Электроснабжение железнодорожного предприятия (автоматизация учёта электроэнергии)

Дипломная работа

Важнейшей задачей всех служб железнодорожного транспорта являются:

  • повышение уровня электрификации, механизации и автоматизации технологических процессов;
  • существенный подъём производительности и энерговооружённости труда;
  • обеспечение более экономичного использования электрической энергии путём внедрения новой техники и усовершенствования оборудования;
  • усовершенствование и автоматизация учёта и контроля за использованием энергоресурсов [1].

Несмотря на некоторые особенности, электроснабжение нетяговых потребителей железнодорожного транспорта осуществляется по тем же принципам, что и промышленное электроснабжение. При реконструкции, модернизации или новом строительстве основной проблемой промышленного электроснабжения является рациональный выбор:

  • числа и мощности трансформаторов;
  • сечения проводов и жил кабелей;
  • устройств защиты от аварийных режимов.

В общем балансе электроэнергии, потребляемой предприятиями железнодорожного транспорта нетяговые потребители занимают около 30 %. Наиболее крупные нетяговые потребители железнодорожного транспорта сосредоточены на сортировочных и участковых станциях и на железнодорожных узлах. Электроснабжение этих потребителей выполняется, как правило, с использованием схем, принятых для электроснабжения промышленных предприятий. За последнее десятилетие созданы новые конструкции и виды электротехнического оборудования силовых и измерительных трансформаторов, реакторов, ячеек типа КСО, коммутационных аппаратов, устройств защиты от перенапряжений.

Правильное проектирование системы электроснабжения депо, рациональное размещение подстанций в центре электрических нагрузок и равномерное распределение электрических нагрузок, уменьшит потери электроэнергии, повысит уровень надежности электроснабжения, приведет к уменьшению приведенных затрат и снижению удельных норм расхода электроэнергии [1].

Общая цель обновления устройств электроснабжения нетяговых потребителей заключается в сочетании качественного повышения технико-эксплуатационных, энергетических, экономических показателей работы системы электроснабжения с минимизацией затрат на проведение модернизации при учете реальных или планируемых объемов грузопотока.

В связи со значительным моральным и физическим износом основного производственного оборудования и питающих его электрических сетей и систем на ряде предприятий проводится комплексная реконструкция всего производственного процесса. При этом появляется возможность по-новому пересмотреть систему электроснабжения, заново оптимизировать конфигурацию питающей и распределительной сети и применить современные образцы электротехнического оборудования.

21 стр., 10367 слов

Характеристика работы оборудования открытых распределительных устройств

... энергоузлах электроснабжение потребителей обеспечивает дочернее общество «Камчатскэнерго»- ОАО «Южные электрические сети Камчатки». Сегодня ОАО «Камчатскэнерго» - это 2 теплоэлектроцентрали (ТЭЦ-1, ТЭЦ-2) с оборудование высокого давления ... ВЛ в габаритах 220 кВ (140 км); Линии электропередачи (ЛЭП) напряжением 35,20,10,6 кВ и ЛЭП-0,4 кВ-1185,4 км; Поставку электрической энергии на региональном ...

Наряду с этим при переходе на рыночные отношения в электроэнергетике возникла необходимость внедрения новых счётчиков электроэнергии и создания каналов связи для её автоматизированного учёта.

Целью дипломного проекта является проведение расчётов рабочего режима, а также расчётов аварийных режимов для выбора силового электрооборудования и уставок токовых защит при реконструкции электроснабжения локомотивного депо «Отрожка» по ремонту и техническому обслуживанию локомотивов и электропоездов расположенного на Лискинском отделении Юго-Восточной железной дороги.

Целью специального вопроса является совершенствование и автоматизация учёта электроэнергии.

Целью экономического раздела является расчёт реконструкции электроснабжения локомотивного депо.

Целью раздела охрана труда и экология является разработка технологической карты по безопасному выполнению работ при замене КТП 6 кВ, а также расчёт выбросов от осуществляемых в депо технологических процессов.

В связи с большим объемом выполняемых расчетов задание на проектирование разделено на две технологические части, поэтому расчет нагрузок в данном дипломном проекте выполнен совместно со студентом Свиридовым Павлом Михайловичем. Расчет нагрузок, в части, соответствующей заданию на проектирование, выполнен самостоятельно, а для выбора подстанции, источников питания и схемы распределительной сети учтено все электрооборудование, установленное в депо (вся нагрузка депо).

1 Реконструкция электроснабжение железнодорожного

предприятия

1.1 Расчёт электрических нагрузок предприятия

Общая характеристика локомотивного депо

Локомотивное депо «Отрожка» Лискинского отделения Юго – Восточной железной дороги занимается техническим обслуживанием и ремонтом дизель-поездов и электропоездов и по надежности электроснабжения относится к потребителям третьей категории. Приведём общую характеристику локомотивного депо.

Год пуска в эксплуатацию – 1870 г., разрядность депо – внеклассное.

Площадь территории – 58600 м 2 , в том числе застроенная – 41170 м2 .

Общая полезная длина путей – 4260 м, из них 2924 м– на открытой территории и 1336 м– в зданиях депо.

Электрифицировано – 1274 м путей.

Общая полезная площадь цехов – 16142,6 м 2 , в том числе:

  • стойловой части – 6728,4 м 2

мастерских и подсобных цехов – 5549,4 м2

  • служебно–бытовых помещений – 3864,8 м 2

В депо имеется:

  • цех для капитального ремонта КР – 1 и текущего ремонта ТР – 3 электропоездов с прилегающими вспомогательными цехами и отделениями;
  • цех текущего ремонта ТР-2, ТР-1 и ТО-3 дизель — поездов;
  • пункт технического обслуживания электропоездов открытого типа без смотровой канавы на одно стойло (пять секций);
  • пункт технического обслуживания дизель – поездов открытого типа, совмещённый с экипировкой на одно стойло (четыре секции);
  • пункт обмывки электропоездов и дизель – поездов открытого типа.

Имеются также экипировочные и другие устройства, в том числе:

45 стр., 22198 слов

Электроснабжение населенного пункта

... повышение инженеров - электриков в хозяйствах. 1.1 Исходные данные Проект электроснабжения населенного пункта включает в себя разработку электрической сети напряжением 380 В, определение расчетных ... электрической схемы и конструктивного исполнения. В качестве исходных данных необходим план населенного пункта, сведения о потребителях, характеризующие их расчетные нагрузки и режимы потребления ...

  • база запаса топлива;
  • склад сырого песка на 1000 м 3 с пескосушилкой;
  • пункт экипировки тепловозов типа ЧМЭ-3 и путевой техники.

Электропоезда работают на полигонах Мичуринск – Воронеж – Россошь протяжённостью 440 км, Валуйки – Воронеж протяжённостью 260 км, Воронеж – Поворино протяжённостью 320 км.

В депо решаются вопросы реконструкции и расширения производства, внедрения новых технологических процессов. Своими силами в депо построены цеха: нестандартного оборудования, станция испытания дизелей, кузовной цех, помещение машиной химчистки «Орбита».

Внедрение системы диагностики подшипников качения, зубчатых передач, тяговых двигателей моторных вагонов электропоездов с применением вибродиагностического комплекса «Вектор – 2000» позволяет своевременно оценивать техническое состояние этих узлов и снизить количество случаев неисправности мотор-вагонного подвижного состава (МВПС) в эксплуатации.

