Электроснабжение участка механического цеха №19

Курсовая

Энергетика

Цеховые сети распределения электроэнергии должны: обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории; быть удобными и безопасными в эксплуатации; иметь оптимальные технико-экономические показатели минимум приведённых затрат...

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Орский гуманитарно-технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

(Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ)

Механико-технологический факультет

Кафедра «Электроэнергетики и электротехники»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Электроснабжение предприятий и электропривод»

Электроснабжение участка механического цеха №19

Пояснительная записка

ОГТИ 140106. 65 6 4. 14. 019 ПЗ

Руководитель

канд. техн. наук

Давыдкин М.Н.

«___»______________2014 г.

Исполнитель

Студент гр. 10ЭОП

Саенко Д.А.

«___»______________2014 г.

Орск 2014

Задание……………………………………………………………………………3

Аннотация………………………………………………………………………..5

Введение………………………………………………………………………….6

1. Краткая характеристика электроприемников цеха……………………….…..8

2. Выбор и обоснование схемы электроснабжения цеха…………………….…9

3. Расчет электрических нагрузок участка цеха………………………………..10

4. Выбор марки и сечения токоведущих частей (проводов, кабелей,

шинопроводов)………………………………………………………………….…16

5. Выбор коммутационной и защитной аппаратуры……………………………18

6. Выбор мощности трансформаторов цеховой подстанции. Компенсация

реактивной мощности………………………………………………………….....21

7. Расчет питающей линии 10 кВ………………………………………………...25

8. Конструктивное выполнение цеховой сети…………………………………..31

Заключение………………………………………………………………………33

Список использованных источников……………………………………… ….34

Задание

Тема: Электроснабжение участка механического цеха.

Вариант 19

1. На ГПП установлены 2 трансформатора марки ТМН – 10000/110.
2. Расстояние от ГПП до цеха 0,6 км; от ГПП до подстанции энергосистемы 12 км.
3. Мощность короткого замыкания на шинах 110 кВ подстанции энергосистемы S k = 1500 МВА.

Введение

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

В настоящее время большинство потребителей получает электроэнергию от энергосистем.

По мере развития электропотребления усложняются системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ.

На пути от источника питания до электроприёмников на современных промышленных предприятиях электрическая энергия, как правило, трансформируется один или несколько раз. В зависимости от места расположения в схеме электроснабжения трансформаторные подстанции называют главными понизительными подстанциями или цеховыми трансформаторными подстанциями.

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

• обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории;
• быть удобными и безопасными в эксплуатации;
• иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведённых затрат);
• иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа

Для приёма и распределения электроэнергии к группам потребителей

трёхфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В применяют силовые распределительные шкафы и пункты.

Главной проблемой в ближайшем будущем явится создание рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий, которое связано со следующим:

• выбором и применением рационального числа трансформаций (оптимальный вариант числа трансформаций – две-три);
• выбором и применением рациональных напряжений (в системах электроснабжения промышленных предприятий даёт значительную экономию в потерях электроэнергии);
• правильным выбором места размещения цеховых и главных распределительных (понизительных) подстанций (обеспечивает минимальные годовые приведённые затраты);
• дальнейшим совершенствованием методики определения электрических нагрузок (способствует решению общей задачи оптимизации построения систем внутризаводского электроснабжения);
• рациональным выбором числа и мощности трансформаторов, а также схем электроснабжения и их параметров, что ведёт к сокращению потерь электроэнергии и повышению надёжности;
• принципиально новой постановкой для решения таких задач, как, например, симметрирование (выравнивание) электрических нагрузок.

1.Краткая характеристика электроприёмников цеха.

При определении электрических нагрузок действующих или проектируемых промышленных предприятий необходимо учитывать режим работы, мощность, напряжение, род тока и надежность питания электроприемников.

По режиму работы электроприемники могут быть разделены на три группы:

с продолжительным режимом работы;

с повторно-кратковременным режимом работы;

с кратковременным режимом работы.

Нагревательные печи, сушильные шкафы - составляют группу электропрёмников, работающих в продолжительном режиме с постоянной или мало меняющейся нагрузкой. Печи и сушильные шкафы мощностью 2,5÷70 кВт относиться к потребителям малой и средней мощности, питаются от напряжения 380 В промышленной частоты 50Гц.

Станки работают длительно, но с переменной нагрузкой и кратковременными отклонениями, за время которых электродвигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 мин. По мощности относятся к потребителям малой и средней мощности, питаются от сети 380 В промышленной частоты 50 Гц.

Вентиляторы – работают в продолжительном режиме, без отключения, от нескольких часов до нескольких смен подряд, с достаточно высокой, неизменной или мало меняющейся нагрузкой. Относятся к потребителям малой и средней мощности, питаются от сети 380В промышленной частоты.

Кран – работает в повторно кратковременном режиме с продолжительностью выключения 40%. Мощность 2,2 кВт, питается от сети 380В промышленной частоты 50 Гц.

Сварочные трансформаторы – работают в повторно кратковременном режиме с постоянными большими бросками мощности, продолжительностью включения 40%, мощность 48 кВА и 42кВА, питаются от сети 380 В промышленной частоты 50 Гц. Механический участок относится к потребителям второй категории.

2. Выбор и обоснование схемы электроснабжения.

Цеховые распределительные сети должны:

Обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категорийности.

Быть удобными и безопасными в эксплуатации.

Иметь оптимальные технико-экономические показатели.

Иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Поэтому для питания цеха выбирается магистральная схема электроснабжения, что обеспечивает малое число присоединений, а следовательно уменьшение строительной части; малое изменение сети при изменении расположения технологического оборудования; меньшие потери электроэнергии. Наряду с достоинствами схемы существуют и недостатки:

Меньшая надёжность магистральных схем по сравнению с радиальными.

Труднее обеспечить селективность защит.

Схема выполнена распределительными шинопроводами типа ШРА, которые предназначены для питания электроприёмников малой и средней мощности, равномерно распределенных вдоль линии магистрали.

3.Расчёт электрических нагрузок цеха.

Расчет электрических нагрузок участка цеха выполняется методом упорядоченных диаграмм с применением коэффициента расчетной нагрузки. Предварительно номинальная мощность приёмников с повторно-кратковременным режимом работы приводится к ПВ-100% по формулам:

Р н = Р пасп - для электродвигателей (1)

Р н = S пасп cosφ - для сварочных трансформаторов и

Сварочных машин (2)

Р н = S пасп cosφ - для трансформаторов электропечей (3)

где Р пасп (кВт), S пасп (кВт), ПВ - паспортные данные мощности и продолжительности включения в относительных единицах;

cosφ – паспортный коэффициент активной мощности.

