Универ

Library

Разработка системы электроснабжения термического цеха

Содержание


Введение

1. Характеристика потребителей

2. Расчет силовых и осветительных нагрузок

2.1 Расчет силовых нагрузок

2.2 Расчет осветительных нагрузок

3. Выбор цеховых трансформаторов

3.1 Расчет числа и мощности цеховых трансформаторов

3.2 Технико-экономический расчет

4. Выбор схемы распределения электрической энергии

4.1 Выбор сечения проводов и кабелей

4.2 Выбор выбор шинопроводов

5. Расчет токов короткого замыкания

6. Выбор защитной и коммутационной аппаратуры

Заключение

Список литературы


Введение


Целью данного курсового проекта является разработка системы электроснабжения термического цеха. При проектировании нужно произвести расчет электрических и осветительных нагрузок, выбрать мощность, число и тип цеховых трансформаторов, рассмотреть вопросы выбора и проверки коммутационной и защитной аппаратуры 0,4 кВ, выбрать сечения и длины кабельных линий, произвести расчет токов короткого замыкания, расчет автоматики, построить карту селективности.


1. Характеристика потребителей


По категории надежности часть приёмников цеха являются потребителями II категории - 75%, а все остальные - потребители III категории. Питание электроприемников обеспечивается от двух независимых, взаимно резервирующих, источников питания.

Все потребители электрической энергии являются потребителями трехфазного напряжения 380В переменного тока с частотой 50Гц. Потребители имеют разные режимы работы. Вся осветительная нагрузка цеха однофазная.


Таблица 1.1 - Характеристика потребителей

№ по рисунку Наименование потребителяn, штUном, ВPном, кВтКиcos?Режим работы1. Механическое отделение Н=6м1,2 4,5 6,7,8,9,10Токарные станки2 2 5380 380 38016,2 12,5 4,80,16 0,16 0,160,6 0,6 0,6КР КР КР11,12,13,14,15 16,17Строгальные станки5 2380 3804,2 3,10,16 0,160,6 0,6КР КР18 19, 20,21 22 23 31,32Фрезерные станки1 3 1 1 2380 380 380 380 38015,7 12,5 7,1 4,5 1,50,16 0,16 0,16 0,16 0,160,6 0,6 0,6 0,6 0,6КР КР КР КР КР24 3Карусельные станки1 1380 38035,5 28,50,16 0,160,6 0,6КР КР27,28 33Сверлильные станки2 1380 3807,5 2,90,16 0,160,6 0,6КР КР25,26 29,30Шлифовальные станки2 2380 38021,5 13,60,16 0,160,6 0,6КР КР2. Слесарно-сборочное отделение Н=12 м47,48,49Отрезные станки33802,50,140,5КР40Ножницы138070,160,6ПКР35,36Пресс2380170,250,65ДР41,42Обдирочно-шлифовальные станки23803,50,30,65КР43,44,45,46Трубоотрезные станки43803,10,140,5КР37,38,51Преобразователь сварочный3380280,30,634,50Трансформатор сварочный2380350,30,4КР39Кран мостовой ПВ=25%1380290,060,5ПКР52,53Машины электросварочные2380250,30,6КР3. Электроремонтное отделение Н=6 м54Строгальные станки13805,60,160,6КР55,56,57Точильные станки33804,50,160,6КР58,59,60Сушильные шкафы338040,50,95ДР61,63,64Токарные станки338015,10,160,6КР65,66,67Обдирочные станки33804,50,160,6КР62Машины электросварочные138020,50,30,6КР4. Гальваническое отделение Н=6 м69,70,71,75Выпрямители 4380220,50,8ДР72,73 74,76Сушильные шкафы2 2380 38010 60,5 0,50,95 0,95ДР ДР77Полировочные станки13803,20,30,65КР5. Кузнечное отделение Н=12 м79Молоты 1380150,30,65КР80,81,84Горны338010,50,95ДР85,86,87Обдирочные станки 33802,80,160,6КР78,83Печи сопротивления238045,80,50,95ДР82Тельферы ПВ=25%1380150,060,5ПКР6. Термическое отделение Н=6 м88 89,90 91,92,93 95,96,97,98,99 94,100,101,102,103 104Печи сопротивления 1 2 3 5 5 1380 380 380 380 380 38035 24 22 19 2,2 1,10,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,50,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95ДР ДР ДР ДР ДР ДР107,106,105Вентиляторы33805,00,70,8ДР7. Инструментальная Площадь 30 м2 (5х6), Руд=6 кВТ/м8. Склад Площадь 100м2 (10х10), Руд=0,4 кВТ/м9. Бытовые помещения Площадь 100 м2 (10х10), Руд=0,3 кВТ/мэлектроснабжение короткое замыкание цех

2. Расчет силовых и осветительных нагрузок


2.1 Расчет силовых нагрузок


Основными исходными данными для определения расчетных силовых нагрузок служит перечень потребителей электрической энергии с указанием их номинальной мощности, количества и режима работы.