Восстанавливаются изношенные и изготавливаются новые узлы и детали МВПС. Всего восстанавливается 21 наименований узлов и деталей, изготавливается 65 наименований изделий из капрона и резины, ежемесячно восстанавливается от 150 до 200 банок аккумуляторных батарей ПК – 55.

Режим работы основных цехов депо – односменный. Для отдельных участков, занятых подготовкой локомотивов в рейс применяется трёхсменный график работы.

План депо с расположением технологического оборудования представлен в исходных данных. Основное производственное здание депо состоит из 15 отделений и участков, расположенных в общем корпусе в отдельных помещениях. Возле склада агрегатов имеется открытая площадка для хранения громоздких деталей и тележек подвижного состава оборудованная рельсовыми путями. Административные и бытовые помещения расположены в отдельном здании на втором этаже над пантографным отделением.

Электропитание цехов и отдельных электроустановок осуществляется низковольтными кабельными линиями с напряжением 380/220 В. В основном срок эксплуатации кабельных линий (КЛ) депо составляет более 15…20 лет, в результате чего наблюдается их частый выход из работы. Система электроснабжения локомотивного депо сложилась за предыдущие годы, постоянно изменяясь для выполнения новых производственных задач и в результате устранения последствий обрывов и аварий.

Изношенность всей сети электроснабжения и оборудования депо привела к постепенной замене ранее проложенных кабелей подземной или внутренней прокладки в наружном исполнении и изменениям схемы, которые зачастую не отражались в технической документации. Это может создать множество трудностей при организации работ и обеспечении безопасности выполнения работ.

Расчёт осветительной нагрузки

В общем балансе потреблённой энергии значительную часть составляет электрическое освещение. Для экономии топливно-энергетических ресурсов необходимо добиваться увеличения естественного освещения помещений предприятия и применять новые типы светотехнических установок и светильников.

В большинстве помещений депо применяется общее электрическое освещение от сети с фазным напряжением 220 В. Освещение смотровых канав в ряде цехов по обслуживанию и ремонту подвижного состава осуществляется с применением напряжения 12 В. От освещённости производственного помещения и конкретного рабочего места зависит безопасность производительность труда на предприятии. Осветительные нагрузки для отдельных цехов и участков могут составлять значительную часть в электропотреблении [1].

Для освещения производственных помещений железнодорожного транспорта применяются следующие виды освещения:

  • общее, при котором светильники размещают в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к располагаемому оборудованию (общее локализованное освещение);
  • местное, дополняемое к общему, создаваемое светильниками концентрирующими световой поток непосредственно на рабочем месте;
  • комбинированное;
  • дежурное в нерабочее время;
  • эвакуационное;
  • аварийное, для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения.

От выбора светильников зависит расход электроэнергии на осветительные цели. Выбор типа освещения определяется конкретными условиями цеха и участка [2].

Общее освещение производственных помещений железнодорожного транспорта следует осуществлять светильниками с газоразрядными источниками света (лампы ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) применять и люминесцентные лампы. При повышенных требованиях к цветопередаче следует применять люминесцентные лампы типов ЛДЦ, ЛХБ, ЛХЕ и ЛЕ. Лампы типа ДНаТ необходимо применять для освещения зрительных работ средней и малой точности [2].

Из-за высокой пульсации светового потока их можно применять только при наличии равномерного распределения по всем трём фазам питающей сети.

Лампы накаливания следует использовать:

  • для местного освещения;
  • для освещения помещений с временным пребыванием людей;
  • во взрыво – и пожароопасных помещениях и в помещениях с тяжёлыми условиями среды;
  • для аварийного и эвакуационного освещения [2].

Общее освещение помещений проектируется, как правило, равномерным.

Существует несколько методов расчета освещения:

  • метод прямых нормативов. Применяется для освещения помещений площадью до 10 м 2 , таких как лестницы, коридоры, проходы;
  • метод удельной установленной мощности;
  • метод коэффициента использования;
  • точечный метод.

На всех стадиях проектирования для общего равномерного освещения допускается взамен полного светотехнического расчёта определять мощность и число ламп по таблицам удельной мощности и по коэффициенту спроса. По упрощённой форме этого метода применяются таблицы удельной мощности [2].

p УД

p УД

p УД

p УД

p УД

p УД

p УД

F ПОМ

F ПОМ = А

  • В

где А и В – длина и ширина помещения, м. Например, площадь электромашинного отделения определится

F ПОМ

p УД ,

  • 1,0, для небольших производственных зданий;
  • 0.95, для производственных зданий из крупных пролётов;
  • 0.85, для производственных зданий из отдельных помещений;
  • 0.8, для административно-бытовых корпусов;
  • 0.6, для складских помещений.

Определяем мощность, необходимую для освещения цеха, Р осв , кВт

Р осв =

Для электромашинного отделения:

Р осв

k С

Р св

Локализованное размещение светильников общего освещения необходимо предусматривать в помещениях со стационарным громоздким оборудованием, с неравномерным размещением и малой плотностью оборудования и при наличии зрительных работ разной точности. Для местного освещения должны применяться светильники с непросвечивающими отражателями.

Световыми указателями должны быть оборудованы входы и выходы из цехов, места расположения медпунктов и средств пожаротушения, пути эвакуации людей. Мостовые краны следует оборудовать подкрановым освещением с освещённостью не менее 50 лк [2].

Типы светильников следует выбирать с учётом условий окружающей среды, светотехнических требований, строительных требований и технико-экономических показателей. Освещение административных, бытовых и большинства производственных помещений выполнено люминесцентными лампами. Внутреннее освещение цехов и пролетов секционировано.

Для наружного освещения применяются прожекторные светильники с газоразрядными лампами расположенные по периметру фасада здания и на железобетонных выносных опорах.

F Пл

P О. Пл

Длина освещаемого фасада здания депо составляет 400 м, следовательно

P О. Ф

Определим мощность, необходимую на освещение других цехов и административных помещений. Данные результаты расчёта мощности на освещение предприятия приведены в таблице 1.1 и на рисунке 1.1.

В таблице 1.1 и на рисунке 1.1 приняты следующие обозначения типов ламп: Л — люминесцентные, ЛН – лампы накаливания, DNT – натриевые, металлогалогенные и ртутные лампы.

Для освещения смотровых канав в цехе текущего ремонта применяются лампы накаливания напряжением 12 В, питаемые от понижающих трансформаторов.

Таблица 1.1 – Освещение помещений и территории депо

Наименование цехов и

отделов

Площадь помещения, м 2

Удельня мощность

pУД , Вт/м2

Коэффициент спроса kС

Мощность светильников P СВ , кВт.

Расчётная мощность на освещение P О О , кВт.