Мощности сварочных трансформаторов

кВт

кВт

Мощность преобразовательного агрегата

КВт

Мощность мостового крана

КВт

Расчет электрических нагрузок напряжением до 1 кВ производится для каждого узла питания (распределительного пункта, шинопровода распределительного, шинопровода магистрального, цеховой трансформаторной подстанции или по цеху в целом).

Принимаем следующие значения коэффициента использования электроприемников, который взят из .

Модуль сборки узла питания определяется:

, (2)

где:

Максимальная номинальная мощность электроприемника подключенного к узлу питания, кВт;

Минимальная номинальная мощность электроприемника подключенного к узлу питания, кВт.

Таблица 1 - Коэффициенты использования для оборудования

Наименование	Коэффициент ис-пользования, Ки
Молот ковочный МА411, Шкаф сушильный, Кран мостовой
Электропечь камерная Н-30, Карусельный станок, Плоскошлифовальный станок	0,17
Преобразовательный агрегат, Сварочные трансформаторы
Полировальный станок, Продольно-строгальный станок 72.10	0,14
Печь камерная ОКБ-330, Печь муфельная МП-25
Заточный станок 3641	0,12
Вентилятор

Для узла питания определяется значение модуля сборки:

где Р н.макс1 , Р н.мин1  максимальная и минимальная мощность одного электроприёмника для узла питания.

Средние значения активной и реактивной мощностей за наиболее загруженную смену для групп приёмников:

(3)

, (4)

где - коэффициент использования электроприемника;

Сумма номинальных мощностей электроприемников, кВт.

Средняя мощность для узла питания определяется суммированием актиных, средних и реактивных мощностей групп электроприемников.

Средневзвешенные значения коэффициента использования и коэффициента реактивной мощности:

(5)

(6)

Определение эффективного числа электроприёмников n Э :

Для узла питания записывается значение n Э  эффективное число электроприёмников, которое определяется по формуле:

При числе электроприёмников более пяти, эффективное число электроприёмников (n Э ) определяется по упрощенным формулам в зависимости от модуля сборки и средневзвешенного значения коэффициента использования:

а) если K u > 0.2, а m < 3, то n Э = n

б) если K u < 0.2, а m < 3, то n Э не определяется, а расчетная нагрузка будет:

, (8)

где:

К з = 0,75 - для повторного кратковременного режима;

К з = 0,9 - для продолжительного режима;

К з = 1,0 - для автоматических линий.

В) если,а, то:

(9)

г) если, а, то:

эффективное число электроприёмников () определяется следующим образом:

1) определяется число электроприёмников, мощность которых равна или больше половины мощности наибольшего приёмника;

2) определяется суммарная мощность этих электроприёмников;

3) определяются относительные значения

(10)

(11)

4) по /4,58/ определяется эффективное относительное число электроприёмников *

5) определяется эффективное число электроприёмников

(12)

, (13)

где - коэффициент расчетной нагрузки.

Значение коэффициента расчетной нагрузки определяется по /4,100/ в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников n Э .

При n э  10 (14)

При n э  10 (15)

Полная расчетная мощность, кВА:

(16)

Расчетный ток, А:

(17)

Пример расчета для РП 1

1. Количество электроприемников n = 3
2. Установленная мощность кВт
3. Сумма номинальных мощностей 118,5кВт
4. Коэффициенты использования:

карусельный станок

продольно строгательный станок

карусельный станок

1. Средняя мощность:

Продольно строгательный станок:

Карусельный станок:

КВт

1. Модуль сборки:

1. Средняя мощность для узла питания:

КВт

КВар

1. Эффективное число электроприемников:

Так как для РП1 и то

1. Средневзвешенное значение коэффициента использования:

1. Средневзвешенное значение коэффициента реактивной мощности:

1. Коэффициент расчетной нагрузки для и:

1. Расчетный ток:

Расчет для остальных электроприемников производится аналогично.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.

4 Выбор марки и сечений токоведущих частей

Выбор производится на примере кабеля от ШРА1 до шкафа РП1

Сечение проводов и кабелей выбирается по условию нагрева для нормальных условий эксплуатации:

Выбирается кабель марки ВВГ 4×16, для которого:

60,9 А<70А – условие выполняется.

(18)

где – потери напряжения в проводнике, В;

– допустимые потери напряжения, В.

(19)

– удельные активное и индуктивное сопротивления проводника;

l – длина кабеля (определяется по рисунку 1);

0,621< 20 В - условие выполняется.

Если выбранное сечение не проходит по потерям напряжения, то сечение нужно завышать.

Сечение проверяется на соответствие току защитного аппарата:

(20)

где – коэффициент защиты, принимается в зависимости от среды и

конструктивного выполнения токоведущих частей;

– ток защитного аппарата, принимается ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания теплового расцепителя автомата, А.

Проверка по данному условию возможна только после выбора защитной аппаратуры на стороне питания, пример расчета приведен далее:

Расчет остальных токоведущих частей аналогичен вышеприведенному.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 3.

5.Выбор защитной и коммутационной аппаратуры.

Для практического расчёта электрических сетей напряжением до 1000 В выбор защитной коммутационной аппаратуры может быть выполнен следующим образом:

1. Выбор предохранителей производится исходя из условий:

где – номинальное напряжение предохранителя, В;

– напряжение установки в которой применяется предохранитель, В.

где – номинальный ток предохранителя, А;

– расчетный ток, А.

где – номинальный ток плавкой вставки предохранителя, А;

, (21)

где – коэффициент, учитывающий увеличение тока при пуске двигателя.

– при частых и лёгких пусках;

– при тяжёлых и редких пусках;

– пусковой ток двигателя, А.

(22)

где– кратность пускового тока

– номинальный ток двигателя, А.

(23)

где – кратковременный (пиковый) ток по ;

(24)

где – наибольший из пусковых токов двигателей группы приёмников;

– расчётный ток группы приёмников;

– номинальный ток двигателя (приведённый к ПВ=1) с наибольшим из пусковых токов;

– коэффициент использования, характерный для двигателя, имеющего наибольший пусковой ток.

Выбор производится на примере вентилятора:

Выбирается предохранитель ПР2 100/100 для которого:

, ;

Принятый предохранитель соответствует вышеизложенным требованиям.