Расчет производится по методу упорядоченных диаграмм.

Среднесменная активная и реактивная мощности электроприемника определяются по формулам:


, (2.1)

, (2.2)


где - коэффициент использования ЭП;

- номинальная мощность электроприемника, кВт.

Коэффициент использования для группы электроприемников:


, (2.3)


Эффективное число электроприемников определяется по формуле:


(2.4)


Расчетная нагрузка группы потребителей электроэнергии определяется по формуле:


, (2.5)


где Кр - коэффициент расчетный.

Расчетная реактивная мощность группы потребителей определяется в зависимости от эффективного числа электроприемников по выражениям:


При: :

, (2.6)

при:

, (2.7)


где - соответствует cos ц, принятому для данного потребителя.

Полную расчетную мощность определяем по выражению:


(2.8)


Расчетный ток для группы потребителей определяется по выражению:


(2.9)


где Uном=0,4 кВ - номинальное напряжение сети.

Произведем расчет нагрузок для цеха:

Найдем Рсм для трехфазных электроприемников по (2.1):

Для потребителей работающих в ПКР


(2.10)


гр.

гр.

гр.

гр.

гр.

гр.

гр.


Т.к. нет однофазных потребителей, то суммарная среднесменная мощность:


(2.11)

гр.

гр.

гр.

гр.

гр.

гр.

гр.


Т.к. нет однофазных потребителей, то суммарная номинальная нагрузка:


(2.12)

гр.

гр.

гр.

гр.

гр.

гр.

гр.


Эффективное число электроприемников определяется по (2.4):


гр. шт. Кр=1,3

гр. шт. Кр=1,52

гр. шт. Кр=1,69

гр. шт. Кр=1,05

гр. шт. Кр=1

гр. шт. Кр=1,01, 7гр. шт. Кр=8,71


Найдем суммарную расчетную активную и реактивную мощности по формулам (2.5) и (2.6):


гр. ;

гр. ;

гр. ;

гр. ;

гр. ;

гр. ;

гр. ;


Инструментальная:


Вт;

квар.


Склад:


кВт;

квар.


Бытовые помещения:


кВт;

квар.


Суммарная расчетная активная мощность:


Рр=84,9+4,26+14,4+78,65+241,35+10,6+11,5+180+40+30=695,66 кВт


Суммарная расчетная реактивная мощность:


Qр=86,9+4,8+10,94+99,6+79,65+7,2+2,51+144+32+24=491,6 квар


Полная мощность, согласно (2.8), составляет:


кВА,


Определим расчетный ток по формуле (2.9):


А.


2.2 Расчет осветительных нагрузок


Расчет осветительных нагрузок цеха производим по методу удельных мощностей.

Устанавливаем VI разряд зрительных работ. Освещенность Е=100 лк. Освещение выполним люминесцентными лампами, тип светильника ЛБ-80, cosц=0,93. Коэффициенты отражения от потолка, стен и рабочей поверхности: , , . Коэффициент спроса: . Коэффициент пускорегулировочной аппаратуры для ЛЛ .

Высота подвеса светильников над полом: м. Находим удельную мощность осветительной установки: . Площадь участка: .


Вт; кВт;

квар.

3. Выбор цеховых трансформаторов


3.1 Расчет числа и мощности цеховых трансформаторов


При выборе числа и мощности трансформаторов учитывается категория надёжности электроснабжения потребителей и их коэффициент загрузки , который зависит от системы охлаждения трансформатора:

Для I категории - (сухие) и (масляные);

для II категории - (сухие) и (масляные);

и для III категории - (сухие) и (масляные).

Принимаем .

Найдём суммарную мощность, потребляемую цехом с учётом осветительной нагрузки:


(3.1)

(3.2)

(3.3)

кВт;

квар;

кВА.


