Электроснабжение механического цеха

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 1. ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ 1.1. Характеристика объекта 1.2. Описание схемы электроснабжения
1.3. Конструкция силовой и осветительной сети 2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ 2.1.Расчет освещения 2.2. Расчет электрических нагрузок 2.3.Компенсация реактивной мощности 2.4. Выбор трансформаторов питающей подстанции 2.5. Выбор места расположения питающей подстанции 2.6. Расчёт сети 0,38кВ Выбор аппаратов защиты 2.7. Расчет сети напряжением выше 1кВ 2.8. Расчет токов короткого замыкания 2.9.Выбор оборудования питающей подстанции ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ВВЕДЕНИЕ
Повышение уровня электрификации производства и эффективности использования энергии основано на дальнейшем развитии энергетической базы, непрерывном увеличении электрической энергии. Повышение эффективности совместного использования тепловых и гидравлических станций основано на ускоренном развитии ЕЭС страны, объединяющей кроме европейской части бывшего СССР также Урал, Казахстан и районы Заподной Сибири. Для передачи больших потоков электрической энергии из этих районов в европейскую часть страны сооружаются линии электропередач сверхвысокого напряжения 1150кВ переменного и 1500 постоянного токов. В настоящее время при наличии мощных электрических станций, объединённых в электрические системы, имеющии высокую надёжность электроснабжения, на многих промышленых предприятиях продолжается сооружение электростанций. Необходимость их сооружения обуславливается большой удалённостью от энергетических систем, потребностью в тепловой энергии для производственных нужд и отопления, необходимостью резервного питания ответственных потребителей. Проектирование систем электроснабжения ведётся в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования вопросы электроснабжения предприятий получили форму типовых решений. В настоящее время разработаны метода расчётов и проектирования цеховых сетей, выбора мощности цеховых трансформаторов, методика определения цеховых нагрузок и т. д. В связи с этим большое значение приобретают вопросы подготовки высоко квалифицированных кадров, способных успешно решать вопросы проектирования электроснабжения и практических задач. 1.ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ 1.1.Характеристика объекта Механический участок занимается ремонтом и изготовлением различных деталей и металлоконструкций, необходимых для основного производства. В состав цеха водят различные металлообрабатывающие станки, сварочное и грузоподъёмное оборудование, вентиляторы. Мощность электроприёмников цеха составляет от 5 до 105 кВт. Электроприёмники работают в длительном (металлообрабатывающий станки, вентиляторы) и в повторно кратковременном режимах (машины дуговой сварки, грузоподъёмное оборудование ). Электроприёмники цеха работают на переменном 3-х фазном токе (металлообрабатывающии станки, вентиляторы, грузоподъёмное оборудование ) и однофазном токе (машины дуговой сварки, освещение). Электроприёмники цеха относятся к третьей категории по требуемой степени надёжности электроснабжения. Окружающая среда в цехе нормальная, поэтому всё оборудование в цехе выполнено в нормальном исполнении. Площадь цеха составляет 1728м2 Исходные данные представлены в табл. 1, план объекта – на рис. 1 Таблица 1 Номер по плану Наименование электроприем-ников Кол-во Рном, кВт Uном, кВ 1 2 3 4 5 6 Металлорежущий станок 8 5 0,38 1 2 3 4 5 8 Металлорежущий станок 5 5 0,38 3 Карусельный станок с ЧПУ 3 105 0,38 4 Универсальный станок с ЧПУ 1 70 0,38 10 Вентилятор 4 11 0,38 11 Кран-балка, ПВ=25% 2 5 0,38 14 Машины дуговой сварки, ПВ=65% 4 2,52 0,22 рис. 1 1.2.