1. Выбор автоматических выключателей:

Условия выбора:

где, – соответственно номинальный ток автоматического выключателя и номинальный ток расцепителя, А;

Для защиты присоединений с равномерной нагрузкой:

где – номинальный ток теплового расцепителя автомата;

– номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата;

Для ответвлений к двигателям:

; (25)

Для линий со смешанной нагрузкой:

(26)

Производится выбор на примере ответвления к двигателю вентилятора. Выбирается выключатель Sirius 3RV1031-4FB10, для которого (смотрим по каталогу):

Выбранный выключатель Sirius 3RV1031-4FB10 отвечает поставленным условиям.

Результаты выбора предохранителей и автоматических выключателей заносятся в таблицу 4.

6. Выбор мощности трансформаторов цеховой подстанции.

Компенсация реактивной мощности.

Вопрос о выборе мощности трансформаторов решается одновременно с вопросом выбора мощности компенсирующих устройств напряжением до 1000 В:

(27)

где – мощность компенсирующих устройств, обеспечивающая выбор

оптимальной мощности цеховых трансформаторов;

– мощность компенсирующих устройств, выбираемая с целью

минимизации потерь мощности в трансформаторах цеховой подстанции и в распределительных сетях 10 кВ.

Ориентировочную мощность трансформаторов можно определить по формуле:

, (28)

где :

– количество трансформаторов;

– аварийный коэффициент перегрузки трансформаторов;

Принимаются два трансформатора типа ТНД-400/10 для которых:

, (29)

где:

– добавка до ближайшего целого числа в сторону большего;

β н – коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме;

β н =0,8 для двухтрансформаторных подстанциях при преобладании в цех потребителей II категории.

Определяется минимальное число трансформаторов цеховой подстанции:

(30)

где:

– дополнительное число трансформаторов, определяемое в зависимости от и

Определяется максимальная возможная реактивная мощность, передаваемая через трансформаторы из сети 10 кВ:

; (31)

Так как, то тогда принимается и компенсация реактивной мощности не нужна, т.е. ;

Определяем дополнительную мощность БСК для снижения потерь мощности в трансформаторах:

, (32)

где – расчётный коэффициент, определяемый в зависимости от коэффициентов и;

Коэффициент, учитывающий расположение энергосистемы и сменность предприятия;

– коэффициент, зависящий от мощности трансформаторов и длины питающей линии.

[ 1,109]

[ 1,107]

Следовательно, для цеховой подстанции:

Определяется коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах:

Определяется необходимость установки БСК:

Конденсаторные батареи в цехе не устанавливаются.

Потери мощности в цеховых трансформаторах:

(35)

где:

Потери холостого хода, кВт;

Потери короткого замыкания, кВт.

(36)

где :

Ток холостого хода, %;

Напряжение короткого замыкания, %.

Активная мощность, потребляемая трансформатором:

Реактивная мощность, потребляемая трансформатором:

Полная мощность, потребляемая трансформатором:

(37)

7. Расчёт питающей линии 10 кВ.

Для выбора питающей линии 10 кВ необходимо знать ток короткого замыкания на шинах ГПП.

Составляется схема замещения

Составляется схема замещения рисунок 1.

Расстояние от ГПП до цеха l = 0,6 км; Рис. 1 Схема замещения

Расстояние от ГПП до подстанции энергосистемы L =12 км;

Мощность короткого замыкания на шинах 110 кВ подстанции энергосистемы = 1500 МВА.

Трансформаторы ГПП: ТМН – 10000/110;

Базисный ток:

(38)

Сопротивление системы:

О.е. (39)

где (. ) - номинальная мощность системы, МВА.

Сопротивление воздушной линии:

, (40)

где - удельное сопротивление воздушной линии, Ом/км;

- длина воздушной линии, км.

Принимается

Сопротивление трансформатора:

, (41)

Сопротивление кабельной линии:

, (42)

где - удельное сопротивление кабельной линии, Ом/км;

l - длина кабельной линии, км.

принимается Ом/км

l =0,6 км

Результирующее сопротивление:

(43)

Находим установившееся значение тока короткого замыкания:

Сечение линии определяется по экономической плотности тока j э :

(45)

где:

Расчетный ток кабельной линии в нормальном режиме, А;

Экономическая плотность тока, А/мм 2

Принимаем j э =1,4 А/мм 2 [ 7,305 ]

Расчетный ток кабельной линии в нормальном режиме:

(46)

Выбирается кабель 2А C Б-10-3×16, для него

Выбранное сечение проверяется:

По условию нагрева в нормальном режиме:

Определяется длительно – допустимый ток кабеля с учётом прокладки:

– число параллельных кабелей в кабельной линии.

– расчетный ток одного кабеля, А;

Определяем ток одного кабеля в послеаварийном режиме:

(47)

где – поправочный коэффициент на количество кабелей, проложенных в

одной траншее;

– поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;

Проверяется выполнение условия нагрева в нормальном режиме:

69 А>10,2 А – условие выполняется.

2. По условию нагрева в послеаварийном режиме:

Определяется ток одного кабеля в послеаварийном режиме:

(48)

Определяется коэффициент аварийной перегрузки в зависимости от вида прокладки кабеля, коэффициента предварительной нагрузки и длительности максимума:

(49)

Определяется допустимый ток кабеля в послеаварийном режиме:

(50)

Проверяется выполнение условия нагрева в послеаварийном режиме:

93,15 А>20,4 А – условие выполняется.

Выбранное сечение проверяется по допустимой потере напряжения:

Δ U доп = 0,05·10 = 0,5кВ

=, (51)

где:

Удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км;

Удельное реактивное сопротивление кабеля, Ом/км;

Длина кабельной линии, км.

 условие выполняется.

Производится проверка сечения на термическую стойкость:

, (52)

где:

С – коэффициент изменения температуры;

– приведённое время КЗ, с;

16 < 69,1505 – это условие не выполняется.

Окончательно принимается стандартное сечение жил кабеля и кабель марки 2АСБ-10-3×50.

8. Конструктивное выполнение цеховой сети.

В зависимости от принятой схемы электроснабжения и условий окружающей среды цеховая электрическая сеть выполнена распределительными шинопроводами. Такие шинопроводы называют комплектными, так как они выполняются в виде отдельных секций, которые представляют собой четыре шины, заключённые в оболочку и скреплённые самой оболочкой.

