Электрооборудование калибровочного участка калибровочного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электрооборудование калибровочного участка калибровочного цеха



Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Краткая характеристика технологического процесса

1.2 Требования к электрооборудованию и электроснабжению

1.3 Выбор рода тока и величины напряжения

1.4 Выбор электродвигателей для технологического оборудования

2. Специальная часть

2.1 Расчёт электрической нагрузки

2.2 Компенсация реактивной мощности

2.3 Выбор количества и мощности силовых трансформаторов на подстанции

2.4 Выбор высоковольтной схемы электроснабжения и расчёт ЛЭП

2.5 Расчёт токов к.з.

2.6 Выбор и проверка высоковольтного оборудования

2.7 Выбор низковольтной схемы распределения электроэнергии и расчёт элементов защиты

2.8 Релейная защита, автоматика и учёт электроэнергии

2.9 Электропривод

3. Организация производства

3.1 Организация службы эксплуатации и ремонта электрооборудования

3.2 График ППР электрооборудования участка (цеха)

3.3 Определение количества электроремонтного и дежурного персонала

4. Экономика производства

4.1 Расчёт фонда заработной платы персонала

4.2 Расчёт потребности в электроэнергии и её стоимости

4.3 Смета затрат на приобретение и монтаж электрооборудования агрегата

4.4 Мероприятия по экономии энергоресурсов, материалов, снижению капитальных затрат

5. Мероприятия по охране труда, пожарной безопасности и экологии

5.1 Расчёт и конструктивное выполнение заземляющих устройств

5.2 Основные мероприятия по охране труда и пожарной безопасности при обслуживании электроустановок

5.3 Разработка мероприятий по защите окружающей среды (для проектируемого объекта или предприятия)

6. Стандартизация и качество продукции

Выводы

Список литературы



Введение

Дипломный проект представляет собой совокупность нескольких электротехнических дисциплин, таких как электроснабжение, электропривод, монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования, электрооборудование, а также в него включены вопросы экономики, организации производства и стандартизации.

В моём дипломном проекте рассмотрено электрооборудование калибровочного участка калибровочного цеха ОАО Завод "Днепроспецсталь", подробно описаны строение и работа правильно-отрезного автомата ГД-162.

Дипломный проект состоит из 7 разделов.

Первый раздел - общая часть, в которой содержатся общие вопросы по электрооборудованию участка и его электроснабжению, а также характеристика технологического процесса калибровочного цеха.

Второй раздел - специальная часть, которая подразделяется на два подраздела. В первом рассчитывается электроснабжение калибровочного участка, а именно: мощность электрической нагрузки, мощность компенсационной установки, выбирается количество и мощность силовых трансформаторов на подстанции, рассчитывается и выбирается высоковольтная линия электроснабжения, рассчитываются токи короткого замыкания, производится выбор и проверка высоковольтного оборудования и низковольтной схемы распределения электроэнергии с элементами защиты, рассчитывается релейная защита и автоматика силовых трансформаторов. Второй содержит вопросы электропривода выбранного агрегата и технологическую последовательность выполнения электромонтажных работ.

Третьим разделом является организация производства, где изложена организация службы эксплуатации и ремонта электрооборудования, представлен график планово-предупредительных ремонтов электрооборудования участка, и рассчитана численность электроремонтного и дежурного персонала.

Четвёртый раздел - экономика производства, где выполнен расчёт фонда заработной платы персонала, потребности в электроэнергии и её стоимости, сметы затрат на приобретение и монтаж электрооборудования агрегата, представлены мероприятия по экономии энергоресурсов, материалов и снижению капитальных затрат.

В пятом разделе изложены мероприятия по охране труда, пожарной безопасности и экологии.

Шестой раздел - стандартизация и качество продукции.

Седьмой раздел - самостоятельное задание.

Графическая часть дипломного проекта представлена в следующем объёме:

Лист 1 - Однолинейная схема электроснабжения участка;

Лист 2 - План цеха с размещением электрооборудования и разводкой электросети;

Лист 3 - Схема управления электроприводом правильно-отрезного автомата ГД-162.



1. Общая часть

1.1 Краткая характеристика технологического процесса

Первым этапом производства проволочной продукции является выплавка её в сталеплавильном и прокатка в проволоку нужного проката в сталепрокатном цехе. После этого проволока мелкого и среднего калибра наматывается в бунты и завозится железнодорожными вагонами в калибровочный цех. Проволока крупного калибра транспортируется в прутках.

В калибровочном цехе она проходит сортировку, а затем отжигается в газовых печах для придания ей необходимой твёрдости для дальнейшего процесса обработки. После отжига проволока протравливается в травильных ваннах с известковым, кислотным, либо соляным раствором (это зависит от марки стали) для придания ей определённых свойств и качеств, что облегчает волочение. По требованию заказчика проволока мелкого и среднего калибра может сдаваться ему либо в бунтах, либо в прутках; крупного калибра - в прутках.

Если проволока сдаётся в бунтах, то после травления она калибруется до необходимого диаметра на волочильных барабанах и, в зависимости от требований заказчика к свойствам и твёрдости металла, отжигается в электрических или газовых печах. Затем готовые бунты упаковываются, складируются и вывозятся заказчиком.

Если же заказчику требуется уже готовая проволока мелкого и среднего калибра в прутках, то после волочильного барабана она проходит правку и резку на правильно-отрезном автомате, а затем может обжигаться. По требованию заказчика на следующем этапе проволока шлифуется до высокой чистоты поверхности на шлифовальных станках, проходит контроль качества, промасливается, упаковывается и складируется.

Процесс обработки прутков крупного калибра несколько иной. После травильных ванн прутки правятся, затем калибруются на волочильном стане и обжигаются в индукционных установках высокой частоты (ТВЧ). Далее проволока обдирается и правится на кизерлинге, обрезается и полируется.

Толщина слоя снимаемой стружки с калибруемого изделия колеблется в пределах 0,6 - 1,2 мм в зависимости от типа и твёрдости металла. Если снимаемый слой не превышает установленных пределов, тогда обеспечивается лёгкое, плавное снятие слоя стружки без перенапряжения поверхности металла и обеспечивается её относительная чистота. Снятие же большего слоя может привести к перегреву и ступенчатости поверхности изделия, а также к поломке изделия и станка.

Часто необходимо калибровать проволочный профиль под нестандартный диаметр, когда требуется снимать слой стружки толщиной 2 мм и более. В этом случае приходится несколько раз прогонять заготовку через волочение. Перед тем, как снова пустить профиль через волочильный стан либо волочильный барабан, его нужно опять же отжечь в печи, чтобы кристаллическая структура металла приобрела необходимую твёрдость для дальнейшей обработки, т.к. после очередного волочения металл нагревается и значительно ослабевает связь между кристаллами металла, что ведёт к размягчению его и при последующей калибровке проволочный профиль может просто деформироваться. Такой процесс обработки продолжается до тех пор, пока не достигнется требуемое сечение изделия.

При калибровке заготовок до нестандартных сечений такой технологический процесс является неэкономичным, т.к. значительно увеличивается процент отходов, а следовательно и себестоимость единицы продукции, что в итоге сказывается на её цене.

