Рационально спроектированная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований: высокой надёжности и экономичности, удобству и безопасности эксплуатации, должна обеспечивать требуемое качество электроэнергии, соответствующие уровни напряжения.
Целью курсового проекта является проектирование системы электроснабжения цеха промышленного предприятия. Необходимо произвести расчёт электрических нагрузок цеха, светотехнический расчёт, выбрать число и мощность трансформаторов цеховой трансформаторной подстанции, произвести расчёт компенсации реактивной мощности, определить условный центр электрических нагрузок цеха и местоположение цеховой подстанции и её конструктивное исполнение. Также необходимо произвести расчёт цеховой и питающей сети, выбрать магистральные и распределительные шинопроводы, а также кабели, питающие электроприёмники, выбрать предохранители и разъединители, устанавливаемые в КТП. На заключительном этапе проектирования необходимо рассчитать токи короткого замыкания в заданных точках схемы электроснабжения, выбрать защитную аппаратуру и проверить её на селективность срабатывания.
Курсовой проект содержит графическую часть, состоящую из двух чертежей, выполненных на ли
- План цеха с обозначением КТП, трасс кабельных линий, распределительных и магистральных шинопроводов.
- Принципиальная схема электроснабжения цеха с указанием типов основных электрических элементов.
1. Определение электрических нагрузок цеха
Расчёт электрических нагрузок ведется по коэффициенту расчётной активной мощности и коэффициенту использования электроприёмников.
Для расчёта электрических нагрузок цеха, согласно заданию, необходимо объединить электроприёмникив группы.
Таблица 1.1 — Группы электроприёмников
|
№ группы |
Номера станков, входящих в группу (номера станков соответствуют номеру на плане цеха) |
Число двигателей, входящих в группу |
|
|
10, 12, 13, 14, 15, 20, 21, 22, 25, 26, 28, 29, 30, 31 |
|||
|
2, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 16, 17, 18, 19, 23, 24, 27 |
|||
|
1, 3 |
|||
Согласно приложению 1 табл.1[1], для соответствующих типов электроприёмников выбираются коэффициенты использования электроприводов и коэффициенты мощности.
Определяем номинальную мощность группы:
Для группы 1:
Для группы 2:
Для группы 3:
Для группы 4:
Для цеха:
Определяем средневзвешенный коэффициент использования:
Для группы 1: .
Для группы 2: .
Для группы 3: .
Для группы 4: .
Для цеха:
Определяем эффективное число электроприёмников:
Для группы 1:
Для группы 2:
Для группы 3:
Для группы 4:
Для цеха:
Коэффициенты расчётной активной и реактивной мощности для данных К и и n э :
Группа 1: и
Группа 2: и
Группа 3: и
Группа 4: и
Определяем расчётную активную мощность:
Для группы 1:
Для группы 2:
Для группы 3:
Для группы 4:
Для цеха:
Определяем расчётную реактивную мощность:
для группы 1 при :.
для группы 2 при :.
для группы 3 при :.
для группы 4 при :.
Для группы 1:
Для группы 2:
Для группы 3:
Для группы 4:
Для цеха:
Определяем полную расчётную мощность:
Для группы 1:
Для группы 2:
Для группы 3:
Для группы 4:
Для цеха:
Определяем расчётный ток для группы:
Для группы 1:
Для группы 2:
Для группы 3:
Для группы 4:
Для цеха:
Определяем пиковый ток группы:
Для группы 1:
;
;
Для группы 2:
;
;
Для группы 3:
;
;
Для группы 4:
;
;
- Все полученные результаты заносим в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 — Расчёт нагрузки групп электроприёмников
|
№ группы |
P н , кВт |
K и |
n э |
k р |
P р , кВт |
Q р , кВАр |
S р , кВА |
I р , А |
I кр , А |
|
|
147,7 |
0,15 |
2,35 |
52,064 |
37,006 |
63,876 |
97,05 |
766,945 |
|||
|
158,8 |
0,2 |
1,48 |
47,005 |
46,57 |
66,168 |
100,53 |
586,72 |
|||
|
0,24 |
3,014 |
14,467 |
6,172 |
15,729 |
23,898 |
135,188 |
||||
|
0,7 |
1,14 |
9,576 |
2,319 |
9,853 |
14,97 |
20,61 |
||||
|
Цех |
338,5 |
0,2 |
1,25 |
83,894 |
83,697 |
118,505 |
180,05 |
|||
Расчётная активная осветительная нагрузка цеха:
где F — площадь помещения
;
- удельная мощность общего равномерного освещения на 1 м 2 площади цеха;
- для цехов промышленных предприятий — коэффициент спроса освещения;
- коэффициент, учитывающий потери в ПРА.
