Электроснабжение промышленных предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время нельзя представить жизнь и деятельности современного человека без применения электричества. Электрическая энергия используется во всех сферах жизнедеятельности человека. Промышленные предприятия являются основными потребителями электроэнергии, так как расходуют 67% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

Системой электроснабжения называют совокупность устройств для производства передачи и распределения электрической энергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания промышленных электроприемников, к которым относятся электродвигатели, электрические печи, электролизные установки, аппараты и механизмы для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электрической энергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов.

Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий велась в централизованном порядке в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования возникли типовые решения.

В настоящее созданы методы расчета и проектирования цеховых сетей, выбора мощности трансформаторов, методика определения электрических нагрузок, выбора напряжения, сечений проводов и жил кабелей и т.п.

Созданию рациональных систем способствует:

1.Выбор и применение рационального числа трансформаций. В настоящее время имеют место системы электроснабжения с недопустимо большим числом трансформаций. Одновременное введение на промышленных предприятиях рациональных напряжений всегда будет способствовать сокращению числа трансформаций.

Причинами появления нерациональных систем электроснабжения промышленности является их постоянный рост и реконструкция при локальном решении задач электроснабжения.

2. Выбор и применение рациональных напряжений. Применение рациональных напряжений дает значительную экономию в потерях электроэнергии.

3. Правильный выбор места размещения цеховых и главных распределительных пунктов и понизительных подстанций. Расположение пункта питания в соответствующих центрах электрических нагрузок обеспечивает минимум годовых приведенных затрат.

4. Дальнейшее совершенствование методики определения электрических нагрузок.

5. Рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, а также схем электроснабжения и их параметров ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует решению общей задачи оптимизации построения СЭС.

6. Принципиально новая постановка для решения таких задач, как, например, обеспечение требуемого качества электроэнергии.

7.Общая задача оптимизации систем промышленного электроснабжения кроме указанных выше положений включает рациональные решения по выбору сечения проводов и жил кабелей, способа компенсации реактивной мощности, автоматизации и диспетчеризации и д.р.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА И ПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Ремонтно-механический цех, для которого в настоящей работе требуется выполнить проект системы электроснабжения, включает в себя 2 участка: механический и сварочный, а также 2 отделения: термическое и электроремонтное.

По классификации помещений в зависимости от характера окружающей среды механический участок и электроремонтное отделение являются помещениями с нормальными условиями среды, сварочный участок по условиям среды является пыльным, термическое отделение - жарким [2].

В механическом участке размещено 40 металлорежущих станков (мощностью от 1,0 до 20,5 кВт), 3 карусельных станка с ЧПУ (мощностью от 105 до 125 кВт), 4 универсальных станка с ЧПУ (мощностью от 55 до 85 кВт), 6 вентиляторов (мощностью от 7,5 до 11 кВт) и 2 кран-балки (мощностью по 22 кВт). В качестве электроприводов используются асинхронные электродвигатели. Режим работы большинства оборудования продолжительный с перерывами [3]. Все механизмы по требованиям к надежности электроснабжения относятся к III категории [2]. Нагрузка на сеть симметричная трехфазная.

В сварочном участке размещено 7 металлорежущих станков (мощностью от 1,2 до 5,0 кВт), 6 машин дуговой сварки (мощностью от 9 до 24 кВ*А), 5 установок шовной сварки (мощностью от 56 до 96 кВ*А), 6 установок стыковой сварки (мощностью от 98 до 120 кВ*А), 6 вентиляторов (мощностью от 7,5 до 11 кВ*А) и 2 кран-балки (мощностью по 30 кВт). Режим работы оборудования кратковременный и повторно-кратковременный [3]. Все механизмы по требованиям к надежности электроснабжения относятся к III категории [2]. Сварочные установки являются однофазной нагрузкой, требующей максимально равномерного распределения по фазам. В термическом отделении размещено 7 металлорежущих станков (мощностью от 2,5 до 4,5 кВт), 5 электропечей сопротивления (мощностью от 70 до 360 кВт), 10 индукционных канальных печей (мощностью от 18 до 60 кВт), 8 вентиляторов (мощностью от 3 до 7,5 кВт) и 2 кран-балки (мощностью по 30 кВт).

Режим работы оборудования продолжительный с перерывами (электрические печи и вентиляторы) и кратковременный (остальные) [3]. Электрические печи по требованиям к надежности электроснабжения относятся ко II категории (26%), остальные к III [2].

В электроремонтном отделении размещено 17 универсальных электроремонтных стенда (мощностью от 3,5 до 10 кВт), 6 универсальных металлорежущих станков (мощностью от 10 до 18 кВт), 1 печь сопротивления (мощностью 35 кВт) и 3 вентилятора (мощностью 5,5 кВт). Режим работы оборудования кратковременный [3]. Все механизмы по требованиям к надежности электроснабжения относятся к III категории [2]. Нагрузка на сеть симметричная трехфазная.

2. ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ ЦЕХОВОЙ ПИТАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОСЕТИ

При выборе напряжения питающей электросети необходимо учитывать величину передаваемой мощности, а также удаленность электроприемников от источника питания [3].

Наиболее оптимальным вариантом для проектируемой цеховой питающей электросети является трехфазная четырехпроводная сеть напряжением 400/230 В промышленной частоты 50 Гц. При использовании такого значения напряжения предельная длина передачи составляет 200 метров, а приемлемая мощность 0,2 - 200 кВт.

Напряжение 690/400В хоть и имеет ряд преимуществ (увеличение пропускной способности сети, уменьшение потерь электроэнергии, снижение токов КЗ и др.), чаще применяется в тех случаях, когда этого требуют условия эксплуатации. Повышенные расстояния между токоведущими частями и применение усиленной изоляции между фазами приведет к неэкономичности использования данного напряжения как основного для питающей электросети.

Напряжение 230/132 В также будет не экономичным по сравнению с 400/230 В из-за повышения потерь энергии в электросети, также на такое напряжение отсутствует силовое оборудование. Аппараты, выпускаемые на номинальное напряжение 400/230 В имеют более широкую номенклатуру.

Поэтому мы принимаем сеть напряжением 400/230 В с глухозаземленной нейтралью. При этом не требуется установки дополнительных силовых трансформаторов для питания осветительных приборов.

3. СОСТАВЛЕНИЕ СВОДНОЙ ВЕДОМОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Сводная ведомость составляется в соответствии с данными [4].

Таблица 3.1.