Для выполнения прямых участков линий служат прямые секции, для поворотов – угловые, для присоединений – присоединительные. Соединение шин на месте монтажа производят болтовыми соединениями. На каждые 3 м секции шинопровода может быть установлено до 8-ми ответвительных коробок (по 4 с каждой стороны). В ответвительных коробках устанавливают автоматические выключатели или рубильники-предохранители. Крепление шинопроводов выполняют кронштейнами к колоннам на высоте 3,5 метров от уровня пола.

Спуск кабелей, проводов от шинопровода к распределительным шкафам или отдельным электроприемникам осуществляется по стенам в трубах. Участки кабелей питающих отдельные электроприемники проложены в трубах заделанных в чистовой пол на глубину 10 см.

В качестве распределительных пунктов используются шкафы с предохранителями, либо с автоматическими выключателями. Шкафы с предохранителями имеют на вводе рубильник. Шкафы с автоматическими выключателями выполнены с зажимами на вводе. Технические характеристики шкафов представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Распределительные пункты

РП	Тип шкафа	Ном. ток шкафа I нш , А	Количество отходящих линий	Ном. ток предохранителя, автомата I н , А	Тип предохранителя	Тип автоматического выключателя
РП1	ПР8501-011					Sirius 3RV10-42-4JA10
РП2	ПР8501-011					Sirius 3RV10-42-4JA10
РП3	ПР8501-007					Sirius 3RV10-42-4JA10
РП4	ШР11-73703 Р18-353				ПР-2	Sirius 3VL27-16-1AS33
РП5	ШР11-73703 Р18-353					Sirius 3VL27-16-1AS33
РП6	ПР8501-017					Sirius 3RV10-42-4JA10
РП7	ПР8501-011				ПР-2	Sirius 3VL27 16-1AS33

Заключение

В курсовом проекте была разработана схема электроснабжения ремонтно - механического цеха. Для этой цели были рассчитаны электрические нагрузки и сеть 0,4кВ, выбраны токоведущие части и цеховой трансформатор, осуществленапроверка кабелей питающих цеховую подстанцию на действие токов КЗ.

Питание отдельных электроприёмников осуществляется кабелями марки АВВГ и проводами марки АПВ.

В качестве защитных аппаратов применяются автоматические выключатели марки Sirius и предохранители марки ПР-2.

Данную схему электрической сети можно считать рациональной и экономичной.

Список использованных источников

1. Фёдоров А. А., Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368 с.: ил.
2. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования /под редакцией Барыбина Ю. Г. и др. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 464 с., ил.
3. Справочник по проектированию электроснабжения /под редакцией Барыбина Ю. Г. и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.
4. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий /под общ. редакцией А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. В 2-х кн. Кн. 1. Проектно-расчётные сведения. – М.: Энергия, 1973. – 520 с., ил.
5. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с., ил.
6. Электротехнический справочник /под общ. ред. профессора МЭИ Герасимова В. Г. и др. – 8-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство МЭИ, 1998. – 518 с.
7. Справочник по проектированию электроэнергетических систем /под редакцией С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 352 с.
8. Правила устройства электроустановок- М.: Госэнергонадзор, 2000
9. http://electricvdome.ru/montaj-electroprivodki/raschet-secheniya-provoda kabelya.html
10. http://www.electromonter.info/library/cable_current_1.html
11. Каталог «Аппараты защиты. Автоматические выключатели»
12. http://www.rus-trans.com/?ukey=product&productID=1145
13. Методические указания по курсовому проектированию

Таблица 2 – Расчёт электрических нагрузок цеха

Продолжение таблицы 2

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать
37328.		Технологический процесс изготовления детали “Форсунка”	133.5 KB
	Применяемый на ОАО «КАДВИ» технологический процесс изготовления детали «Форсунка» является вполне современным. Весь технологический процесс механической обработки разработан исходя из получения заготовки методом литья, что определяет выбор технологических баз как для первой...
37329.		Таможенная служба Российской Федерации	90 KB
	Большинство законодательных и нормативных актов регулирующих таможенное дело были унифицированы на практике применяются основы таможенных законодательств государств участников СНГ. Созданы представительства таможенной службы России при таможенных службах Белоруссии и Казахстана и Киргизской республикой. Отменены таможенные ограничения во взаимной торговле нет больше необходимости содержать таможенную инфраструктуру ненужными стали почти девять тысяч километров внутренних границ 16 таможен 50 таможенных постов 64 автомобильных и 28...
37331.		Аналитическое и табличное представление булевой функции	315.5 KB
	Аналитическое и табличное представление булевой функции. Представление функции в ДНСФ. Минимизация функции по формулам склеивания. Минимизация функции методом Карно.
37332.		КОНЦЕПЦИЯ МУЗЫКАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ШКОЛЬНИКОВ	452 KB
	Как известно музыкальная культура школьника это интегративное свойство личности главнейшими показателями которого являются: музыкальная развитость любовь к музыкальному искусству эмоциональное к нему отношение потребность в различных образцах музыки музыкальная наблюдательность в значении которое придавал этому понятию Б. В процессе школьных музыкальных занятий учащиеся знакомятся с музыкальными произ ведениями анализируют общий характер настроение музыки значение различных элементов музыкальной речи в их...
37334.		Расчёт потребного количества оборудования	263.95 KB
	Степень занятости оборудования обработкой данной детали характеризуется коэффициентом занятости, на величину которого следует корректировать все расчеты для обеспечения их сопоставимости в базовом и проектируемом вариантах.
37335.		ВВЕДЕНИЕ В ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ	6.59 MB
	Эти изменения стали возможными благодаря двум основным факторам: выделению в алгоритме программы некоторой универсальной части логического вывода и отделению ее от части зависящей от предметной области базы знанийрис. При этом производится преимущественно символьная обработка содержимого базы знаний. Экспертная система это компьютерная программа которая моделирует рассуждения человекаэксперта в некоторой определенной области и использует для этого базу знаний содержащую факты и правила об этой области и некоторую процедуру...
37336.		Проблемы экономической безопасности России в условиях перехода к рынку	99 KB
	Общее понятие экономической безопасности и характеристики основных ее показателей. Экономика России с точки зрения экономической безопасности. Пути обеспечения экономической безопасности России.

ФГОУ СПО Чебоксарский техникум строительства и городского хозяйства

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Пояснительная записка

Введение.

Краткая характеристика проектируемого объекта.

Разработка схемы электроснабжения объекта.

Определение расчетных силовых нагрузок.

Расчет и выбор питающих и распределительных линий.

5.1 Выбор питающих линий.

5.2 Выбор распределительных линий.

Расчет защиты.

6.1 Расчет и выбор защиты питающих линий.

6.2 Расчет и выбор защиты распределительных линий.