Таблица 1.3 — Исходные данные для расчёта электрического освещения по цехам
|
Наименование цеха |
A, м |
B, м |
N эт. |
F, м 2 |
P уд , Вт/м2 |
E норм , лк |
|
|
Механический цех |
|||||||
Расчётная реактивная осветительная нагрузка цеха:
где при, .
Расчётная активная и реактивная нагрузки напряжением до 1 кВ:
;
Полная расчётная мощность:
Результаты расчётов сводим в таблицу 1.4.
Таблица 1.4 — Расчёт электрических нагрузок по цеху
|
Параметр |
Наименование цеха |
|
|
Механический цех |
||
|
K и |
0,2 |
|
|
n э |
||
|
P р , кВт |
83,894 |
|
|
Q р , кВАр |
83,697 |
|
|
P осв , кВт |
5,417 |
|
|
Q осв , кВАр |
4,063 |
|
|
P рн , кВт |
89,311 |
|
|
Q рн , кВАр |
87,76 |
|
|
S р , кВА |
125,213 |
|
2. Светотехнический расчёт цеха
Расчётная высота подвеса светильников:
- где — высота помещения;
- высота свеса светильников;
- высота рабочей поверхности над полом.
Принимаем кривую сил света Д, тогда отношение расстояний между рядами светильников L к высоте их установки H р будет равно, тогда.
Расстояние от крайних рядов светильников до стен принимается при наличии рабочих мест вдоль стены:
Число рядов светильников:
Принимаем .
Действительное расстояние между рядами:
Число светильников в ряду:
Принимаем .
Действительное расстояние между светильниками в ряду:
Световой поток одной лампы:
- где ;
- коэффициент запаса;
- площадь помещения;
- количество светильников;
- ; (для ламп ДРЛ).
з — коэффициент использования светового потока, определяемый в зависимости от с п , сс , ср и индекса помещения i:
принимаем, ,, тогда:
;
- Принимаем к установке лампы ДРЛ-400 с номинальной мощностью 400 Вт и, светильникидля данного типа ламп РСП 05.
Для расчёта эвакуационного освещения воспользуемся точечным методом расчёта.
Условная освещённость в контрольной точке (т. А):
Условные освещенности в т. А от отдельных светильников найдём с помощью диаграмм пространственных изолюксов.
Для светильника 1:
;
- где Х=4,5, Y=6,5 — расстояния по координатам Xи Y от светильника до контрольной точки;
Для светильника 2:
;
Для светильника 3:
;
Для светильника 4:
;
Для светильника 5:
;
Для светильника 6:
;
Для светильника 7:
;
Для светильника 8:
;
Для светильника 9:
;
Для светильника 10:
;
Для светильника 11:
;
Для светильника 12:
;
;
Световой поток одной лампы:
где — коэффициент добавочной освещённости.
Принимаем к установке лампы накаливания Б-230−240−60 номинальной мощностью 60 Вт и с номинальным световым потоком. Для данного типа ламп выбираем светильники НСП 03 М.
3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов
Для установки в проектируемом механическом цехе с целью обеспечения надёжности электроснабжения принимаем двухтрансформаторную подстанцию. Коэффициент загрузки одного трансформатора принимаем равным. Принимаем также коэффициент допустимой перегрузки равным .
Номинальная требуемая мощность трансформатора:
Принимаем к установке трансформаторыТМЗ-100/10 с номинальной мощностью 100 кВА.