Количество трансформаторов определяется по выражению:


, (3.4)


где - номинальная мощность трансформатора;

Рассмотрим возможность применения КТП с силовыми трансформаторами типа ТМ - 400/10/0,4 или ТМ - 630/10/0,4.


;

.


Реактивная мощность, передаваемая через трансформаторы из сети ВН в сеть НН, определяется по выражению:


(3.5)

квар;

квар.


Определяем реактивную мощность, которую необходимо скомпенсировать по выражению:


(3.6)

квар;

квар.


Т.к. , то компенсирующее устройство не требуется.

Уточняем коэффициент загрузки трансформатора по выражению:


(3.7)

;

.


Уточняем коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме по выражению:


(3.8)

;

.


В обоих случаях коэффициент загрузки удовлетворяет условиям ПУЭ.

Для окончательного выбора числа и мощности трансформаторов производим технико-экономический расчет.


3.2 Технико-экономический расчет


Полные затраты на обслуживание трансформатора определяются по выражению:


, (3.9)


где E - норма дисконта ();

- полные капитальные затраты с учётом стоимости КТП;

- стоимость потерь в трансформаторе;

- затраты на обслуживание ремонт и амортизацию.


, (3.10)


где - цена КТП, тыс. руб, тыс. руб;

- индекс цен оборудования;

- коэффициент, учитывающий транспортно заготовительные расходы, связанные с приобретением оборудования;

- коэффициент учитывающий затраты на строительные работы;

- коэффициент учитывающий затраты на монтаж и отладку оборудования.


тыс. руб.;

тыс. руб.

, (3.11)


где - стоимость 1кВт/ч электроэнергии, ;

- годовое число часов работы трансформатора, ;

- потери холостого хода, кВт, кВт;

- потери короткого замыкания, кВт, кВт;

- время максимальных потерь,


тыс. руб;

тыс. руб.

, (3.12)


где норма амортизационных отчислений;

- норма обслуживания оборудования;

- норма ремонта оборудования.


тыс. руб.;

тыс. руб.

тыс. руб.;

тыс. руб.


Вариант КТП с двумя трансформаторами мощностью кВА на основе технико-экономического расчета оказался выгоднее, его и принимаем за основной.

4. Выбор схемы распределения электрической энергии


Цеховые сети распределения электроэнергии должны обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории надёжности, быть удобными и безопасными в эксплуатации, иметь оптимальные технико-экономические показатели, и конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа. Схемы могут быть: радиальными, магистральными и смешанными, с односторонним и двухсторонним питанием.

В данном случае применяется магистральная схема. Магистральная схема-это такая схема, когда питание к отдельным узлам нагрузки передается по отдельной линии.

Магистральные схемы выполненные шинопроводами относятся к высоконадежным элементам систем электроснабжения, их можно применять для питания потребителей любой категории. Если требуется резервирование, то применяют двух трансформаторные подстанции с установкой АВР на секционном выключателе.

Достоинства: высокая гибкость сети, дающая возможность перестановки технологического оборудования.

Питание распределительных пунктов от ТП и отдельных потребителей от распределительных пунктов выполним при помощи кабелей. Необходимо рассчитать сечения кабелей и выбрать распределительные пункты.


4.1 Выбор сечения проводов и кабелей


Для выбора кабелей необходимо знать номинальные токи электроприемников, которые рассчитываются по формуле:


(4.1)


Проверяем выбранный кабель по нагреву расчетным током:


, (4.2)


где - длительно допустимый ток, А;

- поправочный коэффициент, учитывающий отличие температуры в цехе от температуры, при которой задан , ;

- расчетный ток потребителя, для одиночного электроприемника ;

- поправочный коэффициент, учитывающий снижение допустимой токовой нагрузки для кабелей при их многослойной прокладке в коробах, .

Выбранные кабели необходимо проверить на потери напряжения:


(4.3)


где, - активное и реактивное удельные сопротивления линии, мОм/м;

- длинна линии, км;

- угол сдвига между напряжением и током в линии.

Согласно ПУЭ потеря напряжения должна удовлетворять условию:


. (4.4)


Приведем расчет для 1-го потребителя:


А;


Выбираем кабель марки АПВ4 (1x16) Iдоп=55 А.



