительного расчетного тока.

И по условию перегрузок пусковыми токами.

Расчет трехдвигательного привода шлифовального универсального станка №7с Pмех = 14 кВт:

1) Выбираю двигатель типа АИР132S4, у которого Pн = 7.5 кВт, cosj = 0.86,h = 87.5%, Iп /Iн = Кп = 7.5.

Нахожу значение номинального тока двигателя:

Iном ,

Iном = = 15,16 А.

Выбираем магнитный пускатель типа ПМЛ 210004 Iпн = 25А по [3] и тепловое реле типа РТЛ - 102104 Iнэ = 19 А.

Условие выполняется, следовательно, магнитный пускатель и тепловое реле выбран, верно.

Выбираем автоматический выключатель типа ВА51Г - 25,

у которого Iа = 25 А, Iр = 16А, кратность тока отсечки Кто=14 по [3].

Автоматический выключатель проверяется по условию:

Проверим соответствие уставки срабатывания расцепителя:

Iср = Кто Iнр

Iср = 14 . 16=224 А.

Iпик = Кп Iном,

Iпик=7.5 .15.6=113.7 А.

Условия выполняется, следовательно, автомат выбран правильно.

Аналогичным образом выбираю аппараты защиты для остальных двух двигателей, трёхдвигательного станка.

2) двигатель типа АИР112М4, у которого Pн = 5.5 кВт, cosj = 0.86, h = 87.5%,

Iп/Iн = Кп = 7.

Iном = = 11.12 А.

Выбираем магнитный пускатель типа ПМЛ 210004 Iпн = 25А, и тепловое реле типа РТЛ - 101604 Iнэ = 14 А.

Выбираем автоматический выключатель типа ВА51Г - 25, у которого Iа = 25 А, Iр = 12.5 , кратность тока отсечки Кто=14.

3) двигатель типа АИР60А4, у которого Pн = 1.1 кВт, cosj = 0.81, h =75 %,

Iп /Iн = Кп =5.5.

Iном = = 2.75 А.

Выбираем магнитный пускатель типа ПМЛ 110004 Iпн1= 10А,

Выбираем тепловое реле типа РТЛ - 100804 Iнэ = 4 А.

Выбираем автоматический выключатель типа ВА51Г - 25, у которого Iа = 25 А, Iр = 3.15 А. , кратность тока отсечки Кто=14.

Находим эффективное число электроприемников:

.

=.

Выбираем kр = 2.215:

,

кВт.

.

квар.

.

А.

Пиковый ток в линии:

.

А.

Условие перегрузки пусковыми токами:

== 51.05 А.

Выбираем предохранитель типа ПН2 - 100, у которого Iпр = 100А, Iвс = 63 А.

Аналогично выбираем оборудование для других станков.

Выбор кабелей и проводов, питающих силовые пункты, шинопроводы и электроприемники производим по допустимому нагреву длительными токами нагрузки, исходя из условия:

Для ввода источника питания в цех, используем панели типа ЩО. Выбираем вводную панель ЩО70М - 19, с разъединителем, линейные панели типа ЩО70М - 02, с рубильником и предохранителями ПН2.

Выбор кабеля питающего силовой пункт А5.

Выбираем распределительный шкаф марки ШР11 - 73705, у которого номинальный ток вводного рубильника Р18 - 400 А.

Для защиты силового пункта выбираем предохранитель.

Находим пиковый ток в линии:

А.

Условие перегрузки пусковыми токами:

== 77.38 А.

Выбираем предохранитель типа ПН2 - 250, у которого Iпр н = 250А, Iвс = 80 А.

Выбор кабеля питающего шинопровод А1.

Выбираем шинопровод марки ШРА4 - 250, у которого номинальный ток - 250 А. Для подключения электроприемников выбираем ответвительные коробки У2031 с предохранителями ПН2 - 100.

Для коммутации шинопровода выбираем силовой ящик ЯВЗ - 32 - 1 с номинальным током 250 А.

Находим пиковый ток в линии:

А.

Условие перегрузки пусковыми токами:

== 107.09 А.

Выбираем предохранитель типа ПН2 - 250, у которого Iпр н = 250А, Iвс = 125 А.

Проверка выполняется, кабель оставляем.

Аналогично выбираем кабели для остальных шинопроводов и силовых пунктов, результат заносим в таблицу 1.

