По табл. П2.2 [2] исходя из условий (1.6), (1.7) выбирается предохранитель ПН2-100/50.

Для электросварочного трансформатора ПВ=60% №70кВ•А номинальная мощность определяется по формуле (1.2):

Номинальный ток:

По условиям (1.13) и (1.14) выбираем автоматический выключатель ВА51Г-31 с номинальным током выключателя А и расцепителя А, кратностью тока отсечки для защиты электродвигателя:

По условию селективности по табл. П2.2 [2] выбирается последовательно расположенный предохранитель ПН2-100/40, установленный после автоматического выключателя.

Выбор электродвигателей, коммутационных и защитных аппаратов для других механизмов аналогичен, его результаты приведены в таблицах 1.1-1.3.

Таблица 1.1 - Выбор электродвигателей для привода механизмов

Таблица 1.2 - Выбор магнитных пускателей и тепловых реле

Таблица 1.3 - Выбор предохранителей для защиты электродвигателей

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХА

Расчет электрических нагрузок производится для каждого электрического узла, от которого питаются электроприемники. Определение электрических нагрузок производим методом коэффициента расчетной нагрузки, который учитывает значение постоянных времени нагрева различных элементов сети.

Исходной информацией для выполнения расчетов по данному методу является перечень электроприемников с указанием их номинальных мощностей , а также для каждого электроприемника по табл. П3.1 [2] подбираются средние значения коэффициентов использования и реактивной нагрузок . При наличии интервальных значений рекомендуется принимать большее.

Все эти данные представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Исходные данные для расчета нагрузок

Расчетная активная нагрузка электроприемников определяется по выражению:

, (2.1)

где - коэффициент расчетной нагрузки, определяемый по справочной литературе в зависимости от группового коэффициента использования, эффективного числа электроприемникови постоянной времени нагрева.

Средневзвешенный (групповой) коэффициент использования:

.(2.2)

Эффективное число электроприемников определяется по формуле:

.(2.3)

Расчетная реактивная мощность группы определяется:

.(2.4)

Расчетная полная мощность:

. (2.5)

Ток группы рассчитывается по выражению (1.8).

Разделим все электроприемники на группы:

А1-№48;

А2 - №1-27;

А3 - №28-34,41-47;

А4 -№70-73;

А5 -№49-55;

А6 -№56-59;

А7 -№35-40,60,61;

А8 -№62-69.

Для примера произведем расчет для группы А6:

Определяем средневзвешенный коэффициент использования по выражению (2.2):

.

Определяем эффективное число электроприемников по (2.3):

.

По таблице П3.5 [2] определяем коэффициент расчетной нагрузки.

Проведем интерполяцию:

Расчетная активная мощность группы по формуле (2.1):

кВт.

Расчетная реактивная мощность группы по формуле (2.4):

Расчетная полная мощность группы по (2.5):

кВ*А.

Расчетный ток группы по (1.9):

А.

Для примера произведем расчет для группы А1 (кран-балка):

Определяем средневзвешенный коэффициент использования по выражению (2.2):

.

Определяем эффективное число электроприемников по (2.3):

.

По таблице П3.5 [2] определяем коэффициент расчетной нагрузки.

Расчетная активная мощность группы по формуле (2.1):

кВт.

Расчетная реактивная мощность группы по формуле (2.4):

Расчетная полная мощность группы по (2.5):

кВ*А.

Расчетный ток группы по (1.9):

А.

Для примера произведем расчет для группы А4 (сварочные трансформаторы):

Определяем средневзвешенный коэффициент использования по выражению (2.2):

.

Определяем эффективное число электроприемников по (2.3):

.

По таблице П3.5 [2] определяем коэффициент расчетной нагрузки.

Расчетная активная мощность группы по формуле (2.1):

кВт.

Расчетная реактивная мощность группы по формуле (2.4):

Расчетная полная мощность группы по (2.5):

кВ*А.

Расчетный ток группы по (1.9):

А.

Аналогично рассчитываем остальные группы, результаты сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Результаты расчета нагрузок для групп электрооборудования

3.ВЫБОР СХЕМЫ И РАСЧЕТ ВНУТРИЦЕХОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Внутрицеховая электрическая сеть представлена питающей сетью, в виде кабеля идущего от трансформаторной подстанции до вводной панели типа ЩО и распределительной, в виде проводов отходящих от силовых пунктов и шинопроводов к электроприемникам.

Выбор кабелей питающих силовые пункты и шинопроводов производим по допустимому нагреву длительными токами нагрузки. Допустимый по нагреву ток:

I_доп,(3.1)

где k_п - поправочный коэффициент на фактические условия прокладки проводов и кабелей (k_п = 1 - т.к. условия окружающей среды нормальные), провод проложен открыто.