Таблица 4.1 - Выбор кабелей, питающих электроприемники

№ станкаPном, кВтcos?sin??U ном, ВI ном, АIдоп, АПроводL, мr0, мОм/мx0, мОм/м?U, %116,20,60,80,938045,655АПВ 4 (16) 23,21,940,06750,59216,20,60,80,938045,655АПВ 4 (16) 191,940,06750,48412,50,60,80,938035,237АПВ 4 (8) 17,44,1350,08150,71512,50,60,80,938035,237АПВ 4 (8) 15,94,1350,08150,6564,80,60,80,938013,515АПВ 4 (2) 15,818,50,1211,0974,80,60,80,938013,515АПВ 4 (2) 19,618,50,1211,3584,80,60,80,938013,515АПВ 4 (2) 19,318,50,1211,3394,80,60,80,938013,515АПВ 4 (2) 14,818,50,1211,02104,80,60,80,938013,515АПВ 4 (2) 13,518,50,1210,93114,20,60,80,938011,815АПВ 4 (2) 12,918,50,1210,78124,20,60,80,938011,815АПВ 4 (2) 10,318,50,1210,62134,20,60,80,938011,815АПВ 4 (2) 1218,50,1210,72144,20,60,80,938011,815АПВ 4(1´2)13,118,50,1210,79154,20,60,80,938011,815АПВ 4(1´2)15,818,50,1210,95163,10,60,80,93808,715АПВ 4(1´2)13,718,50,1210,61173,10,60,80,93808,715АПВ 4(1´2)9,618,50,1210,431815,70,60,80,938044,255АПВ 4(1´16)8,11,940,06750,201912,50,60,80,938035,237АПВ 4(1´8)84,1350,08150,332012,50,60,80,938035,237АПВ 4(1´8)5,84,1350,08150,242112,50,60,80,938035,237АПВ 4(1´8)64,1350,08150,24227,10,60,80,938020,023АПВ 4(1´4)9,17,740,0950,39234,50,60,80,938012,715АПВ 4(1´2)13,418,50,1210,87311,50,60,80,93804,215АПВ 4(1´2)9,118,50,0730,20321,50,60,80,93804,215АПВ 4(1´2)19,518,50,06620,422435,50,60,80,938099,9120АПВ 4(1´50)8,80,6250,06250,17328,50,60,80,938080,285АПВ 4(1´35)19,90,890,06370,43277,50,60,80,938021,123АПВ 4(1´4)1,37,740,0950,06287,50,60,80,938021,123АПВ 4(1´4)2,17,740,0950,10332,90,60,80,93808,215АПВ 4(1´2)23,318,50,1210,972521,50,60,80,938060,570АПВ 4(1´25)3,51,240,06620,082621,50,60,80,938060,570АПВ 4(1´25)0,81,240,06620,022913,60,60,80,938038,339АПВ 4(1´10)1,33,10,0730,043013,60,60,80,938038,339АПВ 4(1´10)4,93,10,0730,16472,50,50,870,93808,415АПВ 4(1´2)11,118,50,1210,40482,50,50,870,93808,415АПВ 4(1´2)7,618,50,1210,27492,50,50,870,93808,415АПВ 4(1´2)3,918,50,1210,144070,60,80,938019,723АПВ 4(1´4)197,740,0950,8135170,650,760,938044,255АПВ 4(1´16)18,21,940,06750,4836170,650,760,938044,255АПВ 4(1´16)12,71,940,06750,34413,50,650,760,93809,115АПВ 4(1´2)1518,50,1210,75423,50,650,760,93809,115АПВ 4(1´2)10,818,50,1210,54433,10,50,870,938010,515АПВ 4(1´2)6,718,50,1210,30443,10,50,870,938010,515АПВ 4(1´2)2,618,50,1210,12453,10,50,870,938010,515АПВ 4(1´2)1918,50,1210,85463,10,50,870,938010,515АПВ 4(1´2)14,318,50,1210,6437280,60,80,938078,885АПВ 4(1´35)7,10,890,06370,1538280,60,80,938078,885АПВ 4(1´35)1,50,890,06370,0351280,60,80,938078,885АПВ 4(1´35)17,60,890,06370,3734350,40,920,9380147,7175АПВ 4(1´95)230,3290,06020,2950350,40,920,9380147,7175АПВ 4(1´95)230,3290,06020,2939290,50,870,938097,9120АПВ 4(1´50)260,6250,06250,4353250,60,80,938070,385АПВ 4(1´35)6,60,890,06370,1252250,60,80,938070,385АПВ 4(1´35)12,10,890,06370,2369220,80,60,938046,455АПВ 