Сводная ведомость электрооборудования

Наименование отделения, участка	Номер по плану	Технологическое оборудование	Тип электро- оборудования	Номинальные параметры электрооборудования
		Тип	Мощность кВт		Мощность	cosц	з	Крат-ность пико-вого тока
Механический участок	1-16	Металлорежущие станки	4*1 3*1.6 5*2 4*2.5	АИР80А4 АИР80B4 АИР80В2 АИР90L2	1.1 2.2 2.2 3	0,5	83	7
	17-40	Металлорежущие станки	5*5 4*7 5*10 6*15 4*20.5	АИР100L2 АИР 112M2 АИР132M2 АИР 160M2 АИР180S2	5.5 7.5 11 18.5 22	0,5	90	7
	41-43	Карусельные станки с ЧПУ	105*1 125*1 150*1	АИР280M4 АИР280M4 АИР280M4	132 155 155	0,7	93	6,5
	44-47	Универсальные станки с ЧПУ	55*2 70*1 85*1	АИР280М2 АИР280М2 АИР280М2	55 85 85	0,5	92	7,5
	48-53	Вентиляторы	7.5*4 11*2	АИР112М2 АИР132М2	7.5 11	0,8	83	7,5
	54-55	Кран-балки	22*2	АИР180S2	22	0,8	90	3
Свароч-ный участок	56-62	Металлургические станки	1.2*1 2.5*2 5*4	АИР80А2 АИР90L2 АИР100L2	1.5 3 5.5	0,5	83	7
	63-68	Машины дуговой сварки (однофазные)	9*3 18*2 24*1	ТДП-102 ТД-306 ТД-50242	11.4 19.4 26.5	0,65	-
	69-73	Установки шовной сварки (однофазные)	56*1 84*1 96*3	МШ-1601 МШПС-75-1 МШП-100	75 86 100	0,65	-
	74	Установки стыковой сварки (однофазные)	120*1	К190П	100	0,65	-
	75-82	Вентиляторы	7.5*6 11*2	АИР112М2 АИР132М2	7.5 11	0,8	83	7,5
	83-84	Кран-балки	30*2	АИР180М2	30	0,8	91	7,5

Наименование отделения, участка	Номер по плану	Технологическое оборудование	Тип электро- оборудования	Номинальные параметры электрооборудования
		Тип	Мощность кВт		Мощность	cosц	з	Крат-ность пуско-вого тока
Термичес-кий участок	85-91	Металлорежущие станки	3*2.5 2*1.0 2*4.5	АИР90L2 АИР71B2 АИР100L2	3 1.1 5.5	0,5	83	6
	92-97	Электропечи сопротивления	1*15 2*35 3*40	СНЗ-3.6.2/10 СМЗ-6.6/7 СМЗ-6.8/7	15 35 46	0,95	-	2
	98-102	Электропечи сопротивления	1*70 2*120 1*230 1*360	СКЗ-4.20/11Н1 СБУ-6.25/10 СТЗ-5.40.5/10 СТО-10.60.5/10	75 120 235 360	0,95	-	2
	103-112	Индукционные канальные печи	3*18 1*28 2*36 4*60	ИАКР-18 ИАКР-28 ИАКР-36 ИАКР-60	18 28 36 60	0,35	-	2
	113-119	Индукционные тигельные печи	6*170 1*230	ИЧТ-1/0,18 ИЧТ-1/0,18	170 230	0,65	-	2
	120-127	Вентиляторы	5*3 3*7.5	АИР180М2 АИР112М2	30 7,5	0,8	83	7
	128-129	Кран-балки	30*2	АИР180М2	30	0,8	91	3
Электро- Ремонт-ное отделение	130-146	Универсальные электроремонт-ные стенды	6*3,5 2*5,2 4*7 5*10	АИР100S2 АИР100L2 АИР112M2 АИР132M2	4 5,5 7,5 11	0,8	83	7,5
	147-152	Универсальные металлорежущие станки	1*10 3*14,5 2*18	АИР132М2 АИР160S2 АИР160М2	11 15 18,5	0,65	90	7
	153	Печь сопротивления	35*1	СНО	35	0,95	-	2
	154	Вентилятор	5,5*3	АИР100I2	5,5	0,8	88	7,5

4. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

* обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;

* быть удобными и безопасными в эксплуатации;

* иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведённых затрат);

*иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее индустриальные и скоростные способы монтажа [2, 5 ,6].

Схемы цеховых сетей делят на магистральные, радиальные и смешанные.

В данном курсовом проекте применена смешанная схема электроснабжения. При такой схеме электроснабжение выполняется магистральными шинопроводами (ШМА), которые подключаются к РУНН. К магистральными шинопроводами присоединяются распределительные штепсельные шинопроводы (ШРА) и силовые пункты (СП). От них радиальными линиями осуществляется питание всех электроприемников цеха. Некоторые мощные электроприемники присоединяются непосредственно к ШМА. Именно такая схема является наиболее целесообразной для данного цеха, так как на некоторых его участках приемники размещены отдельными группами (в таких случаях целесообразна установка СП), на других участках приемники размещены равномерными рядами вдоль стен (в таких случаях целесообразна установка ШРА). Чисто магистральная схема в таких случаях не применяется (размещение электроприемников в целом неравномерно), а радиальная экономически не целесообразна [2, 6].

При составлении схемы электроснабжения были учтены и другие условия:

? Нагрузка освещения Pосв должна быть размещена по секциям (рабочее освещение подключено к одной секции, аварийное освещение - к другой).

? Для питания цеха выбирается двухтрансформаторная подстанция типа КТП.

? Питание станков с ЧПУ необходимо осуществить от секции КТП, к которой не подключены машины контактной сварки.

? Нагрузка должна быть как можно более равномерно распределена по трансформаторам [6].

Схема электроснабжения приведена в графической части проекта (лист 1).

5. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Определение электрических нагрузок производится с целью выбора мощности трансформаторов, выбора кабелей и шинопроводов с последующей проверкой их по нагреву и потере напряжения, для расчета отклонений и колебаний напряжения, выбора коммутационной и защитной аппаратуры и компенсирующих устройств.

В данном курсовом проекте расчет электрических нагрузок трехфазных и некоторых однофазных электроприемников производится с помощью ПК на основе модернизированного статистического метода. Нагрузка от однофазных электроприемников (электрическое освещение и установки электродуговой сварки) максимально равномерно распределяется по фазам и вводятся в программу для расчета как эквивалентная трехфазная.

Отдельно для каждого из двух трансформаторов результаты расчета электрических нагрузок будут приведены ниже (см. п.5.3). Машины контактной и дуговой сварки в программе не рассчитываются - поэтому их расчет выполняется вручную [1].

5.1 Расчет электрических нагрузок машин дуговой сварки

Установки электродуговой сварки питаются от ШРА1.

При расчёте машин дуговой сварки, их предварительно распределяют по фазам трёхфазной сети:

АВ: 11,4+11,4=22,8 кВ•А; ВС:11,4+19,4=30,8 кВ•А; СА:26,5 кВ•А.

При определении наиболее загруженных фаз активную фазную нагрузку приводят к ПВ = 100%

(кВ•А), (3.1)

(кВт);

(кВт); (3.2) (кВт).

P_AB =22,8·0.65·=12,13 кВт;

P_BС = 30,8·0.65·=16,37 кВт;

P_СА =26,5·0.65· =14,1 кВт;

P_A=(12,13+14,1)/2=13,115 кВт;

P_С =(12,13+16,37)/2=14,25 кВт;

P_В =(16,37+14,1)/2=15,235 кВт;

Неравномерность загрузки по фазам :

7,48%<15%

При расчёте электрических симметричных нагрузок на ПК будет вводиться в исходные данные активная мощность при ПВ = 60% [1].

5.2 Расчет электрических нагрузок машин контактной сварки

Установки контактной сварки питаются от ШРА1.

Распределим однофазные электроприемники по фазам:

АВ: 96+96=192 кВ•А;

BC: 96+84=180 кВ•А;

CA: 120+56=176 кВ•А.

(кВ•А);

; (кВ•А); (3.4)

(кВ•А);

кВ•А;

кВ•А;

кВ•А.

Проверим неравномерность распределения нагрузки по фазам:

, (3.5)

<15%

Неравномерность оказалась в норме, следовательно такое распределение мощности по фазам допустимо.

Пиковая мощность машин определяется по формуле:

, (3.6)

где S_уст - установленная мощность машины, кВ•А; к_з - коэффициент загрузки машины равный 0,6;

кВ•А;

кВ•А;

кВ•А;

кВ•А;

Средняя мощность машин:

,

где к_в - коэффициент включения соответствующий заданному ПВ равный 0,4.