Описание схемы электроснабжения Электроснабжение механического участка осуществляется от 2х трансформаторной подстанции 6/0,4кВ с мощностью трансформаторов по 250 кВА каждый. В свою очередь ТП6/0,4 кВ питается по взаиморезервируемым кабельным линиям ААБ 3х35, проложенных в земле, от вышестоящей подстанции 35/6кВ с трансформатором мощностью 4000кВА, которая запитывается от энергосистемы по одноцепной воздушной линии АС-25. На стороне 6кВ ТП 6/0,4 в качестве защитного коммутационного оборудования установлены масляные выключатели и разъединители. На стороне 0,4 кВ в качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания установлены предохранители. 1.3. Конструкция силовой и осветительной сети Для приема и распределения электроэнергии на механическом участке установлены распределительные щиты. Электроприемники запитываются от ШР проводом, проложенным в трубах. В качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания применены предохранители. Освещение цеха выполнено 55-ю светильниками Гс с лампами накаливания мощностью 500Вт. Осветительные сети выполняются проводом АПВ-2,5мм² проложенным в трубе. Питание рабочего освещения производится от осветительного щитка ОЩВ-12, в котором в качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания и перегруза установлены автоматические выключатели. 2.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 2.1. Расчет освещения Расчет освещения проводится по методу коэффициента использования светового потока. В качестве источника света примем к установке лампы накаливания мощностью 500Вт. Расчёт сводится к определению необходимого числа ламп в соответствии с нормированной освещённостью. Число ламп определяется по формуле:
N = E · Kз · Z · S / U · Фл, (1) где E – нормированная освещенность, Е = 150лк [1, табл. П 15]; Z – коэффициент, учитывающий снижение светового потока при эксплуатации, Z = 1,1 [1, С. 344]; Kз – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения светового
потока по освещаемой поверхности, Kз = 1,3 [1, табл.19.1]; S – площадь помещения, м²; Фл – световой поток одной лампы, Фл = 8200лм, [2, табл.3.12]; U – коэффициент использования светового потока, определяется в зависимости от типа светильника, лампы, показателя помещения и коэффициентов отражения: рn – от потолка, рс – от стен, рр – от рабочей поверхности. Показатель помещения ι находим по формуле: ι = (А · В)/ Нр · (А + В), (2) где А – длина помещения, м; В – ширина помещения, м; Нр – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м. ι = (36 · 48)/ 4 · (36 + 48) = 5,14 Для светильника Гс при: рn - 50℅, рс - 30℅, рр -10℅, ι=5,14 U=82% [2,прил.5,табл.3], определяем по формуле (2) число ламп: N =150 · 1,3 · 1,1 · 1728/0,82 · 8200 = 55 шт Примем к установке 55 светильников типа Гс с лампой накаливания Г220-500, которые установим в пять рядов по 11 светильников. Находим число ламп аварийного освещения ( 25℅ от рабочего ). 55 · 0,25 = 14 шт 2.2.