Выбор места и типа силовых и распределительных пунктов.

Выбор компенсирующих устройств.

Выбор числа и мощности трансформаторов на ТП.

Расчет тока короткого замыкания.

10.1 Расчет токов короткого трехфазного замыкания.

10.2 Расчет токов короткого однофазного замыкания.

Проверка оборудования на действие токов короткого замыкания.

Список литературы.

Введение

В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Основное достоинство электрической энергии - относительная простота производства, передачи, дробления, и преобразования.

В системе электроснабжения объектов можно выделить три вида электроустановок:

по производству электроэнергии - электрические станции; по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии - электрические сети и подстанции;

по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых нуждах - приемники электроэнергии.

Электрической станцией называется предприятие, на котором вырабатывается электрическая энергия. На этих станциях различные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, ветра, атомная и т. д.) с помощью электрических машин, называемых генераторами, преобразуется в электрическую энергию.

В зависимости от используемого вида первичной энергии все существующие станции разделяются на следующие основные группы: тепловые, гидравлические, атомные, ветряные, приливные и др.

Совокупность электроприёмников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединённых с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем.

Совокупность электрических станций, линий электропередачи подстанций тепловых сетей и приемников, объединенных общим непрерывным процессом выработки, преобразования, распределения тепловой электрической энергии, называется энергетической системой.

Электрические сети подразделяются по следующим признакам:

1) Напряжение сети. Сети могут быть напряжением до 1 кВ - низковольтными, или низкого напряжения (НН), и выше 1 кВ высоковольтными, или высокого напряжения.

2) Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока.

Электрические сети выполняются в основном по системе трёхфазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом может производиться трансформация электроэнергии.

3) Назначение. По характеру потребителей и от назначения территории, на которой они находятся, различают: сети в городах, сети промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети в сельской местности.

Кроме того, имеются районные сети, Сети межсистемных связей и др.

Раздел 1

Краткая характеристика проектируемого объекта

Ремонтно-механический цех (РМЦ) предназначен для ремонта и настройки электромеханических приборов, выбывающих из строя.

Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. РМЦ имеет два участка, в которых установлено необходимое для ремонта оборудование: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр.

РМЦ получает ЭНС от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 0,9 км, а от энергосистемы (ЭНС) до ГПП - 14 км. Напряжение на ГПП - 6 и 10 кВ.

Количество рабочих смен - 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭНС. Грунт в районе РМЦ - чернозем с температурой +20 С. Каркас

здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 м. каждый.

Размеры цеха

Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень оборудования РМЦ дан в таблице 1.

Мощность электропотребления указана для одного электроприемника.

Расположение основного оборудования показано на плане.

Таблица 1 Перечень ЭО ремонтно-механического цеха.

№ на плане	Наименование ЭО
	Вентиляторы
	Сварочные агрегаты
	Токарные автоматы
	Зубофрезерные станки
	Круклошлифовальные станки
	Заточные станки
	Сверильные станки
	Токарные станки
	Плоскошлифовальные станки
	Строгальные станки
	Фрезерные станки
	Расточные станки
	Краны мостовые

Раздел 2

Разработка схемы электроснабжения объекта

Для распределения электрической энергии внутри цехов промышленных предприятий служат электрические сети напряжением до 1000В.

Схема внутрицеховой сети определяется технологическим процессом производства, планировкой помещений цеха, взаимным расположением ЭП, ТП и вводов питания, расчетной мощностью, требованиями бесперебойности электроснабжения, условиями окружающей среды, технико-экономическими соображениями.

Питание ЭП цеха обычно осуществляется от цеховой подстанции ТП или ТП соседнего цеха.

Внутрицеховые сети делятся на питающие и распределительные.

Питающие сети отходят от центрального распределительного щита цеховой ТП к силовым распределительным шкафах СП, к распределительным шинопроводам ШРА или к отдельным крупным ЭП. В некоторых случаях питающая сеть выполняется по схеме БТМ ("Блок - трансформатор - магистраль").

Распределительные сети - это сети, идущие от силовых распределительных шкафов или шинопроводов непосредственно к ЭП. При этом ЭП подсоединяется к распределительным устройствам отдельной линией. Допускается подсоединять одной линией до 3-4 ЭП мощностью до ЗкВ, соединенные в цепочку.

По своей структуре схемы могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

Радиальные схемы с использованием СП применяются при наличии сосредоточенных нагрузок с неравномерным их расположением по площади цеха, а также во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах с химически активной и пыльной средой. Они обладают высокой надежностью и применяются для питания ЭП любых категорий. Сети выполняются кабелями или изолированными проводами.

Магистральные схемы целесообразно применять для питания нагрузок распределительных относительно равномерно по площади цеха, а также для питания групп ЭП принадлежащих одной технологической линии. Схемы выполняются шинопроводами или кабелями. При нормальной среде для построения магистральных сетей можно использовать комплексные шинопроводы.

Для питания ЭП проектируемого цеха применяем трехфазную четырехпроходную сеть напряжением 380/220В частоты 50Гц. Питание электрооборудования будет осуществляться от цеховой ТП. Т.к. потребители по надежности электроснабжения относятся к 2 и 3 категории, то на ТП устанавливаем 1 трансформатор и предусматриваем низковольтную резервную перемычку от ТП соседнего цеха.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1 Краткая характеристика электроприемников цеха по режиму работы и категории бесперебойности электроснабжения

В цехе размещены вентиляторы, насосы, станки, мостовые краны, автоматические линии, транспортеры, машины дуговой сварки и электропеч и сопротивления. Перечень электрооборудования, размещенного в цехе, его установленная мощность, количество приведены в таблице 1.1.

В цехе имеются потребители с длительным и повторно-кратковременным (ПКР) режимами работы.

ПКР - это режим, при котором температура за время включения повышается, за время пауз снижается, однако, нагрев за время цикла этого электроприемники не достигает установившейся температуры, а за время паузы температура не достигает температуры окружающей среды.

Продолжительность включения для ПКР:

где tц < 10 мин - среднее время цикла.

В ПКР работают электродвигатели мостовых кранов и машины дуговой сварки (данный режим изображен на рисунке 1 (б));

Длительный режим - это режим, при котором температура ЭП возрастает по экспоненте и через определённое время достигает установившегося значения.

ЭП продолжительного режима работы характеризуются коэффициентом включения:

В длительном режиме работают электроприводы насосов, вентиляторов и станков.