На завершающем этапе проволочные прутки конторолируются при помощи линии неразрушающего контроля, промасливаются, упаковываются и складируются на складе готовой продукции.

Обрабатываемый материал транспортируется по цеху при помощи мостовых кранов и передаточных тележек.

1.2 Требования к электрооборудованию и электроснабжению

Основными группами электроприёмников, составляющими суммарную нагрузку объектов, являются светильники всех видов искусственного света, электродвигатели производственных механизмов (станки, подъёмно-транспортные устройства, компрессоры, вентиляторы, насосы), сварочные установки, печные и силовые трансформаторы, электрические печи, выпрямительные установки и др.

По виду преобразования электроэнергии приёмники подразделяют на электроприводы, электротехнологические установки и электроосветительные установки.

Электроприводы производственных механизмов занимают наибольшее место среди электроприёмников промышленных предприятий. Режимы и особенности работы в основном определяются характером основного производства (машиностроение, металлургия, химическое производство, горно-добывающее предприятие), что предопределяет выбор для них типа и мощности электроприводов в большом диапазоне - от нескольких ватт до нескольких мегаватт.

Электротехнологические установки - электронагревательные и электролизные, установки электрохимической, электрозвуковой и электроискровой обработки металла в основном работают на трёхфазном или однофазном переменном токе частотой 50 Гц, некоторые электротехнологические установки работают на постоянном или переменном токе с частотой, отличной от 50 Гц, и питаются от преобразовательных установок.

Электроосветительные установки являются, как правило, однофазными электроприёмниками. Лампы светильников имеют мощности от десятков ватт до нескольких киловатт и питаются напряжением до 220 В при четырёхпроводной системе напряжения 380 - 220 В. Светильники местного освещения на напряжение 12, 36 и 42 В питаются от понижающих однофазных трансформаторов. В случаях, когда отключение освещения угрожает безопасности людей или других особых требований, предусматривается система аварийного освещения с гарантированным питанием от неё отдельных ламп или специально выделенных для этого из числа ламп общего освещения.

По общности технологического процесса электроприёмники можно разделить на производственные механизмы, общепромышленные установки, подъёмно-транспотрное оборудование, преобразовательные установки, электросварочное оборудование, электронагревательные и электролизные установки. Общепромышленные установки (вентиляторы, компрессоры, насосы) занимают значительное место в системе электроснабжения. Диапазон их мощности - от долей киловатт до десятков мегаватт. Характер работы электроприводов указанных механизмов ровный, с продолжительным режимом.

По режиму работы электроприёмники делятся на три группы, для которых предусматривают три режима работы:

продолжительный, в котором электрические машины могут работать длительное время, и превышение температуры отдельных частей машины не выходит за установленные пределы;

кратковременный, при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, период же остановки машины настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды;

повторно-кратковременный, характеризуемый продолжительностью включения; рабочие периоды tр чередуются с периодами пауз tо, а длительность всего цикла не превышает 10 мин; при этом нагрев не превосходит допустимого, а охлаждение не достигает температуры окружающей среды.

Длительно, с неизменной или малоизменяющейся нагрузкой работают электроприводы вентиляторов, насосов, компрессоров, преобразователей, механизмов непрерывного транспорта и т.п. Длительно, но с переменной нагрузкой и кратковременными отключениями, за время которых электродвигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 мин, работают электродвигатели, обслуживающие станки

холодной обработки металлов и деревообрабатывающие, специальные механизмы литейных цехов, молоты, прессы, ковочные машины кузнечно-прессовых цехов.

В кратковременном режиме работает подавляющее большинство электроприводов вспомагательных механизмов металлорежущих станков, а также механизмов для открывания фрамуг, гидравлических затворов, заслонок и т.п.

В повторно-кратковременном режиме работают электродвигатели мостовых кранов, тельферов, подъёмников и аналогичных им установок, а также сварочные аппараты, для которых характерны постоянные большие броски мощности.

Самостоятельную группу электроприёмников составляют нагревательные аппараты и электропечи, работающие в продолжительном режиме с постоянной или маломеняющейся нагрузкой, их осветительные приборы (лампы накаливания и люминесцентные), отличительной особенностью которых является резкое изменение нагрузки в течение суток и постоянство нагрузки при включённом освещении.

Надёжность электропитания в основном зависит от принятой схемы электроснабжения, степени резервирования отдельных элементов системы электроснабжения (линий, трансформаторов, электрических аппаратов и др.). Для выбора схемы и системы построения электрической сети необходимо учитыать мощность и число потребителей, уровень надёжности электроснабжения не потребителей вцелом, а входящих в их состав отдельных электроприёмников.

Надёжность электроснабжения - способность системы электроснабжения обеспечить предприятие электроэнергией хорошего качества, без срыва плана производства и не допускать аварийных перерывов в электроснабжении.

По обеспечению надёжности электроснабжения электроприёмники разделяют на три категории:

I. Электроприёмники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса. Электроприёмники I категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников питания, перерыв допускается лишь на время автоматического восстановления питания.

II. Электроприёмники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям рабочих мест, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Рекомендуется обеспечивать электропитанием от двух независимых источников, для них допустимы перерывы на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Допускается питание от одного трансформатора, перерыв в электроснабжении разрешается не более 24 ч.

III. Электроприёмники несерийного производства продукции, вспомагательные цехи, коммунально-хозяйственные потребители, сельскохозяйственные заводы. Для этих электроприёмников электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены повреждённого элемента системы электроснабжения, не превышают 24 ч.

Электроприёмники калибровочного участка относятся ко II категории надёжности электроснабжения.

1.3 Выбор рода тока и величины напряжения

По напряжению электроприёмники классифицируют на две группы:

электроприёмники, которые могут получать питание непосредственно от сети 3,6 и 10 кВ. К этой группе относят крупные электродвигатели, мощные печи сопротивления и дуговые печи для плавки чёрных и цветных металлов, питаемые через собственные трансформаторы. Следует отметить, что при 10 кВ могут быть изготовлены двигатели мощностью 315 кВт и выше;

электроприёмники, питание которых экономически целесообразно на напряжении 380 -660 В.

По роду тока различают электроприёмники, работающие:

от сети переменного тока нормальной промышленной частоты (50 Гц);

от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты;

от сети постоянного тока.

Отдельные потребители электроэнергии (электроинструмент, специальные станки в деревообрабатывающих цехах, ряд шлифовальных станков в подшипниковой промышленности и др.) используют для питания высокоскоростных электродвигателей токов повышенной частоты (180 - 400 Гц). Установки индукционного и диэлектрического нагревов требуют токов повышенных и высоких частот, получаемых от машинных (до частот 10000 Гц) и электронных генераторов.

