Проектирование электроснабжения прессового цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

Рубцовский машиностроительный техникум

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине: Электроснабжение промышленных и гражданских зданий

на тему:

Проектирование электроснабжения прессового цеха

Выполнил

студент группы: 508-Э Есков Е.А.

Проверил преподаватель

руководитель курсового

проекта: Воропаев В.М.

2011

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Краткое описание, характеристика объекта и схемы электроснабжения

1.2 Выбор рода тока и напряжения

2. Специальная часть

2.1 Расчет максимальной потребляемой мощности

2.2 Выбор и расчет компенсирующих устройств

2.3 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции с технико-экономическим сравнением

2.4 Выбор и расчет низковольтной сети

2.5 Расчет токов короткого замыкания

2.6 Расчет высоковольтного присоединения с выбором и проверкой электрооборудования на устойчивость к токам короткого замыкания

2.7 Выбор и расчет релейной защиты

2.8 Расчет и краткое описание заземляющего устройства

Заключение

Список литературы

Введение

О роли и месте малой энергетики. Прежде всего, хотел бы отметить, что главным гарантом надежного и безопасного обеспечения энергией потребителей нашей страны по-прежнему остается Единая энергетическая система России.

Однако, даже в XXI веке, единая энергетическая система охватывает немногим более 30% территории страны, остальные 70% - обеспечивают электроэнергией электростанции, работающие в автономном режиме или локальные энергосистемы, такие как Камчатская, Магаданская и Сахалинская. Поэтому перспективы развития малой энергетики, видимо, следует рассматривать с учетом этих обстоятельств, то есть в зоне ЕЭС и вне ее, так как эти проблемы в каждой из этих зон решаются по-разному.

На территории страны, которую не охватывает ЕЭС, мы должны обеспечивать за счет создания комбинированных (гибридных) электростанций, на базе 2-х, 3-х и более источников энергии. Например, ветро-дизельных, ветро-солнечных, ветро-гидравлических или солнечно-теплонасосных станций.

При этом крайне важно, использовать на малых электростанциях именно те источники энергии, которые позволяют свести к минимуму завоз топлива в отдаленные и труднодоступные регионы, особенно районы Крайнего Севера.

При развитии малой энергетики в зоне ЕЭС. Надо исходить из того, что она не предназначена решать проблемы обеспечения надежности и живучести Единой энергетической системы в условиях быстрого роста энергопотребления. Но в период плавного, постепенного роста энергопотребления, на этапе реформирования энергетики, адаптации ее к рыночным отношениям, малая энергетика, безусловно, может сыграть важную роль.

Однако приходится констатировать, что рынок малой энергетики развивается пока, в основном в Европейской части страны, где успешно функционирует Единая энергетическая система. Тогда как сама жизнь, нужды населения, потребности развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства страны, требуют более активного продвижения малой энергетики в Сибирь, на Дальний Восток, в районы Крайнего Севера, где нет возможности компенсировать нехватку электроэнергии, используя возможности ЕЭС.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Краткое описание, характеристика объекта и схема электроснабжения

Прессовый участок (ПУ) предназначен для штамповки деталей электротехнической промышленности. Он является составной частью крупного завода электроизделий. На нем предусмотрены: становочное отделение, где размещен становочный парк; ремонтная мастерская, служебные, вспомогательные и бытовые помещения. Транспортные операции выполняются с помощью кран-балки и наземных электротележек.

Участок получает электроснабжение (ЭСН) от собственной трансформаторной подстанции (ТП) 10/0,4кВ, расположенной в пристройке здания. Распределительные устройства (РУ) потребителей ЭЭ размещены в становочном отделении. От этой же ТП получают ЭСН еще два участка с дополнительной нагрузкой каждый (S = 250кВЧА)

Все электроприемники относятся к 2 категории надежности ЭСН. Количество рабочих смен - 3. Грунт в районе здания - глина с температурой +15⁰. Каркас здания сооружен из блоков-секций длинной 8м и 6м каждый. Размеры здания А Ч В Ч Н = 48 Ч 30 Ч 7м. Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 3,2м. Перечень ЭО цеха металлорежущих станков дан в таблице. Мощность электропотребления (Р_эп) указана для одного электроприемника. Расположение основного ЭО показано на плане. Так как на участке электроприемники второй категории электроснабжения выбираю однотрансформаторную цеховую подстанцию. Питание электроприемников осуществляется по магистральной схеме от двух распределительных ШС-1 и ШС-2, двух шкафов РП1 и РП2,питание кран-балки от троллейной линии ТР1.