При выходе из строя в случае аварии одного из трансформаторов второй трансформатор должен передавать всю расчётную мощность цеха. При этом должно выполняться условие:
;
;
- Запишем основные параметры трансформатора в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 — Основные параметры цеховых трансформаторов ТМЗ-100/10
|
S н , кВА |
ДP хх , кВт |
ДP кз , кВт |
U кз , % |
I хх , % |
U вн , кВ |
U нн , кВ |
Схема и группа соединения обмоток |
|
|
0,33 |
1,97 |
4,5 |
2,6 |
0,4 |
Х/Х н -0 (Х/Хн -11) |
|||
4. Расчёт
Расчётный коэффициент реактивной мощности tgц имеет большое значение, в результате чего технико-экономические показатели цеха являются неудовлетворительными. Поэтому tgц необходимо уменьшить с помощью установки средств компенсации реактивной мощности. Требуемое значение коэффициента РМ (соответствует значению коэффициента мощности).
Требуемое значение расчётной реактивной мощности:
;
Необходимая мощность конденсаторной батареи:
Принимаем к установке конденсаторную батарею УКРМ-0,4−60 У3.
Номинальная мощность; число и мощность ступеней: 1×60. Номинальная мощность конденсаторной установки:
При этом расчётная реактивная мощность будет равна:
Значение коэффициента реактивной мощности:
При этом значение коэффициента мощности, что является хорошим технико-экономическим показателем.
5. Построение картограммы и определение условного центра
нагрузка электрический светильник подстанция
Разделим электроприёмники цеха на группы по их месторасположению. Электрические нагрузки отдельных групп отобразим в виде кругов; радиус окружности для каждой группы определяется по выражению:
где m — масштаб площади круга, кВт/мм2 .
Принимаем .
Для группы 1:
Для группы 2:
Для группы 3:
Для группы 4:
Для группы 5:
Для группы 6:
Для группы 7:
Для группы 8:
Для группы 9:
Для группы 10:
Для группы 11:
[8, «https:// «].
Для группы 12:
Центр электрических нагрузок определяется по формулам:
;;
- Координаты центра электрических нагрузок (8,33; 20,29).
На основании расчёта центра электрических нагрузок принимаем решение по выбору места установки цеховой КТП. Она должна находится по возможности ближе к условному центру электрических нагрузок.
Таблица 5.1 — Расчёт картограммы нагрузок
|
№ группы |
P гр , кВт |
x, м |
y, м |
r, мм |
|
|
9,8 |
1,5 |
30,5 |
5,59 |
||
|
12,62 |
|||||
|
7,5 |
10,5 |
4,89 |
|||
|
19,5 |
28,5 |
10,7 |
|||
|
14,8 |
27,7 |
6,86 |
|||
|
40,4 |
12,5 |
23,5 |
11,34 |
||
|
47,6 |
18,75 |
12,31 |
|||
|
44,6 |
10,5 |
12,5 |
11,91 |
||
|
1,5 |
10,5 |
12,62 |
|||
|
23,8 |
5,75 |
8,75 |
8,7 |
||
|
20,5 |
5,64 |
||||
|
13,5 |
3,57 |
||||
6. Выбор конструктивного исполнения трансформаторной
При проектировании системы электроснабжения промышленного предприятия выбираемустановку комплектной трансформаторной подстанции 2 КТП-100/10/0,4−03 У3 внутренней установки с двумя силовыми трансформаторами с однорядным расположением со шкафами с защитной аппаратурой.
Для подключения к питающей сети 10 кВ выбираем установку ячеек КСО-СЭЩ-325 000−10−630/20 У3 и КСО-СЭЩ-326 000−10−630/20 У3, в которых установлены выключатели нагрузки (на случай необходимости отключения трансформатора под нагрузкой) и плавкие предохранители (для защиты трансформатора от токов КЗ).
Со стороны выводов НН трансформаторов устанавливаем шкафы ввода НН ШВ 0,66−22 У3 и ШВ0,66−23 У3 с установленными автоматическими выключателями на шинах НН. Между шкафами ШВ устанавливаем секционный шкаф ШС 0,66−12 У3 с установленным секционным выключателем для оперативных переключений.
7. Расчёт
Сечение кабелей напряжением 10 кВ определяется по экономической плотности тока и проверяется по допустимому току кабеля в нормальном режиме работы с учётом условий его прокладки, по току перегрузки и термической стойкости к токам короткого замыкания.
Потери активной мощности в трансформаторе:
;
Потери реактивной мощности в трансформаторе:
;
Расчётный ток в кабельной линии в нормальном режиме:
;
Сечение жил кабеля по току и экономической плотности тока:
где при (для кабелей с алюминиевыми жилами).