кВ•А;

кВ•А;

кВ•А;

кВ•А;

Эффективная среднеквадратичная мощность:

(3.8)

(кВ•А)²;

(кВ•А)²;

(кВ•А)²;

(кВ•А)²;

Расчетная нагрузка группы сварочных машин:

(кВ•А) (3.9)

кВ•А

кВт;

квар.

Определим токи нагрузки машин контактной сварки:

Пиковый ток машины:

, (3.10)

 А;

А;

А;

А.

Средний ток нагрузки машины:

, (3.11)

А;

А;

А;

А;

А.

Эффективная нагрузка группы машин

(А²) (3.12)

А²;

, (3.13)

A

Эффективное число сварочных аппаратов:

, (3.14)

Выбираю n_эф=6

Пиковая нагрузка машин:

, (3.15)

где, в - вероятностный коэффициент, определяемый по графику

n_эф ·k_в =6· 0,4=2,4 => =4,1

А.

5.3 Расчет электрических нагрузок освещения

Расчет электрической осветительной нагрузки цеха выполняем по методу удельных мощностей [5]. Предварительная мощность освещения:

(кВт) (3.16)

где S- площадь помещения, м²;

р_уд - удельная нагрузка от рабочего освещения (0,015 кВт/м²).

Площадь помещения:

S=24•24+24•12+12•24+36•24+12^. 6=2088 м²;

кВт.

Число ламп мощностью 400 Вт:

шт.

Расчетную нагрузку аварийного освещения принимаем равной 10% от P_осв:

кВт.

Мощность распределяется максимально равномерно по трём фазам.

5.4 Расчет электрических нагрузок на ЭВМ

Файл исходных данных для расчета нагрузки трансформатора Т2

Таблица 5,1

Исходные данные
по заданию	по справочным данным
Номер ЭП	количество эп	Номинальная мощность кВт	Коэффициент использованияКи	tgi	cosi
		одного ЭП рн	общая Рн=n*Рн
1	2	3	4	5	6	7
ШМА1
СП1+СП2
СП1
1,2,3,4	4	1	4	0,16	1,73	0,5
5,6,7	3	1,6	4,8	0,16	1,73	0,5
8,9,10	3	2	6	0,16	1,73	0,5
17,18,19,20,21	5	5	25	0,16	1,73	0,5
22	1	20,5	20,5	0,16	1,73	0,5
48	1	7,5	7,5	0,7	0,75	0,8
Итого по СП1	17		67,8	0,25	1,566667	0,55
СП12
56	1	1,2	1,2	0,16	1,73	0,5
57,58	2	2,5	5	0,16	1,73	0,5
80,81	2	11	22	0,7	0,75	0,8
82	1	7,5	7,5	0,7	0,75	0,8
84	1	30	30	0,7	0,75	0,8
Итого по Сп12	7		65,7	0,484	1,142	0,68
Итого по СП1+ СП12	24		133,5	0,37
СП2
41	1	105	105	0,5	1,02	0,7
42	1	125	125	0,5	1,02	0,7
43	1	150	150	0,5	1,02	0,7
Итого по СП2	3		380	0,5	1,02	0,7
СП3
11,12	2	2	4	0,16	1,73	0,5
13,14,15,16	4	2,5	10	0,16	1,73	0,5
54	1	22	22	0,7	0,75	0,8
49	1	7,5	7,5	0,7	0,75	0,8
Итого по СП3	8		43,5	0,43	1,24	0,65
СП4
23,24,25,26	4	7	28	0,16	1,73	0,5
27,28,29,30,31	5	10	50	0,16	1,73	0,5
55	1	22	22	0,7	0,75	0,8
50	1	7,5	7,5	0,7	0,75	0,8
51	1	11	11	0,7	0,75	0,8
Итого по СП4	12		118,5	0,47	1,142	0,68
СП5
44,45	2	55	110	0,5	1,02	0,7
46	1	70	70	0,5	1,02	0,7
47	1	85	85	0,5	1,02	0,7
Итого по СП5	4		265	0,5	1,02	0,7
СП6
32,33,34,35,36,37	6	15	90	0,16	1,73	0,5
38,39,40	3	20,5	61,5	0,16	1,73	0,5
52	1	11	11	0,7	0,7	0,8
53	1	7,5	7,5	0,7	0,7	0,8
Итого по СП6	11		170	0,43	1,215	0,65
Итого по ШМА1	62		1110,5	0,45	0,97	0,66
СП7+СП11
СП7
85,86,87	3	2,5	7,5	0,16	1,73	0,5
120,122	2	5	10	0,7	0,75	0,8
Итого по СП7	5		12,5	0,43	1,24	0,65
СП11
59,60,61,62	4	5	20	0,16	1,73	0,5
75,76,77,78,79	5	7,5	37,5	0,7	0,75	0,8
83	1	30	30	0,7	0,75	0,8
Итого по СП11	10		87,5	0,52	1,08	0,7
Итого по СП7+ СП11	15		100	0,46
СП9
88,89	2	1	2	0,16	1,73	0,5
90,91	2	4,5	9	0,16	1,73	0,5
92	1	15	15	0,7	0,33	0,95
93	1	35	35	0,7	0,33	0,95
125,126	2	7,5	15	0,7	0,75	0,8
128	1	30	30	0,7	0,75	0,8
Итого по СП9	9		106	0,52	0,94	0,75
СП8
94	1	35	35	0,7	0,33	0,95
95	1	50	50	0,7	0,33	0,95
103,104, 105	3	18	54	0,7	2,68	0,35
106	1	28	28	0,7	2,68	0,35
107	1	36	36	0,7	2,68	0,35
121,123	2	5	10	0,7	0,75	0,8
Итого по СП8	9		213	0,7	1,575	0,625
СП10
96,97	2	40	80	0,7	0,33	0,95
108	1	36	36	0,7	2,68	0,35
109,110, 111,112	4	60	240	0,7	2,68	0,35
124	1	5	5	0,7	0,75	0,8
127	1	7,5	7,5	0,7	0,75	0,8
129	1	30	30	0,7	0,75	0,8
Итого по СП10	10		398,5	0,7	1,32	0,675
ШРА2
130,131, 132, 133,134	5	10	50	0,7	0,75	0,8
135,136, 137,138	4	7	28	0,7	0,75	0,8
139, 140	2	5,2	10,4	0,7	0,75	0,8
141,142, 143,144, 145,146	6	3,5	21	0,7	0,75	0,8
147,148	2	18	36	0,17	1,17	0,65
150,151, 152	3	14,5	43,5	0,17	1,17	0,65
149	1	10	10	0,17	1,17	0,65
153	1	35	35	0,7	0,33	0,95
154,155, 156	3	5,5	16,5	0,7	0,75	0,8
Итого по ШРА2	27		250,4	0,51	0,83	0,77
ГОЩ	26	1,2	31,2	0,95	0,33	0,95
Итого по Т2	158		2209,6	0,5	1,03	0,632857