Таблица 1

Перечень электроприемников участка

№ на плане	Наименование электроприемников	Количество электроприемников	Единичная мощность, кВт	Суммарная мощность, кВт
1,2,3,	Кузнечно-штамповочные автоматы	3	21,7	65,1
4,5,6,7,8	Прессы электромеханические	5	139	69,5
9,10,11,12	Прессы фрикционные	4	17,2	68,8
13	Кран-балка ЛВ =%b	1	8,5	8,5v0,4=5,9
14,15,16,17,18	Молоты ковочные	5	12,3	61,5
19,20	Вентиляторы	2	5	10
21,22,23,24,25,26	Прессы кривошипные	6	20	1,0
27,28	Насосы масляные	2	4	8
29,30	Наждачные станк	2	2,5	5
31,32	Шлифовальные станки	2	11,5	23
33,34	Сверлильные станки	2	2,5	5
И того на выход	34	2,5 / 20	441,3

1.2 Выбор рода тока и напряжения

При проектировании электрооборудования необходимо выбирать род тока (переменный или постоянный) и напряжение сети. Для силовых электрических сетей промышленных предприятий в основном применяется трехфазный переменный ток. Постоянный ток рекомендуется использовать в тех случаях, когда он необходим по условиям технологического процесса (зарядка аккумуляторной батареи, питание гальванических ванн и магнитных столов), а также плавного регулирования частоты ращения электродвигателей. Если необходимость применение постоянного тока не вызвана технико-экономическими расчетами, то для питания силового электрооборудования используется трехфазный переменный ток.

При выборе напряжения следует учитывать мощность, количество и расположение электроприемников, возможность их совместного питания, а также технологические особенности производства. На выбор напряжения (от центрального распределительного пункта (ЦПР) до трансформаторных подстанций) существенное влияние оказывает предлагаемое наличие на объекте электродвигателей напряжением выше 1кВ (6,10кВ), электрических печей и других электроприемников. Для питания цеховых ТП чаще применяется напряжение 10кВ.

Принимаю на ГПП U_н = 10кВ, на низкой стороне цеховых трансформаторов

U_н = 0,38/0,22кВ.

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет максимальной потребляемой мощности

Расчет проводится методом коэффициента расчетных нагрузок с учетом режимов работы электроприемников. Провожу пример расчета для одной из группы электроприемников, основные цифры расчета свожу в таблицу.

Привожу пример расчета для ШС-1

На ШС - 1 подключено 8ЭП/Р_ном?=134,6кВт из справочной литературы выписываем значение коэффициентов использования К_м, cosц, tgц.

Подсчитывая значение сходной активной мощности, кВт:

P_ср? = К_иЧP_н = 0,2 Ч61,5 + 0,17 Ч 69,5 = 24,8кВт

Средняя реактивная мощность, КВАp:

Q_ср? = P_ср Ч tgц = 15,5 Ч 1,17 + 91,8 Ч 1,17 = 29 КВАр

Определяем значение ?P_н²Чn:

?P_н²Чn = 21,7² Ч 3 + 13,9² Ч 5 = 2379

Определяем эффективное число электроприемников

n_э = = = 7

Таблица 2

Расчет технических нагрузок

Название ЭП	Кол-во электро-приемников, n	Установленная мощность, кВт	Коэф-т использ., Ки	cosц	tgц	Расчетная величина	Эффект. число электро-приемников, nэ	Расчет-ный коэф., Кр	Расчетная мощность	Расчетный ток, Iр, А
		Одного электро-приемника Рном, кВт	Общая Рном, кВт				Рсм = Ки, Рном, кВт	Qсм. = Рсм tgцсм, квар	?рнІ Чn			Рр = Кр ЧРсм, квт	Qp = Qcм при nэ ?10, Qp = 1,1ЧQcм при nэ,10, квар	Sp = vPpІ +QpІ ква
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1,2,3 Кузнечно-штамповочные автоматы	3	21,7	65,1	0,2	0,65/1,17	13,0	15,2	1413
4,5,6,7,8 Прессы электромеханические	5	13,9	69,5	0,17	0,65/1,17	1,8	13,8	966
ШС-1	8	13,9-21,7	134,6	0,18	-	24,8	29	2379	7	1,17	42,4	31,9	53,1	81,3
14,15,16,17,18 Молоты ковочные	5	13,3	61,5	0,24	0,65/117	14,8	17,3	756
27,28 Насосы масляные	2	4	8	0,8	0,8/0,75	6,4	4,8	32
19,20 Вентиляторы	5	5	10	0,7	0,8/0,75	7,0	5,2	50
ШС-2	9	4/12,3	79,5	0,35	-	28,2	27,3	838	7	1,19	33,6	30	45,1	68,6
21,22,23,24,25,26 Прессы кривошипные	6	20	120	0,7	0,65/1,17	20,4	23,9	2400	6
РП-1	6	20	120	0,17	-	20,4	23,9	2400	6	1,8	37,6	26,3	45,9	69,8
29,30 Наждачные станки	2	2,5	5	0,16	0,6/1,33	0,8	1,07	12,5
31,32 Шлифовачные станки	2	11,5	23	0,16	0,6/1,33	3,7	4,9	265
33,34 Сверлильные станки	2	2,5	5	0,16	0,6/1,33	0,8	1,08	12,5
РП-2	6	2,5/0,5	33	0,16		5,3	,1	290	4	2,26	12,0	6,7	13,7	20,9
ТР - Кран-балка	1	5,4	5,4	0,1	0,5/1,73	0,54	0,93	29,1	1	8,0	4,3	1,0	4,4	6,7
Итого по факту	34	2,5-20	441,3	0,18	0,67/1,1	79,2	87,2	-	34	0,8	63,4	87,2	107,8	164,1

Определяем коэффициент расчетов нагрузок К_р = 1,71

Определяю расчёты мощности

1. Активная мощность, кВт

P_p = К_p Ч P_см? = 1,71 Ч 24,8 = 42,4кВт

2. Реактивная мощность, КВАр

Q = 1,1 Ч Q_см? = 1,1 Ч 29 = 31,9 КВАр

3. Полная мощность, кВА

S_р = = = 53,1кВА

Определяю расчетный ток, А

I_p = = = 81,3А

Расчеты для ШС - 2;РП - 1; РП - 2, ТР1 аналогичны.

2.2 Выбор и расчет компенсирующих устройств

Расчет и выбор конденсаторов устройства

Мощность батареи конденсаторов, устанавливают на стороне низшего напряжения цехового трансформатора увеличения коэффициента мощности до оптимального значения cosц = 0,9-0,93 определяется по формуле

Q_ку= Q_м - Q_э = P_ср? (tgц - gtц₂) (1)

Q_ку=79,2 (1,1 -0,48) = 49,1КВАр

где Q_м - максимальная реактивная мощность необходимая для работы электроприемников цеха

Q_э - максимальная мощность, поставляемая электросистемой

P_ср? - суммарная средняя мощность 2n цеха

tgц₁ = 1,1 - фактический tgц

tgц₂ = 0,48 - оптимальный tgц

Принимаем конденсаторную установку типа УКБН - 0,38 - 100 - 50 - 43

Определяем ток, потребляемый батареей конденсатора

I_ку = 1,2 Ч = 1,2 Ч = 91,3А

Выбираем кабель типа АВВГ - 4Ч50 I_доп =100А

Выбираем автоматический вентилятор ВА-51-31 - 100/100

2.3 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции с технико-экономическим сравнением

Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с технически- экономическим сравнением. Так как прессовой участок имеет потребление II категории электроснабжения принимаю к установке в цехе однотрансформаторную подстанцию с ручным включением резерва. Загрузка трансформаторов определяется расчетной мощностью силовых ЭП, мощностью осветительной сети и дополнительной мощностью, которая необходима для питания еще двух участков и по условию задания S_доп = 250кВА

S_полн = S_маск.р+S_осв+S_доп (2)

S_полн=73,5+15+250=338,5кВА

Предварительно помечаем два варианта мощностей трансформаторов и сравниваем их по технико-экономическим показателями.

Таблица 3

Параметры трансформаторов

Тип трансформаторов	Uвн/Uнн, кВ	Uк,%	Потери, кВт	W, %	Цена, руб.
			?Pw	?Pк
ТМ - 400/10	6,10/0,23;0,4	4,5	1,05	5,5	2,1	75600
ТМ - 630/10	6,10/0,23;0,4	5,5	1,56	7,6	2,0	112000

Технико-экономическое сравнение трансформаторов производится по формуле ежегодных суммарных затрат:

З = С + Р_н Ч К, (3)

где С - ежегодные эксплуатационные расходы,

К - капиталовложения в данный вариант (цена),

Р_н - нормативный коэффициент экономической эффективности (для Сибирского региона принимаем Р_н = 0,15).