Для ряда производственных механизмов необходимы широкое регулирование скорости, поддержание постоянства скорости технологического процесса, повышенный перегрузочный момент при повторно-кратковременном режиме работы, частое реверсирование, быстрые разгоны и торможение, что вызывает необходимость применения электродвигателей постоянного тока для электроприводов этих механизмов. Цехи электролиза, электролитического получения металлов, гальванические цехи и некоторые виды электросварки требуют также постоянного тока. Поэтому при построении схемы электроснабжения промышленного предприятия приходится считаться с наличием на предприятии потребителей постоянного тока и токов высокой частоты и, следовательно, предусматривать специальные преобразовательные установки для питания этих потребителей и обслуживания отдельных электроустановок или их групп. При незначительном числе и небольшой мощности отдельных потребителей постоянного тока или токов высокой частоты, а также при их разбросанности по территории цехов у каждого из этих потребителей устанавливают индивидуальные преобразовательные агрегаты. Их устанавливают и у мощных электроприводов, управление которыми производится по специальным схемам. При достаточно большом числе и большой суммарной мощности потребителей предусматриваются централизованные преобразовательные подстанции со статическими полупроводниковыми выпрямителями или двигатель-генераторами. В системе электроснабжения предприятия эти преобразователи являются потребителями переменного тока.

Трансформаторная подстанция калибровочного участка получает питание от высоковольтной кабельной линии электропередачи 10 кВ переменного тока частотой 50 Гц и через понижающий трансформатор преобразует в напряжение 0,4 кВ переменного тока той же частоты. Электрооборудование участка получает питание через распределительные подстанции РП-1 и РП-2.



1.4 Выбор электродвигателей для технологического оборудования

Выбор двигателя для приведения в движение какого-либо механизма связан с обеспечением ряда требований, основными из которых являются следующие: номинальное напряжение двигателя должно соответствовать напряжению сети; развиваемый момент должен обеспечивать динамические и статические режимы без допустимого превышения температуры; перегрузочная способность двигателя должна обеспечивать работу электропривода при кратковременных пиковых нагрузках; регулирование скорости должно отвечать требованиям технологического процесса и др.

Надёжная продолжительная работа двигателя возможна только в том случае, когда он правильно рассчитан и выбран по тепловому и динамическому (при переходных процессах) режимам и соответствует условиям окружающей среды. Обеспечение надёжности электроприводов связано с конструкцией двигателей. Применение двигателей любого типа прежде всего связано с подбором его по мощности. В случае несоответствия мощности двигателя статической нагрузке механизма электропривод не обеспечит требуемой производительности, а двигатель преждевременно выйдет из строя. электроснабжение калибровочный нагрузка трансформатор

Для выбора системы электропривода необходимо чётко представлять себе технологические требования к приводу того механизма, для которого он выбирается. Установление таких требований облегчает выбор оптимальной системы электропривода, т.е такой, которая наиболее проста и дешёва из всех систем, обеспечивающих желаемые эксплуатационные показатели механизма. Выбор электродвигателя определяется нагрузкой, номинальной скоростью движения, требуемым диапазоном регулирования скорости привода, жёсткостью механических характеристик, числом включений в час и т.д.

Двигатели постоянного тока (ДПТ) имеют меньшее распространение по сравнению с двигателями переменного тока. Это объясняется более сложной конструкцией машин постоянного тока за счёт коллекторно-щёточного узла и, как следствие, их более высокой стоимостью и меньшей надёжностью. Вместе с тем у машин постоянного тока есть преимущества и специфические качества, обусловливающие их применение в современной технике. Так, диапазон и плавность регулирования частоты вращения у ДПТ значительно шире, чем у двигателей переменного тока. Двигатели постоянного тока находят широкое применение в тех случаях, когда механизм, приводимый во вращение двигателем, должен имет широкий и плавный диапазон регулирования скорости: в мощных металлорежущих станках, на электрифицированном транспорте, в автоматике и т.п. Для обеспечения мягкой естесственной характеристики, при больших перегрузах по моменту используют ДПТ с последовательным возбуждением. Двигатели параллельного возбуждения применяют в тех случаях, когда необходимо иметь достаточно жёсткие механические характеристики при низких угловых скоростях, а также обеспечить работу двигателя на естесственной характеристике.

Двигатели переменного тока подразделяются на асинхронные и синхронные.

Асинхронные электродвигатели (АД) имеют значительные преимущества по своим свойствам, характеристикам и эксплуатационным данным перед двигателями других типов. Такие двигатели могут быть однофазными, двухфазными и трёхфазными; наибольшее распространение имеют трёхфазные двигатели. Конструкция двигателя проста, надёжна и экономична. Подавляющее число элекрических двигателей, используемых в промышленности, энергетике и других областях, являются асинхронными. АД по конструкции обмотки ротора бывают двух типов: с короткозамкнутым ротором и фазным. Большее распространение имеют АД с короткозамкнутым ротором, т.к. они дешевле и проще в изготовлении и эксплуатации, имеют достаточную жёсткость механической характеристики. В АД с фазным ротором при помощи резисторов в цепи ротора можно в широких пределах изменять момент при пуске, получать желаемые ускорения и плавность пуска, уменьшать токи и потери энергии в двигателе при

переходных процессах, а также получать пониженные угловые скорости. Однако этот привод не обеспечивает необходимую жёсткость регулировочных характеристик и устойчивую работу при пониженных скоростях, он неэкономичен вследствие значительных потерь энергии в пускорегулировочных сопротивлениях; кроме того, имеет место повышенный износ двигателя, электромеханических тормозов и контактной аппаратуры управления.

Синхронные электродвигатели (СД) применяются там, где требуется постоянная частота вращения. Мощные синхронные двигатели устанавливаются на металлургических заводах, шахтах, холодильниках, на компрессорных и нефтеперерабатывающих станциях магистральных трубопроводов, где они приводят во вращение прокатные станы, насосы, вентиляторы, компрессоры и т.п. Весьма ценным качеством синхронных двигателей является их способность работать при токе, опережающем по фазе питающее напряжение. Это свойство используется для увеличения коэффициента мощности в сети.

Таблица 1 - Выбор электродвигателей для технологического оборудования

№ п/п	Оборудование	Тип двигателя	Мощность
1	Вытяжная вентиляция	4А112М4У3	5,5
2	Острильные вальцы	4А132М4У3	11
3	Правильно-отрезной автомат	4А180М4У3	30
4	Волочильный барабан	4А180S4У3	22
5	Пресс-ножницы	4А132М4У3	11
6	Передаточная тележка	4А180S4У3	22
7	Автоматическая линия П-68	4А180М4У3	30
8	Штанговолочильный стан	4А200М4У3	45
9	Проволочноволочильный стан	4А180М4У3	30
10	Электромостовой кран	4МТ200L6	40



2. Специальная часть

2.1 Расчёт электрической нагрузки

Определение электрической нагрузки является первым этапом проектирования каждой системы электроснабжения. От правильной оценки возможной нагрузки зависят капитальные затраты в системе электроснабжения, количество цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные потери. Ошибки при определении электрической нагрузки ведут к ухудшению технико-экономических показателей предприятий вцелом.