Расчет электрических нагрузок Расчет силовых электрических нагрузок ведётся по узлу нагрузки ( шкаф распределительный, шинопровод, трансформаторная подстанция). Все приёмники данного узла нагрузки делятся на характерные технологические группы. Для каждой группы по [3, табл. 4.1] находят коэффицент использования Ки, коэффициент активной мощности cos φ и коэффициент реактивной мощности tg φ. Находят установленную мощность для каждой группы электроприёмников по формуле: Руст=N * Рном , (3) где N – число электроприёмников; Рном – номинальная мощность одного электроприёмника, кВт. Для каждой технологической группы находят среднесменную активную Рсм и среднесменную реактивную Qсм мощности по формулам: Рсм = Ки * Руст , (4) Qсм = Рсм * tg φ, (5) По узлу нагрузки находят суммарную установленную мощность ∑Pуст, активную суммарную среднесменную мощность ∑Pсм и сумарную среднесменную реактивную мощность ∑Qсм: ∑Pуст = ∑Pуст i , (6) ∑Pсм = ∑Pсм i , (7) ∑Qсм = ∑Qсм i , (8) где ∑Pуст i – суммарная установленная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт; ∑Pсм I - активная суммарная среднесменная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт; ∑Qсм I - суммарная среднесменная реактивная мощность i-ой технологической группы электроприёмников, кВт. Определяют групповой коэффициент использования по формуле: Ки.гр = ∑Pсм / ∑Pуст , (9) Определим модуль нагрузки: m = Рном. max/Рном. min, (10) где Рном. max - наибольшая активная номинальная мощность приёмника в группе, кВт; Рном. min - наименьшая активная номинальная мощность приёмника в группе, кВт. Определяют эффективное число приёмников. При m ≤ 3, nэ = N. Далее определяем в зависимости от группового коэффициента использования и эффективного числа электроприёмников коэффициент максимума Км [4, табл 2-7] Определяют расчётную максимальную активную Рм и реактивную Qм мощности по формулам: Рм = Км ∙ ∑Рсм, (11) Qм = Lм ∙ ∑Qсм, (12) где Lм – коэффициент максимума реактивной мощности. Определяют полную максимальную мощность Sм и максимальный расчётный ток Iр: Sм = √Рм2 + Qм2 , (13) Iр = S/√3 ∙ Uном, (14) Для остальных распределительных шкафов расчёт аналогичен, результаты сведены в табл. 2 Таблица 2 Номер по плану Кол-во Руст кВт Ки Мощность сред-несменная Cos φ tg φ nэ m Км Расчётная мощность Iр А Рсм кВт Qсм кВАр Р кВт Q кВАр S кВА 10/1 1 11 0,65 7,15 5,2 0,8 0,73 8 2,2 1,7 17,8 14 22,6 34,4 11/1 11/2 2 5 0,05 0,25 0,43 0,5 1,73 6/1 6/2 6/3 6/4 6/5 5 25 0,12 3 7,05 0,4 2,35 На шинах ШР-1 8 41 0,25 10,4 12,68 10/2 1 11 0,65 7,15 5,2 0,8 0,73 8 2,2 1,7 19,5 16,6 25,6 39 6/6 6/7 6/8 8/1 8/2 8/3 8/4 7 35 0,12 4,2 9,87 0,4 2,35 На шинах ШР-2 8 46 0,25 11,4 15,07 10/3 1 11 0,65 7,15 5,2 0,8 0,73 2,5 2,8 87 106,8 138 212,3 8/5 1 5 0,12 0,6 1,41 0,4 2,35 14/1 14/2 14/3 14/4 4 10,2 0,3 3 7,9 0,35 2,58 4 1 70 0,17 11,9 13,7 0,65 1,15 На шинах ШР-3 7 96,1 0,24 22,7 28,1 10/4 1 11 0,65 7,15 5,2 0,8 0,73 3/1 3/2 3/3 3 315 0,17 53,6 61,6 0,65 1,15 Освещение ОЩВ-12 55 27,5 На шинах ШР-4 9,5 293,4 325 438 674 На шинах ТП 439,7 462 638 982 2.3. Компенсация реактивной мощности. Чтобы уменьшить потери мощности необходимо компенсировать реактивную нагрузку. Найдем необходимую мощность компенсирующего устройства: Qку = α · PрΣ · (tg φ ср.вз. - tgφс ) , (15) где α – коэффициент, учитывающий возможность снижения реактивной
мощности естественными способами, принимается равным 0,9 [4]; PрΣ – суммарная активная нагрузка на шинах 0,38кВТП; tg φ ср.вз – средневзвешенное значение реактивного коэфициента мощности; tgφс – реактивный коэфициент мощности, который необходимо достич после компенсации tgφс = 0,15 по заданию; Qку = 0,9 · 439,7· ( 1,05 – 0,15 ) = 356,2 кВАр tg φ ср.вз. = Q рΣ/PрΣ , (16) tg φ ср.