Принимаем ближайшее стандартное сечение. Для кабелей на напряжение минимальное сечение кабеля 16 мм 2 .
Проверяем выбранное сечение кабеля по нагреву в длительном (послеаварийном) режиме:
- где — допустимая аварийная перегрузка трансформатора;
- коэффициент, учитывающий возможную перегрузку кабеля;
- коэффициент, учитывающий фактическую температуру окружающей среды;
- коэффициент, учитывающий количество проложенных в земле кабелей;
- коэффициент, учитывающий фактическое удельное тепловое сопротивление земли.
Для кабеля с алюминиевыми жилами сечением 16 мм 2 .
Минимальное допустимое сечение проводника, термически стойкое к токам КЗ:
где — коэффициент зависящий от материала проводника.
- тепловой импульс тока КЗ, гдепостоянная затухания апериодической составляющей тока КЗ.
- время отключения КЗ.
Для кабеля сечением 16 мм 2 ,. Длина кабельной линии напряжением 10 кВ от ГПП завода до ТП цеха по генеральному плану составляет 220 м (0,22 км).
Ток КЗ в точке К0 (по схеме рис. 12.1):
x с -сопротивление системы (источника по рис. 12.1).
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovoy/proektirovanie-elektrosnabjeniya/
Находим через, выраженное в о.е. и обычно принимаемое равным 0,1. Тогда x с , выраженное в именованных единицах и приведённое к напряжению Uнн :
;
;
Минимально допустимое сечение проводника, термически стойкое к токам КЗ:
Т.к. выбранное сечение меньше, то следует выбрать кабель с жилами большего сечения. Принимаем кабель с жилами сечением 25 мм 2 :
Необходимо пересчитать значения :
;
8. Выбор шин на стороне 0,4 кВ
Номинальный ток:
Ток в после аварийном режиме:
Выбираем сечение магистральных шин.
Таблица 8.1 — Технические данные магистрального шинопроводаШМА-73
|
Номинальный ток, А |
||
|
Номинальное напряжение, В |
||
|
Электродинамическая стойкость ударному току КЗ, кА |
||
|
Сопротивление на фазу, Ом/км: |
||
|
активное |
0,031 |
|
|
реактивное |
0,017 |
|
|
Число и размеры шин на фазу, мм |
2(90×8) |
|
|
Число и сечение нулевых проводников, мм 2 |
2×710 |
|
Проверка шин на механическую стойкость.
Для проверки шин на механическую стойкость необходимо знать значение ударного тока КЗ в точке К1 (рис. 12.1).
Ток КЗ в точке К1 равен:
где r т и x т — активное и реактивное сопротивления трансформатора Тр (рис. 12.1), приведённые к напряжению Uнн .
;
;
;
;
;
Найдём полное сопротивление кабельной линии, питающей ТП:
;
Полное сопротивление источника питания:
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovoy/proektirovanie-elektrosnabjeniya/
Полное сопротивление току КЗ в точке К1:
;
Ток КЗ в точке К1:
Ударный ток КЗ:
;
;
;
;
;
;
;
Наибольшая механическая сила, действующая на шины при трёхфазном КЗ:
- где — ударный ток при трёхфазном КЗ;
l — длина пролёта между опорными изоляторами, ;
a — расстояние между осями шин, ;
Изгибающий момент:
Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента M :
где W — момент сопротивления сечения, зависящий от формы и расположения шин.
При расположении шин на ребро:
тогда .
Полученное расчётное напряжение в материале шин не превышает допустимые значения для алюминиевого сплава марки АД31Т .
Проверка на термическую стойкость.
Минимальное допустимое сечение:
где — коэффициент зависящий от материала проводника.
- тепловой импульс тока КЗ, где ,
;
;
Сечение одной шины:
9. Выбор распределительных шин и кабелей, питающих
ШРА выбираем по длительно допустимому току, согласно току группы ЭП.
Электроприёмники разделим на группы в соответствии с числом распределительных шинопроводов.