Таблица 1 - Значения выбранных кабелей

№	Наименование	IР, А	Iдоп, А	F, мм2	Iдоп пр, А	Марка кабеля
А1	ШРА4-250	110.56	111.9	70	140	АВВГ 5(1? 70)
А2	ШРА4-250	64.9	65.69	25	75	АВВГ 5(1? 25)
А3	ШРА4-250	63.76	64.53	25	75	АВВГ 5(1? 25)
А4	ШРА4-250	46.9	47.47	16	60	АВВГ 5(1? 16)
А5	ШР11-73705	31.63	32.01	10	42	АВВГ 5(1? 10)
А6	ШР11-73705	8.65	8.76	2.5	19	АВВГ 5(1? 2.5)
по цеху	ЩО70М - 19 ЩО70М - 02	263.58	266,78	185	270	АВВГ3(1? 185)+1? 95

2. Определение электрических нагрузок

Сведем в таблицу сведения о корпусах, а также об электрооборудовании, установленном в корпусах: установленные мощности, коэффициенты использования.

Таблица 2 - Сведения об электрооборудовании

Номер и название цеха	Электрооборудование	Руст кВт	Ки	cos
1. Механический цех №1	Вентиляция Металлообрабатывающие станки Крановое оборудование Сварочное оборудование	50 1600 350 800	0,8 0,14 0,3 0,2	0,8 0,5 0,5 0,4
		2800
2. Механический цех №2	Вентиляция Металлообрабатывающие станки Крановое оборудование Сварочное оборудование	50 1100 150 500	0,8 0,14 0,3 0,2	0,8 0,5 0,5 0,4
		1800
3. Термический цех	Вентиляция Крановое оборудование Термические установки	150 150 1700	0,8 0,3 0,8	0,8 0,5 1
		2000
4. Гальванический цех	Вентиляция Насосы Крановое оборудование Гальванические установки	50 50 100 600	0,8 0,7 0,3 0,5	0,8 0,85 0,5 0,8
		800
5. Ремонтный цех	По расчёту
		103,47
6. Инструментальный цех	Вентиляция Крановое оборудование Мелкие токарные станки Сверлильные станки	50 150 400 600	0,8 0,3 0,14 0,14	0,8 0,5 0,5 0,5
		1200
7. Компрессорная	Вентиляция Насосы Компрессора	30 100 570	0,8 0,7 0,7	0,8 0,85 0,85
		700
8. Заводоуправление	Вентиляция Оргтехника Нагревательные приборы	10 250 140	0,8 0,3 0,8	0,8 0,55 1
		400

Определим расчётные нагрузки по корпусам предприятия.

Примем, что наибольшую мощность имеет вентиляция Рн тах =10кВт.

Ки гр =(10*0,8+250*0,3+140*0,8) /400 = (8+75+112) /400=195/400=0,49.

Ррс =0,73*195=142,4кВт.

Qрс =0,73(10*0,8*0,75+250*0,3*1,73+140*0,8*0) = 99,1кВар.

Результаты вычислений сведём в таблицу 3.

Таблица 3 - Сведения о расчетной силовой нагрузке по корпусам

№ корпуса	nэ	К u	К p	P pc кВт	Q pc кВар
1	93	0,19	0,65	343,9	627,6
2	72	0,36	0,7	280	518,47
3	100	0,76	0,8	1220	134,28
4	80	0,51	0,75	303,8	246,45
5	66	0,19	1	103,47	138,99
6	80	0,19	0,65	165,75	227,53
7	93	0,7	0,8	394,4	247,02
8	80	0,49	0,73	142,4	99,1

3. Выбор схем и расчет внутрицеховой электрической сети

Выбор схемы электроснабжения.

Внутрицеховые сети делятся на питающие и распределительные. К питающим относятся провода и кабели, отходящие непосредственно от распределительных устройств, трансформаторных подстанций к первым силовым пунктам и щитам. К распределительным - отходящие от пунктов, щитов или шинопроводов к приёмникам. Питающие сети могут выполняться по радиальным или магистральным схемам. Распредсети чаще всего бывают радиальными. Для электроснабжения силовых электроприемников следует выбирать наиболее экономичные системы, обеспечивающие необходимую надёжность, безопасность и удобство в эксплуатации. Радиальные схемы питающих сетей с распредщитами на подстанциях целесообразно использовать для подключения мощных электроприемников, силовых пунктов и щитов. Если магистральные схемы не могут быть приняты из-за территориального расположения потребителей.

Для питания значительного числа электроприемников небольшой мощности, расположенных компактно на площади цеха, следует применять распределительные шинопроводы.