Тип ламп

1

2

3

4

5

6

7

Механическое отделение

270

0,013

0,85

3,4

3,2

DNT

Кузнечное отделение

200

0,013

0,85

2,6

2,1

DNT

Прачечная

170

0,013

0,85

2,2

1,9

Л

Моечное отделение

260

0,013

0,85

3,4

3,2

ЛН

Роликовое отделение

200

0,013

0,85

2,6

2,1

DNT

Колёсно-токарное отделение

430

0,013

0,95

5,6

5,3

DNT

Склад агрегатов

400

0,006

0,60

2,4

1,4

Л.ЛН

Пантографное отделение

420

0,013

0,85

5,4

4,6

DNT

Цех подъёмного ремонта

1650

0,013

0,95

21,4

20,3

DNT

Испытательная станция

260

0,013

0,85

3,3

2,8

DNT

Электромашинное отделение

440

0,013

0,95

5,7

5,4

DNT

Пропиточное отделение

260

0,013

0,85

3,4

3,2

ЛН

Кузовное отделение

260

0,013

0,85

3,4

3,2

DNT

Столярное отделение

130

0,013

0,85

1,7

1,5

DNT

Малярное отделение

260

0,013

0,85

3,4

3,2

Л.ЛН

Отделение очистки масла

130

0,013

0,85

1,7

1,5

ЛН

Керновый участок

130

0,013

0,85

1,7

1,5

DNT

Администрация

420

0,016

0,80

6,6

5,3

Л. ЛН

Бытовки

420

0,016

0,80

6,6

5,3

Л. ЛН

1

2

3

4

5

6

7

Прожекторное освещение

2,8

2,8

DNT

P О О

  • лампы накаливания – 16,7 кВт (19,3 %);
  • люминесцентные лампы 10,4 кВт (12,0 %);
  • лампы ДРИ и DNT – 56,7 кВт (65,5 %);
  • прожекторные лампы 2,8 кВт (3,2 %).

Отклонения напряжения для осветительной сети допускается не более чем на 2,5 % от номинального фазного напряжения. Питающая осветительная сеть выполнена линиями, отдельными от силовой сети. Для выполнения условий по допустимым отклонения напряжения линии, питающие освещение не подключены к силовым пунктам (СП) питающим группы электроприёмников (ЭП).

Управление внутренним освещением осуществляется вручную . Для управления уличным освещением установлены автоматы с фотоэлементами.

Расчёт электрических нагрузок локомотивного депо

Расчет электрических нагрузок депо необходимо выполнить для выбора питающих силовых понижающих трансформаторов, выбора и проверки токоведущих элементов по пропускной способности (нагреву), определения потерь и показателей качества электроэнергии, выбора защитной аппаратуры и устройств компенсации реактивной мощности [3].

В проектируемой части локомотивного депо установлено 110 единицы оборудования, в том числе 75 единиц стационарного технологического оборудования и 35 единиц офисной и бытовой техники.

Расчёт электрических нагрузок локомотивного депо 1

Рисунок 1.1 Структура установленной мощности осветительных приборов

Расчёт нагрузок проводится с применением метода упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума) [3].

Расчет силовых электрических нагрузок производится по всему предприятию (депо) по характеристикам режима работы электроприемников.

Различаются три основных режима работы электрических установок: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный [3].

В длительном режиме машины рассчитаны работать без повышения температуры отдельных частей выше допустимых пределов (вентиляторы, насосы).

В длительном режиме, но с переменной нагрузкой работают различные обрабатывающие станки, прессы, молоты.

При кратковременном режиме за период включения температура отдельных частей не успевает достичь недопустимых значений, а период остановки достаточен для остывания. В этом режиме работают вспомогательные механизмы станков, различные заслонки и затворы.

При повторно-кратковременном режиме длительность циклов работы и останова не превышает 10 мин. В этом режиме работают краны и сварочные трансформаторы, создающие также значительные пиковые токи.

Для выполнения проекта электроснабжения депо необходимо определить следующие значения электрических нагрузок: средние нагрузки за максимально загруженную смену, максимальные кратковременные (пиковые) нагрузки, максимальные нагрузки различной продолжительности. В настоящее время принят получасовой расчётный максимум нагрузки ( Р MAX = Р30 ) [3].

В начальной стадии расчёта паспортные номинальные мощности ЭП приводятся к установленной мощности с учётом продолжительности включения ( ПВ , %) равной единице и коэффициента мощности по формуле (1.3)

Расчёт электрических нагрузок локомотивного депо 2 , (1.3)

р Н

S пасп

ПВ — продолжительность включения характеризует время работы электроустановки под нагрузкой в течение часа, относительных единиц;

с os φ – коэффициент мощности, определяющий соотношение активной и реактивной составляющих потреблённой электроэнергии (в некоторых случаях удобнее пользоваться tg j ).

Установленная мощность электроприёмников принимается равной:

  • для электродвигателей длительного режима работы, силовых и электропечных трансформаторов, электроосветительных и электроотопительных приборов – паспортной мощности;
  • для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы, сварочных трансформаторов — паспортной мощности, приведённой к относительной продолжительности включения.

Далее определяется суммарная средняя нагрузка электроприёмников, которая даёт возможность оценить нижний предел возможных значений расчётной нагрузки за максимально загруженную смену характерных суток.

При определении электрических нагрузок величины и коэффициенты, относящиеся к одному электроприёмнику, обозначаются строчными, а к группе электроприёмников – прописными буквами.

р СМ

р СМ =

q СМ = РСМ ·

k и

tg j — коэффициент мощности, определяется по с os φ по таблицам.

В начале расчета электроприёмники (ЭП) разбиваются на группы, по месту установки и технологическому процессу, производится систематизация электрических нагрузок и составляется таблица, в которой перечислены все электроприемники предприятия с указанием выбранного режима их работы (коэффициента использования и коэффициента мощности, продолжительности включения, отличающегося от 100%) [3].

Коэффициентом использования называется отношение средней активной мощности электроприёмника (или группы) за максимально загруженную смену, к её номинальному значению.

Данные о режимах работы оборудования принимаются по справочникам [2].

Все электроприемники повторно – кратковременного режима необходимо привести к ПВ = 100 %, или 1,00 Для кранов ПВ = 25 %. Для сварочного оборудования ПВ = 65 % [3].

Для сварочных трансформаторов и сварочных машин, задается номинальная полная мощность в кВ·А, и для расчета ее необходимо привести к активной по формуле (1.3).

Приведённая мощность мостового крана (ЭП 51) составит:

р Н

Приведённая мощность сварочного преобразователя (ЭП11) составит:

р Н

Всего по цехам и производственным участкам депо определилось 14 групп ЭП получающих электроэнергию от силовых пунктов (СП).

Из них в данной части дипломного проекта расчёт ведётся для восьми групп подключённых от СП – 1 до СП – 8. Мощные ЭП создающие большие пиковые нагрузки, например колёсно-токарные станки (ЭП 45 и ЭП 62), стенд для обкатки колёсных пар (ЭП 20) и мостовые краны (ЭП 51, ЭП 53) не подключаются к СП и получают питание по отдельным кабельным линиям от шин низкого напряжения подстанции.

По территории депо нагрузки распределены в каждом цехе отдельными группами, поэтому будет предпочтительна радиально – магистральная схема их подключения от распределительных шкафов. В связи с этим будем выполнять расчет отдельно по каждому цеху, объединяя данные расчетов в таблице для выбора трансформатора комплектной трансформаторной подстанции (КТП) и оборудования сети внешнего электроснабжения.

Произведем расчет электрических нагрузок цеха по методу упорядоченных диаграмм. По режиму работы делим электроприемники на две группы:

электроприемники с переменным графиком нагрузки (kИ < 0.6);

k И

Определим средние нагрузки за максимально загруженную смену по группам электроприемников одного режима работы и занесём в таблицу 1.2.