Файл исходных данных для расчёта ТМ - 1

Таблица 5,2

Исходные данные
по заданию	по справочным данным
Номер ЭП	количество эп	Номинальная мощность кВт	Коэффициент использованияКи	tgi	cosi
		одного ЭП рн	общая Рн=nРн
1	2	3	4	5	6	7
ШРА1
63-68	6	45,705	45,705	0,3	2,68	0,65
69-74	6	362,7	362,7	0,3	2,68	0,65
Итого по ШРА1	12		408,405	0,3	2,68	0,65
ШМА2
98	1	70	70	0,7	0,33	0,95
99, 100	2	120	240	0,7	0,33	0,95
101	1	230	230	0,7	0,33	0,95
102	1	360	360	0,7	0,33	0,95
113,114, 115,116, 117,118	6	170	1020	0,7	1,17	0,65
119	1	230	230	0,7	1,17	0,65
Итого по ШМА2	12		2150	0,7	0,61	0,85
АОЩ	3	1,2	3,6	1	0,33	0,95
Итого по Т1	27		2562,005	0,7	1,21	0,82

Результаты расчета нагрузок трансформаторов Т1 и Т2 приведены в Приложение 1

6. ВЫБОР ЧИСЛА, МОЩНОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ, МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ И ТИПА ЦЕХОВОЙ ПОДСТАНЦИИ

Учитывая наличие в сети электроприемников с ЧПУ и электропиемников, представляющих собой резкопеременную нагрузку (машины контактной сварки) принимаем к установке двухтрансформаторную подстанцию типа КТП. Указанные электроприемники подключаются к разным секциям шин [2, 6].

Местоположение цеховой подстанции должно быть максимально приближено к центру нагрузок, что сокращает протяженность передачи электроэнергии к наиболее мощным потребителям, а, следовательно, стоимость проводникового материала и издержки, связанные с потерями энергии в питающих сетях электроснабжения цеха (см. лист 1 графической части) [2, 5, 6].

6.1 Расчет мощности компенсирующих устройств

Большинство электроприемников потребляет через сеть реактивную мощность. Ее передача из сети вызывает повышение потерь активной мощности, электроэнергии и напряжения в сети. Для уменьшения этих потерь и увеличения пропускной способности линий и трансформаторов предусматривается в сетях потребителей установка компенсирующих устройств (КУ) [5].

Мощность компенсирующих устройств рассчитывается по формуле:

(квар), (6.1)

где P_расч - расчетная мощность трансформатора, кВт; tgц_сист = 0,42 - из задания на КП; tgц_е - естественный коэффициент реактивной мощности сети.

Естественный коэффициент реактивной мощности сети определяется из соотношения:

. . (6.2)

.

для трансформатора Т2:

Q_КУ = 883,84·(0,42 -1,29) = -768 квар

Выбираем комплектную конденсаторную установку АКУ 0,4-750-50-УХЛЗ мощностью 500 квар.

Для трансформатора Т1:

Q_КУ = 1793,3·(0,42 -1,33) = -1631 квар

Выбираем комплектную конденсаторную установку АКУ-0,4-1600-50-УХЛЗ мощностью 550 квар .

Основные технические данные установок приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1.

Основные технические данные конденсаторных установок

Тип	Номинальное напряжение, В	Номинальная мощность, кВар	Количество секций	Возможность регулирования мощности
АКУ-0,4-1600-50-УХЛЗ	400	1600	50	регулируемая
АКУ-0,4-750-50-УХЛЗ	400	750	50	регулируемая

6.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Мощность трансформаторов определяется расчётной нагрузкой цеха с учётом компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ.

Расчётная мощность трансформатора [5]:

(кВ ^.А) (6,3)

Расчётная мощность первого трансформатора:

(кВ ^.А)

Расчётная мощность второго трансформатора:

(кВ ^.А)

Выбираем 2 трансформатора мощностью по 2500 кВ•А и проверяем их по этим трём условиям:

Марка трансформаторов: ТМЗ-2500/10 [4] (технические данные приведены в табл. 6.2.).

Проверяем их по экономической загрузке:

(6.4)

где S_р - расчётная мощность трансформатора, кВ·А; S_Т.НОМ - номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Полученные коэффициенты загрузки трансформаторов не лежат в рекомендуемых пределах (0,6ч0,8), но очень к ним близки и допускают увеличение мощности цеха с перспективой роста производства без замены трансформаторов длительное время

Марка трансформаторов: ТМЗ-2500/10 [4] (технические данные приведены в табл. 6.2.).

Таблица 6.2

Тип ТП

Трансформаторы

Типы шкафов

Тип

Количество

Номинальная мощность

Схема соединения обмоток

Потери, кВт

Uк,%

I0,%

Ввода ВН

Низковольтные

Холостого хода

Короткого замыкания

Вводной

Секционный

Линейный

КТП-2500

ТМЗ

2

2500

/YН

3,75

26,0

6,0

0,8

ШВВ

ШНВ-12

ШНС-12

ШНЛ-10

Основные технические данные силовых трансформаторов

 РАСЧЕТ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Расчет сечения проводников силовой электрической сети производится по условиям допустимого нагрева на основании значений номинального тока для отдельных потребителей и расчетного тока для группы потребителей. Выбор проводников осуществляется с учетом категории помещения по пожаро- и взрывоопасности, а также окружающей среды, типа электроприемников, его мощности, условий прокладки.

Выбранные проводники должны быть проверены по условию допустимых потерь напряжения при нормальной и пиковой нагрузке [2, 5]. Результаты расчета и выбора проводников сводятся в таблицу 8.1.

7.1 Выбор проводов и кабелей

Провода и кабели выбираются по условию допустимого нагрева:

(А), (7.1)

где, I_д.д. - длительно допустимый ток проводника, А; I_рсч - расчетный ток электроприемника (группы электроприемников), А.

Если условие прокладки отличается от нормированного, то I_д.д. определяется с поправкой:

(А), (7.2)

где К_п1 - поправочный температурный коэффициент, для; К_п2 -поправочный коэффициент, зависящий от числа параллельно проложенных кабелей.

Для приемников, работающих в повторно-кратковременном режиме при продолжительности включения ?40% для алюминиевых проводов сечением

- менее 10мм²:

(А), (7.3)

- более 10мм²:

(А). (7.4)

Для машин контактной сварки:

(А). (7.5)

Расчётный ток находится по формулам:

- для двигателей

(А), (7.6)

- для электропечей

(А), (7.7)

- для машин дуговой сварки

(А), (7.8)

где Р_ном - номинальная активная мощность электроприёмника, кВт; S_ном - номинальная полная мощность электроприёмника, кВ·А; cosц_ном - номинальный cosц; ? - номинальный КПД; U_ном - номинальное напряжение электроприёмника, кВ.

Пиковый ток определяется по следующим формулам:

- для двигателей

(А), (7.9)

где k_пск - кратность пускового тока электродвигателя.

- для машин дуговой сварки

(А), (7.10)

- пиковый ток ШМА (а так же ШРА и СП) определяется по следующей формуле:

(А), (7.11)

где I_р - расчетный ток ШМА, ШРА или СП, А; i_п,max - наибольший из пусковых токов двигателей группы электроприемников, А; k_и,а - коэффициент использования, характерный для двигателя, имеющего наибольший пусковой ток; i_ном,max - номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током, А.

В качестве проводников для электроприемников НН выбирается провода и кабели с полихлорвиниловой изоляцией. Соединение ШМА с ШРА производится кабельной перемычкой.

Прокладка проводов и кабелей по воздуху производится в коробах по стенам и колоннам цеха, к отдельным электроприемникам в конструкциях пола в неметаллических трубах.

Для кабелей и проводов с полихлорвиниловой изоляцией при условной температуре среды 25°С и нормируемой температуре жил 65°С поправочные коэффициенты равны

- для термического отделения (t = 35°С) К_п1 = 0,87,

- для сварочного участка (t = 30°С) К_п1 = 0,94 [2].