Распределительные шинопроводы ШРА4 предназначены для передачи и распределения электроэнергии при напряжении 380/220В в сетях промышленных предприятий. Шинопроводы выполняются комплектно и прокладываются на стойках, кронштейнах или подвесах. Для подключения электроприемников распределительные шинопроводы имеют ответвительные коробки, которые оснащены предохранителями, автоматами или разъединителями. От распределительных шинопроводов к электроприемникам провода прокладываются в пластмассовых трубах.

Радиальные схемы распределительных сетей с силовыми пунктами следует предусматривать в тех случаях, когда применению распределительных шинопроводов препятствуют условия среды и территориальное размещение электроприемников и т. д. При этом рекомендуется использовать выпускаемые в РБ силовые распределительные шкафы серии ШР1, ШРС1 с трехфазными группами плавких предохранителей ПН2 и НПН2.

При радиальной схеме питания сеть выполняется изолированными проводами марки АПВ в пластмассовых трубах.

При построении схем надо стремиться к тому, чтобы длина линии была минимальной. Следует также исключать и сводить к минимуму случаи обратных потоков мощности.

Расчёт нагрузок.

Определение электрических нагрузок производим методом расчетных коэффициентов. Для каждого электроприемника по справочнику подбирается среднее значение коэффициентов использования Ки, активной и реактивной мощности.

Расчетная активная нагрузка группы:

,

где Кр - коэффициент расчетной нагрузки, Pнi - активная мощность i - го электроприемника.

Расчетная реактивная мощность группы:

.

Расчет шинопровода.

К шинопроводу А подключены электроприемники №7 - 21.

Определяем средневзвешенный коэффициент использования:

.

.

Определяем эффективное число электроприемников по формуле:

Определяем расчетный коэффициент Кр = 1.035.

Расчетная активная мощность группы:

кВт.

Расчетная реактивная мощность группы:

квар.

Расчетный ток группы по формуле:

А.

Расчет для силового пункта.

К силовому пункту А5 подключены электроприемники № 42 - 48.

Определяем средневзвешенный коэффициент использования:

.

Определяем эффективное число электроприемников по формуле:

Определяем расчетный коэффициент Кр = 2.24.

Расчетная активная мощность группы:

кВт.

Расчетная реактивная мощность группы:

квар.

Расчетный ток группы по формуле 1.13:

А.

Расчет нагрузки по цеху.

Определяем средневзвешенный коэффициент использования:

.

Определяем эффективное число электроприемников:

.

Определяем расчетный коэффициент Кр = 1.

Расчетная активная мощность группы:

кВт.

Расчетная реактивная мощность группы:

квар.

Расчетный ток группы:

А.

Аналогично рассчитываем остальные шинопроводы и силовые пункты, результаты расчета сводим в таблицу 4.

Таблица 4 - Расчетные значения электрических нагрузок

Наименование	Ки	nэф	Кр	Pр , кВт	Qр , квар	Iр , А
Шинопровод А1	0.35	14	1.035	45.57	56.63	110.56
Шинопровод А2	0.14	17	1.49	26.28	33.6	64.9
Шинопровод А3	0.14	13	1.614	27.09	31.98	63.76
Шинопровод А4	0.14	13	1.614	19.93	23.52	46.9
Силовой пункт А5	0.14	5	2.24	15.83	13.47	31.63
Силовой пункт А6	0.14	2	4.708	5.27	2.13	8.65
По цеху	0.19	66	1.00	103.47	138.99	263.58

Расчёт электрических нагрузок:

Произведём расчёт нагрузок по всему предприятию:

Разобьём для этого корпуса предприятия на группы.

Таблица 5 - Сведения о совмещенных нагрузках

№ корпуса	nэ	Ku гр	Kр	Ррс кВт	Qрс кВар	Ррос кВт	Qрос кВар	Рр кВт	Qр кВар
1,3 2,4,8 5,6,7	143 176 180	0,43 0,45 0,56	0,72 0,73 0,77	1558,7 722,2 658,6	761,9 831,8 606,4	191,2 348,5 281,7	330,8 455,5 487,2	1749,9 1070,7 940,3	1092,7 1287,3 1093,6
Завод до 1кВ	325	0,47	0,72	2925,5	2198,6	818,4	1252,6	3743,9	3451,2
Завод выше 1кВ	325	0,47	0,85	2779,2	2088,7	777,48	1189,9	3556,7	3278,6

4. Светотехнический расчет цеха

Осветительную нагрузку определяем по площади помещения, удельной нагрузке на 1м2 и нормам освещённости.

Расчётная активная осветительная нагрузка определяется по формуле:

Ррос = FPуд*m,

где, F - площадь помещения, тыс. м2, Pуд - удельная осветительная нагрузка на 1м2 Вт/м2, m - отношение нормированной освещенности к освещенности на 100 лк

Расчётная реактивная осветительная нагрузка определяется по формуле:

Qрос = Pрос* tgос,

где, tgос - среднее значение коэффициента реактивной мощности для осветительной нагрузки.