Ежегодные эксплуатационные расходы определяются оп формуле:

С = С_н + С_а +С_о, (4)

где С_п - стоимость возмещения потерь электроэнергии,

С_а - стоимость амортизации,

С_о - стоимость обслуживания.

Стоимость возмещения потерь определяется по формуле:

С_n = с Ч?W, (5)

где с - стоимость одного кВт/ч электроэнергии (принимаем 2,5 руб/кВт-ч)

?W - потери электроэнергии,

Амортизация по формуле:

С_а = ЧК (6)

где P_a- норма отчисления от капиталовложения (равна 6%).

Стоимость обслуживания определяется по формуле:

С_о = Ч K, (7)

где P_o - норма отчислений от капиталовложений на обслуживание и ремонт (равна 1%). Потери электроэнергии определяются по формуле:

?W = n Ч [(?P_x + Kun )Ч Т_д + К₃² Ч (?P_к + К _un ) Ч ф] , (8)

где n - число трансформаторов (n = 1),

?P_x, I_x, S_нт, ?P_к, U_к - параметры трансформатора, таблица 3,

Т_д = 8760 - действенное время работы трансформатора в год:

ф= 4000 - 6000 - время потерь

К_нп = 0,1 кВАр/кВт - коэффициент изменения потерь,

К_з - коэффициент зарядки трансформатора.

Расчет суммарных затрат для первого варианта:

ТМ - 400-10

?W=1 Ч [(1,05 + 0,1 )Ч8760 + 0,84І Ч (5,5 + 0,1 ) Ч 4000] =

= 37160 кВт-ч

С_n = 2,5 Ч 37160 = 92900 руб.

С_а = Ч75600 = 4763 руб.

С_о = Ч75600=756руб.

С = 92900+4763+756=98419 руб.

З = 98419+0,15Ч75600=109760 руб.

Расчет суммарных затрат для второго варианта:

ТМ - 630-10

?W = 1 Ч [(1,56 + 0,1 ) Ч 8760 + 0,54І Ч (7,6 + 0,1) Ч 4000] =

= 37610 кВт-ч

С_n = 2,5 Ч 37610 = 94023 руб.

С_а = Ч112000=7056руб.

С_о = Ч 112000=1120руб.

С = 94023+7056+1120=102196 руб.

З = 102196+ 0,15*112000=118996 руб.

Так как затраты для вариантов примерно одинаковые принимаем ТМ - 630 -10, К_з = 0,54

2.4 Выбор и расчет низковольтной сети

В данной теме выбираются материал, сечение, способы прокладки и монтажа проводов, кабелей, шин, защитная и коммуникационная аппаратура - предохраняющая автоматические выключатели, вводные устройства.

ток напряжение мощность сеть трансформатор

Таблица 4

Параметры электроприемников

Номер ЭП по плану	Pном, кВт	зн	cosбн	Kпуск
1,2,3	21,7	0,9	0,9	6,5
4,5,6,7,8	13,9	0,885	0,88	7,0
9,10,11,2,	172	0,895	0,88	7,0
13	5,4	0,85	0,85	7,0
14,15,16,17,18	12,3	0,885	0,88	7,0
19,20	5	0,85	0,85	7,0
21,22,23,24,25,26	20	0,9	0,9	6,5
27,28	4	0,84	0,84	6,0
29,30,301,33,34	2,5	0,82	0,83	6,0
31,32	4,5	0,885	0,88	7,0

Привожу пример расчета для ЭП-4 и пресс электромеханический P_н=13,9 кВт.