вз. = 462 / 439,7 = 1,05, где РрΣ – суммарная расчётная активная нагрузка на шинах 0,38кВ ТП; QрΣ – суммарная расчётная реактивная нагрузка на шинах 0,38кВ ТП. По [5, табл. 10.11] выбираем комплектное компенсирующие устройство УК – 0,38 – 150НУ3 и УК – 0,38 – 220НУ3. Мощность компенсирующего устройства 370 кВАр. Находим уточнённую расчётную нагрузку на шинах 0,38кВ ТП: Sр = √ Рр∑2 + (Q рΣ - Qку)² (17) Sр = √ 439,7² + ( 462 – 370)² = 452 кВА 2.4. Выбор трансформаторов питающей подстанци Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховых промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. Критериями при выборе трансформаторов являются надёжность электроснабжения, условие обеспечения режима работы системы электроснабжения с минимумом потерь электроэнергии. Учитывая, что электропреимники цеха относятся к потребителям 3-й категории по надёжности электроснабжения, на питающей подстанции можно установить трансформатор. В соответствии с нагрузкой намечаем 2 варианта мощности трансформаторов: 1вар.- 1х630 кВА 2вар.- 2х250 кВА Расчёт покажем на примере 2-ого варианта. 1)Определяем коэффициент загрузки трансформаторов: Кз = Sр/N * Sном.тр, (18) где N – число устанавливаемых трансформаторов; Sном.тр – номинальная мощность одного трансформатора Кз = 452/2 * 250 = 0,9 , 2)Проверяем трансформаторы по аварийному режиму. Так как масляные трансформаторы в аварийном режиме допускают перегрузку на 40% по 6 часов в сутки в течении 5 суток, то при отключении одного трансформатора второй с учётом допустимого перегруза пропустит 0,4·250 = 350кВА Дефицит мощности составит 452-350 = 102кВА, но т.к. электроприёмники относятся к 3 категории по надёжности электроснабжения, то часть их на время ремонта можно отключить. 3)Проверяем трансформаторы по экономически целесообразному режиму. Находим стоимость потерь энергии: Сn = Со∙N∙Tм[∆Рхх+Ки.п∙Iхх∙Sном.тр/100+Кз2∙(∆Ркз+Кип∙Uк∙Sном.тр/100)], (19) где Со – стоимость одного кВт·ч, на текущий, Со = 0,81 руб/кВт∙ч; Тм – число использования максимума нагрузки. Тм = 2000ч, [3, с. 38]; ∆Рхх – потери мощности холостого хода, ∆Рхх=0,91кВт [5, табл. 27.6]; Ки.п – Коэффициент изменения потерь, Ки.п = 0,03 кВт/кВАр [5]; Iхх – ток холостого хода, Iхх= 2,3% [5, табл. 27.6]; ∆Ркз – потери мощности короткого замыкания, ∆Ркз=3,7 [5, табл. 27.6]; Uк – напряжение короткого замыкания, Uк = 6,5% [5, табл. 27.6] Сn=0,81∙2∙2000[0,74+0,03∙2,3∙250/100+0,9(3,7+0,03∙6,5∙250/100]=8576,6 руб, Находим капитальные затраты: К = N · Cс.тр, (20) где Cс.тр – стоимость одного трансформатора, Cс.тр = [5, табл. 27.6]; Са = Ка · К (21) Са = 0,12 · 1500 = 180руб где Ка - коэффициент учитывающий отчисления на амортизацию и эксплуатацию, для трансформаторов Ка = 0,12 [5] Находим суммарные ежегодные затраты: С∑= Сn + Са (22) С∑= 8576,6 + 180 = 8756,6руб Для первого варианта расчёт аналогичен, результаты сведены в табл. 3 Таблица 3 Наименование параметров Вариант 1 1 х 630 кВА Вариант 2 2 х 250 кВА Кз 0,72 0,9 ∆Рх.х, кВт 1,31 0,74 ∆Ркз, кВт 7,6 3,7 Uк, % 5,5 6,5 Iхх, % 2 2,3 Тм , ч 2000 2000 Со, руб/кВт∙ч 0,81 0,81 Сn, руб 8557,5 8576,6 К, руб 1600 1500 Ка, руб 0,12 0,12 Са, руб 192 180 С∑, руб 8749,5 8756,6 Так как варианты по суммарным затратам отличаются менее чем на 3%: (8756 –8749,5)*100/8749,5 = 0,08%, то варианты считаются равноценными, поэтому выбираем вариант с наименьшими капитальными затратами т. е. 2 х 250 кВА. 2.5. Выбор места расположения питающей подстанции Место расположения ШР определяется по картограммам нагрузок в зависимости от мощности, запитанных от него электроприёмников. Распределительные шкафы и цеховую трансформаторную подстанцию целесообразно устанавливать в центре электрических нагрузок (ЦЭН). Координаты ЦЭН определяют по формуле: Хцэн = ΣХiРi/ ΣРном.i , (23) Yцэн = ΣYiРi/ ΣРном.i , (24) где Хi - координата i – го электроприёмника по оси абсцисс, м; Yi – координата i – го электроприёмника по оси ординат, м; Рном.i – номинальная мощность i – го электроприёмника, кВт.