Таблица 2 - Расчёт электрической нагрузки калибровочного участка

№ гр.	Электроприёмники	Кол-во	Мощность при ПВ=100%, кВт	Суммарная мощность группы	Ки	cos ц	tg ц	Среднесменная мощность
				актив., ?Рн	реакт., ?Qн				акт. Рсм	реакт. Qсм
1.	Острильные вальцы Волочильный барабан Штанговолочильный стан Проволочноволочильный стан	2 2 2 2	10 25 40 30	210	245,5	0,24	0,65	1,17	50,4	58,92
2.	Правильно-отрезной автомат Пресс-ножницы Автоматическая линия П-68	2 1 1	30 10 30	100	133,3	0,16	0,6	1,33	16	21,33
3.	Передаточния тележка Электромостовой кран	1 1	12,6 25,3	37,9	65,64	0,1	0,5	1,73	3,79	6,56
4.	Вытяжная вентиляция	3	5	15	11,25	0,65	0,8	0,75	9,75	7,31
Всего по участку:	17	-	362,9	455,7	0,22	-	-	79,94	94,12

Площадь участка 486 м².

Длина питающей линии 1 км.

Время действия релейной защиты 0,8 сек.

1. Приводится мощность потребителей повторно-кратковременного режима к мощности продолжительного режима:

Рном = Рпасп vПВпасп = 40 v0,4 = 25,3 кВт,

где Рпасп - паспортная мощность потребителя, кВт;

ПВпасп - паспортная продолжительность включения, о.е.

2. Активная мощность первой группы:

Р₁ = (Рн₁ • n₁) + (Рн₂ • n₂) + (Рн₃ • n₃) + (Рн₄ • n₄),

Р₁ = (10 • 2) + (25 • 2) + (40 • 2) + (30 • 2) = 210 кВт

3. Реактивная мощность первой группы:

Q₁ = Р₁ • tg ц₁,

где tg ц₁ - коэффициент мощности первой группы;

Q₁ = 210 • v(1 / 0,65²) - 1 = 245,5 квар

4. Среднесменная активная мощность:

Рсм = Р₁ · Ки₁,

Рсм = 210 · 0,24 = 50,4 кВт

5. Среднесменная

реактивная мощность:

Qсм = Q₁ · Ки₁,

Qсм = 245,5 · 0,24 = 58,92 квар

6. Находим вспомагательную величину:

m = Рном.макс / Рном.мин,

m = 40 / 5 = 8

Т.к. m > 3, рассчитываем средний коэффициент использования для участка:

Кис = Рсм / ?Руст,

где ?Руст - установленная мощность участка, кВт;

Кис = 79,94 / 362,9 = 0,22

7. Эффективное число электроприёмников:

nэф = 2 • ?Руст / Рном.макс,

nэф = 2 • 362,9 / 40 = 18

8. Коэффициент максимума:

[1, c.54]: Кмакс = 1,5

9. Максимальная активная мощность:

Рмакс = Рсм • Кмакс,

Рмакс = 79,94 • 1,5 = 119,9 кВт

10. Максимальная реактивная мощность:

Qмакс = Qсм = 94,12 квар

11. Максимальная

полная мощность:

Sмакс = vРмакс² + Qмакс²,

Sмакс = v119,9² + 94,12² = 152,43 кВА

12. Мощность освещения:

Росв = д ? Кз ? Кс ? Fц ? 10 ^{- 3},

где д - питающая мощность, Вт / м², (16…24);

Кз - коэффициент запаса, (1,3…1,6);

Кс - коэффициент спроса, (0,8…0,95);

Fц - площадь участка, м²;

Росв = 18 ? 1,4 ? 0,9 ? 486 ? 10 ^{- 3} = 11 кВт

Вывод: провёл расчёт мощности электрической нагрузки (средней за наиболее загруженную смену и максимальной), а также рассчитал мощность осветительной установки.

2.2 Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности имеет большое значение при повышении КПД работы систем электроснабжения. Компенсация реактивной мощности уменьшает потери активной мощности и повышает напряжение. На тех участках, где потребление реактивной мощности уменьшается, увеличивается пропускная способность элементов системы электроснабжения. Расчёт ведётся технико-экономическим методом.

1. Рассчитываем реактивную мощность, которую нужно скомпенсировать:

Qку = Qmax - Qe = Pmax (tg ц_max - tg ц_e) = Pmax ((Qmax / Pmax) - tg ц_e),

где Qe - граница значения мощности, которая выделяется по цеху в период максимума активной мощности;

tg ц_e - оптимальный угол, отвечающий значению Qe. Для системы Днепроэнерго tg ц_e=0,2

Qку = 119,9 ((94,12 / 119,9) - 0,2) = 70,14 кВАР

2. По справочнику находим ККУ, чтобы обеспечить Qку ? Qкуном:

70,14 ? 75 (наименьшее значение в справочнике)

Выбираем установку УК-0,38-75У3 (стоимость 2300 грн)

3. Определяем стоимость потерь активной энергии на компенсацию:

Свку = ?Рк • Т • Со • Qкуном,

где ?Рк - питающие потери на компенсационную установку;

Т - годовое число часов работы;

Со - тариф электроэнергии, (Со = 0,156 грн • кВт • час);

Свку = 0,0045 • 4500 • 0,156 • 75 = 236,93 грн

4. Амортизационные отчисления:

Са = К • ц / 100,

где К - капитальные потери на ККУ;

ц - процент нормы отчислений;

Са = 2300 ? 7,5 / 100 = 172,5 грн

5. Полные годовые потери:

Ску = Свку + Са + 0,15 ? К,

Ску = 236,93 + 172,5 + 0,15 ? 2300 = 754,43 грн

6. Годовая экономия за счёт снижения потерь активной энергии при уменьшении реактивной мощности:

Е = Кип ? Qкуном ? Т ? Со,

где Кип - коэффициент использования потерь, (Кип = 0,14);

Е = 0,14 ? 75 ? 4500 ? 0,156 = 7371 грн

Вывод: как мы видим, использование компенсационного оборудования в данном случае выгодно, т.к. годовая экономия за счёт снижения потерь активной энергии покрывает полные годовые затраты, Е > Ску (7371 > 754,43).

2.3 Выбор количества и мощности силовых трансформаторов на подстанции

Трансформаторная подстанция должна занимать минимум полезной площади цеха, удовлетворять требованиям электрической и пожарной безопасности и не мешать производственному процессу. Количество трансформаторов зависит от категории потребителей. Мощность трансформатора выбирают из условий наиболее экономического режима, который отвечает 60 - 80 % номинальной мощности.