Таблица 1.1 - Ведомость электрических нагрузок цеха

	Наименование механизма или агрегата		Руст, кВт
	Станок фрезерный
	Станок токарный
	Автоматическая линия
	Вентилятор
	Автоматическая линия
	Машина дуговой сварки
	Индукционная печь
	Электропечь сопротивления
	Мостовой кран
	Транспортер

Литейный цех необходимо отнести к потребителям I категории, перерыв в электроснабжении которых может повлечь опасность для жизни людей или значительный материальный ущерб, связанный с повреждением оборудования, массовым браком продукции или длительным расстройством сложного технологического процесса производства.

Потребители электрической энергии I категории должны иметь два источника питания и АВР (автоматическое включение резерва) на секционном выключателе.

2 Выбор напряжения цеховой сети и системы питания силовой нагрузки и освещения

Цеховую сеть можно выполнить на напряжение 220 и 380 В.

Напряжение 660 В должно применяться на предприятиях где имеется большое количество электродвигателей в диапазоне мощностей 200 - 600 кВт. Перевод питания электроприёмников с напряжения 380 В на 660 В снижает затраты на сооружение низковольтной кабельной сети примерно на 30% и сокращает потери электроэнергии в этой сети в 1,3-1,4 раза. Внедрение напряжения 660 В обеспечивает снижение капитальных затрат относительно общей стоимости электроустановок стоящего предприятия на 0,5-1,5%.

В рассматриваемом цехе максимальная мощность электродвигателя 75 кВт, поэтому эффективность внедрения напряжения 660 В незначительна.

Для установленных потребителей электроэнергии цеха основным напряжением питания является напряжение 380 В. Питание освещения осуществляется напряжением 220 В.

Таким образом, в качестве основного напряжения в цехе выбирается напряжение 380/220 В.

Осветительная и силовая нагрузки будут питаться от общих цеховых трансформаторов 10/0,4 кВ.

3 Выбор электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры

Согласно ПУЭ для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения, независимо от их мощности рекомендуется применять электродвигатели синхронные или асинхронные с короткозамкнутым ротором. Обычно для одного цеха выбирают двигатели одной серии.

Выбираем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии АИР напряжением 380 В, так как они просты в исполнении, дешевы и не требуют регулирования частоты вращения.

Серия АИР охватывает диапазон номинальных мощностей от 0,06 до 400 кВт. Двигатели выпускаются на частоты вращения 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 об/мин.

Двигатели этой серии предназначаются для общего применения в промышленности в условиях умеренного климата, в невзрывоопасной среде, не содержащей агрессивных газов и паров, разрушающих металлы и изоляцию, и токопроводящей пыли. Двигатели серии АИР предназначены для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц. Они могут эксплуатироваться при отклонениях напряжения сети от номинального в пределах -5 - +10% и отклонениях частоты на 2,5% от номинального значения.

Для крана принимаем асинхронные двигатели серии 4MTF (с фазным ротором), 4MTKF (с короткозамкнутым ротором). Это двигатели повторно-кратковременного режима работы. Применяются на кранах с тяжелыми условиями работы. Основной режим работы ПВ 25%.

Условия выбора электродвигателей:

Выбор пусковой и защитной аппаратуры производим по выражению (3.2):

где - номинальный ток расцепителя, А;

Номинальный ток электродвигателя, А.

Величины, приведённые в каталогах на асинхронные электродвигатели, связаны между собой следующими зависимостями:

где - номинальная мощность, кВА;

Номинальный ток, А;

Номинальная мощность, кВт;

Номинальный коэффициент мощности;

КПД при номинальных нагрузке и параметрах

Типы двигателей и их технические характеристики приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. - Выбор двигателей для электроприемников

Название ЭП

Кол.

Р,

Данные электродвигателей

Тип двигателя

U,

з,

Станок токарный

Станок фрезерный

Автоматическая линия

Вентилятор

Автоматическая линия

Мосто-вой

подъем груза

передвиж. тележки

передвиж. крана

Транспортёр

АИР180М2У3

Асинхронный

Унифицированная серия (Интерэлектро)

Привязка к установочно-присоединительным размерам

Высота оси вращения, мм

Установочный размер по длине станины

Число полюсов

Модификация со встроенной температурной защитой

Выберем электродвигатель, пусковую и защитную аппаратуру для станка токарного, P=18кВт.

Из выбираем АД АИР180S4 с Рн=18,5 кВт; cos=0,85; =90%;

n =1500 об/мин.

Рассчитаем по выражению (3.5):

.

В качестве пусковой и защитной аппаратуры будем использовать продукцию немецкой компании ABB. Все изделия выполнены и проверены согласно последним национальным и международным стандартам. Превосходят существующие аналоги в технических характеристиках, функциональности, коммутационной возможности, легкости эксплуатации и установки.

Выбираемая аппаратура осуществляет следующие виды защит:

Защита двигателей осуществляется автоматическими выключателями серии MS. Автоматы для защиты электродвигателей ABB серии MS -- предназначены для защиты двигателей от короткого замыкания и перегрева обмотки.

-- характеристика срабатывания MS соответствует характеристике D, что позволяет автомату не реагировать на пусковые токи.

-- плавная регулировка тепловой уставки позволяет более точно настроить автомат на требуемую величину тока с целью предотвращения перегрузки и сгорания двигателя.

-- клеммы защищены от случайного прикосновения, а конструкция моноблока гарантирует максимальную оперативную безопасность.

-- крепление автомата осуществляется на DIN-- рейку.

-- глубина защиты электродвигателя может быть повышена за счет отдельно поставляемых быстромонтируемых элементов -- независимого расцепителя и реле минимального напряжения.

-- могут использоваться как обычные автоматические выключатели в распределительных устройствах широкого применения при индуктивном характере цепей потребителей.

В связи с тем, что автоматические выключатели имеют регулируемую уставку срабатывания, нет необходимости дублировать их тепловыми реле.

Заносим результаты в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Выбор аппаратуры защиты и управления

	Наименование технологического оборудования.	Электродвигатели или электроприемники	Аппарат защиты	Аппарат управления
			Мощность Рном, кВт	номинальный ток	количество п, шт.	Выключатель	номинальный ток выключателя	номинальный ток расцепителя	Контактор, пускатель	номинальный ток по АС-3, Iн, А
	Станок токарный
	Станок фрезерный
	Автоматическая линия
	Вентилятор
	Автоматическая линия
	Машина дуговой сварки
	Электропечь сопротивления
	Подъем груза
	Перед. тележки
	Перед. крана
	Индукцион. печь
	Транспортёр

4 Расчет электроосвещения

4.1 Выбор системы освещения и освещённости цеха

электроприемник электроснабжение цех напряжение

В заданном литейном цехе производится обработка литья на металлорежущих фрезерных и токарных станках работа на таком оборудовании относится к высокой точности (разряд IIIб), и большинство операций следует производить при комбинированном освещении.