Шинопроводы выбираются таким образом, чтобы номинальный ток шинопровода был не меньше расчетного тока группы:

(3.2)

и в соответствии с аппаратами защиты.

Силовые ящики выбираются по расчетному току группы электроприемников, но с учетом того, что этот номинальный ток силового ящика должен соответствовать номинальном току шинопровода, после которого этот ящик установлен.

Предохранители выбираются по условиям (1.6), (1.7) с учетом селективности (номинальный ток плавкой вставки выбираемого предохранителя должен быть больше наибольшего из номинальных токов плавких вставок предохранителей данной группы электроприемников не менее чем на две ступени).

Распределительные панели выбираются с учетом количества присоединяемых к ним линий, их расчетных токов и требуемых защитных аппаратов.

Произведём выбор распределительного шинопровода А2

Номинальный ток шинопровода А8 определяем исходя из выражения (3.2):

А, I_н ?67,8А

Выбираем шинопровод А1 по табл.П2.12[2] типа ШРА5-250 с номинальным током вводного рубильника I_ном=250А и силовой ящик по табл.П2.10[2] типа ЯВЗ-32-1 с I_ном=250А.

Произведем выбор распределительного шкафа А4

Для группы электроприемников А4А, тогда для распределительного шкафа. По условию (3.3) и условию соответствия аппаратам защиты из табл.П2.9 [2] выбираем шкаф распределительный ШР11-73702.

Выбираем предохранитель, защищающий распределительный шкаф А3

Длительный расчетный ток линии до момента пуска двигателя с наибольшим из пусковых токов приемников в группе определим по формуле (1.13):

А.

Пиковый ток линии по (1.12):

А.

Ток плавкой вставки по (1.7) и (1.8):

А,

А.

С учетом условия селективности по табл.П2.2[2] выбираем предохранитель ПН2-250/80.

Выбираем кабель, питающий распределительный шкаф А2 по выражениям (3.1) и (3.2):

I_доп А

где 0,92 - коэффициент, учитывающий, что кабель пятижильный.

Из табл. П4.3[2] выбираем кабель АВВГ 5Ч25 с допустимым током 75А.

По расчетному току нагрузки цеха из таблицы П2.5 [2] выбираем вводную панель ЩО70М-19 с Iн = 400 А, и автомат к ней ВА 51-37-400/400.

Выбираем кабель, питающий цех от трансформаторной подстанции:

Допустимый по нагреву ток по выражениям (3.1) и (3.2):

I_доп А

Из табл. П4.3[2] выбираем кабель АВВГ 5Ч95 с допустимым током 255 А (прокладка в земле).

По расчетному току нагрузки групп электроприемников, числу этих групп и условию соответствия защитного аппарата панели типу защитного аппарата групп электроприемников (в данном случае предохранителям ПН2) и его номинальному току две линейные панели ЩО70М-01 с рубильниками и предохранителями 100х2+250х2.

Таблица 3.1 - Выбор сечений проводов, питающих электроприемники

Таблица 3.2 - Результаты расчета внутрицеховой электрической сети

4. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Составляем схему сети, по которой производим расчет токов КЗ.

Рис. 4.1 - Схема замещения сети

Выбираем автоматический выключатель QF1, по расчетному току трансформатора:

QF1: ВА75-47, I_на=4000 А, I_нр=4000 А.

QF2 выбираем по расчетному току цеха, который равен 214,5 А, а также по условию селективности с выключателем QF3.

QF2: ВА51-39, I_на=630 А, I_нр=500 А.

QF3: ВА51-37, I_на=400 А, I_нр=400 А.

Короткое замыкание в точке К2

Ток короткого замыкания на выводах высшего напряжения трансформатора, кА (из ТЗ курсового проекта):

Сопротивление системы в мОм до понижающего трансформатора определяется по формуле:

где - среднее номинальное напряжение сети высшего напряжения, кВ;

- начальное значение периодической составляющей тока КЗ на выводах высшего напряжения трансформатора, кА.

Сопротивление хс приводиться к ступени низшего напряжения по выражению:

Активное сопротивление трансформатора:

(4.1)

мОм.

Индуктивное сопротивление трансформатора:

(4.2)

мОм.

Активное и индуктивное сопротивление катушки автомата QF1 (по табл.П6.4, [2]):

r_A1=0,12 мОм; х_A1=0,05 мОм;

При КЗ в точке К2 совокупное сопротивление переходных контактов:

r_k2=15 мОм.