Для кабелей и проводов с алюминиевыми жилами, прокладываемого внутри помещения, минимальное сечение жил кабеля должно быть не менее 2 [2]. электросеть проводник мощность напряжение

Результаты расчета и выбора проводников приведены в таблице 8.1.

7.2 Проверка проводников по условию допустимого отклонения напряжения

Для достоверной оценки соответствия напряжения на зажимах электроприемников установленным нормам производится расчёт для самого электрически удаленного ЭП, имеющего достаточную мощность [1]. В данном случае расчет отклонения напряжения будет проводиться для цепи питания ЭП №29

Отклонение напряжения определяется по формуле [5]:

(7.10)

где U - фактическое значение напряжения на зажимах ЭП, В; Uном -

номинальное напряжение сети, В.

Фактическое напряжение на зажимах ЭП:

 (В), (7.11)

где ДU - потери напряжения на участках сети, В; UНН - напряжение на шинах РУНН, В.

(В), (7.12)

где l - длина участка сети, км; Rпог и Xпог - соответственно погонные активное и индуктивное сопротивления, Ом/км.

Для КЛ2:

Для КЛ3:

Потери в КЛ2:

Потери в КЛ3:

Потери в КЛ4:

Суммарные потери напряжения:

= 5,27+0,56+1,52 =7,35В.

Фактическое напряжение на зажимах ЭП №29 по (7.11):

U=400 - 7,35= 392,65 В.

Отклонение напряжения по (7.10):

<5%

Отклонение напряжения в нормальном режиме соответствует установленным нормам ±5% .

Аналогичный расчет проводится и для пикового режима.

Потери в КЛ2: Потери в КЛ3:

Потери в КЛ4:

Суммарные потери напряжения:

= 10,63+9,96+0,95 =21,54В.

Фактическое напряжение на зажимах ЭП №29 по (7.11):

U=400 - 21,54= 378,5 В.

Отклонение напряжения по (7.10):

<10%

Отклонение напряжения в пиковом режиме соответствует установленным нормам ±10% .

8. ВЫБОР ЗАЩИТНОЙ И КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ

В электрических сетях до 1000В защита проводников от перегрузок и к..з. осуществляется с помощью плавких предохранителей и автоматических выключателей [8]. Их выбор приведён ниже. В данном проекте используются только автоматические выключатели.

Выбор автоматических выключателей выполняется по условию [8]:

где Uа.ном - номинальное напряжение автоматического выключателя, В; Iа.ном - номинальный ток автоматического выключателя, А; Iа.откл - ток максимальной отключающей способности автоматического выключателя, кА; Iк.мах - максимальный ток короткого замыкания (за выключателем), А.

Выбор расцепителей автоматических выключателей производится по условию [8]:

(А), (8.2)

где k = 1,1 - для полупроводниковых расцепителей выключателей А3700 и ВА5000; k = 1 - для тепловых расцепителей.

Кроме того, для защиты проводников с полихлорвиниловой изоляцией от перегрузок должны выполняться следующие условия [4]:

- при защите автоматическими выключателями с нерегулируемой характеристикой

 (А); (8.3)

- при защите автоматическими выключателями с регулируемой характеристикой

(А). (8.4)

В связи с этим, в некоторых случаях необходимо завышать сечения проводников по сравнению с выбранным ближайшим стандартным.

Таблица 8.1.