Определяю длительный расчетный ток

I_дл= (9)

I_дл = = 27,2А

Определяю пусковой ток

I_пуск = К_пуск Ч I_дл = 7,0Ч27,2=190,4А

Плавкие вставки предохранителей выбирают по условиям

I_вст ? I_дл ? 27,2А

I_вст ? = =76,2 А

Таблица 5

Расчёт низковольтной сети

Номер ЭП по плану	Pн, кВт	Расчетный ток, А	I срабатывания защитного аппарата	Кз	Дополнительная токовая нагрузка, А	Тип защиты аппарата	Маркировка и сечение проводника	Условия прокладки
		Iдл	Iкр	Iрасч	Iприн		Iрасч	Iфакт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1,2,3	21,7	40,8	256	51	63	0,8	50,2	55	ВА51-31-100/63	АПВ-4(1Ч16)	Т32
4,5,6,7,8	13,9	27,2	190,4	76,2	80	0,33	27,2	30	ПН-2-100/80	АПВ-4(1Ч6)	Т20
9,10,11,12	17,2	33,6	235,3	42,0	50	0,8	40	55	ВА-5-31-100/50	АПВ-4(1Ч16)	Т32
ТР-1-13	5,4	11,4	79,6	31,8	60	0,33	19,8	23	ЯБПВУ-1М 100/60	АПВ-4(1Ч4)	Т15
14,15,16,17,18	12,3	24,6	168,3	67,3	80	0,33	26,4	30	ПН-2- 100/80	АПВ-4(1Ч6)	Т20
19,20	5,0	10,5	73,7	29,5	31,5	0,33	10,5	19	ПН-2-100/31,9	АПВ-4(1Ч2,5)	Т15
21,22,23,24, 25,26	20	37,6	244,3	47,0	50	0,8	40	55	ВА51-31-100/50	АПВ-4(1Ч16)	Т32
27,28	4,0	8,6	51,8	20,7	25	0,33	8,6	19	НПИ-60/25	АПВ-4(1Ч2,5)	Т15
29,30,31,33,34	2,5	5,6	33,5	7,8	8	0,8	6,4	19	ВА51-31-100/8	АПВ-4(1Ч2,5)	Т15
31,32	11,5	22,5	157,3	28,1	31,5	0,8	25,2	30	ВА51-31-100/31,5	АПВ-4(1Ч)	Т20
ШС-1	134,6	81,3	460,1	184	200	-	81,3		ЯРПН-351-32-250/200
ШС-2	79,5	68,6	254,5	101,8	120	-	68,6		ЯРПН-351-32-250/120
РП1	120	69,8	432,3	76,8	80	-	69,8	81	ВА51-33-100/80 ПР85-055	АВВГ-4Ч35	Т70
РП2	33	20,9	202,2	23	80	-	20,9	24	ВА51-33-100/80 ПР85-055	АВВГ-4Ч4	Т25
ШМ	338,5	515,2	171,7	566,7	630	-	515,5	1250	ВА52-39-630/630	ШМА4-1250-44-143	По колоннам

где = 2,5 - коэффициент ослабления пускового тока

Выбираю предохранитель ПН2-100/80 [2,Т.8]

Сечение проводов выбирается по следующим условиям

I_н.доп. ? I_дл ? 27,2А I_н.доп. ? I_дл (10)

I_н.доп ? К_з Ч I_з= 0,33Ч80 = 26,4А 29А > 27,2А (11)

где К_з = 0,33 - для защиты ЭП предохранителями

I_з =80 - ток плавкой ставки предохранителя, А

Выбираю провод марки АПВ четыре одножильных проводника АПВ-4 (1Ч6);

I_доп = 30А [Т, 11] ,провода прикладываются к одной трубе Т20 [3;Т,31].

Автоматические выключатели выбираются по условиям

I_ср.мощ ? 1,25 I_дл - для одного ЭП

I_ср.мощ ? 1,1 I_дл - для группы ЭП.

Шиносборки и распределительные пункты выбираются по расчетному току [Т.2, ПЗ] Шиносборки выбираем [Т.16, 17]

Распределительные пункты [Т.34]

2.5 Расчет токов короткого замыкания

Расчет тока короткого замыкания производится в двух точках схемы электроснабжения - на стороне высокого напряжения цехового трансформатора в относительных базисных единицах и на стороне низкого напряжения в именованных единицах. Токи короткого замыкания рассчитываются для выбора и проверки высоковольтного электрооборудования и токоведущих частей на устойчивость к токам короткого замыкания. И для проверки на чувствительность релейной защиты.