Для трансформаторной подстанции берутся координаты всех ШР. Расчёты рассмотрим на примере ШР-1: Покажем расчёт на примере ШР-1 Хцэн = (1,5 · 11 + 9 · 5 + (12,5 · 5) · 4 + 17 · 5 + 20 · 5) /46 = 496,5/46 = 11м , Yцэн = (50 · 11 + (50 · 5) · 2 + 45 · 5 + 42 · 5 + 39 · 5 + 36 · 5 + 45 · 5)/46 =
= 2085/46 = 45,5м, Для остальных шкафов распределительных и подстанций расчёт аналогичен, результаты сведены в табл. 4 Таблица 4 Номер ШР Расчётные координаты (X;Y) Координаты установки (X;Y) ШР-1 (11;45,5) (11;51) ШР-2 (25;41) (25;51) ШР-3 (32;22) (35,5;22) ШР-4 (15;8) (15;1) ТП (19;7) Вне цеха 2.6. Расчёт сети 0,38кВ Выбор аппаратов защиты Выбор сечения проводника для отдельного электроприемника покажем на примере вентилятора 10/1. Сечение питающего проводника выбираем по следующим условиям: 1) По допустимому нагреву Iдоп ≥ Iр , (25) где Iдоп – допустимый ток проводника, определяется сечением токоведущей жилы, ее материалом, количеством жил, типом изоляции и условиями прокладки, А; Iр =Рном/√3 · U ·cosφ, (26) Iр =11/√3 · 0,38 · = 21А, Данному току соответствует провод АПВ сечением 4 мм² с Iдоп = 28 А [7, табл. 1.3.5] 2) Проверяем выбранное сечение по допустимым потерям напряжения: ∆Uдоп ≥ ∆Uр (27) где ∆Uдоп – допустимые потери напряжения, ∆Uдоп = 5% ∆Uр – расчётные потери напряжения, % ∆Uр% = 105 · Рном · L (ro + xo tg φ)/ U ном² (28) где L – длина проводника, км; ro - активное сопротивление 1км проводника, ro = 3,12Ом/км, [8, табл. 2-5]; xo - реактивное сопротивление 1км проводника, xo = 3,12Ом/км, [8, табл. 2-5]; ∆Uр%= 105 · 11 · 0,012 · (3,12 + 0,073 · 0,75) / 380² = 0,28 % т.к. и ∆Uр В качестве аппарата защиты выбираем предохранитель по следующим условиям: Uном.пр > Uном , (29) Iном.пр > Iр , (30) Iпл.вс > Iпик / α, (31) где Uном.пр – номинальное напряжение предохранителя, В; Iном.пр - номинальный ток предохранителя, А; Iпл.вс – номинальный ток плавкой вставки, А; Iпик – пиковый ток, А; α – коэффициент, учитывающий условия пуска, α = 2,5 [3, табл. 6.3] Iпик = Кп ∙ Iр , (32) где Кп – кратность пускового тока по отношению к току нормального режима, Кп = 5 [3]; Iпик = 21∙5 = 105А Uном.пр > 380В , (33) Iном.пр > 21А , (34) Iпл.вс > 105/2,5 = 42А , (35) Выбираем предохранитель ПН-2 Iном=100А Iпл.вс=50А. Проверяем выбранный провод на соответствие выбранному предохранителю по условию: Iдоп ≥ Кз ∙ Iз , (36) где Кз – кратность допустимого тока проводника по отношению к току срабатывания аппарата защиты, Кз=1 [3, табл. 6.5]; Iз – ток срабатывания защиты, Iз=50А. т.к. 28 Расчёт для группы электроприёмников покажем на примере ШР-1. В соответствии с условием (24) Iр = 34,4А. Выбираем провод АПВ-10мм2 [7, табл. 1.3.5]. По формуле (28) находим: ∆Uр%= 105 · 17,8 · 0,05 · (3,12 + 0,073 · 0,75) / 380² = 2 %, Провод АПВ-10мм2 соответствует допустимым потерям напряжения, т.к. ∆Uр=2%≤∆Uдоп=5% [7] В качестве аппарата устанавливаем предохранитель Находим пиковый ток: Iпик = Iр – Ки ∙ Iнб + Iпуск.нб (37) где Iпик – пусковой ток наибольшего электроприёмника Iпик = 34,4 – 0,65 ∙ 20,8 + 140 = 124,9 По условиям (29), (30), (31) выбираем предохранитель ПН-2 Iном.