Результаты выбора проводников и защитных аппаратов цеховой электрической сети

Наименование участка №ЭП	Длинна,м	Iрасч	Iпик	Марка проводника	Сечение проводника	Iд.д.	Марка аппарата	Iном аппарата	Iрасц аппарата
ШМА1	24	850,8	1641,5	КЛМ	3х(3х185+1х95)	934	ВА54-41	1000	900
	27			АВВГнг	2х(3х240+1х120)	1200
ШМА2	36	2433	2748,9	КЛМ	8х(120х8)	2600	ВА55-44	2500	2500
	18			АВВГнг	8х(3х185+1х95)	2900
ШРА1	24	716,5	874,9	СВА	4х(20х3)	870	ВА54-41	1000	800
	35			АВВГнг	2х(3х70+1х50)	934
ШРА2	60	224,1	645,4	СВА	4х(50х5)	275	ВА51-35	250	250
	6			АВВГнг	3х(3х185+1х95)	344
СП1	3	55,2	578,46	АВВГнг	3х16+1х10	67	ВА51-31	100	63
СП2	3	448,3	2561,6	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	500	ВА51-38	500	500
СП3	4	54,6	155,8	АВВГнг	3х16+1х10	67	ВА51-31	100	63
СП4	7	134,1	235,3	АВВГнг	3х70+1х38	167	ВА51-37	400	250
СП5	8	321,4	2179,9	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	344	ВА51-37	400	400
СП6	2	184	707,3	АВВГнг	4х(20х3)	275	ВА51-37	400	250
СП7	24	14,5	75,4	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	50
СП8	5	438,5	483,05	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	500	ВА51-38	500	500
СП9	5	126	263,05	АВВГнг	3х70+1х38	167	ВА51-37	400	250
СП10	8	723,1	797,35	АВВГнг	3х(3х185+1х95)	934	ВА54-81	1000	800
СП11	12	109,6	517,6	АВВГнг	3х70+1х38	167	ВА51-37	400	250
СП12	6	85,9	493,9	АВВГнг	3х70+1х38	167	ВА51-31	100	100
1	7	3,83	26,812	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
2	5	3,83	26,812	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
3	4	3,83	26,812	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
4	2	3,83	26,812	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
5	5	7,65	53,55	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
6	4	7,65	53,55	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
7	3	7,65	53,55	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
8	5	7,65	53,55	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
9	4	7,65	53,55	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
10	3	7,65	53,55	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
11	12	7,65	53,55	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
12	10	7,65	53,55	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
13	12	10,45	73,15	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
14	8	10,45	73,15	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
15	8	10,45	73,15	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
16	6	10,45	73,15	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
17	3	19,14	133,98	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
18	5	19,14	133,98	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
19	3	19,14	133,98	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
20	4	19,14	133,98	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
21	7	19,14	133,98	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
22	8	76,5	535,5	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
23	9	26,15	183,05	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	32
24	7	26,15	183,05	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	32
25	5	26,15	183,05	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	32
26	12	26,15	183,05	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	32
27	10	38,2	267,4	АВВГнг	3х10+1х6	50	ВА51-31	100	50
28	8	38,2	267,4	АВВГнг	3х10+1х6	50	ВА51-31	100	50
29	14	38,2	267,4	АВВГнг	3х10+1х6	50	ВА51-31	100	50
30	12	38,2	267,4	АВВГнг	3х10+1х6	50	ВА51-31	100	50
31	9	38,2	267,4	АВВГнг	3х10+1х6	50	ВА51-31	100	50
32	7	64,3	450,1	АВВГнг	3х16+1х10	67	ВА51-31	100	80
33	9	64,3	450,1	АВВГнг	3х16+1х10	67	ВА51-31	100	80
34	11	64,3	450,1	АВВГнг	3х16+1х10	67	ВА51-31	100	80
35	6	64,3	450,1	АВВГнг	3х16+1х10	67	ВА51-31	100	80
36	8	64,3	450,1	АВВГнг	3х16+1х10	67	ВА51-31	100	80
37	10	64,3	450,1	АВВГнг	3х16+1х10	67	ВА51-31	100	80
38	4	76,5	535,5	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
39	6	76,5	535,5	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
40	8	76,5	535,5	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
41	3	300	1950	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	334	ВА54-41	630	320
42	3	352,3	2290	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	334	ВА54-41	630	397
43	5	352,3	2290	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	334	ВА54-41	630	397
44	8	171,9	1289,3	АВВГнг	3х95+1х50	204	ВА51-35	250	250
45	3	171,9	1289,3	АВВГнг	3х95+1х50	204	ВА51-35	250	250
46	3	265,5	1991,3	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	334	ВА54-41	630	320
47	8	265,5	1991,3	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	334	ВА54-41	630	320
48	7	16,3	122,28	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
49	5	16,3	122,28	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
50	5	16,3	122,28	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
51	11	23,8	178,5	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
52	24	23,8	178,5	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
53	18	16,3	122,28	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
54	3	44	132	АВВГнг	3х10+1х6	50	ВА51-31	100	50
55	7	44	132	АВВГнг	3х10+1х6	50	ВА51-31	100	50
56	8	5,21	36,47	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
57	6	10,43	73,01	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	16
58	5	10,43	73,01	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	16
59	6	19,14	133,98	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
60	8	19,14	133,98	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
61	10	19,14	133,98	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
62	12	19,14	133,98	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
63	3	28,5	71,25	АВВГнг	1х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	50
64	3	28,5	71,25	АВВГнг	1х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	50
65	3	28,5	71,25	АВВГнг	1х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	50
66	3	48,5	121,25	АВВГнг	1х10+1х6	50	ВА51-31	100	50
67	3	48,5	121,25	АВВГнг	1х10+1х6	50	ВА51-31	100	50
68	3	66,25	165,63	АВВГнг	1х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
69	5	33,6	84	АВВГнг	1х10+1х6	50	ВА51-31	100	50
70	5	50,4	126	АВВГнг	1х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
71	5	57,6	144	АВВГнг	1х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
72	5	57,6	144	АВВГнг	1х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
73	5	57,6	144	АВВГнг	1х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
74	3	72	180	АВВГнг	1х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
75	6	16,3	122,28	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
76	4	16,3	122,28	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
77	5	16,3	122,28	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
78	10	16,3	122,28	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
79	15	16,3	122,28	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
80	5	23,8	178,5	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
81	3	23,8	178,5	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
82	5	16,3	122,28	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
83	1	60	450	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
84	1	60	450	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
85	12	10,45	62,7	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
86	14	10,45	62,7	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
87	16	10,45	62,7	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
88	7	3,82	22,92	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
89	3	3,82	22,92	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
90	2	19,14	114,84	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
91	5	19,14	114,84	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
92	8	22,7	-	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
93	4	53,1	-	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
94	12	53,1	-	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
95	9	69,96	-	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
96	4	69,96	-	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
97	2	69,96	-	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
98	6	114,1	-	АВВГнг	3х70+1х35	167	ВА51-35	250	200
99	7	182,4	-	АВВГнг	3х95+1х50	204	ВА51-35	250	200
100	9	182,4	-	АВВГнг	3х95+1х50	204	ВА51-35	250	200
101	3	357,5	-	АВВГнг	2х(3х150+1х70)	546	ВА54-41	630	400
102	3	547,5	-	АВВГнг	2х(3х150+1х70)	546	ВА54-41	630	630
103	12	74,2	-	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
104	9	74,2	-	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
105	7	74,2	-	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
106	6	115,5	-	АВВГнг	3х70+1х35	167	ВА51-35	160	128
107	8	148,5	-	АВВГнг	3х70+1х35	167	ВА51-35	160	160
108	7	148,5	-	АВВГнг	3х70+1х35	167	ВА51-35	160	160
109	4	247,5	-	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	334	ВА51-35	250	250
110	2	247,5	-	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	334	ВА51-35	250	250
111	3	247,5	-	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	334	ВА51-35	250	250
112	5	247,5	-	АВВГнг	2х(3х70+1х50)	334	ВА51-35	250	250
113	7	377,8	-	АВВГнг	2х(3х150+1х70)	546	ВА51-37	400	397
114	3	377,8	-	АВВГнг	2х(3х150+1х70)	546	ВА51-37	400	397
115	17	377,8	-	АВВГнг	2х(3х150+1х70)	546	ВА51-37	400	397
116	12	377,8	-	АВВГнг	2х(3х150+1х70)	546	ВА51-37	400	397
117	12	377,8	-	АВВГнг	2х(3х150+1х70)	546	ВА51-37	400	397
118	9	377,8	-	АВВГнг	2х(3х150+1х70)	546	ВА51-37	400	397
119	9	511,2	-	АВВГнг	2х(3х150+1х70)	546	ВА54-41	630	630
120	5	11,4	79,8	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
121	12	11,4	79,8	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
122	1	11,4	79,8	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
123	12	11,4	79,8	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
124	6	11,4	79,8	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
125	16	16,3	114,13	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
126	8	16,3	114,13	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
127	6	16,3	114,13	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
128	18	60	180	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
129	12	60	180	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
130	1	23,8	178,5	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
131	1	23,8	178,5	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
132	1	23,8	178,5	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
133	1	23,8	178,5	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
134	1	23,8	178,5	АВВГнг	3х4+1х2,5	29	ВА51-31	100	25
135	1	16,2	121,5	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
136	1	16,2	121,5	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
137	1	16,2	121,5	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
138	1	16,2	121,5	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	25
139	1	11,8	88,5	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
140	1	11,8	88,5	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
141	1	8,7	65,25	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
142	1	8,7	65,25	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
143	1	8,7	65,25	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
144	1	8,7	65,25	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
145	1	8,7	65,25	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
146	1	8,7	65,25	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	16
147	1	61,7	431,9	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
148	1	61,7	431,9	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
149	1	36,7	256,9	АВВГнг	3х10+1х6	50	ВА51-31	100	50
150	1	50	350	АВВГнг	3х10+1х6	50	ВА51-31	100	80
151	1	50	350	АВВГнг	3х10+1х6	50	ВА51-31	100	80
152	1	50	350	АВВГнг	3х10+1х6	50	ВА51-31	100	80
153	1	53,1	-	АВВГнг	3х25+1х16	88	ВА51-31	100	80
154	1	11,96	89,7	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	19
155	1	11,96	89,7	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	19
156	1	11,96	89,7	АВВГнг	4х2,5	19	ВА51-31	100	19

Для распределения электроэнергии и защиты электроустановок в сетях до 1000В применяют комплектные устройства - пункты распределительные, шкафы, панели и ящики распределительные для силовых сетей.

Распределительные устройства комплектуются автоматическими выключателями или плавкими предохранителями.

Принятые к установке РУ должны соответствовать схеме электроснабжения по числу возможных присоединений и мощности, а также должны быть укомплектованы выбранными коммутационными и защитными аппаратами [2, 6].

Результаты выбора сводятся в таблицу 8.2.

Таблица 8.2.