4(1´16)5,91,940,06750,2070220,80,60,938046,455АПВ 4(1´16)11,61,940,06750,3971220,80,60,938046,455АПВ 4(1´16)16,81,940,06750,5775220,80,60,938046,455АПВ 4(1´16)11,31,940,06750,3872100,950,310,938017,823АПВ 4(1´4)2,17,740,0950,1373100,950,310,938017,823АПВ 4(1´4)8,57,740,0950,517460,950,310,938010,715АПВ 4(1´2)1318,50,1211,117660,950,310,938010,715АПВ 4(1´2)11,218,50,1210,96773,20,650,760,93808,315АПВ 4(1´2)1518,50,1210,69545,60,60,80,938015,819АПВ 4(1´2,5)12,812,50,1160,70554,50,60,80,938012,715АПВ 4(1´2)12,818,50,1210,83564,50,60,80,938012,715АПВ 4(1´2)15,618,50,1211,01574,50,60,80,938012,715АПВ 4(1´2)12,618,50,1210,815840,950,310,93807,115АПВ 4(1´2)6,818,50,1210,395940,950,310,93807,115АПВ 4(1´2)8,318,50,1210,476040,950,310,93807,115АПВ 4(1´2)12,418,50,1210,716115,10,60,80,938042,555АПВ 4(1´16)15,51,940,06750,376315,10,60,80,938042,555АПВ 4(1´16)4,51,940,06750,116415,10,60,80,938042,555АПВ 4(1´16)0,81,940,06750,02654,50,60,80,938012,715АПВ 4(1´2)0,818,50,1210,05664,50,60,80,938012,715АПВ 4(1´2)4,818,50,1210,31674,50,60,80,938012,715АПВ 4(1´2)9,918,50,1210,646220,50,60,80,938057,770АПВ 4(1´25)8,41,240,06620,1888350,950,310,938062,270АПВ 4(1´25)6,91,240,06620,2389240,950,310,938042,655АПВ 4(1´16)0,51,940,06750,0290240,950,310,938042,655АПВ 4(1´16)0,51,940,06750,0291220,950,310,938039,155АПВ 4(1´16)5,61,940,06750,1992220,950,310,938039,155АПВ 4(1´16)5,71,940,06750,1993220,950,310,938039,155АПВ 4(1´16)0,51,940,06750,0295190,950,310,938033,839АПВ 4(1´10)11,33,10,0730,5296190,950,310,938033,839АПВ 4(1´10)9,43,10,0730,4397190,950,310,938033,839АПВ 4(1´10)5,83,10,0730,2698190,950,310,938033,839АПВ 4(1´10)11,63,10,0730,5399190,950,310,938033,839АПВ 4(1´10)16,33,10,0730,74942,20,950,310,93803,915АПВ 4(1´2)0,518,50,1210,021002,20,950,310,93803,915АПВ 4(1´2)12,518,50,1210,391012,20,950,310,93803,915АПВ 4(1´2)8,818,50,1210,281022,20,950,310,93803,915АПВ 4(1´2)618,50,1210,191032,20,950,310,93803,915АПВ 4(1´2)1218,50,1210,381041,10,950,310,93802,015АПВ 4(1´2)8,618,50,1210,1310550,80,60,938010,615АПВ 4(1´2)8,618,50,1210,6210650,80,60,938010,615АПВ 4(1´2)7,118,50,1210,5110750,80,60,938010,615АПВ 4(1´2)718,50,1210,5079150,650,760,938039,055АПВ 4(1´16)131,940,06750,308010,950,310,93801,815АПВ 4(1´2)6,418,50,1210,098110,950,310,93801,815АПВ 4(1´2)2,118,50,1210,038410,950,310,93801,815АПВ 4(1´2)13,918,50,1210,20852,80,60,80,93807,915АПВ 4(1´2)10,518,50,1210,42862,80,60,80,93807,915АПВ 4(1´2)6,318,50,1210,25872,80,60,80,93807,915АПВ 4(1´2)2,218,50,1210,097845,80,950,310,938081,485АПВ 4(1´35)17,50,890,06370,568345,80,950,310,938081,485АПВ 4(1´35)18,80,890,06370,6082150,50,870,938050,655АПВ 4(1´16)18,41,940,06750,44Кабели для питания распределительных пунктов выбираются по нагреву номинальным током нагрузки РП, т.к. потребители, подключенные к РП, работают совместно.