Проведём расчет для группы состоящей из 14 ЭП расположенных в помещении механической мастерской, состоящей из металлообрабатывающих станков с переменным графиком нагрузки, и вентиляторов, питаемой от силового пункта СП – 1.

k И

Р Н

В графу 4 и 5 записываются коэффициенты использования и с os φ групп одного режима работы выбранных по справочнику [3].

р Н

k И

р СМ

Q СМ

Расчёт однофазных нагрузок

Р НЭ

Р НЭ

РНЭ =Расчёт однофазных нагрузок 1РНМФ . (1.6)

Для электроприемников с постоянным графиком нагрузки расчет ведется аналогично как с переменным графиком до графы 6, но при определении максимальных нагрузок для них, а также для осветительных нагрузок

P М =

Q М =

P СМ

К И

К И =

Для группы с переменным графиком нагрузки питаемой от СП-1:

К И

К М

n Э

Расчёт однофазных нагрузок 2 . (1.8)

При этом, мощность многодвигательных станков и механизмов (кранов)

суммируется и не учитываются мелкие электроприёмники с суммарной мощность менее 5 % от мощности группы. Многодвигательными механизмами можно считать электродомкраты, которые работают по четыре одновременно [3].

К м

Если число электроприёмников в группе равно четырём и более, то эффективное число ЭП допускается принимать равным фактическому при условии:

m ≤ Расчёт однофазных нагрузок 3

где Р НMAX – номинальная мощность максимального электроприёмника, кВт;

Р НMIN – номинальная мощность минимального электроприёмника, кВт.

При определении m исключаются мелкие электроприёмники с суммарной мощностью менее 5%.

Если m > 3, то nЭ можно определить по формуле

Расчёт однофазных нагрузок 4 , (1.10)

ΣР Н

Реактивная мощность, необходимая для создания магнитного потока электрических машин, изменяется в получасовой максимум не столь значительно и определяется:

n Э

n Э

р Н

m =12,4/2,2

Поскольку m > 3, то nЭ можно определить по формуле (1.10), тогда:

n Э =

К м

P М

Для ЭП длительного режима работы:

P М

n Э

k З

P М

k З

P М

n, P Н , PСМ , QСМ , PМ , QМ

P СМ

P М

Для выбора силового шкафа питающего группу подсчитаем среднюю мощность S СМ за максимально загруженную смену, кВ·А

S СМ

Для группы СП-1:

S СМ

Определим максимальную мощность группы:

S М

U Н

Расчёт однофазных нагрузок 5 . (1.12)

Для группы питаемой от СП-1

I М

Проведём расчёт для всех групп ЭП. Результаты расчета нагрузок приведены в таблице 1.2.

1.2 Расчёт сети электроснабжения локомотивного депо

Реконструкцию системы электроснабжения данного локомотивного депо необходимо проводить по следующим причинам:

  • высоковольтное и низковольтное распределительное устройство ТП Депо прошло нормативный срок эксплуатации;
  • низковольтная распределительная сеть перегружена и находится в неудовлетворительном техническом состояние.

Понижающая подстанция, питающая данное депо (ТП Депо), включена в кольцевую схему железнодорожного узла и получает питание на напряжении

6 кВ по двум кабельным линиям от независимых источников. Распределительное устройство высокого напряжения ТП Депо секционировано. В качестве коммутационного аппарата установлен высоковольтный выключатель.

Первый питающий фидер подстанции выполнен кабелем 6 кВ марки ААШВ 3×120, длина 0,90 км. На первой секции шин установлен понижающий трансформатор типа ТМ-630/6/0,4.

Второй питающий фидер подстанции выполнен кабелем 6 кВ марки

АСБ 3×70, длина 0,70 км. Понижающий трансформатор второй секции шин типа ТМ-320/6/0,4. Системы шин высокого и низкого напряжения секционированы.

Подстанции депо (ТП Депо) имеет следующие посторонние низковольтные потребители: пост электрической централизации (ЭЦ) на 120 стрелок, заявленная мощность Р = 72,4 кВт, cos φ = 0,85 и станцию перекачки мазута, заявленная мощность Р = 50,0 кВт, cos φ = 0,85.

Также от первой секции шин 6 кВ подстанции депо отходит кабельная линия для питания комплектной трансформаторной подстанции (КТП) дистанции пути.

В распределительном устройстве высокого напряжения на существующей ТП Депо установлены комплектные камеры типа КСО 366. Приходящие и отходящие высоковольтные фидеры оснащены масляными выключателями типа ВМГ – 10 выработавшими нормативный ресурс.

При реконструкции ТП Депо необходимо:

  • определить необходимость увеличения мощности или замены силовых понижающих трансформаторов;
  • в высоковольтных камерах заменить масляные выключатели на вакуумные стационарного исполнения;
  • оснастить распределительное устройство низкого напряжения современными типами панелей с новой коммутационной и защитной аппаратурой.

Трансформаторы питающей подстанции выбираются по условиям окружающей среды. Номинальная мощность трансформатора должна соответствовать средней нагрузке за максимально загруженную смену. Для потребителей первой категории нагрузка трансформатора должна быть не более 70 % от номинальной мощности, для второй – до 80 %, третьей до 90 % [4].

Проведём сравнение вариантов выбора трансформаторов.

S СМ

S Н.Т

  • трансформатор типа ТМ-400/6/0,4 мощностью 400 кВ·А;
  • трансформаторами типа ТМ-630/6/0,4 мощностью 630 кВ·А.

В первом случае рассчитанная нагрузка потребителей за максимально загруженную смену составит 87,0 % от мощности трансформаторов типа ТМ-630/6/0,4 и ТМ-400/6/0,4 соответствует нормам для потребителей третьей категории.

Во втором случае рассчитанная нагрузка потребителей за максимально загруженную смену составит 71,1 % от мощности двух трансформаторов типа ТМ-630/6/0,4. Поскольку среди нагрузок от ТП Депо имеется потребитель первой категории (пост ЭЦ), а также в связи с тем, что энерговооружённость депо и электропотребление будет всё более возрастать, принимаем решение об установке второго трансформатора типа ТМ-630/6/0,4.

Главный распределительный щит (ГРЩ) распределительного устройства низкого напряжения выполним с применением типовых шкафов выпускаемых в настоящее время промышленностью. Поскольку применяется двухтрансформаторная ТП, система шин напряжением 0,4 кВ секционирована. В качестве коммутационного аппарата на вводе от трансформатора на каждую секцию шин применяется автоматический выключатель. Защита отходящих низковольтных линий выполняется с применением автоматических выключателей стационарного или выдвижного типа или предохранителями-разъединителями на номинальный ток до 630 А [3].

Для организации учёта электроэнергии и измерений на ТП по заявке заказчика устанавливаются:

  • вольтметр с переключателем на вводе РУ низкого напряжения;
  • амперметры в каждой фазе на вводе;
  • трансформаторы тока в РУ высокого и низкого напряжения;
  • счётчики активной и реактивной электроэнергии на стороне низкого напряжения;
  • другие приборы.