Выбор распределительных пунктов цеховой сети

Номер СП	Тип, обозначение СП	Вводной коммутационный аппарат	Линейные коммутационные аппараты
		Тип	Номинальный ток, А	Тип	Кол-во (задействовано)
1	2	3	4	5	6
1	ПР11-3068-54УЗ	ВА55-31	100	ВА51-31	18(17)
2	ПР8501-054-54У3	ВА51-38	500	ВА54-41	4(3)
3	ПР8501-108-21У3	ВА51-31	100	ВА51-31	8(8)
4	ПР11-3084-21У3	ВА51-37	400	ВА51-31	12(11)
5	ПР8501-054-54У3	ВА51-37	400	ВА51-35 ВА54-41	4(4)
6	ПР11-3084-21У3	ВА51-37	400	ВА51-31	12(11)
7	ПР8501-108-21У3	ВА51-31	100	ВА51-31	8(5)
8	ПР8501-114-21У3	ВА51-38	500	ВА51-31 ВА51-34	10(9)
9	ПР8501-114-21У3	ВА51-37	400	ВА51-31	10(9)
10	ПР8501-108-21У3	ВА54-81	1000	ВА51-31 ВА51-35	8(8)
11	ПР8501-114-21У3	ВА51-37	400	ВА51-31	10(10)
12	ПР8501-108-21У3	ВА51-31	100	ВА51-31	8(7)

9. ВЫБОР И ПРОВЕРКА АППАРАТУРЫ ЯЧЕЙКИ РП И ВЫСОКОВОЛЬТНОГО КАБЕЛЯ

На подстанции при радиальной схеме питания, при принадлежности РП к данному предприятию, при наличии вводного автоматического выключателя на стороне 0,4 кВ, а также при условии, что расстояние от РП до ЦТП больше 200 м, на РП устанавливается коммутационный аппарат - выключатель нагрузки и предохранитель. Учитывая, что мощность трансформаторов более 630 кВ?А, на ЦТП устанавливается выключатель нагрузки [6].

На РП предусматриваю комплектную ячейку типа КСО-366 с выключателем нагрузки и предохранителем. Так как кабель защищается предохранителем, то кабель на термическую стойкость не проверятся [2].

Выбор ячеек с аппаратами.

Высоковольтный кабель выбирается по экономической плотности тока j_эк=1,4. Расчетный ток протекающий по кабелю [5, 6]:

(А), (9.1)

А.

Тогда сечение кабеля:

(мм²), (9.2)

мм².

Принимаем ближайшее стандартное значение равное 120мм². таким образом выбираем кабель ААБл-10-(3х70) с длительно допустимым током Iдл.доп. = 219А.

Проверка по нагреву в послеаварийном режиме - при выходе из строя одного из кабелей или трансформатора ЦТП. Оставшийся трансформатор может быть перегружен на 40%, а кабель на 30% [2].

(А), (9.3)

А.

Так как 219202,3 ,то окончательно принимаю кабель ААБ-10-(3х120).

Выбираю выключатель нагрузки и предохранитель ВНР-11 и ПКТ-104-10/160. Так как предохранитель устанавливается перед выключателем нагрузки, поэтому ВН не проверяется по термической стойкости [2].

Проверка предохранителя на отключающую способность [4]:

(кА), (9.4)

где - номинальный ток отключения предохранителя, кА; - действующее значение тока КЗ на шинах РП-10.

Для выбранного предохранителя: = 20 кА .

20кА10,7 кА.

Таблица 9.1.

Технические данные ячейки КСО-366

Тип	Выключатель нагрузки	Предохранитель
	Тип	Uном, (кВ)	Iном, (А)	Iпр.ск, (кА)	Тип	Uном, (кВ)	Iном.раб, (А)	Iоткл, (кА)
КСО-366	ВНР-11	10	400	10	ПКТ-104	10	160	20

10. РАСЧЕТ ТОКОВ К.З. И ПРОВЕРКА КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ

10.1 Расчёт токов КЗ

Расчет токов КЗ выполняют с целью проверки коммутационных аппаратов, их настройки и проверки проводников, а также для проверки чувствительности и селективности действия защиты [2, 5].

Расчет токов КЗ производим для участка сети, питающего электроприемник №29 (рис. 10.1). Для расчета токов КЗ необходимо составить схему замещения расчетного участка сети (рис. 10.2).

10.1.1 Расчет параметров схемы замещения

Расчёт токов КЗ выполняют с целью проверки коммутационных аппаратов, их настройки и проверки проводников, а также для проверки чувствительности и селективности действия защиты.

Расчёт токов КЗ производим для участка сети, питающего электроприёмник №85 (рис. 8.1). Для расчёта токов КЗ необходимо составить схему замещения расчётного участка сети (рис. 8.2).

Расчёт параметров схемы замещения.

Сопротивление системы до РП найдем по формуле:

(мОм), (8.1) где Uср принимается равным 1,05Uном, кВ;

- ток трёхфазного короткого замыкания на шинах РП, кА.

мОм.

Так как данных об активном сопротивлении системы нет, то принимаем его равным RC = 0, следовательно .

Сопротивление высоковольтного кабеля находится по формуле:

(мОм),

(мОм),

где, l - длина высоковольтного кабеля, м.

(мОм),

(мОм).

Сопротивление системы до трансформатора:

(мОм),

(мОм).

мОм,

мОм.

Приводим сопротивления системы к напряжению 380 В:

(мОм),

(мОм),

где UНОМ.Н и UНОМ.В - номинальные линейные низшее и высшее напряжения трансформатора, кВ.

мОм,

мОм.

Сопротивление трансформатора:

(мОм), (8.5)

(мОм), (8.6) где - мощность потерь к.з. трансформатора, кВт;

- номинальное линейное напряжение обмотки НН;

- номинальная мощность трансформатора, кВ·А;

- напряжение к.з. трансформатора, %.

мОм,

мОм.

В качестве вводного выключателя со стороны НН выбираю:

(А), (8.7)

(А), (8.8)

где - максимальный рабочий ток данного участка, А;

- номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, А.

А;

А.

Выбираю селективный автоматический выключатель серии Э40С с номинальным током выключателя А и номинальным током расцепителя А.

10.1.2 Расчёт токов короткого замыкания

Суммарное сопротивление до точки К1:



где: и - активное и реактивное сопротивления расцепителей автоматических выключателей, мОм; и - переходные сопротивления контактов входных и выходных соответственно, мОм.

мОм,

мОм.

Ток трёхфазного металлического КЗ в точке К1:

(кА), (10.9)

кА.

Ударный ток трёхфазного КЗ:

(кА), (10.10)

где к_уд - ударный коэффициент, который определяется по кривой k_уд=f(x/r) из [5].

кА.

Ток двухфазного КЗ:

(кА), (10.11)

кА.

Ток однофазного КЗ:

(кА), (10.12)

где Z_ПТ - полное сопротивление петли фаза-нуль, мОм; Z⁽¹⁾_Т - полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, мОм.

мОм принимается по таблице 8.10 [9]; Z_ПТ = 0.

кА.

Ток дугового КЗ в точке К1:

(кА), (10.13)

где k_с - коэффициент, учитывающий сопротивление дуги, определяется по графику k_с=f(Z_k) из источника [9].

кА.

Суммарное сопротивление до точки К2:

мОм,

мОм,

кА.

кА,

кА,

кА.

кА.

Суммарное сопротивление до точки К3:

мОм,

мОм,

кА,

кА,

кА,

кА.

кА.

Суммарное сопротивление до точки К4:

мОм,

мОм,

кА,

кА,

кА,

кА.

кА.

Результаты расчета сведены в таблицу 8.1

Таблица 8.1

Точка КЗ	Сопротивление схемы замещения, мОм	Ток короткого замыкания
	Для трехфазного КЗ	Для однофазного КЗ	Трехфазное КЗ	Однофазное КЗ действующее значение, кА
			Действующее значение, кА	Ударный ток, кА
					Металлическое	Дуговое
К1	6,44	5,5	48,4	96,4	42,01	25,2
К2	7,07	8,5	41,9	65,2	17,09	10,1
К3	8,4	11,57	38,5	59,9	11,6	6,9
К4	7,53	12,7	24,1	34,1	0,81	0,57

10.2 Настройка и проверка коммутационной аппаратуры. Построение карты селективности.