1,73 - при использовании ламп ДРЛ

0,48 - при использовании люминесцентных ламп.

Суммарные нагрузки определим по формуле:

Рр = Pрс+ Ррос,

Qр = Qрс+ Qрос.

Приведем пример расчёта для корпуса 8:

nр=2*400 /10 =80.

Примем, что наибольшую мощность имеет вентиляция Рн тах =10кВт.

Ки гр =(10*0,8+250*0,3+140*0,8)/400 = (8+75+112)/400=195/400=0,49

Ррс =0,73*195=142,4кВт.

Qрс = 0,73(8*0,75+75*1,51+112*0) = 87,05кВар.

По генплану предприятия F=13100м2 =13,1тыс. м2.

Ррос =13,1*4,5* 200/100 =117,9кВт

Qрос =117,9*0,48 = 56,6кВар

Рр =142,4+117,9=260,3кВт

Qр =87,05+56,6=143,7кВар

Результаты вычислений сведём в таблицу 6.

Таблица 6 - Сведения об осветительной и суммарной нагрузке по корпусам

№ корпуса	F тыс. м2	Е Н	m	tgос	Pуд Вт/м2	Ррос кВт	Qрос кВар	Рр кВт	Qр кВар
1	17.25	150	1,5	1,73	5,3	137,1	237,2	481	859,8
2	15	200	2	1,73	5,3	159	275	439	793,47
3	6.8	150	1,5	1,73	5,3	54,1	93,6	1274,1	227,88
4	4.5	300	3	1,73	5,3	71,6	123,9	375,4	370,35
5	1.825	200	2	1,73	5,3	19,3	33,3	122,77	172,29
6	12	300	3	1,73	5,3	190,8	330	356,6	557,53
7	4.5	300	3	1,73	5,3	71,6	123,9	466	370,92
8	13,1	200	2	0,48	4,5	117,9	56,6	260,3	143,7

5. Выбор цеховых трансформаторов и расчёт компенсации реактивной мощности

Выбор цеховых трансформаторов.

Для каждой группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности определяем их минимальное число, необходимое для питания расчетной нагрузки.

Согласно предварительному совмещению групп корпусов.

Группа 1 Nт min =1749,9/0,7*1000 =2,49=3

Группа 2 Nт min =1070,7/0,7*1000 =1,53=2

Группа 3 Nт min =940,3/0,7*1000 =1,34=2

Определение мощности батарей конденсаторов, устанавливаемых в сети до 1кВ.

Определим наибольшее значение реактивной мощности, которое может быть передано через трансформаторы в сеть до 1кВ при принятом коэффициенте загрузки. Для масляных трансформаторов:

Группа 1 Qт =(1.1* 1000* 3*0,7)2-1749,92=1507,96кВар.

Группа 2 Qт =(1.1* 1000* 2*0,7)2-1070,72=1106,89кВар.

Группа 3 Qт =(1.1* 1000* 2*0,7)2-940,32=1219,6кВар.

Определим суммарную мощность НБК по критерию выбора минимального числа трансформаторов:

Qнк1 = Qp - Qт,

где, Qр - расчетная реактивная нагрузка до 1кВ рассматриваемой группы трансформаторов, кВар.

Группа 1 Qнк1 =1092,7 - 1507,96=-415,26кВар= 0 кВар;

Группа 2 Qнк1 =1287,3 - 1106,89 = =180,41 кВар;

Группа 3 Qнк1 =1093,6 - 1219,6 =-126кВар= 0 кВар;

Для группы 2 цеховых трансформаторов принимаем к установке комплектную конденсаторную установку УКБН-0,38-200-50 с Qнк =200кВар;

Расчёт экономического значения реактивной мощности, потребляемой из сети энергосистемы.

lср = L/Nт;

где, L - суммарная длина распредсети 10кВ, км.

lср. = 1,4/10 =0,14км/ед.

Rэ = (1.08+0.625*0.14)

Общая мощность БНК составит:

Qнк = Qнк1 + Qнк2.

В итоге для группы 2 цеховых трансформаторов принимаем к установке комплектные конденсаторные установки типаУКБН-0,38-200-50 с Qнк1 =200кВар, мощность ступени 50 кВар, число ступеней - 4.

Определим данные автоматических выключателей на АВР двухтрансформаторных ТП исходя из соотношения:

Sн = 0,7Sтр.