Таблица 9.1 — Расчёт токов групп электроприёмников
|
№ группы |
№№ ЭП, входящих в группу |
P группы , кВт |
сos ц ср |
sin ц ср |
S ном , кВА |
I ном , А |
L ШРА , км |
|
|
1−4, 26−28 |
0,713 |
0,701 |
64,516 |
0,031 |
||||
|
5−19, 29−31 |
208,9 |
0,58 |
0,815 |
360,172 |
547,24 |
0,033 |
||
|
20−25 |
83,6 |
0,564 |
0,826 |
148,227 |
225,21 |
0,025 |
||
По номинальному току группы ЭП для групп 1 и 3 выбираем распределительный шинопровод ШРА-73 на номинальный ток 250А.
Таблица 9.2 — Технические данные распределительного шинопровода ШРА-73на номинальный ток 250А
|
Номинальный ток, А |
||
|
Номинальное напряжение, В |
380/220 |
|
|
Электродинамическая стойкость ударному току КЗ, кА |
||
|
Сопротивление на фазу, Ом/км: |
||
|
активное |
0,2 |
|
|
реактивное |
0,1 |
|
|
Число и размеры шин на фазу, мм |
35×5 |
|
По номинальному току группы ЭП для группы2 выбираем распределительный шинопровод ШРА-73на номинальный ток 630А.
Таблица 9.3 — Технические данные распределительного шинопровода ШРА-73на номинальный ток 630А
|
Номинальный ток, А |
||
|
Номинальное напряжение, В |
380/220 |
|
|
Электродинамическая стойкость ударному току КЗ, кА |
||
|
Сопротивление на фазу, Ом/км: |
||
|
активное |
0,085 |
|
|
реактивное |
0,075 |
|
|
Число и размеры шин на фазу, мм |
80×5 |
|
Потеря напряжения в распределительном шинопроводе с равномерной нагрузкой:
Для группы 1:
Для группы 2:
Для группы 3:
Выбираем кабели, питающие ШРА, согласно току группы электроприёмников. При этом для каждой группы длина выбранного кабеля составляет 5 м. (от ШМА до вводной коробки ШРА).
Таблица 9.4 — Выбор кабелей питающих ШРА
|
№ группы |
I ном группы , А |
Марка кабеля |
I доп кабеля , А |
Сопротивление кабеля r 0 /x0 |
|
|
АВВГ-5×50 |
0,6 /0,33 |
||||
|
547,24 |
|||||
|
225,21 |
АВВГ-5×150 |
0,1 /0,3 |
|||
Присоединение шин ШРА-73 на номинальный ток 630 А к магистральным шинам ШМА-73 осуществим непосредственно шинами ШРА с использованием специальной ответвительной секции, т.к. кабель на номинальный ток группы 2 отсутствует.
В вводных коробках шин ШРА устанавливаем автоматические выключатели на соответствующие номинальные токи. Для обеспечения селективности работы выключателей следует выбрать селективные выключатели с возможностью изменения уставки времени срабатывания.
Для ШРА группы 1 выбираем выключатель серии ВА51 с номинальным током I ном выкл = 100 А — ВА51−31−3.
Для ШРА группы 2 выбираем выключатель серии ВА51 с номинальным током I ном выкл = 630 А — ВА51−39−3.
Для ШРА группы 3 выбираем выключатель серии ВА51 с номинальным током I ном выкл = 250 А — ВА51−35−3.
Выбираем кабели от ШРА до станков.