U_н = 10кВ

L = 0,85 км

X₀ = 0,08 Ом/км

S_н.т. = 630 кВА

U_к = 5,5%

?P_к = 1,6 кВт

U_н = 0,38 / 0,22 кВ

Рисунок 1 - Расчетная схема электроснабжения

Рисунок 2 - Схема замещения для точки К1

Расчет тока короткого замыкания для точки К1: принимаем базисные условия

S_б = 100МВА

U_б = 10,5 кВ

Определяем сопротивление элементов схемы замещения. В ячейке ГПП предполагается установить высоковольтный вакуумный выключатель типа ВВ - TEL с током отключения 20кА, следовательно:

S_откл = 350 МВА

Определяем сопротивление системы:

X_с = = = 0,29

Определяем индуктивное сопротивление кабельной линии:

X_кл = X₀ Ч LЧ = 0,08 Ч 0,85 = 0,06

Для определения активного сопротивления кабельной линии от ГПП до цехового трансформатора необходимо знать сечение кабеля.

Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.

S_эк = = = 42,5 ммІ

где I_раб.max. - максимальный рабочий ток потребляемый трансформатором,

I_раб.max. = 1,4 Ч = 1,4 Ч = 51А

j_эл - экономическая плотность тока для алюминиевых кабелей с продолжительностью работы более 5000ч

j_эл = 1,2 А/ммІ

Выбираем кабель типа ААШв 3х50

Определяем удельное сопротивление кабеля:

r ₀ = = = 0,625 Ом/км

где г - удельная проводимость алюминия.

Определяем активное сопротивление кабеля

r _к = r Ч L = 0,625 Ч 0,85 Ч = 0,48

х_?1 = х_с + х_кл = 0,29 + 0,06 = 0,35

r _?1 = r _кл = 0,48

Так как г _?1 > х_{?1 ,} то рассчитываем полное сопротивление системы:

Z_?1 = = = 0,59

Определяем установившийся ток:

I_? = = = 9,3кА

Где I_б - базисный ток

I_б = = = 5,49кА,

Определяем ударный ток КЗ:

?_у = v2 ЧК_у Ч I_?= 1,4Ч1,02Ч9,3 =13,4кА

где Ку - ударный коэффициент Ку = 1,02 .

Определяем мощность КЗ:

Sк = = = 169,5МВА

Расчет тока короткого замыкания для точки К2:

Сопротивление системы:

X_с = = = 0,85мОм

Рисунок 3 - Схема замещения для К2

Определяем относительное активное сопротивление трансформатора:

r_т* = = = 0,012

Определяем относительное индуктивное сопротивление трансформаторов:

X_m*== = 0,053

Определяем активное сопротивление трансформатора:

r_т = r_т* Ч = 0,012 Ч = 2,75 мОм

Определяем индуктивное сопротивление трансформатора:

X_m = X_m Ч = 0,053 Ч = 12,14 мОм

Определяем сопротивление для тока К2:

Z = = 13,3мОм

Определяем установившийся ток:

I_? = = = 16,5 кА

Определяем ударный ток:

?_у = v2 Ч К_у ЧI_? = 1,41Ч1,3Ч16,5 =30,2 кА

где К _у = 1,3 ,если S_нт = 630 / 1000кВА

Определяем мощность короткого замыкания:

S_к = v3ЧI_? ЧU_нн = 1,73 Ч16,5Ч0,38 = 10,8МВА

Таблица 6

Значение токов короткого замыкания

Точка короткого замыкания	I?, кА	iу, кА	Sк, МВА
К1	9,3	13,4	165,9
К2	16,5	30,2	10,8

2.6 Расчет высоковольтного присоединения с выбором и проверкой электрооборудования на устойчивость к токам короткого замыкания

Выбор высоковольтного оборудования производится в табличной форме, путем сравнивания расчетных величин с доступными для данного электрооборудования. Предполагается, что в ячейке ГПП устанавливается высоковольтный выключатель с трансформатором тока, на высокой стороне напряжения цеховой трансформаторной подстанции устанавливается выключатель нагрузки с предохранителем.

При выборе учитывается номинальный режим работы, режим короткого замыкания и производится проверка выбранного электрооборудования на электродинамическую и электротермическую устойчивость к токам короткого замыкания.

В ячейке ГПП выбирается высоковольтный выключатель на выкатной тележке, а на высокой стороне цеховой подстанции выбирается выключатель нагрузки с предохранителем.