1. Расчётная мощность для выбора номинальной мощности трансформаторов:

Sрасч = v(Рсм + Росв)² + (Qсм - Qкуном)²,

Sрасч = v(79,94 + 11)² + (94,12 - 75)² = 92,93 кВА

2. Проводим проверку перегруза трансформатора при работе с максимальной нагрузкой:

КзII = 0,7 = Sрасч / Sт.н. = 92,93 / 133

Sт.н.р. = Sрасч / КзII = 92,93 / 0,7 = 132,76 кВА

Принимаем 2 варианта трансфоматорных подстанций:

1) Sт.н. = 2 Ч 70 кВА

2) Sт.н. = 1 Ч 100 кВА

3. Максимальная мощность:

Sмакс = v(Рмакс + Росв)² + (Qмакс - Qкуном)²,

Sмакс = v(119,9 + 11)² + (94,12 - 75)² = 132,3 кВА

4. Коэффициент загрузки:

Кз = Sрасч / Sт.н.,

Кз = 92,93 / 140 = 0,66

5. Коэффициент перегрузки аварийный:

Кп.ав = 0,75 • Sмакс / Sт.н.,

Кп.ав = 0,75 • 132,3 / 70 = 1,4

6. Приведённые потери холостого хода:

Д'Рхх = ДРхх + Кип · Sт.н. · Iхх / 100,

где ДРхх - потери холостого хода (справочные данные);

Iхх - ток холостого хода в % (справочные данные);

Д'Рхх = 0,49 + 0,13 · 70 · 2,6 / 100 = 0,727 кВт

7. Приведённые потери короткого замыкания:

Д'Ркз = ДРкз + Кип · Sт.н. · Uкз / 100,

где ДРкз - потери короткого замыкания (справочные данные);

Uкз - напряжение короткого замыкания в %;

Д'Ркз = 1,97 + 0,13 · 70 · 4,5 / 100 = 2,38 кВт

8. Полные приведённые потери:

Д'Рт = (Д'Рхх + Кз² · Д'Ркз) · 2,

Д'Рт = (0,727 + 0,66² · 2,38) · 2 = 3,53 кВт

9. Потери электроэнергии:

ДWр = Д'Рт · Т,

ДWр = 3,53 · 4500 = 15885 кВт · часов

10. Стоимость потерь:

Сп = ДWр · Со,

Сп = 15885 · 0,156 = 2478,06

11. Амортизационные отчисления:

Са = ц ? К / 100,

где ц - процент отчислений, (ц = 6,3);

К - полная стоимость КТП (К = 20160 грн);

Са = 6,3 ? 20160 / 100 = 1270,08 грн

12. Полные годовые потери:

Сг = Сп + Са + 0,15 ? К,

Сг = 2478,06 + 1270,08 + 0,15 ? 20160 = 6772,14 грн

Таблица 3 - Данные расчётов

№п/п	Наименование	Обознач.	Ед.измер.	1 вариант	2 вариант
1	Рассчётная мощность	Sрасч	кВА	92,93	92,93
2	Максимальная мощность	Sмакс	кВА	132,3	132,3
3	Тип подстанции	-	-	КТП 2Ч70	КТП 1Ч100
4	Коэффициент загрузки	Кз	-	0,66	0,93
5	Коэффициент перегрузки	Кп.ав	-	1,4	0,99
6	Полная стоимость КТП	К	грн	20160	13140
7	Потери холостого хода	ДРхх	кВт	0,49	0,49
8	Потери короткого замыкания	ДРкз	кВт	1,97	1,97
9	Ток холостого хода	Iхх	%	2,6	2,6
10	Напряжение короткого замыкания	Uкз	%	4,5	4,5
11	Годовое число часов работы	Т	час	4500	4500
12	Нормы амортизационных отчислений	ц	%	6,3	6,3
13	Полные привед. потери тр-ра	Д'Рт	кВт	3,53	3,04
14	Потери электроэнергии	ДWр	кВт ? ч	15885	13670,2
15	Стоимость потерь	Сп	грн	2478,06	2132,55
16	Амортизационные отчисления	Са	грн	1270,08	827,82
17	Полные годовые потери	Сг	грн	6772,14	4931,37

Вывод: с экономической точки зрения более выгодной является однотрансформаторная подстанция, т.к. у неё полные годовые потери меньше. Хотя для питания калибровочного участка достаточно трансформатора мощностью 100 кВА, принимаем трансформаторную подстанцию мощностью КТП-1000 кВА и догружаем её на других участках калибровочного цеха.

2.4 Выбор высоковольтной схемы электроснабжения и расчёт ЛЭП

Для получения наиболее экономичного варианта электроснабжения, напряжение смежных элементов принимают одинаковым. Выбор напряжения базируется на сравнении технико-экономических показателей нескольких вариантов. Согласно ПУЭ для новых проектов рекомендуется напряжение 10 кВ. Для рассчёта нужно знать категорию надёжности, расчётную мощность, длину линии. Принимаем 2 варианта напряжений: 6 и 10 кВ.

1. Для каждого варианта определяем расчётный ток:

Iр = Sрасч / Uн • v3 • n,

Где

n - количество трансформаторов;

Iр = 92,93 / 6 • v3 = 8,94 А

2. По Iр намечаем ряд стандартных сечений по условию Iдоп ? Iр.

3. Определяем коэффициент загрузки:

Кз = Iр / Iдоп,

Кз = 8,94 / 60 = 0,149

4. Действительные потери в линии:

ДРд = Кз² ? ДРн ? l,

где ДРн - потери в линии снабжения, кВт ? км;

l - длина линии, км;

ДРд = 0,149² ? 40 ? 1 = 0,888 кВт

5. Годовые потери электроэнергии:

ДWр = ДРд ? Т,

ДWр = 0,888 ? 4500 = 3996,18 кВт ? часов

6. Годовая приведённая стоимость потерь:

Сп = ДWр ? Со,

Сп = 3996,18 ? 0,156 = 623,4 грн

7. Ежегодные амортизационные отчисления:

Са = К · ц / 100,

К = Ко · l,

Ко = Ко' · 6,

где Ко' - стоимость одного кВт (справочные данные);

Ко - питающие затраты на 1 км линии;

l - длина линии, км;

К - полная стоимость линии, грн;

ц - процент отчислений, (ц = 3 %);

Ко = 1810 ? 6 = 10860 грн,

К = 10860 ? 1 = 10860 грн,

Са = 10860 ? 3 / 100 = 325,8 грн

8. Полные годовые потери:

Сг = Сп + Са + 0,15 ? К,

Сг = 623,4 + 325,8 + 0,15 ? 10860 = 2578,2 грн

Таблица 4 - Данные расчётов

№ п/п	Uном	Iр	Fкаб	Iдоп	Ко	К	Кз	ДРн	ДРд	ДWр	Сп	Са	Сг
	кВ	А	мм2	А	грн	Грн	-	кВт	кВт	кВт?ч	грн	грн	Грн
2	6	8,94	10	60	10860	10860	0,149	40	0,888	3996,18	623,4	325,8	2578,2
3	6	8,94	16	80	11580	11580	0,112	45	0,56	2528,83	394,5	347,4	2478,9
4	6	8,94	25	105	12720	12720	0,085	50	0,362	1631,09	254,45	381,6	2544,05
5	10	5,365	16	75	14160	14160	0,072	36	0,184	828,96	129,32	424,8	2678,12
6	10	5,365	25	90	15240	15240	0,06	39	0,139	623,64	97,29	457,2	2840,49

Вывод: на основе анализа результатов для линии питания подстанции наиболее экономичным является напряжение 6 кВ и сечение кабеля 16 мм², т.к. этот вариант даёт минимальные годовые затраты. Но согласно ПУЭ для новых проектов рекомендуется напряжение 10 кВ. Поэтому выбираю для линии питания подстанции напряжение 10 кВ и сечение кабеля 16 мм².

2.5 Расчёт токов к.з.

Расчёт токов короткого замыкания необходим для: составления оценки и выбора главных схем электрических соединений, электрических станций и подстанций; выбора электрических аппаратов, проектирования и настройки устройств релейной защиты; анализа аварий в электрических установках. Ток короткого замыкания состоит из двух составляющих частей - периодической и апериодической: iк.з. = iп + iа.