Наличие расчётных счётчиков на ТП позволяет организовать коммерческий учёт электроэнергии на предприятии. Подключение счётчиков к сети производится через измерительные трансформаторы тока с классом точности не более 0,5. Присоединение токовых обмоток счётчиков необходимо производить к к вторичным обмоткам трансформаторов тока отдельно отцепей защиты и совместно с электроизмерительными приборами. Расчётные счётчики должны быть опломбированы [4].

Счётчиками реактивной электроэнергии должны оснащаться потребители с установленной мощностью более 100 кВт [4].

Счётчиками технического учёта могут оснащаться силовые пункты питания отдельных цехов.

Схема первой секции шин ТП Депо приведена на рисунке 1.2.

При электроснабжении от источников энергосистемы потребитель должен принимать меры по соблюдению допустимых показателей качества электроэнергии в точке общего присоединения. В данном случае необходимо принимать меры по уменьшению реактивной электроэнергии забираемой от энергосистемы. наиболее простым вариантом является установка автоматических низковольтных компенсирующих устройств.

Одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок промышленных предприятий является компенсация реактивной мощности с одновременным повышением качества электроэнергии непосредственно в сетях предприятий.

Чем ниже коэффициент мощности cos φ при одной и той же активной нагрузке электроприемников, тем больше потери мощности и падение напряжения в элементах систем электроснабжения. Поэтому следует всегда стремиться к получению наибольшего значения коэффициента мощности [3].

Правильная компенсация реактивной мощности (КРМ) позволяет:

  • разгрузить передающие установки: подводящие линии, трансформаторы и распределительные устройства;
  • снизить тепловые потери тока и расходы на электроэнергию;
  • снизить влияние высших гармоник;
  • подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
  • добиться большей надежности и экономичности распределительных сетей.

Для решения этих задач применяются компенсирующие устройства, называемые установками компенсации реактивной мощности, основными элементами которых являются конденсаторы.

Применение установок КРМ позволяет исключить оплату за потребление из сети и генерацию в сеть реактивной мощности, при этом суммы платежа за потребляемую энергию, определяемые тарифами энергосистемы, значительно сокращаются.

 расчёт сети электроснабжения локомотивного депо 1

Рисунок 1.2 – Схема первой секции шин 380/220 В трансформаторной подстанции депо

При электроснабжении от источников энергосистемы потребитель должен принимать меры по соблюдению допустимых показателей качества электроэнергии в точке общего присоединения. В данном случае необходимо принимать меры по уменьшению реактивной электроэнергии забираемой от энергосистемы. наиболее простым вариантом является установка автоматических низковольтных компенсирующих устройств.

Одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок промышленных предприятий является компенсация реактивной мощности с одновременным повышением качества электроэнергии непосредственно в сетях предприятий.

Чем ниже коэффициент мощности cos φ при одной и той же активной нагрузке электроприемников, тем больше потери мощности и падение напряжения в элементах систем электроснабжения. Поэтому следует всегда стремиться к получению наибольшего значения коэффициента мощности [3].

Правильная компенсация реактивной мощности (КРМ) позволяет:

  • разгрузить передающие установки: подводящие линии, трансформаторы и распределительные устройства;
  • снизить тепловые потери тока и расходы на электроэнергию;
  • снизить влияние высших гармоник;
  • подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
  • добиться большей надежности и экономичности распределительных сетей.

Для решения этих задач применяются компенсирующие устройства, называемые установками компенсации реактивной мощности, основными элементами которых являются конденсаторы.

Применение установок КРМ позволяет исключить оплату за потребление из сети и генерацию в сеть реактивной мощности, при этом суммы платежа за потребляемую энергию, определяемые тарифами энергосистемы, значительно сокращаются.

tg φ ВХ

Q К =

где tg φ – фактическое значение коэффициента мощности предприятия;

tg φ вх

Q К

Q К

В качестве компенсирующего устройства в распределительном устройстве низкого напряжения выбираем ближайшую по мощности автоматическую низковольтную конденсаторную установку типа УКЛН – 0.38 – 400 – 50 У3 [3].

Далее необходимо определить наиболее оптимальную схему низковольтной распределительной сети. При выборе вариантов реконструкции электроснабжения предприятия наиболее целесообразно выполнить «глубокий ввод» высокого напряжения и расположить понизительную подстанцию как можно ближе к центру электрических нагрузок. Это приведёт к снижению потерь при передаче электроэнергии.

Для расчёта низковольтной питающей сети на схематический генплан предприятия наносится картограмма нагрузок [3].

План предприятия необходимо поместить в прямоугольную систему координат с осями Х и Y . При этом каждый ЭП (или распределительный шкаф) с нагрузкой P i , будет иметь координаты Xi , Yi . При таком способе можно по аналогии с центром тяжести материальных точек определить центр электрических нагрузок группы ЭП или всего предприятия, координаты которого (X0 , Y0 ) могут определиться по формулам (1.14):

 расчёт сети электроснабжения локомотивного депо 2 ;  расчёт сети электроснабжения локомотивного депо 3, (1.14)

P i

X i ,

На предприятии выявляются сосредоточенные нагрузки и определяются центры групп распределённых нагрузок. Далее центры нагрузок групп ЭП определяются по формуле (1.14).

Цеховые силовые пункты (СП) или распределительные шкафы должны быть приближены к колоннам и стенам цеха как естественным опорам для выходящих и подходящих к ним участков сети. Сеть, питающая шкафы, также должна быть приближена к кратчайшей [3].

Координаты ЭП на территории депо Х и Y примем в метрах.

Например, по формуле (1.14) определим координаты центра нагрузок группы ЭП роликового отделения, питаемой от СП-5:

 расчёт сети электроснабжения локомотивного депо 4 = 52,3 м;

 расчёт сети электроснабжения локомотивного депо 5 = 62,9 м.

Х СП-13

Затем также определим координаты центра нагрузок других групп ЭП. Центр нагрузок мелких нестационарных ЭП, например бытовой или офисной техники можно принять в середине занимаемого помещения. Данные расчёта занесём в таблицу 1.3

Таблица 1.3 – Координаты центра нагрузок групп ЭП

Координаты

СП-1

СП-2

СП-3

СП-4

СП-5

СП-6

СП-7

СП-8

ХЦН , м

10,1

18,5

29,4

41,0

52,3

69,2

93,5

119,8

YЦН , м

61,7

59,5

57,5

57,0

62,9

57,4

55,0

44,0

При определении места расположении силового пункта необходимо руководствоваться удобством его обслуживания и наличием свободной площадки. Координаты фактически установленных силовых пунктов и распределительных шкафов приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Координаты мест расположения силовых пунктов

Координаты

СП-1

СП-2

СП-3

СП-4

СП-5

СП-6

СП-7

СП-8

ХСП , м

12,0

19,0

29,0

34,0

57,0

77,5

95,0

117,0

YСП , м

47,5

47,5

47,5

47,5

63,0

47,5

53,0

44,0

В некоторых случаях силовой пункт удобнее располагать на свободной от оборудования площади возле входа в помещение. Например, в механическом отделении СП-1 отдалён от центра нагрузок на 13,0 м.