Таблица 7

Выбор высоковольтного оборудования

	Условия выбора	Высоковольтный выключатель	Трансформатор тока	Выключатель нагрузки	Режим работы
		Расчетные величины	Допуск. величины	Расчетные величины	Допуск величины	Расчетные величины	Допуск величины
1	Uн?Uн.ап	10	10	10	10	10	10	Норм. режим
2	Iмах.?Iн.ап.	153	1000	153	200	511	100
3	I ??Iоткл	9,3	20	-	-	-	-	Режим к.з.
4	Sк ? Sоткл	163,9	350	-	-	-	-
5	?у ? ?ммак	13,4	51	13,4	46,07	13,4	20	Эл. дин. устойчивость
6	I ? ?ITc	5,4	20	5,4	196	-	-	Эт. терм. устойчивость
Тип оборудования	ВВ-TEL-10-20-1000-У2	ТПЛ-10-200/5	ВНПЗ-17 ПК 10/100

для электрооборудования, установленного на ГПП

I_{раб.мех}= 1,4 = 153А

для электрооборудования на высокой стороне цеховой ТП

I_{раб.мех}= 1,4 = 51А

I_? Ч = 9,3 Ч = 5,4кА

?_{мах =} v2_КдЧI₁ = 1,41Ч165Ч 0,2 = 46,07кА

(Кт ЧI₁)І = (70Ч0,2)І = 196кА

2.7 Расчет и выбор релейной защиты

В зависимости от схемы выполнения электроснабжения цеховой подстанции, на них устанавливаются обычно следующие виды релейной защиты:

1) Максимальная токовая защита (МТЗ) от межуфазных коротких замыканий.

2) Мгновенная токовая отсечка (МТО)

3) Газовая защита от внутренних повреждений в баке трансформатора.

4) Защита от однофазных коротких замыканий на стороне низкого напряжения.

МТО и МТЗ осуществляется предохранителем ПК-10/100, выключателем нагрузки ВНП_3-17. Газовая защита устанавливается на трансформаторы более >400кВА и действует на отключение ВНП_3-17.

Защита от коротких однофазных замыканий действует на отключении вводного автоматического выключателя. Произвожу расчет релейной защиты высоковольтной кабельной линии от ГПП до цеховой подстанции с действием на отключение высоковольтного вакуумного выключателя ВВ-TEL-10-12,5-1000У2 установленного в ячейке ГПП.

Рисунок 2.7 Схема электрическая принципиальная релейной защиты кабельной линии

Рассчитываю МТЗ определяю ток срабатывания реле

I_сраб.р = ((К_нЧК_схЧК_сз)/(К_возвЧК_та))ЧI_нмах=((1,2Ч1Ч2,5)/(0,8Ч40))Ч153=14,3А

где К_н - коэффициент надежности К_н = 1,25

К_сз = 3, коэффициент самозапуска, учитывающий увеличение тока при пуске или самозапуске двигателя.

К_сх = 1, коэффициент схемы, зависящий от схемы включения вторичных обмоток трансформаторов тока.

К_в = 0,85 коэффициент возврата, характеризующий работу самих реле.

К_та-I₁/I₂=200/5=40 коэффициент трансформации трансформатора тока.

По расчетному I_сраб.р. выбираем I установки реле. I_уст=14,3А по времени 0,5с Выбираю 100 РТ-40/20

Проверяю коэффициент чувствительности МТЗ

К_ч = (0,87ЧI_к1)/(I_устЧК_та) = (0,87Ч9300)/(14,3Ч40) = 14,1

Защита чувствительна, так как К_ч = 14,1>1,5

Расчет МТО отстраивается от токов короткого замыкания за цеховым трансформатором приведённого к стороне высокого напряжения.

Определяем ток срабатывания реле

I_ср.р. = = =33А

Где К_н = 1,8 - 2,0

I_к2 = I_к2/К_{т а}= I_к2/(U_вн/U_нн) = 16500/25 = 660А

Выбираю установку реле, выбираю реле РТ-40/50

Коэффициент чувствительности МТО

К_ч = (0,87ЧI_к2)/(I_устЧК_та) = (0,87Ч16500)/(33Ч40) = 10,8

К_ч = 10,8 >2 данные расчетов свожу в таблицу

Таблица 8

Параметры релейной защиты

Тип	Iуст, А	tуст.	Тип реле	Кч
МТЗ	14,3	0,5	РТ40/20	14,1
МТО	33	0	РТ40/50	10,8

2.8 Расчет заземляющих устройств

Предполагается сооружение контура заземления с внешней стороны цеха с расположением вертикальных электродов в один ряд по длине 20 м.

Материал электродов - круглая сталь диаметром 20 мм, длиной 5 м, метод погружения - ввертывание. Верхние концы вертикальных электродов погружены на глубину 0,7 м, приварены к горизонтальному электроду из той же стали.