Суммарное сопротивление цепи КЗ, по (5.5),(5.6):

Ток трехфазного КЗ в точке цепи вычисляется по выражению:

Ударный ток КЗ определяется по формуле:

Вычислим ток однофазного КЗ в точке К2.

Активное сопротивление нулевой последовательности равно активному сопротивлению прямой последовательности цепи до точки К2:

;

.

Ток однофазного КЗ в точке К2 с учетом переходного сопротивления:

Выбранные аппараты защиты в сетях напряжением до 1 кВ проверяются по условию их успешного срабатывания при токах КЗ.

Наибольший ток КЗ 18,64 кА.

Автоматический выключатель QF1: ВА 75-47 с I_нр=4000 А имеет предельный отключаемый ток, превышающий данный ток КЗ.

Короткое замыкание в точке К3

Сопротивлением шин РУ 0,4 кВ пренебрегаем, т.к его длина в цепи КЗ менее 10 м.

Активное и индуктивное сопротивление катушки автомата QF2: ВА51-39, I_на=630 А, I_нр=500 А (по табл.П6.4):

r_A2=0,37 мОм; х_A2=0,094 мОм.

Активное и индуктивное сопротивление кабеля АВВГ 5х95:

где r0 ,x0 - удельные активные и реактивные сопротивления кабеля по П6.1 [2].

Для трехжильных кабелей, как правило, принимают R_0к=10R_1к и Х_0к4Х_1к.

Активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности КЛ определим как:

При КЗ в точке К3 совокупное сопротивление переходных контактов:

r_k3=20 мОм.

Суммарное сопротивление цепи КЗ:

Ток трехфазного КЗ в точке К3:

Ударный ток КЗ:

Вычисляем ток однофазного КЗ в точке К3.

Следовательно, суммарное сопротивление нулевой последовательности:

Ток однофазного КЗ в точке К3:

Короткое замыкание в точке К4

Активное и индуктивное сопротивление кабеля АВВГ 5х10:

Активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности КЛ определим как:

При КЗ в точке К4 совокупное сопротивление переходных контактов:

r_k4=25мОм.

Суммарное сопротивление цепи КЗ:

Ток трехфазного КЗ в точке К4:

Ударный ток КЗ:

Вычисляем ток однофазного КЗ в точке К4.

Следовательно, суммарное сопротивление нулевой последовательности:

Ток однофазного КЗ в точке К3:

Результаты расчётов токов КЗ в различных точках сведём в табл.5.1.

Таблица 4.1 - Результаты расчётов токов КЗ

Выполним проверку сечений проводов.

Найдем результирующий тепловой импульс от тока КЗ:

где - действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начале линии;

- время отключения КЗ, примем =0,2 с (согласно ТКП 339-2011, табл. 4.3.1);

где - тепловой импульс, который зависит от тока кз;

- время действия к.з (принимается по времятоковой характеристике).

Произведём расчёт сечений проводов по термической стойкости, используя формулу:

где - расчетный коэффициент, который зависит от материала жил проводника, его изоляции (выбираем по табл. П4.7 [2]).

Из расчета видно, что

- минимально допустимое сечение проводника по условию термической стойкости для АВВГ 5х10 превышает ранее выбранное нами значение, значит повысим сечение до АВВГ 5х16.

- минимально допустимое сечение проводника по условию термической стойкости для АПВ 5х1,5 превышает ранее выбранное нами значение, значит повысим сечение до АПВ 5х6.

Выбранные аппараты защиты в сетях напряжением до 1 кВ проверяются по условию их успешного срабатывания при однофазном КЗ.

Для этого должен превышать не менее, чем в три раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя, номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику.

При использовании автоматических выключателей кратность относительно уставки следует принимать не ниже 1,4 для выключателей с номинальным током Iн ? 100 А и не менее 1,25 для выключателей с Iн ? 100 А.

Если указанные требования не удовлетворяются, отключение однофазных КЗ в сети до 1 кВ должно обеспечиваться специальной защитой.

Выключатель QF1 (по рис.4.1) ВА75-47, I_на=4000 А, I_нр=4000 А:

Выбранный аппарат защиты соответствуют указанным условиям.

Выключатель QF2 (по рис.4.1) ВА51-39, I_на=630 А, I_нр=500 А:

Выбранный аппарат защиты соответствуют указанным условиям.