Координаты центра тяжести всех нагрузок депо рассчитаны с учётом расчётов по другим цехам и участкам. С учётом расчётов выполненными студентом Свиридовым П.М. определим координаты центра тяжести всех нагрузок депо, который оказался в точке с координатами:

Х Д

Для уменьшения потерь электроэнергии в низковольтной сети питающая подстанция должна быть максимально приближена к центру нагрузок, однако для удешевления проекта реконструкции системы электроснабжения сохраним существующую подстанцию в отдельном кирпичном строении на расстоянии 0,1 км от ввода низковольтных кабелей в помещения депо со стороны кернового отделения. Следовательно, место расположения ТП Депо оказывается смещено от центра нагрузок депо на 138,0 м.

Схема питающей низковольтной сети депо приведена на рисунке 1.3.

Электрические аппараты и проводники выбираются по уровню изоляции, допустимому нагреву токоведущих частей в продолжительных режимах, а проводники, за исключением проводников сборных шин электроустановок, также по экономически целесообразной нагрузке [3].

Для электрических аппаратов используются следующие соотношения

U НОМ

I НОМ

U НОМ

U СЕТИ НОМ

I НОМ

I НРМ. РАСЧ

Для проводников используются соотношения:

U НОМ

U НОМ

S = IНОРМ. РАСЧ. / JЭКН, (1.18)

где S — сечение проводника, мм2 ;

J ЭКН

Проверке по экономической плотности тока не подлежат сети напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки до 4000…5000 в год [4].

Большинство цехов депо работают по односменному графику и число часов максимума нагрузки достигает не более 2100 часов в год.

Номинальный ток электрического аппарата и продолжительно допустимый ток проводника устанавливаются при определенной нормированной температуре окружающей среды.

t ОКР. НОМ

Питающая низковольтная сеть соединяет распределительные и силовые пункты с КТП и источником питания предприятия. В депо она выполняется кабелями в кабельных каналах и по стенам помещений в коробах. Сечения проводников, питающих группы ЭП, выбираем по длительно – допустимому току

I РАСЧ

I РАСЧ

I ДЛ. ДОП

 расчёт сети электроснабжения локомотивного депо 6

Рисунок 1.3 – Схема магистральной сети депо 380/220 В

При прокладке кабелей в зависимости от условия прокладки по данным приведённые в таблицах ПУЭ [4] в расчёт вводятся коэффициенты. Так, для четырёхжильных кабелей вводится коэффициент 0,92 для длительно допустимого тока для трёхжильных кабелей.

Например, максимальный ток нагрузки группы ЭП пантографного отделения и административно-бытового корпуса, питаемой от СП-8 в разделе 1.1 по таблице 1.2 определён как:

I M

I ДЛ. ДОП

I ДЛ. ДОП

Данные по результатам расчёта магистральных низковольтных кабелей приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 – Данные по кабелям магистральной низковольтной сети

Путь питающей сети

Ток группы ЭП, IМ , А

Марка кабеля

Сечение

кабеля, мм 2

Допустимый ток, IДЛ. ДОП , А

ТП – СП-1

46,0

АВВГ

4×16

55,0

ТП – СП 2

130,0

АВВГ

3×95 + 1×50

156,0

ТП – СП-3

35,0

АВВГ

4×10

39,0

ТП – СП-4

29,0

АВВГ

4×10

39,0

ТП – СП-5

17,0

АВВГ

4×6

29,0

ТП – СП-6

46,0

АВВГ

4×16

55,0

ТП – СП-7

52,0

АВВГ

4×16

55,0

ТП – СП-8

144,0

АВВГ

3×95 + 1×50

156,0

Распределительная низковольтная сеть состоит из присоединений отдельных электроприемников к силовым пунктам (СП).

Она выполняется в виде электропроводок в пластмассовых или тонкостенных водо-газопроводных стальных трубах изолированными одножильными проводами или четырёхжильными кабелями [3].

Для электрических приемников повторно – кратковременного режима сечение питающих проводов должно выбираться по таблицам ПУЭ [4].

Если в результате выбора сечение алюминиевых проводов получается S ≤ 10 мм2 , то провод выбирают по номинальному току электроприемника, IРАСЧ = IПАСППВ = 100% не приводится), а если S ≥ 16 мм2 то расчетный ток определяется, А

 расчёт сети электроснабжения локомотивного депо 7 . (1.20)

Этим учитывается тепловая инерция проводников больших сечений.

Для асинхронных двигателей, генераторов, А

 расчёт сети электроснабжения локомотивного депо 8 . (1.21)

Сечение проводников отдельных ЭП выбирается по условию

 расчёт сети электроснабжения локомотивного депо 9 , (1.22)

I ДОП.ПР

р Н

р Н

 расчёт сети электроснабжения локомотивного депо 10 = 69,0 А.

I ДОП.ПР

1.3 Расчёт токов аварийных режимов

При расчетах токов короткого замыкания (КЗ) в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ допускается:

  • использовать упрощенные методы расчетов, если их погрешность не превышает 10 %;
  • максимально упрощать и эквивалентировать всю внешнюю сеть;
  • не учитывать ток намагничивания трансформаторов;
  • не учитывать насыщение магнитных систем электрических машин;
  • принимать коэффициенты трансформации трансформаторов равными отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения, которые связывают трансформаторы.

При этом следует использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений: 37,0; 20,0; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,40; 0,23 кВ;

  • не учитывать влияние синхронных и асинхронных электродвигателей или комплексной нагрузки [3].

На выбор расчетного вида КЗ оказывает влияние схема соединения обмоток силового трансформатора. При использовании трансформаторов, у которых обмотка высшего напряжения соединена в треугольник, ток однофазного металлического КЗ на шинах низшего напряжения может оказаться больше тока трехфазного металлического КЗ.

Токи КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ рекомендуется рассчитывать в именованных единицах. При составлении эквивалентных схем замещения параметры элементов исходной расчетной схемы следует приводить к ступени напряжения сети, на которой находится точка КЗ, а активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражать в мил-лиомах [3].

Методика расчета начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ в электроустановках до 1 кВ зависит от способа электроснабжения — от энергосистемы или автономного источника.

При расчете токов КЗ в электроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы, допускается считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление.

Расчеты должны производиться по режимам, соответствующим прохождению по рассматриваемому участку и наибольшего или наименьшего тока КЗ. Так, например, проверка электротехнического оборудования на термическое и электродинамическое действие токов КЗ должна производиться по наиболее тяжелому режиму, когда по рассматриваемому элементу проходит максимальный ток. Напротив, проверка чувствительности релейной защиты производится по наименьшему току соответствующему минимальному режиму.

Стойкость оборудования к термическому (тепловому) действию сверхтока также проверяется по трехфазному КЗ [4].

Местоположение точек короткого замыкания. При проверке электрооборудования на электродинамическую или термическую стойкость точки КЗ следует располагать таким образом, чтобы при этом проверяемое оборудование находилось в наиболее неблагоприятных условиях.

При выборе уставок релейной защиты точка КЗ принимается, в зависимости от назначения выполняемого расчета, в конце или в начале защищаемого участка.

При проверке кабелей на термическую стойкость расчетной точкой КЗ является:

  • точка КЗ в начале кабеля (для одиночных кабелей одной строительной длины);
  • точка КЗ в начале каждого участка нового сечения (для одиночных кабелей со ступенчатым сечением по длине);
  • точка КЗ в начале каждого кабеля (для двух и более параллельно включенных кабелей одной кабельной линии) [3].