пр =100А , Iпл.вс =50А, Проверяем предохранитель по селективности, однолинейная схема ШР-1 дона на рис. 2 Рис. 2 Предохранитель на вводе не селективен, поэтому выбираем предохранитель ПН-2 Iном.пр =100А , Iпл.вс =80А Проверяем выбранный провод на соответствие выбранному предохранителю по условию (36), т.к. 34,4 ≤ 1 ∙ 80, то провод не соответствует аппарату защиты, поэтому находим, что данному предохранителю соответствует провод АПВ-35мм2 [7, табл. 1.3.5]. Для остальных электроприемников и шкафов распределительных расчёт аналогичен, результаты сведены в табл. 5 Таблица 5 № линии Трасса Проводник Предохранитель Откуда Куда Марка Сечение мм² Кол-во жил Длина м Тип Iном А Iпл. вс А 1 ТП 35/6 ТП 6/0,4 ввод 1 ААБ 3*35 150 2 ТП 35/6 ТП 6/0,4 ввод 2 ААБ 3*35 150 3 ТП 6/0,4 Секция1 ШР-1 АПВ 35 4 55 ПН-2 100 80 4 ТП 6/0,4 Секция1 ШР-2 АПВ 70 4 65 ПН-2 250 150 5 ТП 6/0,4 Секция2 ШР-3 СБ 3*185+1*95 85 ПН-2 400 350 6 ТП 6/0,4 Секция2 ШР-4 СБ 2(3*185+ 1*95) 55 ПН-2 600 600 7 ШР-1 10/1 АПВ 16 4 15 ПН-2 100 50 8 ШР-1 6/1 АПВ 2,5 4 10 ПН-2 100 40 9 ШР-1 6/2 АПВ 2,5 4 15 ПН-2 100 40 10 ШР-1 6/3 АПВ 2,5 4 20 ПН-2 100 40 11 ШР-1 6/4 АПВ 2,5 4 25 ПН-2 100 40 12 ШР-1 6/5 АПВ 2,5 4 10 ПН-2 100 40 13 ШР-1 11/1 АПВ 2,5 4 5 ПР-2 15 15 14 ШР-1 11/2 АПВ 2,5 4 5 ПН-2 15 15 15 ШР-2 8/1 АПВ 10 4 10 ПН-2 100 40 16 ШР-2 8/2 АПВ 10 4 15 ПН-2 100 40 17 ШР-2 8/3 АПВ 10 4 20 ПН-2 100 40 18 ШР-2 8/4 АПВ 10 4 25 ПН-2 100 40 19 ШР-2 6/6 АПВ 2,5 4 25 ПН-2 100 40 20 ШР-2 10/2 АПВ 16 4 10 ПН-2 100 50 21 ШР-2 6/7 АПВ 2,5 4 25 ПН-2 100 40 22 ШР-2 6/8 АПВ 2,5 4 25 ПН-2 100 40 23 ШР-3 4 АПВ 50 4 10 ПН-2 250 250 24 ШР-3 8/5 АПВ 10 4 25 ПН-2 100 40 25 ШР-3 10/3 АПВ 16 4 25 ПН-2 100 50 26 ШР-3 14/1 АПВ 10 4 15 ПН-2 100 30 27 ШР-3 14/2 АПВ 10 4 20 ПН-2 100 30 28 ШР-3 14/3 АПВ 10 4 25 ПН-2 100 30 29 ШР-3 14/4 АПВ 10 4 25 ПН-2 100 30 30 ШР-4 3/1 АПВ 120 4 15 ПН-2 400 400 31 ШР-4 3/2 АВВГ 120 4 10 ПН-2 400 400 32 ШР-4 3/3 АВВГ 120 4 10 ПН-2 400 400 33 ШР-4 10/4 АПВ 16 4 15 ПН-2 100 50 2.7. Расчет сети напряжением выше 1кВ Определяем экономически целесообразное сечение по формуле: Sэк = Iр/ Jэк , (38) где Jэк – экономическая плотность тока, Jэк = 1,2 А/мм2 [3, табл. 6.8]; В соответствии с формулой (26)
Iр = 2 · 250 / √3 · 6 = 48А, Sэк = 48 / 1,2 = 40 мм², Выбираем ближайшее стандартное сечение - 35 мм². Выбираем кабель ААБ-3х35мм2. Проверяем выбранный кабель на термическую стойкость к токам к.з. Термически устойчивое сечение к токам к.з. определяется по формуле: Fm.y.= I∞ · √t пр / С, (39) где I∞ - установившееся значение периодической составляющей тока к.з., I∞ = 2850А(см. разд. 2.8); С – коэффициент, учитывающий разницу теплоты выделенной проводником до и после короткого замыкания, С = 95 [3, с. 200]; tпр – фиктивное время, при котором установившийся ток к.з выделяет то же количество теплоты, что и действительный ток к.