Таблица 9.5 — Выбор кабелей, питающих ЭП
|
№ ЭП |
P ном ЭП, кВт |
cos ц ЭП |
S ном ЭП , кВА |
I ном ЭП , А |
Марка кабеля |
I доп кабеля , А |
r 0 /x0 , Ом |
L кабеля, м |
|
|
0,65 |
15,385 |
23,38 |
ВВГ-5×6 |
3,06/ 0,09 |
6,5 |
||||
|
0,6 |
6,667 |
10,13 |
ВВГ-5×2,5 |
7,55/ 0,12 |
|||||
|
0,65 |
15,385 |
23,38 |
ВВГ-5×6 |
3,06/ 0,09 |
6,5 |
||||
|
0,97 |
12,371 |
18,8 |
ВВГ-5×6 |
3,06/ 0,09 |
|||||
|
1,5 |
0,6 |
2,5 |
3,8 |
ВВГ-5×1,5 |
12,6/ 0,12 |
9,2 |
|||
|
0,6 |
7,6 |
ВВГ-5×1,5 |
12,6/ 0,12 |
4,2 |
|||||
|
0,6 |
7,6 |
ВВГ-5×1,5 |
12,6/ 0,12 |
4,2 |
|||||
|
22,9 |
0,6 |
38,167 |
ВВГ-5×16 |
1,2/ 0,07 |
9,2 |
||||
|
7,5 |
0,6 |
12,5 |
ВВГ-5×4 |
4,56/ 0,09 |
|||||
|
0,55 |
18,182 |
27,63 |
ВВГ-5×6 |
3,06/ 0,09 |
4,2 |
||||
|
0,6 |
66,667 |
101,3 |
АВВГ-5×35 |
0,9/ 0,06 |
|||||
|
0,55 |
90,909 |
138,13 |
АВВГ-5×50 |
0,6/ 0,06 |
5,3 |
||||
|
2,6 |
0,55 |
4,727 |
7,2 |
ВВГ-5×1,5 |
12,6/ 0,12 |
||||
|
9,6 |
0,55 |
17,455 |
26,52 |
ВВГ-5×6 |
3,06/ 0,09 |
||||
|
2,6 |
0,55 |
4,727 |
7,2 |
ВВГ-5×1,5 |
12,6/ 0,12 |
||||
|
11,9 |
0,6 |
19,833 |
30,13 |
ВВГ-5×6 |
3,06/ 0,09 |
||||
|
11,9 |
0,6 |
19,833 |
30,13 |
ВВГ-5×6 |
3,06/ 0,09 |
||||
|
11,9 |
0,6 |
19,833 |
30,13 |
ВВГ-5×6 |
3,06/ 0,09 |
4,25 |
|||
|
11,9 |
0,6 |
19,833 |
30,13 |
ВВГ-5×6 |
3,06/ 0,09 |
4,25 |
|||
|
1,5 |
0,55 |
2,727 |
4,14 |
ВВГ-5×1,5 |
12,6/ 0,12 |
||||
|
4,15 |
0,55 |
7,545 |
11,46 |
ВВГ-5×2,5 |
7,55/ 0,12 |
4,2 |
|||
|
4,15 |
0,55 |
7,545 |
11,46 |
ВВГ-5×2,5 |
7,55/ 0,12 |
||||
|
11,9 |
0,6 |
19,833 |
30,13 |
ВВГ-5×6 |
3,06/ 0,09 |
||||
|
11,9 |
0,6 |
19,833 |
30,13 |
ВВГ-5×6 |
3,06/ 0,09 |
||||
|
0,55 |
90,909 |
138,13 |
АВВГ-5×50 |
0,6/ 0,06 |
|||||
|
1,5 |
0,55 |
2,727 |
4,14 |
ВВГ-5×1,5 |
12,6/ 0,12 |
5,5 |
|||
|
5,5 |
0,6 |
9,167 |
13,93 |
ВВГ-5×4 |
4,56/ 0,09 |
5,3 |
|||
|
0,55 |
5,455 |
8,29 |
ВВГ-5×1,5 |
12,6/ 0,12 |
6,5 |
||||
|
0,6 |
0,55 |
1,091 |
1,66 |
ВВГ-5×1,5 |
12,6/ 0,12 |
8,2 |
|||
|
0,55 |
7,273 |
11,05 |
ВВГ-5×2,5 |
7,55/ 0,12 |
10,2 |
||||
10. Выбор и проверка предохранителей
Предохранитель выбирается по току короткого замыкания в расчётной точке системы. Для предохранителя, установленного на стороне ВН, это точка К0.
;
;
;
;
;
Выбираем предохранители ПКТ-10−8-12,5 У3
Таблица 10.1 — Параметры предохранителя
|
Условие выбора |
Расчётные данные предохранителей |
Каталожные данные предохранителей |
|
|
10 кВ |
10 кВ |
||
|
7,452 А |
8 А |
||
|
1716,21 А |
12,5 кА |
||
Время срабатывания предохранителя:
при .
11. Выбор и проверка разъединителей
Выбор разъединителя осуществляется по величине теплового импульса тока КЗ. Для этого необходимо знать время срабатывания предохранителя. Тепловой импульс тока КЗ:
Выбор разъединителя со стороны ВН:
;
;
- Выбираем разъединитель РВРЗ-Ш-10/2000 У3.