Рассчитываем требуемое сопротивление контура заземления.

R_з = U_расч /I_расч = 125/10 = 12,5Ом

Где U_расч = 125В, если контур заземления используется для заземления электрооборудования на стороне 10/0,38кВ

I_расч = U_н (35L_к Ч L_в)/350 = 10(35Ч10)/350 = 10А

где L_к и L_в - длина электрически-связанных высоковольтных кабельных и воздушных линий всего предприятия, принимаем L_к = 10км; L_в = 0

Так как расчетное сопротивление контура заземления больше требуемого по ПУЭ, то расчет выполняется по норме сопротивления для электроустановок с глухозаземлённой нейтралью R_з = 4Ом

Определяю сопротивление искусственного заземления.

В качестве естественного заземления используется труба водопровода с R_е=7,0Ом

1/R_з = 1/R_и + I/R_е

1/R_н = 1/R_з - 1/R_е = 1/4 - 1/7 = 0,11Ом

R_и = 1/0,11 = 9,09Ом

Грунт-глина, климатическая зона - 2.

Для принятого грунта и климатической зоны принимаем повышающие коэффициенты учитывающие промерзание грунта зимой и высыхание его летом [5, т. 20]

К_в = 1,5 К_г = 3,5

Расчетные сопротивления грунта

Р_расч.г = К_г Ч Р_расч = 70 Ч 3,5 = 245Ом/м

Р_расч.в. = К_вЧ Р_расч = 1,5 Ч 70 = 105 Ом/м

Определение сопротивления одного вертикального электрода

R_овэ =(_расч.в. / (2рL)) Ч (1n(2?/d) + 0,5Ч1Чn (4t + 1)/(4t - 1));

где L = 5м (длина электрода), d = 0,02м (диаметр электрода), t = 3,2м (расстояние от уровня земли до середины вертикального электрода).

R_овэ = 105/ (2Ч3,14Ч5) Ч (6,2 + 0,4) = 21,7Ом

Определяю примерное число вертикальных электродов при предварительно выбранном коэффициенте использования вертикальных электродов К_и.в.= 0,9

n = R_овэ/(RnЧК_и.в.) = 21,7 / (9,09Ч 0,9) = 2,65

Определяю сопротивление горизонтального электрода из стержней, порядка 5 и отношения расстояния между электродами к длине электрода

а/L = 20/ (n - 1) Ч L = 20/(3-1)Ч5 =2

К_иг [5, т20] К_и.г. = 0,93

R_г =_расч.г. / (К_и.г. Ч 4ра) Ч 1n (аІ/(dt))

R_г = 245 / (0,93Ч 2 Ч 3,14 Ч 20) Ч1n (20І/0,02Ч0,71) = 21,6Ом

Определяю уточнённое сопротивление вертикальных электродов

R_ве = (R_г ЧR_и) / (R_г - R_и) = (21,6Ч9,09) /(21,6 - 9,09) = 15,69Ом

Определяю число вертикальных электродов

n = Rвоэ / (Ки.в. Ч Rвэ) = 21,7 / (0,85 Ч 15,69) = 1,63

где К_ивэ - уточнённый коэффициент электродов использования для вертикальных электродов определяется с учётом уменьшения их на 1 за счёт проводимости горизонтальной полосы.

К_ив = 0,85 [5, т20]

Окончательно принимаю два вертикальных электрода, при этом сопротивление контура не выше 4Ом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте выбрал систему электроснабжения для участка прессового цеха. В результате расчетов выбрал одну трансформаторную подстанцию, сечение проводов, кабели и их марки и виды магистралей, распредшкафов. Произвел расчет токов КЗ по их расчетам выбрал высоковольтную аппаратуру, релейную защиту, выполнил расчет контура заземления цеховой подстанции. Графическая часть состоит из 2-х листов - плана и принципиальной схемы электроснабжения, которая достаточно полно отражает расчет, выполняется в пояснительной записке.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бурдочкин Ю.С. Методические указания по расчету электрических нагрузок. Рубцовск: РИИ, 1994

2. Гурин Н.А., Янукович Г.И. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Дипломатичное проектирование, Минск: Высшая школа, 1990

3. Коновалов Л.Л., Рожкова Л.А. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Энергоиздат, 1989

4. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Высшая школа ,1990

5. Методическое пособие по справочному материалу для курсового и дипломного проектирования. РМТ 2000

6. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоизд. 2000

Размещено на Allbest.ru