Токовую защиту отдельных ЭП депо выполним с применением низковольтных автоматических выключателей установленных на силовых пунктах и распределительных щитках. Схемы для расчёта КЗ приведена на рисунке 1.4.

Для обеспечения электробезопасности применяются различные системы нулевых и заземляющих проводников в сетях с напряжением менее 1 кВ. Для электроснабжения промышленных предприятий и в хозяйстве нетяговых потребителей железнодорожного транспорта наиболее широко применяется система TN-C-S с глухозаземлённой нейтралью источника питания и повторными заземлениями у потребителей [5].

При этом от нулевой точки трёхфазной обмотки с напряжением 380/220 В объединенный нулевой и защитный проводник РЕN силового кабеля соединяется со всеми распределительными шкафами и присоединяется к заземляющей магистрали.

По всем помещениям и цехам депо устраивается магистраль заземления, выполненная стальной шиной. Открытые проводящие части каждого электроприёмника в депо должны присоединяться к магистрали заземления металлическим заземляющим РЕ-проводником. Четвёртая жила низковольтных кабелей является объединенным РЕN-проводником. На силовых пунктах групп электроприёмников РЕ-проводники и N-проводники разъединяются и идут к нагрузкам отдельно. При этом N-проводники должны иметь изоляцию наравне с фазными проводами [5].

 расчёт токов аварийных режимов 1

а) расчётная схема электроустановки;

  • б) схема замещения цепи КЗ;
  • в) эквивалентная схема замещения цепи КЗ в точке КЗ.

Рисунок 1.4 — Схемы расчета сверхтока

I ПИК

 расчёт токов аварийных режимов 2 , (1.23)

где к – коэффициент тяжести пуска;

к = 5 – для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором;

к = 3 – для асинхронных двигателей с фазным ротором;

к = 1 – для сварочных трансформаторов;

α – коэффициент тепловой инерции плавкой вставки.

α = 2.5 – для нормальных условий пуска (станки, трансформаторы, вентиляторы), то есть при небольшой частоте включений;

α =1.6 – для кранов, сварочных аппаратов;

I Н

I ПИК

 расчёт токов аварийных режимов 3 (1.24)

i Н..МАКС

I Р

k И

I М

I ПИК

Защиты в цепях 380/220 В наиболее целесообразно выполнять на автоматических выключателях, (автоматах), которые предназначены для нечастых оперативных отключений и защиты электрических цепей от перегрузок и сверхтоков. К достоинствам автоматов следует отнести то, что они при аварии отключают сразу все фазы сети и позволяют максимально безопасно производить оперативные действия при ручном отключении.

В зависимости от назначения автоматы оснащаются различными комбинациями расцепителей, среди которых наиболее распространены электромагнитные, для срабатывания на ток короткого замыкания (КЗ) и тепловые для защиты от перегрузки. Тепловые расцепители отключают автомат с выдержкой времени обратно зависимой от величины протекающего тока.

Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям.

Номинальный ток расцепителя должен быть не меньше наибольшего расчетного тока нагрузки, длительно протекающего по защищаемому элементу

I Н. РАСЦ

Автоматический выключатель не должен отключаться в нормальном режиме работы защищаемого элемента, поэтому ток уставки теплового расцепителя должен выбираться из условия

I Н. РАСЦ. Т ≥ (1.1 – 1.3)

Автоматический выключатель не должен отключаться при кратковременных перегрузках, поэтому ток уставки электромагнитного расцепителя должен выбираться из условия

I Н. РАСЦ. Э ≥ (1.25 – 1.35)

Характеристики срабатывания автоматических выключателей выбираются в зависимости от пиковых токов электроустановок [3].

Тип А мгновенный расцепитель срабатывает в диапазоне значений от двух до трёх номинальных токов. Применяется в электроустановках с большой протяжённостью электропроводок, а также для защиты полупроводниковых устройств;

  • Тип В мгновенный расцепитель срабатывает в диапазоне значений от трёх до пяти номинальных токов. Применяется для защиты групп электроприёмников (в жилых зданиях, малых производственных предприятиях);
  • Тип С мгновенный расцепитель срабатывает в диапазоне значений от пяти до десяти номинальных токов. Применяется для защиты электроприёмников с небольшими пусковыми токами;
  • Тип D мгновенный расцепитель срабатывает в диапазоне значений от 10 до 20 номинальных токов. Применяется для защиты электроприёмников с большими пусковыми токами.

При выполнении реконструкции электроустановок и при новом строительстве защиты от сверхтока должны соответствовать новым требованиям ПУЭ [5].

При этом характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом. Для автоматического отключения питания могут быть применены защитно-коммутационные аппараты, реагирующие на сверхтоки или на дифференциальный ток.

При выполнении реконструкции электроустановок и при новом строительстве защиты от сверхтока должны соответствовать новым требованиям седьмой редакции ПУЭ [5].

При этом характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом. Для проверки действия защиты от замыкания на землю выполняется расчет зануления в следующем порядке.

I ОКЗ

 расчёт токов аварийных режимов 4 , (1.28)

U Ф

Z å — суммарное полное сопротивление цепи КЗ, Ом.

Суммарное полное сопротивление кабельной линии составит, Ом

Z WK =

z 0

L – длина кабельной линии, км.

U Ф

Для проверки действия защиты от замыкания на землю выполняем расчет зануления для группы из девяти ЭП кузнечного отделения, питаемых от силового пункта СП-2. Открытые проводящие части присоединяются к глухозаземленной нейтрали источника питания. В этом случае нарушение изоляции фазных проводников должно вызвать протекание сверхтока и аварийное отключение повреждённой части электроустановки. Для обеспечения нормированного времени отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом проверим, как согласованы характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников.

Подсчитываем полное сопротивление однофазного КЗ от трансформатора ТП Депо до наиболее удаленного электроприемника (с учетом выбранных сечений сети по нагрузкам и сопротивления трансформатора).

р Н

L 1

По справочной литературе [3] определим полное сопротивление току однофазного короткого замыкания:

  • трансформатора КТП-Депо типа ТМ–630/6/,4 с группой соединения обмоток Δ/Y 0z Т = 0, 014 Ом. По формуле (1.29) определяем сопротивление кабеля z 1 = 0,215 Ом;
  • провода z 2 = 0,741Ом.

Сложив сопротивления всех составляющих цепи КЗ определим, что полное сопротивление цепи однофазного КЗ составляет:

  • в точке К-1 на шинах о,4 кВ трансформатора, Z К-1 = 0,014 Ом;
  • в точке К-2 на шинах СП-2, Z К-2 = 0,229 Ом;
  • в точке К-3 на открытые проводящие части ЭП №2 Z К-3 = 0,970 Ом.

По формуле (1.28) определяем ток однофазного короткого замыкания:

I ОКЗ

I ОКЗ

I ОКЗ

I М

Таблица 1.6 — Расчет уставок аппаратов токовой защиты

Путь питающей сети

Ток группы ЭП IМ , А

Ток однофазного КЗ, IОКЗ , А

Сечение

кабеля, мм 2

Номинальный ток автомата, IН.З , А

ТП – СП-1

46,0

244,0

4×16

63,0

ТП – СП2

130,0

960,0

3×95 + 1×50

200,0

ТП – СП-3

35,0

163,0

4×10

50,0

ТП – СП-4

29,0

160,0

4×10

50,0

ТП – СП-5

17,0

104,0

4×6

32,0

ТП – СП-6

46,0

314,0

4×16

80,0

ТП – СП-7

52,0

272,0

4×16

100,0

ТП — СП-8

144,0

955,0

3×95 + 1×50

200,0

Для распределения электрической энергии в депо применим силовые пункты (шкафы) типа ПР 8703. Они комплектуются автоматическими выключателями [3].