, (4.5)


где - суммарная номинальная мощность потребителей подключенных к РП.


А


Таблица 4.2 - Выбор кабелей, питающих РП

№ ШРАSШРА, кВАcos?sin?Uном, ВIр. ШРА, АIном. ШРА, АТипL, мr0, мОм/мx0, мОм/м?U, %1147,20,60,8380223,65225ПВ 4 (1???) 51,50,20,06021,552106,10,60,8380161, 20175АПВ 4 (1???) 41,70,3290, 1951,07375,20,60,8380114,25120АПВ 4 (1???) 47,40,6250,06251,164174,20,50,87380264,67290ПВ 4 (1????) 10,80,1580,06020,365126,70,50,87380192,50200АПВ 4 (1????) 1,70,270,06020,05669,30,60,8380105,29120АПВ 4 (1???) 9,80,6250,06250, 20741,10,950,3138062,4475АПВ 4 (1???) 14,21,240,06620,2181330,950,31380202,07225ПВ 4 (1???) 49,60,20,06021,2292100,950,31380319,06330ПВ 4 (1????) 34,40,1230,05961,301061,10,950,3138092,83120АПВ 4 (1???) 13,80,6250,06250,2211123,20,80,6380187,18200АПВ 4 (1????) 11,30,270,06020,32

4.2 Выбор выбор шинопроводов


Выбираем шинопровод ШМА4-1250 А

4.3 Выбор силовых распределительных пунктов

Выполним расчет нагрузок по отдельным узлам схемы

Расчет выполним аналогично пункту 2.1.

Питание потребителей осуществляется от одиннадцати распределительных пунктов.

Расчет нагрузки, приходящейся на 1-й РП:


шт, ;

;

кВА.

A.


Расчет нагрузки, приходящейся на 2-й РП:


кВт;

Kи = 0,16 шт, ;

кВт;

квар;

кВА.

A.


Расчет нагрузки, приходящейся на 3-й РП:


Kи = 0,16 шт, ;

кВт;

кВА.

A.


Расчет нагрузки, приходящейся на 4-й РП:


шт, ;

;

кВА.

A.


Расчет нагрузки, приходящейся на 5-й РП:


кВт;

Kи = 0,25 шт, ;

кВт;

квар;

кВА., A.


Расчет нагрузки, приходящейся на 6-й РП:


шт, ;

;

кВА.

A.


Расчет нагрузки, приходящейся на 7-й РП:


шт, ;

;

кВА.

A.


Расчет нагрузки, приходящейся на 8-й РП:


шт, ;

;

кВА.

A.


Расчет нагрузки, приходящейся на 9-й РП:


шт, ;

;

кВА.

A.


Расчет нагрузки, приходящейся на 10-й РП:


шт, ;

;

кВА.

A.


Расчет нагрузки, приходящейся на 11-й РП:


шт, ;

;

кВА.

A.


Выбор силовых шкафов и пунктов осуществляется по степени защиты в зависимости от характера среды в цехе, по его комплектации предохранителями или автоматическими выключателями.

Условия выбора силовых пунктов:

Номинальный ток силового пункта должен быть больше расчетного тока Iр группы приемников


(4.6)


Число присоединений к силовому пункту не должно превышать количества отходящих от силового пункта линий


. (4.7)


Таблица 4.3 - Выбор распределительных пунктов

№ РПSр, кВАIр, АNПРИСТип СПIн. СП, АNДОП153,1876,7611ПР8513-33-00-1Х2-5416012277,76112,2410ПР8513-33-00-1Х2-5416012325,22 36,412ПР8513-33-00-1Х2-5416012469,8100,7611ПР8513-33-00-1Х2-5416012583,64120,739ПР8513-33-00-1Х2-5416012636,3952,537ПР8513-29-00-1Х2-546310722,8232,947ПР8513-29-00-1Х2-546310891,08131,4710ПР8513-33-00-1Х2-54160129115,68166,9611ПР8513-35-00-1Х2-54250121036,7953,19ПР8513-29-00-1Х2-5463101177,67112,119ПР8513-33-00-1Х2-5416012

5. Расчет токов короткого замыкания


Расчет токов КЗ выполняется с целью проверки коммутационной аппаратуры на динамическую стойкость, чувствительность и селективность действия защит.