В электрических сетях до 1000В защита оборудования от перегрузок и КЗ осуществляется с помощью автоматических выключателей. Их выбор приведён ниже.

При выборе номинального тока и токов срабатывания расцепителей автоматических используются следующие условия [8]:

(А),

(А), (10.14)

(А),

где Iрц.ном - номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, А;

Iраб.мах - максимальный рабочий ток защищаемого элемента в длительном режиме, А;

- ток срабатывания защиты от перегрузки (III ступень), А; - коэффициент перегрузки; - ток срабатывания защиты от коротких замыканий (I или II ступень), А; - коэффициент отстройки от пусковых и пиковых токов.

Для защиты от перегрузок и снижения напряжения одиночных электроприемников применяются магнитные пускатели с встроенными тепловыми реле. Данные аппараты не выбираются и не проверяются, так как комплектуются в технологическое оборудование вместе с электрооборудованием.

Расчёт производится для аппаратов представленных на рис.10.1., по методике [8].

Выбора номинального тока теплового расцепителя:

(А). (10.15)

Проверка автоматического выключателя QF4:

А.

Выбран автоматический выключатель ВА51-31: 100 А, 25 А.

(А), (10.16)

где - соотношение, установленное заводом-изготовителем.

А.

В данном случае защита от перегрузки не требуется, поэтому эффективность защиты не проверяется.III ступень является защитой только от коротких замыканий, и в этом случае её чувствительность проверяется следующим образом:

(10.17)

Для точки К4: .

Уставка тока срабатывания отсечки:

(А), (10.18)

Для электромагнитного расцепителя , для полупроводникового .

А.

Уточним:

Принимаю:

А

Проверка чувствительности:

. (10.19)



Для точки К4: ,

т.е. чувствительность достаточна.

Проверка автоматического выключателя QF3:

134,1А.

Выбран автоматический выключатель ВА54-37: 400 А, 250 А.

По (10.16) А.

По (10.18) А.

Принимаю: А (установлено изготовителем).

Проверка чувствительности (для точки К3):

По (10.19) ,

т.е. чувствительность достаточна.

Проверка автоматического выключателя QF2:

А.

Выбран автоматический выключатель ВА54-41: 1000 А, 900 А.

По (10.16) А.

По (10.18) А.

Принимаю: А (установлено изготовителем). Проверка чувствительности (для точки К2):

По (10.19) ,

т.е. чувствительность достаточна

Проверка автоматического выключателя QFс:

Рабочий максимальный ток:

А

Выбор номинального тока полупроводникового расцепителя:

По (10.22) А.

Выбран селективный автоматический выключатель ВА67-45: 4000 А, 3000 А (в комплекте с выключателем УАВР).

У данного выключателя = 50 кА, что исключает неселективное действие отсечки.

По (10.16) А.

Принимаем с при 6 Iрц.ном.

Проверка чувствительности:

- ближнее резервирование (К1):

- дальнее резервирование (К4): ,

чувствительность достаточна.

Выбор тока уставки II ступени защиты

По (10.22) (А),

(А).

Пиковый ток можно вычислить из следующего выражения:

(А), (10.26)

где kсзп - коэффициент самозапуска электродвигателей (ориентировочно принимается равным kсзп = 2).

А;

А,

А.

Уточним:

Принимаю:

А.

Время срабатывания второй ступени

(с), (10.27)

где ступень селективности принимается равной с.

с.

Проверка чувствительности (для точки К1) по (10.23):

,

чувствительность достаточна.

Проверка автоматического выключателя QF1:

Рабочий максимальный ток:

А.

Выбор номинального тока полупроводникового расцепителя:

По (10.22) А.

Выбран селективный автоматический выключатель Э40с: 6300 А, 5500 А.

У данного выключателя = 56 кА, что исключает неселективное действие отсечки.

По (10.16) А.

Принимаем с при 6 Iрц.ном.

Проверка чувствительности:

- ближнее резервирование (К1):

- дальнее резервирование (К4): ,

чувствительность достаточна.

Выбор тока уставки II ступени защиты

По (10.22) (А),

(А).

Пиковый ток можно вычислить из следующего выражения:

(А), (10.28)

где Iраб.мах1 и Iраб.мах2 - максимальные рабочие токи секций РУНН, А; k' - коэффициент учитывающий некоторое увеличение тока электродвигателей секции 1 при некотором снижении напряжения на этой секции вследствие подключения к ней самозапускающихся электродвигателей секции 2 (ориентировочно принимается равным k' = 1,5).

А;

А

А.

Уточним:

Принимаю:

А.

Время срабатывания второй ступени

Аналогично (10.25) (с),

с.

Проверка чувствительности (для точки К1) по (10.23):

,

чувствительность достаточна.

10.3 Проверка коммутационных аппаратов и проводников на стойкость к токам КЗ

Коммутационные аппараты проверяются на электродинамическую стойкость и предельную коммутационную способность [2, 8].

Для проверки используют следующие выражения [8]:

1) (кА) (10.29)

где Iоткл - ток коммутационной способности аппарата, кА; Iк.з.мах - действующее значение максимального коммутируемого тока, кА 2) (кА), (10.30)

где iд - ток электродинамической стойкости аппарата, кА; iуд.мах - максимальный ударный ток, протекающий через аппарат, кА.

Результаты проверки представлены в табл. 10.2

Проводники проверяются по термической стойкости к токам КЗ [2].

Расчетное минимальное стойкое сечение определяется по выражению [5]:

(), (10.31)

где с - постоянная, равная разности температур в нормальном режиме и режиме протекания тока КЗ (согласно [2] максимально допустимая температура для кабелей с алюминиевыми и полихлорвиниловой изоляцией равна 150°С, следовательно с = 150 - 65 = 85), ; tоткл - наибольшее время действия защиты (при дальнем резервировании), с; Та - время затухания апериодической составляющей, с.

Проверку проводим для случая трехфазных металлических КЗ [2].

Время затухания апериодической составляющей приближенно определяется как [7]:

(с), (10.32)

где щ - синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с.

Согласно [2] проводники, питающие отдельные неответственные электроприемники, при отсутствии угрозы возникновения взрыва или пожара из-за повреждения проводника на термическую стойкость по току КЗ не проверяются. Параллельно проложенные кабели проверяются по сквозному току КЗ [2].

Проверка кабеля КЛ4 (см. рис 10.1.)

По (10.32) с.

В данном случае tоткл = 0,001 с (время действия выключателя QF4 при КЗ в точке К4 по рис. 10.3).

Минимальное стойкое сечение по (10.31)

.

Сечение кабеля соответствует требованию термической стойкости.

Аналогичный расчет производится для остальных проводников. Результаты проверки представлены в табл. 10.3.

Таблица 10.2.

Проверка коммутационных аппаратов на стойкость к токам КЗ

Выбранный аппарат	Расчетные величины	Параметры аппаратов
	Iк.з.мах, кА	iуд.мах, кА	Iоткл, кА	iд, кА
Э40С (QF1)	50,7	101,1	63	135
ВА67-45 (QFc)	50,7	101,1	63	135
ВА54-41 (QF2)	25,2	65,2	63	80
ВА51-37(QF3)	10,1	59,9	50	80
ВА51-31 (QF4)	6,9	34,1	35	85

Таблица 10.3.

Проверка кабелей по термической стойкости