Минимальная освещённость при комбинированном освещении для разряда зрительных работ IIIб составляет 1000 лк. При этом освещённость от общего освещения в системе комбинированного - 300 лк .

Все места в заданном цехе имеют местное освещение.

При выборе источников света для общего освещения учитывается высота помещения, среда, категория помещения. Поскольку помещение литейного цеха является помещением средней высоты (по заданию h = 10м), то наиболее экономичной является установка ламп ДРИ. Данному источнику света соответствует светильник типа ГСП.

Характер зрительных работ и условия среды допускают использование закрытых светильников со степенью защиты IP50 и выше.

Выбираем светильники типа ГСП 51 «Гермес» производства

Характеристики светильника ГСП 51 Гермес:

-- номинальное напряжение 220 V;

-- степень защиты: IP54 (пыле-брызгозащищеные);

-- источники света: - металлогалогенная элипсоидная лампа (ДРИ), цоколь Е40 (мощность 250-400 Вт) ;

-- тип монтажа: подвесной;

-- климатическое исполнение У1.

Также в цехе предусмотрена система аварийного освещения. Наименьшая освещённость рабочих поверхностей производственных помещений к территории предприятий, требующих обслуживания при аварийном режиме, должна составить 5 - 10 % от освещённости рабочего освещения при системе общего освещения. Для создания равномерного распределения освещенности по всей площади цеха принимаем равномерное размещение светильников. Светильники располагаются рядами параллельно продольной оси цеха. Для снижения пульсаций светового потока в каждой точке устанавливаем по три светильника.

Аварийное освещение выполняем лампами накаливания со светильниками НСП.

4.2 Выбор типа и мощности источника света

Исходные данные:

- длина цеха а = 168 м;

- ширина цеха b = 96 м;

- высота цеха hц = 10 м;

- напряжение системы освещения U = 220 В;

- минимальная освещенность ЕРАБ = 300 лк.

4.2.1 Расчёт рабочего освещения

Т.к. высота цеха 10 м целесообразно использовать ртутные лампы высокого давления типа ДРИ 400-5 со светильниками ГСП51-400-001/003 с КСС Д.

Располагаем светильники в шахматном порядке, при этом с целью снижения пульсаций светового потока, характерных при использовании этого типа ламп, в каждой точке устанавливаем по 2 светильника.

Высота подвеса светильников: HП = h - hС,

где h - высота цеха, м;

h` = 1,8 - расстояние от светильника до перекрытия (свес), м

HП = 10-1,8 = 8,2 м.

Расчетная площадь цеха: S = L·b = 168·96 =16128 м2

Намечаем количество ламп: шт.

Отношение потока, падающего на освещаемую поверхность ко всему потоку ламп, называется коэффициентом использования Ки. Зависимость Ки от площади помещения, высоты и формы учитывается индексом помещения i.

Индекс помещения:

,

где S - площадь цеха, м2;

L - длина цеха, м;

b - ширина цеха, м.

При i = 7,45 и пот=0,5, ст=0,5, пол=0,3 имеем Ки=0,95 .

Световой поток одной лампы:

лм

где КЗ=1,5 - коэффициент запаса для вспомогательных помещений с нормальной средой и помещений жилых и общественных зданий для люминесцентных ламп;

КИ=0,95 - коэффициент использования осветительной установки;

n=161 - ориентировочно выбранное число ламп в цехе;

z=1,15 - поправочный коэффициент, учитывающий отношение между Еmin и Еmax.

Выбираем лампу ДРИ 400-5, т.к. она является наиболее мощной лампой устанавливаемой в светильниках ГСП.

Принимаем световой поток лампы ДРИ 400-5 Фл=35000 Лм.

Корректируем количество светильников в цехе:

Принимаем n = 252 лампы.

Окончательно принимаем светильники типа ГСП51-400-001/003 с лампами ДРИ 400-5 с мощностью одной лампы 400 Вт со световым потоком 35000 Лм. Составляем окончательный план цеха, на который наносим светильники и питающие сети рабочего освещения.

При количестве ламп ДРИ 400-5 равном 252 шт., в цехе создается следующая освещенность:

Таким образом, данное количество ламп создает требуемую освещенность.

4.2.2 Расчёт аварийного освещения

Аварийное освещение составляет 5-10 % от рабочего

Еав = 30 лк; Ки=0,95; Кз=1,3; Фл=18600 лм.

шт.

Принимаем 40 светильников. Выбираем лампу накаливания Г215-225-1000 со светильником НСП-17. Световой поток лампы Фл=18600 лм.

лк

Таким образом, данное количество ламп создает требуемую аварийную освещенность.

4.3 Выбор кабелей, питающих щитки освещения

Условие выбора сечения кабелей имеет вид:

IР < IД.Д, (4.1)

где IР - расчётный ток, А;

IД.Д - допустимая длительная токовая нагрузка на кабель. Для невзрывоопасных помещений

IД.Д = IН.Д, (4.2)

где IН.Д - длительно допустимый ток для кабелей при нормальных условиях прокладки, .

4.3.1 Выбор кабеля, питающего щиток рабочего освещения

Выбираем кабель, питающий щиток рабочего освещения основного помещения кузнечного цеха.

Расчётная нагрузка внутреннего освещения здания РР определяется по установленной мощности освещения РУ и коэффициенту спроса kС:

РР = РУ * kС, (4.3)

Установленная мощность РУ определяется суммированием мощности ламп всех стационарных светильников, при этом для учёта потерь в пускорегулирующих аппаратах газоразрядных ламп ДРИ умножаем на 1.1:

РУ = n * РЛ * 1.1,

где n - количество ламп, шт.

РЛ - номинальная мощность лампы, Вт.

k с = 0.9 ,

РУ = 2524001.1 =110440Вт,

РР = 1104400.9 =99396 Вт,

QР = РР * tg ц = 99396*1.44 = 143130.24 ВАр,

где tg = 1.44 для ламп ДРИ .

,

Определяем расчетный ток для выбора проводов:

,

где Uном = 380 В - номинальное напряжение сети.

Выбираем кабель марки АВВГ.

Принимаем пятижильный провод АВВГ (5х120 мм2) с Iн.д= 295 А.