1. Расчёт токов короткого замыкания для точки К1.

1.1. Расчётная схема и схема замещения.

10 кВ Q1 Xс₁ Rк₁ К1 Xк₁ Т1 К1 0,4 кВ

Сопротивление системы:

Хс₁ = U²н₁ / Sоткл,

Хс₁ = 10,5² / 250 = 0,1588 Ом = 441 мОм

1.3. Активное сопротивление линии:

Rк₁ = 1000 ? l / Fк ? г,

где l - длина питающей линии, км;

Fк - сечение кабеля, мм²;

г - удельная электропроводность,

м / Ом · мм², (для алюминия г = 32 м / Ом ? мм²);

Rк₁ = 1000 ? 1 / 16 ? 32 = 1,953 Ом = 1953 мОм

1.4. Индукционное сопротивление:

Хк₁ = Хо ? l,

где Хо = 0,08 для кабелей 6 - 10 кВ;

Хк₁ = 0,08 ? 1000 = 80 мОм

1.5. Результирующее сопротивление:

Zрез = vRк₁² + (Хс₁ + Хк₁)²,

Zрез = v1953² + (441 + 80)² = 2021,3 мОм

1.6. Ток трёхфазного короткого замыкания:

I^(з)к₁ = Uн₁ / v3 • Zрез,

I^(з)к₁ = 10500 / v3 • 2,0213 = 2999,15 А

1.7. Мощность трёхфазного короткого замыкания:

S^(з)к₁ = v3 • Uн₁ • I^(з)к₁,

S^(з)к₁ = v3 • 10500 • 2999,15 = 54,54 МВА

1.8. Ударный ток:

iу₁ = v2 • Ку • I^(з)к₁,

где Ку - ударный коэффициент, берём из графика (4, 128) из отношения Хрез / Rрез;

iу₁ = v2 • 1 • 2999,15 = 4241,44 А

2. Расчёт токов короткого замыкания для точки К2.

2.1. Расчётная схема и схема замещения.

10 кВ 10 кВ К2

Q1 Q2 Хс₂ Rш

Хк₂ Хш

Т1 Т2 Rк₂

К2

0,4 кВ Хт Rт Ха Rа

2.2. Сопротивление системы:

Хс₂ = Хс₁ • U²н₂ / U²н₁,

Хс₂ = 0,1588 • 0,4² / 10,5² = 0,23 мОм

2.3. Активное сопротивление линии:

Rк₂ = Rк₁ • U²н₂ / U²н₁,

Rк₂ = 1,953 • 0,4² / 10,5² = 7,1 мОм

2.4. Индуктивное сопротивление кабеля:

Хк₂ = Хк₁ • U²н₂ / U²н₁,

Хк₂ = 0,08 • 0,4² / 10,5² = 0,116 мОм

2.5. Приведённое активное сопротивление трансформатора:

R_*т = ?Ркз / Sн.т,

R_*т = 12,2 / 1000 = 0,0122

2.6. Активное сопротивление трансформатора:

Rт = R_*т • U²н₂ / Sн.т,

Rт = 0,0122 • 400² / 1000000 = 1,95 мОм

2.7. Индукционное сопротивление трансформатора:

Хт = vZ²_*т - R²_*т = v(Uк / 100)² - R²_*т • U²н₂ / Sн.т,

Хт = v(5,5 / 100)² - 0,0122² • 400² / 1000000 = 8,58 мОм

2.8. Сопротивление автомата. Определяем Iном трансформатора:

Iном.тр = Sн.т / (v3 • Uн₂),

Iном.тр = 1000000 / (v3 • 400) = 1444,4 А

По Iном выбираем автоматический выключатель, чтобы его Iном ? Iном.тр. (4, 152).

Определяем Rа и Ха (табл. 8.15): Rа = 0,14 мОм; Ха = 0,08 мОм.

2.9. Выбираем сопротивление шин по току Iдоп ? Iном (4, 171): 80Ч10.

Для выбранных шин определяем активное и индуктивное сопротивления (4, 151):

Rо = 0,044 мОм/м;

Хо = 0,17 мОм/м

2.10. Принимаем длину шин lш = 10 м.

2.11. Активное сопротивление шин:

Rш = Rо · lш,

Rш = 0,044 · 10 = 0,44 мОм

2.12. Индуктивное сопротивление шин:

Хш = Хо · lш,

Хш = 0,17 · 10 = 1,7 мОм

2.13. Активное результирующее сопротивление:

Rрез = Rк₂ + Rт + Rа + Rш,

Rрез = 7,1 + 1,95 + 0,14 + 0,44 = 9,63 мОм

2.14. Реактивное результирующее сопротивление:

Хрез = Хс₂ + Хк₂ + Хт + Ха + Хш,

Хрез = 0,23 + 0,116 + 8,58 + 0,08 + 1,7 = 10,71 мОм

2.15. Результирующее полное сопротивление:

Zрез = vRрез² + Хрез²,

Zрез = v9,63² + 10,71² = 14,4 мОм

2.16. Ток трёхфазного короткого замыкания:

I^(з)к₂ = Uн₂ / (v3 • Zрез),

I^(з)к₂ = 400 / (v3 • 0,0144) = 16037,5 А

2.17. Ударный ток системы:

iус = v2 • Ку • I^(з)к₂,

iус = v2 • 1 • 16037,5 = 22680,5 А

2.17.2. Ударный ток АД:

iуд = v2 • Кпуск • Iном₂,

Iном₂ = ?Рсм.дв / (v3 • Uн₂ • 0,8),

Iном₂ = 79,94 • 10³ / (v3 • 400 • 0,8) = 144,23 А,

iуд = v2 • 6 • 144,23 = 1223,8 А

2.17.3. Ударный ток:

iу = iус + iуд,

iу = 22680,5 + 1223,8 = 23904,3 А

2.18. Мощность короткого замыкания:

S^(з)к₂ = v3 • Uн₂ • I^(з)к₂,

S^(з)к₂ = v3 • 400 • 16037,5 = 11,11 МВА

Вывод: рассчитал токи и мощность короткого замыкания.

2.6 Выбор и проверка высоковольтного оборудования

Для выбора высоковольтного оборудования составляем сравнительные таблицы с условиями выбора и проверки.

1. Выбор высоковольтного выключателя.

Таблица 5 - Выбор и проверка высоковольтного выключателя

Выбираемая и проверяемая величина	Расчётные данные	Номинальные данные	Условия выбора и проверки
	обознач.	ед. измер.	величина	обознач.	ед. измер.	величина
Напряжение	Uн	кВ	10	Uна	кВ	10	Uн ? Uна
Длительный ток	Iну	А	5,365	Iна	А	400	Iну ? Iна
Ток отключения	I(з)к1	кА	2,99	Iно	кА	10	I(з)к1 ? Iно
Мощность отключения	S(з)к1	МВА	54,54	Sно	МВА	173,2	S(з)к1 ? Sно
Ударный ток	iу	кА	4,24	Iдин	кА	25,5	iуд ? Iдин
Ток терм. стойкости	Iтс	кА	0,46	Iнтс	кА	10/3	Iтс ? Iнтс

1.1. Время отключения автомата:

tд = tрз + tов,

где tрз - время срабатывания релейной защиты;

tов - собственное время отключения автомата;

tд = 0,8 + 0,1 = 0,9 с

Приведённое время короткого замыкания:

tп = f (tд; в''),

в'' = 1; tд = 0,9;

tп = f (0,9; 1) = 0,75 с

1.3. Ток термической стойкости:

Iтс = I^(з)к₁ vtп / tн,

Iтс = 2,99 v0,75 / 3 = 0,0015 кА

Выбранный выключатель ВММ-10-400-10У2 соответствует условиям выбора.