Расчет произведем для потребителя № 78, т.к. он является самым мощным электроприемником, и для потребителя № 39, т.к. он является самым удаленным.

Исходная схема для расчета токов короткого замыкания


Рисунок 5.1 - Исходная схема


Исходные данные для расчета:

Система С: ; .

Трансформатор Т: Sн. тр=630 кВА; Uк=5,5%; ДPк=7,6кВт.


Линия W1: ПВ 4 (1x120); ; ; .

Линия W2:: АПВ 4 (1Ч50); ; ; .

Линия W3: ПВ 4 (1x95); ; ; .

Линия W4: АПВ 4 (1x35); ; ; .


Выключатель QF1: Iн=600А.

Выключатель QF2: Iн=300 А.

Выключатель QF3: Iн=125 А.

Выключатель QF4: Iн=250 А.

Выключатель QF5: Iн=100 А.

Кран мостовой Н1: Pн=29 кВт; Iн=97,9 А; cosц=0,5; ПВ=25%;.

Печи сопротивления Н2: Pн=45,8 кВт; Iн=42,6 А; cosц=0,95.


Рисунок 5.2 - Схема замещения


Найдем параметры схемы замещения.

Индуктивное сопротивление системы:


, (5.1)


где - номинальный ток отключения выключателя на стороне ВН.


мОм.


Сопротивления трансформатора:


; (5.2)

. (5.3)

мОм;

мОм.


Сопротивления линий:


; (5.4)

. (5.5)

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм.


Сопротивления автоматических выключателей:

RQF1=0,41 мОм; XQF1=0,13 мОм;

RQF2=0,95 мОм; XQF2=0,3 мОм;

RQF3=1,75 мОм; XQF3=0,9 мОм;

RQF4=1 мОм; XQF4=0,6 мОм;

RQF5=2,15 мОм; XQF5=1,2 мОм.

Переходные сопротивления неподвижных контактных соединений:

Rк1=0,0037 мОм;

Rк2=0,024 мОм.

Rк3=0,027 мОм.


(5.6)

мОм.

мОм.


Сопротивление дуги:


, (5.7)


где - падение напряжения на дуге, кВ;

- максимальный ток КЗ, А.


, (5.8)


где - напряженность в стволе дуги, при ; - длина дуги.


, (5.9)


где; - суммарные индуктивное и активное сопротивления прямой последовательности до точки КЗ со стороны системы.

Минимальный ток КЗ определяется по выражению:


. (5.10)


Ударный ток определяется по выражению:


, (5.11)


где - ударный коэффициент.


(5.12)

, (5.13)


где - частота сети, .

Для точки К1:


, (5.14)

. (5.15)

мОм;

мОм;

кА.


Расстояние между фазами проводника а для КТП с трансформаторами на 630 кВА составляет , т.к. а > 50 мм, то LД = а = 60 мм.


В;

мОм;

кА;


Найдем ударный ток:


с;

;

кА.


Для точки К2:


, (5.16)

. (5.17)

мОм;

мОм;

кА.


Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.


;

мОм;

кА;


Найдем ударный ток:


с;

;

кА.


Для точки К3:


, (5.18)

. (5.19)

мОм;

мОм;

кА.


Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.


;

мОм;

кА;


Найдем ударный ток:


с;

;

кА.


Для точки К4:


, (5.20)

. (5.21)

мОм;

мОм;

кА.


Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.


В;

мОм;

кА;


Найдем ударный ток:


с;

;

кА.


Для точки К5:


, (5.22)

. (5.23)

мОм;

мОм;

кА.


Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.


В;

мОм;

кА;


Найдем ударный ток:


с;

;

кА.


Токи однофазного КЗ в сетях с напряжением до 1кВ, как правило, являются минимальными. По их величине проверяется чувствительность защитной аппаратуры.

Действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ определяется по формуле:


, (5.24)


где - полное сопротивление питающей системы, трансформатора, а также переходных контактов точки однофазного КЗ;

- полное сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки КЗ.


, (5.25)


Где

, , , - соответственно индуктивные и активные сопротивления прямой и обратной последовательности силового трансформатора;

, - соответственно индуктивное и активное сопротивления нулевой последовательности силового трансформатора.