Далее необходимо выбрать номинальные токи автоматических выключателей установленных в пунктах распределительных типа ПР-8703 для защиты электроприёмников.

По результатам расчетов составляется таблица 1.7.

Таблица 1.7 – Параметры токовых защит электроприёмников группы питаемой от СП – 2

ЭП

Наименование

рН. ,

кВт

I НОМ ,

А

Сечение

провода, мм 2

I ДОП .

провода, А

IН . ЗАЩ. , А

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

7

2

Вентилятор

2,7

5,4

2,5

19,0

10,0

12

Вентилятор

2,2

4,4

2,5

19,0

10,0

11

Сварочный преобразователь

28,0

54,0

16,0

55,0

63,0

30

Пресс

2,2

4,4

2,5

19,0

10,0

31

Пресс

7,8

15,6

2,5

19,0

25,0

55

Пресс

20,0

40,0

16,0

55,0

63,0

39

Молот

28,0

54,0

16,0

55,0

63,0

40

Молот

6,8

13,6

2,5

19,0

25,0

46

Таль

5,5

11,0

2,5

19,0

16,0

Заключение

В результате расчётов пришли к выводу, что один из трансформаторов питающей подстанции ТП Депо подлежит замене на более мощный. Была определена нагрузка ТП Депо за максимально загруженную смену Sсм . В соответствии с полученными данными был выбран трансформатор типа ТМ-630/6/0,4У2. Также по этим данным было выбрано компенсирующее устройство типа УКЛН-0,38-400-50-У3.

Для определения сечения кабелей, питающих силовые пункты, определели максимальную нагрузку ТП Депо. Она составила

1083,7 кВ·А. Для прокладки сети от подстанции ТП – Депо к силовым пунктам внутри депо выбраны кабели типа АВВГ с требуемым для каждого пункта сечением.

Реконструкцию системы электроснабжения локомотивного депо предлагается выполнить:

  • с максимальным сохранением оборудования, не выработавшего нормативный срок эксплуатации;
  • с применением новых современных электротехнических устройств.

В соответствии с этим положением, питание основной части нагрузок сохраняем от существующей двухтрансформаторной подстанции.

Силовые пункты и распределительные шкафы располагаем в центре электрических нагрузок групп электроприёмников, что позволяет выполнить оптимальную распределительную сеть предприятия. Принято решение заменить распределительные шкафы только пяти силовых пунктов. Выбраны распределительные шкафы типа ПР 8703 – 1064 – УХЛ2.

Токовые защиты низковольтных фидеров выбраны в соответствие с действующими нормативами по условиям электробезопасности и селективности на новой элементной базе.

Для совершенствования учёта электроэнергии необходимо проведение комплексной автоматизации с применением компьютерной техники, новых линий передачи данных и электронных многофункциональных счётчиков.В процессе проектирования был осуществлён расчет стоимости реконструкции системы электроснабжения локомотивного депо. В данном расчёте учитывалась стоимость кабеля, необходимого для прокладки сети от подстанции ТП Депо к силовым пунктам внутри депо, а также стоимость распределительных шкафов подлежащих замене. Затраты на реконструкцию составили 913,8563 тысяч рублей.При электроснабжении нетяговых потребителей требуется соблюдение правил электробезопасности, сформированных на базе действующих нормативных документов. В частности в проекте разработана технологическая карта безопасного производства работ при замене комплектной трансформаторной подстанции 6 кВ.Рассмотрены вопросы экологической безопасности в локомотивном депо, мероприятия по снижению вредных выбросов в атмосферу, мероприятия по утилизации отходов депо. Произведён расчёт выбросов оксида олова, свинца и трихлорэтилена, вызванных технологическими процессами в депо.

Список использованных источников

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/diplomnaya/po-elektrosnabjeniyu-jeleznyih-dorog/

1. Поплавский А. Н., Краснов Б. Д., Недачин В. В. Стационарная электроэнергетика железнодорожного узла. – М.: Транспорт, 1986. 279 с.

2. 2 Сборник технических указаний, информационных материалов и руководящих указаний по хозяйству электроснабжения железных дорог, разработанных в 2000 — 2004 годах. ОАО РЖД, — М., «ТРАНСИЗДАТ», 2006 г. –512 с.

3. 3 Справочник по проектированию электроснабжения промышленных предприятий / Под ред. Ю. Г .Барыбина, Л. Е. Федорова, М. Г. Зименкова и др. М.: Энергоатомиздат, 1990. 576 с.

4. 4 Правила устройства электроустановок. 6-е издание. М.: Главгосэнергонадзор России, 1998. 607 с.

5. 5 Правила устройства электроустановок. Седьмое издание. Санкт Петербург.: Издательство ДЕАН, 2002. 176 с.

6. 6 Федеральный закон «Об электроэнергетике» от 26 марта 2003 года

7. № 35 ФЗ.

8. 7 В.К. Чирков Автоматизация учёта электрической энергии в России и за рубежом: Лекции. – РГУПС, — 24 с.

9. 8 Энергетическая стратегия ОАО «РЖД» на период до 2010 года и на перспективу до 2020 года. М. – 2004 г. 77 с., приложения 100 с.

10. Сборник технических указаний, информационных материалов и руководящих документов по хозяйству электроснабжения железных дорог, разработанных в 2004 году / ОАО РЖД. Департамент электрификации и электроснабжения. — М.: Трансиздат, 2005. — 183 с.: ил., табл., прил.

11. Экономика железнодорожного транспорта. Под общ.ред. В.А. Дмитриева. – М.: Транспорт. 1997.

12. Экономика предприятий по ремонту электроподвижного состава и устройств электроснабжения/Под ред. В.А. Дмитриева. — М.: Транспорт, 1983.

13. Прайс – листы фирм, производящих электротехническую продукцию.

14. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учебное пособие для вузов. – 2-еизд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984;

15. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. – М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2001.

16. Сборник материалов по охране труда в хозяйстве электроснабжения железных дорог РФ/Департамент электрификации и электроснабжения МПС РФ. М.: ТРАНСИЗДАТ, 1998.

17. Технологические карты на работы по содержанию и ремонту устройств контактной сети электрифицированных железных дорог. Книга 3. Техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонт линейных устройств нетягового энергоснабжения на опорах контактной сети и самостоятельных опорах на обходах. М.: Трансиздат, 2000.

18. Охрана атмосферы и предложения по предельно допустимым выбросам и временно-согласованным выбросам для локомотивного депо на станции Отрожка ЮВЖД.

19. Проект нормативов ПДВ локомотивного депо «Отрожка» ЮВЖД г. Воронеж – 1993 год.

20. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03.

21. Закон РФ «Об охране окружающей среды» №7 ФЗ.

22. Сборник методик по расчёту различными производствами выбросов в атмосферу загрязняющих веществ. Госкомгидромет, 1986 г. 186 с.

23. Методические указания проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ для автомобильных предприятий. М. 1991 г.