Таблица 11.1 — Параметры разъединителя
|
Условие выбора |
Расчётные данные разъединителей |
Каталожные данные разъединителей |
|
|
10 кВ |
10 кВ |
||
|
7,452 А |
2000 А |
||
|
4829,904 А |
85 кА |
||
|
23,563 кА 2
|
3969 кА 2
|
||
Выбор выключателя нагрузки со стороны ВН:
Выбираем выключатель ВНА-10/400−10зпУ3.
Таблица 11.2 — Параметры выключателя
|
Условие выбора |
Расчётные данные выключателей |
Каталожные данные выключателей |
|
|
10 кВ |
10 кВ |
||
|
7,452 А |
400 А |
||
|
1716,21 А |
10 кА |
||
|
23,563 кА 2
|
100 кА 2
|
||
12. Расчёт токов короткого замыкания
Схему замещения для расчёта токов КЗ составим для приёмника максимальной мощности (ЭП № 25 — токарный восьмишпиндельный полуавтомат).
Рис 12.1.Фрагмент расчётной однолинейной схемы электроснабжения цеха.
кл1 — кабельная линия от ШМА к автомату «а2», установленному на вводе ШРА: АВВГ-5×150;;; ;
- кл2 — кабельная линия от автомата «а3», установленного на ШРА, до ЭП: АВВГ-5×50;;;
- .
Рис 12.2. Схема замещения фрагмента расчётной схемы.
Z c , Zкл , Zтр , и IК0 , IК1 рассчитаныв разделах 7и 8.
;
;
где l — длина ШМА от места присоединения к шинам НН трансформатора до места присоединения шин ШРА, питающих рассматриваемый ЭП.
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Расчёт тока КЗ в точке К2:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Расчёт тока КЗ в точке К3:
;
;
;
;
;
;
;
;
Расчёт токов однофазного КЗ:
для всех участков сети.
Для трансформаторов, :
;
;
Система:
;
Для шин, :
ШМА:
;
;
ШРА:
;
;
Для кабелей, :
кл:
;
;
кл1:
;
;
кл2:
;
;
Расчёт тока однофазного КЗ в точке К0:
;
;
;
;
;
;
Расчёт тока однофазного КЗ в точке К1:
;
;
;
;
;
;
Расчёт тока однофазного КЗ в точке К2:
;
;
;
;
;
;
Расчёт тока однофазного КЗ в точке К3:
;
;
;
;
;
;
- Результаты расчётов сводим в таблицу.
Таблица 12.1 — Результаты расчёта токов КЗ.
|
Место КЗ |
К0 |
К1 |
К2 |
К3 |
|
|
1716,21 |
1060,8 |
1048,665 |
1026,2 |
||
|
4829,904 |
2407,8 |
2368,409 |
2262,524 |
||
|
1715,7 |
1063,69 |
1035,808 |
992,35 |
||
13. Выбор защитной аппаратуры в питающих и цеховых сетях
Для проверки аппаратуры на селективность рассмотрим электроприёмник максимальной мощности и по линии от ЭП до шин НН трансформаторов КТП произведём расчёт токовых уставок тепловых и электромагнитных расцепителей выбранных автоматических выключателей.
Произведём расчёт для ЭП № 25 (токарный восьмишпиндельный полуавтомат).
Параметры ЭП
|
Р н , кВт |
cosц |
I н , А |
I п , А |
|
|
0,55 |
138,123 |
690,615 |
||
По номинальному току двигателя выбираем автоматический выключатель ВА51−33−3 с номинальным током расцепителей I н выкл = 160 А.
Ток срабатывания теплового расцепителя:
где К 1 = 1,2 — уставка срабатывания теплового расцепителя,
К п — коэффициент, характеризующий условия пуска. При лёгком пуске К п = 2,5.
Расчётный ток срабатывания электромагнитного расцепителя:
К н = 1,25 — коэффициент надёжности отстройки отсечки от пикового тока.
Полученный ток срабатывания электромагнитного расцепителя сопоставляется с коэффициентом кратности срабатывания К кр , взятым из справочных данных.
Должно выполняться условие:
Коэффициент кратности срабатывания для данного выключателя принимаем К кр = 6.