Принимаем автоматический выключатель ВА55 - 41 с Iна =1600А, Iнр =1280А.

Принимаем автоматический выключатель ВА53 - 41 с Iна =1000А, Iнр =800А.

Принимаем автоматический выключатель ВА51 - 37 с Iна =400А, Iнр =320А.

Расчёт сети на потерю напряжения.

Электрические сети до 1кВ, рассчитанные на нагрев, проверяются на потерю напряжения. В нормальном режиме допускается отклонение напряжения от номинального 5% .

Расчетная схема сети электрически наиболее удаленного электроприемника.

Определяем коэффициент мощности по цеху:

,

.

Определяем потери напряжения в трансформаторе:

,

Определяем потери напряжения в трансформаторе:

.

.

%.

%.

%.

Определяем потерю напряжения в кабеле, питающем цех:

,

где r0 ,x0 - удельные активные и реактивные сопротивления кабеля.

%.

Определяем коэффициент мощности на панелях типа ЩО:

.

Определяем потерю напряжения в кабеле питающем шинопровод А2:

%.

Определяем потерю напряжения в шинопроводе А2:

.

%.

Определяем потерю напряжения в проводе питающем от шинопровода А2 электроприемник №41:

%.

Тогда напряжения на зажимах электроприемника равно:

,

где Uхх - напряжение холостого хода трансформатора.

%.

Напряжение находится в допустимом пределе, следовательно, качество напряжения обеспечивается.

6. Построение картограммы электрических нагрузок

При определении места установки РП и ТП необходимо иметь место о величине распределения электрических нагрузок по территории предприятия. С этой целью строят картограмму электрических нагрузок для предприятия. На картограмме электрические нагрузки цехов изображаются в виде кругов. Площади кругов в определенном масштабе отображают величины электрических нагрузок. Центром круга является условный центр электрической нагрузки приёмника (цеха). При равномерном распределении нагрузок по площади объекта центр электрической нагрузки совпадает с центром геометрической фигуры, изображающей цех на генплане предприятия.

Для каждого цеха радиус круга ri находим из условия равенства активной мощности, нагрузки площади круга.

Таблица 7 - Координаты ЦЭН корпусов

Номер корпуса	1	2	3	4	5	6	7	8
Х, о.е	4,25	5,25	1,5	2	9,25	3,25	8,25	5,25
У, о.е	12,5	8,75	8,25	1,5	9,25	5	3,75	1,75

ХЦЭН=(343,9*4,25+280*5,25+1220*1,5+303,8*2+103,47*9,25+165,75*3,25+394,4*8,25+142,4*5,25) / (343,9+280+1220+303,8+103,47+165,75+394,4 +142,4) = 10866,36 / 2673,727 = 4,06 о.е.

УЦЭН=(343,9*12,5+280*8,75+1220*8,25+303,8*1,5+103,47*9,25+165,75*5+394,4* 3,75+142,4*1,75) / (343,9+280+1220+303,8+103,47+165,75+394,4 +142,4) = 20783,5 / 2673,72 = 7,8 о.е.

Каждый круг разделён на секторы, соответствующие величинам силовой и осветительной нагрузки.

7. Разработка схем электроснабжения предприятия на напряжение выше 1кВ

Внешнее электроснабжение осуществляется на напряжение 110кВ с помощью ГПП или систем глубокого ввода. Для приема и распределения электроэнергии на напряжение 10кВ предусматривается на территории предприятия РП, укомплектованное камерами КСО - 293.

В системе электроснабжения необходимо предусматривать раздельную работу линии и трансформаторов, так как при этом снижаются токи КЗ, упрощаются схемы коммутации и релейной защиты. В схемах должно обеспечиваться глубокое секционирование всех звеньев от источника питания до шин низшего напряжения цеховых ТП, что значительно повышает надежность электроснабжения.

Распределение электроэнергии на территории предприятия на напряжение 10кВ может выполняться по радиальным, магистральным и смешанным схемам в зависимости от расположения потребителей, их мощности и требуемой степени бесперебойности питания.

Радиальные схемы применяются в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направлениях от источника питания. Они используются для питания крупных сосредоточенных нагрузок, а также цеховых ТП. При этом, как правило, предусматривают глухое присоединение трансформаторов. Двухтрансформаторные ТП питаются по схеме блока линия - трансформатор. На вторичном напряжении таких ТП применяется автоматический ввод резерва (АВР).

Магистральные схемы следует применять при упорядоченном расположении ТП, когда линии могут быть проложены без значительных обратных перетоков мощности. Магистральные схемы бывают одиночные и двойные сквозные.