2. Выбор трансформаторов тока.

Таблица 6 - Выбор и проверка трансформаров тока

Выбираемая и проверяемая величина	Расчётные данные	Номинальные данные	Условия выбора и проверки
	обознач.	ед. измер.	величина	обознач.	ед. измер.	величина
Напряжение	Uну	кВ	10	Uна	кВ	10	Uну ? Uна
Ток перв. обмотки	Iр1	А	5,365	Iна	А	600	Iр1 ? Iна
Нагрузка на втор. обм.	S2	ВА	8,8	Sн2	ВА	15	S2 < Sн2
Ток динам. стойкости	iу	кА	4,24	Iдин	кА	14,8	iу ? Iдин
Ток термич. стойкости	I(з)2к1tп	кА2 • с	6,7	Iтс	кА2 • с	19/4	I(з)к1tп ? Iтс

2.1. Расчёт нагрузки на вторичную обмотку при включенных приборах:

амперметр Э377 - 0,1 ВА Ч 2 шт.;

счётчик активной энергии САЧ-И672М - 2,5 ВА;

счётчик реактивной энергии СРЧ-И673М - 2,5 ВА;

S₂ = Sприб + Iн₂² • ((v3 • l) / (г ? Fпров) + Rконстр),

где l - длина соединительных проводов, 2 м;

г - удельная электропроводность, 32 м / Ом ? мм²;

Fпров - площадь соединительных проводов, 2,5 мм²;

Rконстр - сопротивление переходных контактов, 0,1 Ом;

S₂ = 5,2 + 5² • ((v3 • 2) / (32 ? 2,5) + 0,1) = 8,8 ВА

Выбранный трансформатор ТПЛК-10 соответствует условиям выбора.

3. Выбор трансформаторов напряжения:

Таблица 7 - Выбор и проверка трансформаторов напряжения

Выбираемая и проверяемая величина	Расчётные данные	Номинальные данные	Условия выбора и проверки
	обознач.	ед. измер.	величина	обознач.	ед. измер.	величина
Напряжение	Uну	кВ	10	Uна	кВ	10	Uну ? Uна
Нагрузка на втор. обм.	S2	ВА	38,5	Sна	ВА	75	S2 < Sн2

3.1. Расчёт нагрузки на вторичную обмотку при включенных приборах:

вольтметр Э377 - 2 ВА Ч 2 шт;

счётчик активной энергии САЧ-И672М - 1,5 ВА;

счётчик реактивной энергии СРЧ-И673М - 3 ВА;

реле напряжения РЭВ-84 - 15 ВА Ч 2 шт.;

S₂ = Sприб = 38,5 ВА

Выбранный трансформатор НТМИ-10 соответствует условиям выбора.

4. Проверка кабеля на термическую стойкость:

Fтс = I^(з)к₁ ? vtп / с,

Fтс = 2999,15 ? v0,75 / 83 = 31,3 мм²

Выбранный кабель площадью 16 мм² не удовлетворяет условиям термической стойкости, поэтому нкжно либо увеличить сечение кабеля, либо уменьшить время. Я применяю токовую отсечку, которая равна 0,1 с:

Fтс = I^(з)к₁ ? vtп / с,

Fтс = 2999,15 ? v0,1 / 83 = 11,4 мм²

Теперь площадь сечения моего кабеля удовлетворяет условиям термической стойкости.

2.7 Выбор низковольтной схемы распределения электроэнергии и расчёт элементов защиты

Выбор рациональной схемы распределения электроэнергии имеет большое значение. Верно выбранная схема должна быть надёжной, экономичной и удобной в эксплуатации. Расчёт нагрузки на провода и кабели, а также их защиты имеет большое значение для безаварийной эксплуатации электросетей. Принимаю смешанную схему как наиболее подходящую для данного объекта.

1. Рассчитываем продолжительный ток:

Iп = Рн / v3 • Uн • cos ц_н • з_н,

Iп = 10 / v3 • 0,38 • 0,85 • 0,9 = 19,9 А

2. Рассчитываем кратковременный ток:

Iкр = Iп ? Кпуск,

Iкр = 19,9 ? 6 = 119,2 А

3. Выбираем необходимый кабель по условию Iп ? Iдоп:

АПВ 3Ч2,5 + 1Ч1,5

4. Выбираем защитный автомат:

ВА 51-25, Iн = 25 А, Iн.расц = 25 А

5. Определяем термическую уставку по условию

Iп < Iт < Iдоп:

Iт = 25 А

6. Определяем ток электромагнитного расцепителя:

Iэм = Iкр · 1,25,

Iэм = 119,2 · 1,25 = 149 А

Iэм = 150 А

7. Определяем сопротивление петли "фаза-ноль":

Zп = Zт + Zпм + Zпк,

Zпм = Zпмо · lм,

Zпк = Zпко · lк,

где Zт - сопротивление петли трансформатора, мОм;

Zпм - сопротивление петли магистрали, мОм;

Zпк - сопротивление петли кабеля, мОм;

l - длина кабеля (магистрали);

Zпм = 0,25 · 7,5 = 1,875 мОм,

Zпк = 29,64 · 7 = 207,5 мОм,

Zп = 250 + 1,875 + 207,5 = 459,4 мОм

8. Определяем ток общего короткого замыкания:

I⁽¹⁾к = Uф / Zп,

I⁽¹⁾к = 220 / 459,4 = 478,9 А

Таблица 8 - Данные расчётов

Наименование электрооборуд.	Iдл	Iкр	Тип и сечение кабеля	Длина	Iдоп	Тип защитного аппарата	Iном	Iрасц	Iт	Iэм	Zп	I(1)к
	А	А		м	А		А	А	А	А	мОм/м	А
Острильн. вальцы	19,9	119,2	АПВ 3Ч2,5+1Ч1,5	5	29	ВА 51-25	25	25	25	149	29,64	478,9
Волочил. барабан	49,7	297,9	АПВ 3Ч10+1Ч6	2	70	ВА 51-31	100	63	55	372	9,88	251,6
Штанговол. стан	79,4	476,7	АПВ 3Ч16+1Ч10	5	90	ВА 51-31	100	100	83	396	5,92	184,5
Провол.вол. стан	59,6	357,5	АПВ 3Ч10+1Ч6	5	70	ВА 51-31	100	63	63	447	9,88	251,6
Прав-отрез. автом.	59,6	357,5	АПВ 3Ч10+1Ч6	8	70	ВА 51-31	100	63	63	447	9,88	221,4
Пресс-ножницы	19,9	119,2	АПВ 3Ч2,5+1Ч1,5	12	29	ВА 51-25	25	25	22	149	29,64	451,4
Авт. линия П-68	59,6	357,5	АПВ 3Ч10+1Ч6	7	70	ВА 51-31	100	63	63	447	9,88	244
Передат. тележка	25	150	АПВ 3Ч2,5+1Ч1,5	18	29	ВА 51-25	25	25	26	188	29,64	432,8
Эл. мостов. кран	50,3	301,5	АПВ 3Ч10+1Ч6	9	70	ВА 51-31	100	63	60	377	9,88	218,5
Вытяжная вентил.	5,96	35,7	АПВ 3Ч2,5+1Ч1,5	5	29	ВА 51-25	25	10	10	45	29,64	478,9
До РП-1	397	2383	АПВ 3Ч240+1Ч185	5	430	ВА 55-37	400	800	400	2979	0,5	1278
До РП-2	278	1668,3	АПВ 3Ч120+1Ч95	15	295	ВА 55-37	400	360	280	2085	0,5	967,3

2.8 Релейная защита, автоматика и учёт электроэнергии

Принимаем следующие виды релейной защиты:

максимальная токовая защита с выдержкой времени на двух реле РТ-81;

максимальная токовая отсечка на этих же реле;

газовая защита;

максимальная токовая защита со стороны электроприёмников;

защита от замыканий в цепи 6 кВ.

1. Максимальная токовая защита с выдержкой времени.

1.1. Определяем ток срабатывания защиты с учётом обеспечения самозапуска двигателя мощностью 30 кВт:

Iмакс = (1,4 ? Sн.т) / (v3 • Uн),

Iмакс = (1,4 ? 1000) / (v3 • 10) = 80,83 А

Номинальный ток двигателя, установленного на самозапуск:

Iн.дв = Рн / (v3 • Uн • cos ц_н • з_н),

Iн.дв = 30 / (v3 • 10 • 0,9 • 0,92) = 3,486 А

1.3. Пусковой ток двигателя:

Iпуск = 7 • Iн.дв,

Iпуск = 7 • 3,486 = 24,4 А

Приводим этот ток к стороне высокого напряжения:

Iпуск.дв = Iпуск / Кт,

где Кт - коэффициент трансформации силового трансформатора: 6 / 0,4 = 15;

Iпуск.дв = 24,4 / 15 = 1,63 А

1.4. Коэффициент самозапуска:

Кз = 1 + Iпуск.дв / Iмакс,

Кз = 1 + 1,63 / 80,83 = 1

1.5. Ток срабатывания защиты:

Iсз = Кн • Кз • Iмакс / Ки,

Iсз = 1,2 • 1,12 • 80,83 / 0,8 = 121,25 А

1.6. Ток срабатывания реле:

Iср = Iсз / Ктт,

Iср = 121,25 / 20 = 6 А

1.7. Принимаем Iср = 6 А, тогда Iсз = Iср • Ктт = 6 • 25 = 150 А

1.8. Коэффициент чувствительности:

Кч = I^(з)к₂ / (Iсз • Кт),

Кч = 16037,5 / (121,25 • 15) = 8,82 > 1,5

Вывод: коэффициент чувствительности удовлетворяет требуемому значению.

2. Расчёт максимальной токовой отсечки.

2.1. Ток срабатывания защиты определяем по условию отстройки от тока короткого замыкания на стороне 0,4 кВ.

2.2. Приведём Iкз в точку К2 высокой стороны трансформатора:

I^(з)'к₂ = I^(з)к₂ / Кт,

I^(з)'к₂ = 16037,5 / 15 = 1069,2 А

2.3. Ток срабатывания защиты:

Iсз = Кн · I^(з)'к₂,

Iсз = 1,2 · 1069,2 = 1283 А

2.4. Ток срабатывания реле:

Iср = Iсз / Ктт,

Iср = 1283 / 25 = 51,32 А

2.5. Коэффициент чувствительности:

Кч = I^(з)к₁ / Iсз,

Кч = 2999,15 / 1283 = 2,34 > 2

Вывод: в зону защиты войдёт питающая линия и часть обмотки трансформатора.

Индукционное реле РТ-80 имеет электромагнитный элемент, который срабатывает мгновенно при кратности тока реле от 2 до 8.

Кратность отсечки равна:

П = Iср / Iсрмтз,

П = 51,32 / 6 = 8,55

3. Газовая защита.

Газовую защиту выполняем на поставляемом комплектном трансформаторе в виде газового реле типа РГЧ-65 с действием на сигнал или отключение. Максимальная токовая защита со стороны электроприёмников КТП 100 комплектуется автоматическим выключателем АВМ-150.

Коэффициент чувствительности:

Кч = I^(з)к₂ / Iэм,

Кч = 16037,5 / 1600 = 10 > 1,5

Вывод: защита чувствительная, мгновенный расцепитель имеет чувствительность (отсечка на стороне НН): Кч = I^(з)к₂ / Iэм₂ = 16037,5 / 8000 = 2

4. Защита от перегрузки.

Действует на сигнал срабатывания реле:

Iср = (1,4 · Кн · Iн) / (Кт · Ки),

Iср = (1,4 · 1,2 · 144,3) / (15 · 0,8) = 20,2 А

Защита от однофазных замыканий на стороне 6 кВ осуществляется при помощи специального трансформатора тока, через который пропускается силовой кабель. При замыкании на землю появляется ток нулевой последовательности, который приводит в действие реле тока.

2.9 Электропривод

НАЗНАЧЕНИЕ, СТРОЕНИЕ И РАБОТА ПРАВИЛЬНО-ОТРЕЗНОГО АВТОМАТА ГД-162

Автомат предназначен для безотходной резки и правки круглого проката.

На автомате установлены 2 трёхфазных короткозамкнутых электродвигателя привода подачи и реза 4А225 М12/8, 742/1435 об/мин, 12,5/20 кВт, 35,8/41 А и привода правильной рамки 4А180 М8/4, 730/1455 об/мин, 13/18 кВт, 30,8/34,2 А. Суммарная мощность установленных электродвигателей 38 кВт.

Электромагнит тип МИС-5100Е рычага включения пальцевой муфты кулачкового вала, приводящего в действие механизм реза, конечный переключатель тип МП-2302, осуществляющий управление механизмом реза в зависимости от длины отризаемого прутка. Конечный (путевой) выключатель тип ВП15-21Б211-54УЗ.8 ограждения привода правильной рамки. Светильник местного освещения тип СГС-1-1В с лампой тип М024-40, 24 В, 40 Вт. Род тока питающей сети - переменный трёхфазный, частота тока 50 Гц. В схеме управления автоматом применяются следующие величины напряжений:

силовая цепь - 380 В

цепи управления переменного тока - 110 В

цепи освещения - 24 В

цепи сигнализации - 5 В

Аппаратура управления и сигнализации расположена в шкафу и на пульте управления. Ввод должен осуществляться проводом марки ПВ3 сечением 25 мм², чёрного цвета для линейных и зелёно-жёлтого цвета - для заземления.