Ток срабатывания не должен превышать значения токов трёхфазного и однофазного КЗ на данном участке.
Для группы электроприёмников автоматический выключатель (выключатель в вводной коробке шин ШРА) выбираем по рабочему току группы I р гр . Выбираем выключатель ВА51−35−3 с номинальным током расцепителей I н выкл = 250 А.
При выборе автоматического выключателя на группу электроприёмников электромагнитный расцепитель отстраиваем от пикового тока группы ЭП:
где I р гр = 225,21 А — рабочий ток группы ЭП.
Расчётный ток срабатывания электромагнитного расцепителя:
Коэффициент кратности срабатывания для данного выключателя принимаем К кр = 4. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя:
Ток срабатывания не должен превышать значения токов трёхфазного и однофазного КЗ на данном участке.
Тепловой расцепитель отстраивается от:
1) номинального тока:
2) пускового тока:
За расчётный ток срабатывания теплового расцепителя принимаем большее из полученных значений.
Ток срабатывания теплового расцепителя:
Для защиты трансформатора на стороне НН выключатель выбираем по расчётному току цеха. Принимаем выключатель ВА51−35−3 с номинальным током расцепителей I н выкл = 250 А.
Тепловой расцепитель отстраивается исходя из 40%-ной перегрузки по расчётному току:
где Iр = — расчётный ток цеха Расчётный ток срабатывания электромагнитного расцепителя:
Коэффициент кратности срабатывания для данного выключателя принимаем К кр = 4.
Ток срабатывания не должен превышать значения токов трёхфазного и однофазного КЗ на данном участке.
Для обеспечения селективности работы выключателей следует выбрать уставки времени срабатывания выключателей. Для первого выключателя, защищающего рассматриваемый ЭП, применяем мгновенную токовую отсечку, t ср1 = 0 с. Для выключателя на группу электроприёмников установим выдержку времени срабатывания Д t = 0,5 с, тогда t ср2 = 0,5 с. Для выключателя на стороне НН трансформатора t ср3 = 1 с.
14. Проверка выбранной защитной аппаратуры на селективность
По окончании выбора защитных автоматических выключателей необходимо их проверить на селективность срабатывания. Для этого строится диаграмма селективности — на одном чертеже в одном масштабе строятся время-токовые характеристики всех последовательно установленных в цепи автоматических выключателей.
1 — характеристика выключателя ВА51−33−3; 2 — характеристика выключателя ВА51−35−3; 3 — характеристика выключателя ВА51−35−3; 4 — номинальный ток ЭП; 5 — пусковой ток ЭП; 6 — рабочий ток группы ЭП; 7 — пиковый ток группы ЭП.
Рис. 14.1. Диаграмма селективности
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта произведён расчёт электрических нагрузок цеха с определением расчётной мощности цеха, светотехнический расчёт цеха, выбраны число и мощность трансформаторов цеховой трансформаторной подстанции с учётом требований надёжности электроснабжения, произведён расчёт компенсации реактивной мощности, определён условный центр электрических нагрузок цеха и местоположение цеховой подстанции и её конструктивное исполнение. Произведён расчёт цеховой и питающей сети, выбраны магистральные и распределительные шинопроводы, а также кабели, питающие электроприёмники, произведён выбор и проверка предохранителей и разъединителей, устанавливаемых в КТП. Рассчитаны токи короткого замыкания в заданных точках схемы электроснабжения, выбрана защитная аппаратура и проверена на селективность срабатывания с построением диаграммы селективности.
Также выполнена графическая часть, состоящуая из двух чертежей на листах формата А1:
- План цеха с обозначением КТП, трасс кабельных линий, распределительных и магистральных шинопров
- Принципиальная схема электроснабжения цеха с указанием типов основных электрических элементов.
Р.
А. Методические
2. Проектирование промышленных электрических сетей. — Москва: «Энергия», 1979.
3. Электромонтажные устройства и изделия. Справочник. — Москва: Энергоатомиздат, 1983.
Кабышев А. В., В. И. Электроснабжение, В. Г. Электротехнический
7. Правила устройства электроустановок. — М.: Энергоатомиздат, 2003.
8. СНиП 23−05−95. Естественное и искусственное освещение. Минстрой России, 1995.