Распределительная сеть напряжением 10кВ выполняется кабелями ААШВУ. Трассы кабельных линий намечаются вдоль зданий и проездов с учётом наименьшего расхода кабеля. Наиболее экономичной и простой является прокладка кабелей в траншеях.

8. Расчёт токов КЗ

Для вычисления токов КЗ на напряжение выше 1кВ (10кВ) составим схему замещения сети, включающую все элементы, по которым протекают токи к выбранным точкам.

Активное и индуктивное сопротивление обратной последовательности для рассматриваемой цепи можно принять равными соответствующим сопротивлениям прямой последовательности.

Активное и индуктивное сопротивление нулевой последовательности принимаем равным соответствующим сопротивлениям прямой последовательности кроме сопротивлений кабельных линий, которые определяются по таблице.

rок = 100*1,276=127,6 мОм.

хок = 100*0,43=43 мОм.

9. Выбор сечения токоведущих элементов и электрических аппаратов напряжением выше 1кВ

Выбор сечения кабелей 10кВ.

Определим общую нагрузку на шинах 10кВ.

Условно принимаем, что нагрузка равномерно распределена между секциями и в этом случае:

IР = IР2 = IР /2 =241,4 / 2 =120,7А.

Сечение жил выберем по экономической плотности тока и проверяем по нагреву и термической стойкости тока КЗ.

Сечение жил кабелей по экономической плотности тока:

qЭ =120,7/1,4 =86,2 мм2

Стандартное ближайшее сечение q = 95мм 2, Iдоп. = 205А.

Вк = (32,9*10 3) 2 *( 1,6+0,01)= 17,4*10 8 А2 с.

Стандартное ближайшее сечение q=240?2мм 2 , Iдоп.=710А.

Определим сечение жил кабеля с учетом перегрузки (аварийный режим).

Вк = (22,9*10 3) 2 *( 0,6+0,01)= 3,2*10 8 А 2с.

Принимаем кабель ААШВУ - 10(3*178), при этом определяющим явилось условие проверки на термическую стойкость токам КЗ. Результаты выбора сведём в таблицу 9

Таблица 8 - Сечение кабелей 10 кВ

Участок сети	Iр А	qЭ мм 2	Вк кА 2с	qт мм 2	Iдоп. А	Q мм 2	Марка и сечение кабеля
ГПП-РП	120,7	95	1740	480	710	185	2ААШВУ-10(3*240)
РП-ТП 1	15,2	16	320	178	75	16	ААШВУ-10(3*95)
РП-ТП 2	15,2	16	320	178	75	16	ААШВУ-10(3*95)
РП-ТП 3	15,2	16	320	178	75	16	ААШВУ-10(3*95)
РП-ТП 4	15,2	16	320	178	75	16	ААШВУ-10(3*95)
РП-ТП 5	15,2	16	320	178	75	16	ААШВУ-10(3*95)
РП-ТП 6	15,2	16	320	178	75	16	ААШВУ-10(3*95)
РП-ТП 7	15,2	16	320	178	75	16	ААШВУ-10(3*95)

Расчёт сборных шин РП 10 кВ.

Шины РП выбираем по нагреву максимальным расчётным током Iра и промеряем на электродинамическую и термическую стойкость. При выборе шин по нагреву учитываются наиболее тяжелые послеаварийные режимы. Допустимый ток шины Iдоп должен быть не менее Iр, т. е. при расположении шин плашмя, допустимый ток должен быть уменьшен на 5% для полос шириной до 60мм, и на 8% для остальных. Проверка на электродинамическую стойкость выполняется сравнением механического напряжения в материале шины Gр с допустимым значением Gдоп.

Максимальный расчётный ток сборных шин принимаем равным послеаварийному току линии, питающей РП: Iра = 241,4А, iу = 84,7кА

Шины устанавливаем на изоляторы плашмя. Выбираем по нагреву шины шириной 60мм. В этом случае:

Iдоп. =1150А. принимаем шины 80*6мм, имеющие площадь сечения 480мм2.

Вк = (32,9*10 3) 2 *( 1,6+0,01)= 17,4*10 8 А 2с.

W = 0,6*17,42 /6 = 30,3 см3.

Окончательно принимаем шины АД31Т 80*6 с Iдоп. = 1150А.