з. за действительное время при tg = 0,15с, t пр = 0,2с, при β’’=2 [3, рис. 15.10]. Кабель ААБ 3 х 35 термически устойчив к токам короткого замыкания. Окончательно выбираем кабель ААБ 3 х 35 2.8. Расчет токов короткого замыкания Расчёт проводим в относительных единицах при базисных условиях. В соответствии с заданием и результатами проектирования составляем расчётную схему и схему замещения. Расчётная схема дона на рис. 3, схема замещения на рис. 4 рис. 3 рис. 4 Примем что базисная мощность Sб = 100МВА, базисное напряжение Uб = 6,3кВ. Сопротивление воздушной линии находится по формуле: Хвл*б = Хо ∙ L ∙ Sб/U2ном.ср , (40) где Uном.ср – среднее номинальное напряжение ступени, кВ Хвл*б = 0,4 ∙ 45 ∙ 100/372 = 1,3 , Сопротивление трансформатора находится по формуле: (41) Определяем реактивное сопротивление кабельной линии по формуле (40): Хкл*б = 0,087 ∙ 0,15 ∙ 100/6,32 = 0,03 Находим активное сопротивление по формуле: rкл*б = rо ∙ L ∙ Sб/U2ном.ср.каб , (42) rкл*б = 0,894 ∙ 0,15 ∙ 100/6,32 = 0,33 Используя признаки параллельного и последовательного соединения сопротивлений находим активное и индуктивное результирующие сопротивления: Хрез*б = 1,3+1,9+0,015 =3,215, Rрез*б = 0,165, Так как Rрез*б ≤Хрез*б /3 то Хрез*б = Zрез*б. Определяем ток короткого замыкания по формуле: Iк.з. = Iб/Zрез*б , (43) где Iб – базисный ток, кА. По формуле (14) находим базисный ток Iб = 100/√3∙ 6,3 = 9,17кА, Iк.з. = 9,17/3,215 = 2,85кА, Определяем ударный ток: Iу = 2,55 ∙Iк.з., (44) Iу = 2,55 ∙2,85 = 5,4кА, Находим мощность короткого замыкания: Sк.з. = Sб/Zрез.*б , (45) Sк.з. = 100/3,215 = 31,10 МВА . 2.9.Выбор оборудования подстанции Выбор разъединителей производим по следующим условиям: Uном р > Uном (46) Iном р > Iрасч (47) i а. ≥ iy. (48) It² ∙ t > Iк2 ∙ tпр (49) где Uном р – номинальное напряжение разъединителя; Iном р – Номинальный ток разъединителя; i а – амплитудное значение предворительного сквозного тока к.з; It – предельный ток термической стойкости; t – время, в течении которого разъединитель выдерживает предельный ток термической стойкости. Номинальные данные разъединителя находим по [6, табл. 31.7] Выбор выключателя производим по следующим условиям: Uном.в = Uном (50) Iном.в > Iр (51) i а. ≥ iy (52) It² ∙ t > Iк2 ∙ tпр (53) Iотк > Iк (54) Sотк ≥ Sк (55) где Uном.в – номинальное напряжение выключателя; Iном.в – номинальны ток выключателя; Iотк – номинальный ток отключения выключателя; Sотк – мощность отключения выключателя Sотк =√3∙Iотк ∙ Uном.в (56) Номинальные данные масленого выключателя находим [6, табл. 31.1]. Результаты выбора представлены в табл. 6 Таблица 6 Выкл. ВММ-10-320-10Т3 разъед. РВ – 6/400 Расчётные данные Католожные данные Расчётные данные Католожные данные Uном=6кВ Iр=48,16 А iy =5,9кА I2к ∙ tпр = 6,5 Iк =2,85кА Sк =31,1 МВА Uном.в = 11кВ Iном.в = 320А i а =25кА It2 ∙ t =400 Iотк =10кА Sотк =190,3 МВА Uном =6кВ Iр =48,16А Iy =5,9кА I2к ∙ tпр =6,5 Uном.р =6кВ Iном.р =400А Iа = It2 ∙ t =1023 Выбираем автоматическии выключатели, установленые на стороне 0,4кВ подстанции по условиям: Uном ав > Uном (57) Iном ав > Iрасч (58) Iт р > Iр (59) Iэ.