Предохранитель FU1 (по рис.4.1) ПН2-250/80:

Выбранный аппарат защиты соответствуют указанным условиям.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЗАЖИМАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ НАИБОЛЕЕ УДАЛЕННОГО ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКА

Электрические сети до 1 кВ, рассчитанные на нагрев, проверяются на потерю напряжения за исключением силовых сетей, питающихся от пристроенных, встроенных и внутрицеховых комплектных ТП. В нормальном режиме допускаются отклонения напряжения от номинального на зажимах электродвигателей в пределах от -5 до +10%/

Для определения напряжения на зажимах электроприемников необходимо найти потери напряжения в питающем трансформаторе, линиях и шинопроводах.

Расчетная схема представлена на рис. 5.1.

Рис.5.1 - Расчетная схема для расчета уровня напряжения

Потеря напряжения в трансформаторе в процентах определяется по выражению:

(5.1)

где _Т - коэффициент загрузки трансформатора (_Т = 0,75),

- коэффициент мощности трансформатора, принимаем ,

U_КА - активная составляющая напряжения КЗ,

U_КР - активная составляющая напряжения КЗ.

Значения U_КА и U_КР в процентах определяются по формулам:

; (5.2)

. (5.3)

Тогда потери напряжения в данном трансформаторе будут равны:

.

Потери напряжения в линиях электропередачи в процентах определяются по формуле:

, (5.4)

где I_Р - расчетный ток линии, А;

l- длина линии, км;

r₀ и x₀ - удельные активное и реактивное сопротивления линии по П6.1 [2], Ом/км;

cos - коэффициент мощности нагрузки линии.

Определим потери напряжения в кабельной линии на участке «ТП - ЩО-70М-01»:

Для кабеля АВВГ 595 имеем: r₀ =0,329 Ом/км и x₀ = 0,0602 Ом/км, длина l=160 м.

Найдем значения cos и sin.

.

Определим потери напряжения в кабельной линии на участке «ЩО-70М-01 - А8»:

Для кабеля АВВГ-5х10 имеем: r₀ =3,12 Ом/км и x₀ = 0,073 Ом/км,
длина l = 60 м (определяем по плану цеха).

Найдем значения cos и sin.

.

Определим потери напряжения в проводе АПВ-5(12,5), питающем наиболее удаленный потребитель №69 .

Для провода АПВ-5(12,5) имеем: r₀ = 12,5 Ом/км и x₀ = 0,104 Ом/км,
длина l = 7 м (определяем по плану цеха).

Расчетная активная:

кВт.

Расчетная реактивная мощность группы по формуле (2.4):

квар.

Расчетная полная мощность группы по (2.5):

кВ*А.

Расчетный ток группы по (1.11):

А.

Найдем значения cos и sin.

.

Тогда напряжение на зажимах электроприемника в процентах определяется как

, (5.6)

где U_ХХ - напряжение холостого хода трансформатора, %. U_ХХ=105%;

U_i - потеря напряжения на i-ом элементе сети;

n - число элементов на пути от ТП до точки, в которой определяется U_Э.

.

Вывод: уровень напряжения на зажимах наиболее удаленного электроприемника, равный 97,02%, находится в допустимых пределах 95110%.

ЛИТЕРАТУРА

1. Радкевич В.Н., Козловская В.Б., Колосова И.В. Электроснабжение промышленных предприятий: учеб.пособие. - Минск: ИВЦ Минфина, 2015. - 589 с.

2. Королев О.П., Радкевич В.Н., Сацукевич В.Н. Электроснабжение пром. предприятий: Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию. - Мн.: БГПА, 1998. - 140 с.

3. Радкевич В.Н., Козловская В.Б., Колосова И.В. Расчет электрических нагрузок промышленных предприятий: учебно-метод. пособие для студентов спец. 1-43 01 03 «Электроснабжение (по отраслям)». - Минск: БНТУ, 2013. - 124 с.

4. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г. Барыбина, Л.Е.Федорова, М.Г. Зименкова, А.Г. Смирнова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 464 с.

5. ГОСТ 30331.5-95 (МЭК 364-4-43-77). Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от сверхтока.

6. ТКП 121-2008 (02300). Пожарная безопасность. Электропроводка и аппараты защиты внутри зданий. Правила устройства и монтажа. - Минск: МЧС, 2011. - 14 с.

7. ТКП 45-4.04-296-2014 (02250). Силовое и осветительное электрообрудование промышленных предприятий. Правила проектирования. - Минск: Мин.арх. и строительства РБ, 2014. - 87 с.

8. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение пром. предприятий: - М.: «Высшая школа»,1989 - 400 с.

9. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Энергоатомиздат.1989. - 528 с.

10. Радкевич В.Н. Проектирование систем электроснабжения: Учеб.пособие. - Мн.: НПООО «Пион»,2001. - 292 с.

11. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.

Размещено на Allbest.ru