Таблица 9 - Расчетные и каталожные данные выключателей и разъединителей на линиях РП - ТПi

Расчётные данные	Каталожные данные
	ВМП - 10 - 20/630	РВФЗ - 10/630
Uр = 10кВ	Uн = 10кВ	Uн = 10кВ
Iр = 15,2A	Iн = 630 А	Iн = 400А
Iпа = 32,9кА	Iотк = 20кА
iу = 44кА	iдин = 52кА	iдин = 52кА
Вк = 320кА2 с	Iт 2 tт = 20 2 *4 =1600кА2 с	Iт 2 tт = 20 2 *4 =1600кА2 с

На всех отходящих от шин РП линий устанавливаем аналогичные выключатели ВМП - 10 - 20/630 и разъединители РВФЗ - 10/630.

Таблица 10 - Расчетные и каталожные данные выключателей и разъединителей на линиях ГПП - РП

Расчётные данные	Каталожные данные
	ВМП - 10 - 20/630	РВФЗ - 10/630
Uр = 10кВ	Uн = 10кВ	Uн = 10кВ
Iр = 263,58A	Iн = 630 А	Iн = 400А
Iпа = 22,9кА	Iотк = 20кА
iу = 84,7кА	iдин = 52кА	iдин = 52кА
Вк = 1740кА2 с	Iт 2 tт = 20 2 *5 =1600кА2 с	Iт 2 tт = 20 2 *4 =1600кА2 с

Таблица 11 - Расчётные и каталожные данные трансформаторов тока

Расчётные данные	Участок сети	Каталожные данные
	РП-ТПi	АВР	ГПП-РП	ТЛК-10/150	ТОЛ-10/300	ТОЛ-10/600
Uр ,кВ	10	10	10	Uн=10кВ	Uн=10кВ	Uн=10кВ
Iр ,A	15,2	120,7	263,6	Iн1 =150A	Iн1 =300A	Iн1 =600A
iу ,кА	44	84,7	84,7	Iдин=52,8кА	Iдин=74кА	Iдин=68,5кА
Вк ,кА2 с	320	1740	1740	(Кт I1ном) 2 * tт = =(45*0,15)2 * *3=136,7кА2 с	(Кт I1ном) 2 * tт = =(45*0,3)2 * *3=546,7кА2 с	(Кт I1ном) 2* tт = =(32*0,6)2 * *3=1106кА2 с

кабель электрический трансформатор шинопровод

Таблица 12 - Вторичная нагрузка трансформатора тока

Прибор	Тип	Нагрузка фазы, В*А
		А	В	С
Амперметр	Э335		0,5
Счётчик активной энергии	СА4 - И672М	2,5		2,5
Счётчик реактивной энергии	СА4 - И672М	2,5		2,5
Итого		5	0,5	5

Zприб = 5/5 2 = 0,2 Ом.

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0,5 составляет 0,4Ом.

Zприб = 0,4 - 0,2 - 0,05 = 0,15 Ом.

Принимаем алюминиевые провода длиной 25м.

Принимаем контрольный кабель АКРВГ с q= 6 мм2.

На линиях 10кВ для подключения устройств сигнализации о замыкании на землю устанавливаем трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛМУ3.

Для сборных шин 10кВ принимаем трансформаторы напряжения НАМИ - 10 и проверим его по вторичной нагрузке.

Таблица 13 - Вторичная нагрузка трансформаторов напряжения

Прибор	Тип	Потребляемая мощность одной катушки, В*А.	nкат шт.	cos	sin	n приб шт.	Общая нагрузка
							Р Вт	Q вар
Амперметр	Э335	2	1	1	0	3	6
Вольтметр	Э335	2	1	1	0	1	2
Счётчик активной энергии	СА4 - И672М	2	2	0.38	0.925	1	4	14,8
Счётчик реактивной энергии	СА4 - И672М	3	2	0.38	0.925	1	6	22,2
							18	37

Выбранный трансформатор напряжения НАМИ - 10 имеет номинальную мощность в классе точности 1,0 - необходимую для присоединения счётчика.

Условие выполняется, следовательно, трансформатор будет работать в заданном классе точности.

10. Электрические измерения и учет электроэнергии

Измерения электрических величин на предприятии необходимо для контроля технологического процесса основных агрегатов, параметров установленного режима работы оборудования, качества получаемой электроэнергии, состояния изоляции в сетях с изолированной нейтралью трёхфазного тока и в сетях постоянного тока. Значение токов и напряжений помогают также ориентироваться обслуживающему персоналу в не нормальных режимах работы.

В системе электроснабжения промышленного предприятия следует измерять текущее значение величин тока, напряжения и мощности, характеризующие режим работы, как самой системы, так и её элементов, а также осуществлять учёт потребляемой и вырабатываемой электроэнергии.