мОм.

, (5.26)


где - удельное сопротивление петли фаза-нуль элемента;

- длина элемента.

Значение тока однофазного КЗ в точке К2:


мОм;

кА.


Значение тока однофазного КЗ в точке К3:


мОм;

кА.


Значение тока однофазного КЗ в точке К4:


мОм;

кА.


Значение тока однофазного КЗ в точке К5:


мОм;

кА.

6. Выбор защитной и коммутационной аппаратуры


Условия выбора и проверки автоматических выключателей:

По напряжению:


. (6.1)


По номинальному току:


. (6.2)


По отстройке от пиковых токов:


, (6.3)


где - ток срабатывания отсечки;

- коэффициент надежности;

- пиковый ток.

) По условию защиты от перегрузки:


. (6.4)


По времени срабатывания:


, (6.5)


Где

- собственное время отключения выключателя;

- ступень селективности.

По условию стойкости к токам КЗ:


, (6.6)

Где ПКС - предельная коммутационная способность.

) По условию чувствительности:


, (6.7)


где - коэффициент разброса срабатывания отсечки,.

Кран мостовой: Sн=58 кВА; Iн=97,9 А; cosц=0,5; ПВ=25%;.

Кран мостовой подключен к шкафу РП 4 проводом АПВ 4 (1Ч50) длиной 26 м.

В качестве выключателя QF3 выбираем автоматический выключатель марки ВА52Г31: А; А; 14А; кА.


) 660 В > 380 В;

) , ;

)

, ;

)

)

)

)


Все условия выполняются.

Печь сопротивления: Pн=45,8 кВт; Iн=42,6 А; cosц=0,95.

Печь сопротивления подключена к шкафу РП 8 проводом АПВ 4 (1x35) длиной 17,5 м.

В качестве выключателя QF5 выбираем автоматический выключатель марки ВА52Г31: А; А; ; кА. К нему подключена печь сопротивления с .


) 660 В > 380 В;

) ;

) , ;

)

)

)

)


Все условия выполняются

Шкаф РП 4 подключен к РУ 0,4 проводом ПВ 4 (1x120) длиной 10,8 м.

ПР8513-33-00-1Х2-54 , Sр=69,8 кВА

В качестве выключателя QF2 выбираем автоматический выключатель марки ВА52-33: А; А; ; кА.


) 660 В > 380 В;

) ;

) ;

)

,

)

)

)


Все условия выполняются

Шкаф РП 8 подключен к РУ 0,4 проводом ПВ 4 (1x95) длиной 49,6 м.

ПР8513-33-00-1Х2-54 , Sр=91,08 кВА

В качестве выключателя QF4 выбираем автоматический выключатель марки ВА52-33: А; А; А; кА.


) 660 В > 380 В;

) ;

) ;

)

)

)

)


Все условия выполняются

Вводной автоматический выключатель выбирается на номинальный ток трансформатора с учетом коэффициента перегрузки 1,4 двухтрансформаторной подстанции.


А.


Выбираем автоматический выключатель ВА53-41:


А; А; ; кА.

) 660 В > 380 В;

) ;

) , ;

)

)

)

)


Карта селективности представляет собой совокупность защитных характеристик, построенных в логарифмическом масштабе, в осях тока и времени. На карту нанесены значения пиковых токов нагрузки в характерных точках сети, а также значения токов КЗ

Карта селективности защит участка сети

Заключение


В ходе выполнения контрольной работы были приобретены навыки расчета токов симметричного короткого замыкания, выбора схем электроснабжения предприятия. Были произведены расчет токов короткого замыкания, силовой и осветительной нагрузки, выбор числа и мощности цеховых трансформаторов на основе технико-экономического сопоставления вариантов.


Список литературы


1. Внутризаводское электроснабжение и режимы: методические указания к курсовому проекту. - Вологда: ВоГТУ, 2006. - 16 с.

. Внутризаводское электроснабжение и режимы: методические указания для выполнения контрольных работ. Часть 1. Расчет токов короткого замыкания на стороне выше 1 кВ. - Вологда: ВоГТУ, 2007. - 47 с.

. Старкова Л.Е., Орлов В.В. Проектирование цехового электроснабжения: учеб. Пособие. - 2-е изд. Испр. И доп. - Вологда. ВоГТУ, 2001. - 172с.