р > 1,25∙Iпик (60) где Uном ав – номинальное напряжение автоматического выключателя; Iном ав – номинальный ток автоматического выключателя; Iт р – номинальный ток теплового расцепителя; Iэ.р - ток срабатывания электромагнитного расцепителя. По формуле (37) находим Iпик = 982 – 0,17 ∙ 177 + 887,3 = 1839,21А Uном ав > 380В Iном ав > 982А Iт р > 982А Iэ.р > 2299А Выбирем выключатель АВМ-10 Uном ав =400 Iном ав = 1000А Iт р =1000А Iэ.р = 5000А ЗАКЛЮЧЕНИЕ При проектировании получены следующие результаты: 1. Для соблюдения нормированной освещенности на механическом участке необходимо установить 55 светильников. 2. В соответствии с силовой и осветительной нагрузками с учетом экономических показателей для электроснабжения механического участка необходимо установить на питающей подстанции 6/0,4кВ, два трансформатора мощностью 250кВА каждый. 3. Силовые сети 0,38кВ выбирались по допустимому нагреву с учетом допустимых потерь напряжения в соответствии с аппаратом защиты и выполнены кабелем марки ААБ, АВВГ, СБ, проводом АПВ 4. В качестве аппарата защиты выбрали предохранители. Результаты проектирования даны в табл. 7: Таблица 7 Спецификация Наименование электрооборудования Марка тип Единица измерения Кол-во Разъединитель трёхполюсный, Iном=320А, Uном=6кВ Выключатель масляный Uном =11кВ Iном=320А Трансформатор маслянный мощностью – 250кВА Автоматический выключатель Uном =380В Iном=982А Iт.р=982А Предохранитель Iном=1000А Iпл.вс=800А тоже Iном=400А Iпл.вс=350А тоже Iном=250А Iпл.вс=250А тоже Iном=100А Iпл.вс=100А РВ 6/400 ВММ-10-320-10Т3 ТМ-250/6 АВМ-10 ПН-2 ПН-2 ПН-2 ПН-2 шт шт шт шт шт шт шт шт 6 3 2 3 3 3 3 3 Кабель на напряжение 6кВ Сечением 3 х 35мм2 ААБ м 135 Светильник Щиток рабочего освещения Щиток аварийного освещения Лампы Гс ОЩВ-12 ОЩВ-3 Г220-500 шт шт шт шт 55 1 1 55 Кабель на напряжение до 1кВ сечением 3х185 + 1х95 сечением 70 сечением 16 Провод с алюминевыми жилами в поливенилхлоридной изоляцией сечением 2,5 сечением 10 сечением 16 сечением 50 сечением 120 СБ АВВГ АВВГ АПВ АПВ АПВ АПВ АПВ м м м м м м м м 15 125 35 135 180 65 10 60 Предохранители Iном=15 Iном=100 Iном=250 Iном=400 Iном=600 ПН-2 ПН-2 ПН-2 ПН-2 ПН-2 шт шт шт шт шт 6 66 6 12 3 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Цигельман И.Е. Электроснабжение гражданских зданий и Коммунальных предприятий.- М.: Высшая школа, 1977 2. Епанешников М.М. Электрическое освещение.- М.: Высшая школа, 1973 3. Постников Н.П., Рубашов Г.М. Электроснабжение промышленных
предприятий.- Л.: Строййиздат, 1980 4. Липкин Б.Ю. Электро снабжение промышленных предприятий и установок.- М.: Высшая школа, 1981 5. Крючков И.П., Кувшинский Н.Н., Неклепаев Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций.- М.: Энергия, 1978 6. Справочник по электроснабжению и оборудованию /Под ред. Федорова А.А., Барсукова А.Н. М., Электрооборудование, 1978 7. Правила устройства электроустановок /Минэнерго СССР.- М.: Энергия, 1980 8. Хромченко Г.Е. Проектирование кабельных сетей и проводок /Под общ. ред. Хромченко Г.Е. – М.:Высшая школа, 1973