Амперметры устанавливаются для непрерывного контроля величины тока на вводах ГПП, РП, в перемычках между секциями шин РУ, в цепях трансформаторов, отходящих линий, конденсаторных установок, некоторых электроприемников. Как правило, измеряется ток одной фазы. Измерение тока каждой фазы выполняется при неравномерной загрузке фаз, в цепях дуговых электропечей, а также мощных комплектных конденсаторных электроустановок, что позволяет заметить отключение части конденсаторов при перегорании предохранителей.

Напряжение измеряется на каждой секции сборных шин ГПП, РП и ТП. На понижающих подстанциях допускается измерять напряжение только на стороне низшего напряжения, если установка трансформатора напряжения на первичной стороне не требуется для других целей. В трехфазных электроустановках обычно осуществляется измерение одного между фазного напряжения. В сетях с изолированной нейтралью (напряжение 6 - 10кВ) вольтметры используются также для контроля изоляции. С этой целью применяются три вольтметра (или один вольтметр с переключателем), включенные на фазные напряжения через измерительный трансформатор напряжения, присоединённых к секциям РП или ГПП.

Учёт электроэнергии на промышленных предприятиях подразделяются на расчётные (коммерческие) и технические (контрольные).

Расчётный учет электроэнергии предназначен для учета выработанной, а также отпущенной потребителям электроэнергии для денежного расчета за нее. Устанавливаемые для этой цели приборы учета тесно связаны с применяемыми тарифами на электроэнергию.

Основные положения по организации и осуществлению расчётного учёта на предприятиях заключается в следующем:

Расчётные счётчики активной и реактивной энергии рекомендуется устанавливать на границе раздела электроснабжающей организации и предприятия.

Счетчики реактивной энергии устанавливаются на тех же элементах, что и счетчики активной энергии.

Учёт электроэнергии трехфазного тока должен осуществляться с помощью трёхфазных фазных счетчиков.

Если со стороны предприятия с согласования энергосистемы производится выдача реактивной электроэнергии в сеть энергосистемы, необходимо устанавливать два индукционных счётчика реактивной энергии со стопорами или электронный счетчик на два направления учета.

Для предприятия, рассчитывающегося с электроснабжающей организацией по максимуму заявленной мощности, следует предусмотреть установку счетчика с указанием максимума нагрузки при наличии одного пункта учета. При двух или более пунктах применяются автоматизированные системы учета электроэнергии.

Технический учёт предназначен для контроля расхода электроэнергии внутри предприятия. На предприятиях следует предусматривать возможность установки стационарных или переносных счетчиков с целью контроля над соблюдением лимитов расхода электроэнергии цехами, технологическими линиями и энергоемкими агрегатами, а также для определения расхода электроэнергии на единицу продукции. Приборы технического учёта находятся в ведении самих потребителей. На их установку и снятие не требуется разрешение электроснабжающей организации.

На предприятии установлена система энергоресурсоконтроля ЭРКОН, предназначенная для организации учета электроэнергии и ресурсов на промышленных предприятиях, в энергосистемах и жилищно-коммунальном хозяйстве. В систему входят счетчики датчики, УСД (устройство сбора данных), ВУ (вычислительное устройство) и ПЭВМ. На основе системы ЭРКОН возможно построение автоматизированных систем контроля и учёта электропотребления более высоких уровней. Система ЭРКОН обеспечивает обработку поступающих в нее данных по 96 каналам. При этом допускается объединение каналов учета в группы общим количеством до 64. Задание групповых лимитов мощностей, зон суток для каждого квартала, времени и даты, состава групп каналов учёта и других данных может осуществляться с пульта ВУ, ПЭВМ или дистанционного - по каналу связи.

Устройство системы ЭРКОН не требуют от потребителя обслуживания и имеют герметичное исполнение, а, следовательно, защиту от окружающей среды. Указанные свойства системы способствуют ее применению в СЭС промышленных предприятий.

Литература

Правило устройства электроустановок (ПУЭ). / Минэнерго СССР. - 6 изд. перераб. и дополнено - М.: Энергоиздат, 1985 - 640 стр.

Правило технической эксплуатации электроустановок (ПТЭ) потребителей и Правило техники безопасности (ПТБ) при эксплуатации электроустановок потребителей. - 4 изд. 1986г. - 424 стр.

Корлев П.О. Радкевич В.Н. Сацукевич В.Н. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию. 1998 - 140 стр.

Кноринг Г.М. Справочная книга для проектирования электрического освещения 1976 - 384стр.

Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок 4 изд.1990г. - 366 стр.

Радкевич В.Н. Проектирование систем электроснабжения 2001г. - 292 стр.

Размещено на Allbest.ru