4.3.2 Выбор кабеля, питающего щиток аварийного освещения

Определяем установленную мощность ламп:

Ру = 401000 = 40000 Вт.

Определяем расчётную нагрузку:

Рр = Ру · Кс =40000 0,9 = 36000 Вт,

где Кс = 0,9 .

Qр = Рр · tg ц = 36000·0,33 = 11880 вар,

где tg = 0,33 для ламп накаливания .

Определяем полную мощность рабочего освещения:

.

Определяем расчётный ток для выбора проводов:

,

Принимаем кабель АВВГ (5х25мм2) пять жил.

Iн.д= 70 А > IР=57.59А

Результаты расчета сводим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Выбор кабелей для щитков освещения

4.4 Выбор схемы питания осветительной установки

Питание электрического освещения производится от общих для осветительных и силовых нагрузок трансформаторов с низшим напряжением 0,4 кВ (напряжение сети 380/220 В).

Для питания ламп применяется провод АВВГ.

Для распределения электроэнергии рабочего и аварийного освещения, а также для защиты сетей от токов короткого замыкания применяем компактные распределительные щиты. Для аварийного и на отходящих линиях рабочего освещения используем модульными автоматическими выключателями АВВ. В качестве вводного выключателя рабочего освещения выбираем модульный автоматический выключатель АВВ TMAX.

Схема питания осветительной установки показана на рисунке 4.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Осветительная сеть цеха предусматривает наличие одного группового щитка, к которому групповыми линиями присоединяются светильники. В случае аварийного прекращения действия рабочего освещения предусмотрено аварийное освещение, обеспечивающее возможность продолжения работы и безопасную эвакуацию людей из цеха.

Светильники аварийного освещения автоматически включаются при аварийном отключении рабочего освещения.

Управление рабочим освещением осуществляется автоматическими выключателями, установленными на групповом щитке. Для удобства эксплуатации и безопасности производства ремонтных работ и замены отдельных элементов схемы электроосвещения необходимо предусмотреть возможность отключения группового щитка. Эту функцию выполняет выключатель.

4.5 Выбор типа и расположения группового щитка, компоновка сети и её выполнение

Для аппаратов аварийного и рабочего освещения в качестве осветительных щитков используем щитки АВВ типа SRN.с монтажной платой Они удобны в эксплуатации и имеют компактные геометрические размеры.. Имеют степень защиты IP 65.

4.5.1 Выбор аппаратов рабочего освещения

Светильники рабочего освещения разделены на 8 рядов (рисунок 4.2).

В ряду 1 - на фазу А В С присоединяют 10 ламп

в ряду 2 - на фазу А присоединяют 11 ламп, В-11,С-10

в ряду 3- на фазу А присоединяют 11 ламп, В-10,С-11

в ряду 4- на фазу А присоединяют 10 ламп, В-11,С-11.

в ряду 5- на фазу А присоединяют 11 ламп, В-11,С-10

в ряду 6- на фазу А присоединяют 11 ламп, В-10,С-11

в ряду.7- на фазу А присоединяют 10 ламп, В-11,С-11

в ряду 8 - на фазу А В С присоединяют 10 ламп;

Определяем расчетную мощность фазы А в одном ряду светильников:

Рнбз = Рл · n · kс,

где Рл - мощность одной лампы, Вт;

kс = 1,1 - поправочный коэффициент на расход мощности ПРА.

Рнбз = 400·11·1,1 =4840 Вт.

Определяем расчётный ток

где UФ = 220 В - фазное напряжение;

сosц = 0,8 - для ламп ДРИ .

Для рабочего освещения выбираем провод АВВГ 5х6, с Iном=32 А . Для распределения электроэнергии и защиты сетей от токов короткого замыкания применяем автоматические выключатели.. Количество выключателей на фидерах - 8 трёхполюсных. Выключатели на отходящих линиях S203 32A Iн.в.= 32А.

4.5.2 Выбор аппаратов аварийного освещения

Определяем расчётную мощность наиболее загруженной фазы в одном ряду.

В ряду 1 - на фазу А В присоединяют 2 лампы, на фазу С присоединяют 1 лампу

в ряду 2 - на фазу А -2,В-1 ,С-2;

в ряду 3 - на фазу А-1, В-2, С-2;

в ряду 4 - на фазу А-2, В-2, С-1.

в ряду 5 - на фазу А-2, В-1, С-2;

в ряду 6 - на фазу А-1, В-2, С-2;

в ряду 7 - на фазу А-2, В-2, С-1.

в ряду 8 - на фазу А-2, В-1,С-2 ;

Таким образом, наиболее загружена фаза А.

Рнбз = ?Рл · n,

где РЛ - мощность одной лампы, Вт;

n - количество светильников на фазе, шт;

РНБЗ=1000*2=2000 Вт.

Определяем расчётный ток для наиболее загруженной фазы

где UФ=220 В - фазное напряжение;

Cosц=0,95 - для ламп накаливания .

Для аварийного освещения выбираем кабель АВВГ 5*2,5 с Iном=23А .

Для распределения электроэнергии и защиты сетей от токов короткого замыкания применяем автоматические выключатели. Расчётный ток нагрузки: IР=57,59 А.

Количество выключателей на фидерах - 8 трёхполюсных. Выключатели на отходящих линиях S203 10A Iн.в.= 10А.. Вводной выключатель S203 63A , Iн.р. =63 А.

Выбранное оборудование сводим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Осветительные токопроводы и групповые щитки

Помещение (вид освещения)	Групповой щиток	Токопровод
		Фидерные выключатели	Вводной выключатель
Основное (рабочее)	SRN6420
Основное (аварийное)	АВВ «Europa»

План расположения светильников представлен на рисунке 4.2.;

На плане показаны:

- Светильник ГСП18-400-07 с лампами ДРИ 400-5 рабочего освещения

- Светильник НСП-17 с лампой накаливания Г 215-225-1000 аварийного освещения

- Щит рабочего освещения

- Щит аварийного освещения

- Сеть и аварийного рабочего освещения

5 Расчет электрических нагрузок

5.1 Расчет сварочной нагрузки методом эффективных мощностей

Расчёт ведём по формуле:

, (5.1)

где S ном - мощность сварочного трансформатора (из задания), кВА;

ПВ - продолжительность включения, %;

Находим активную и реактивную нагрузки:

, (5.2)

где cos ц = 0,5 , откуда tg ц = 1,73

Рр.д.с.= 91,40,5 =45,7 кВт;

Qр.д.с. = 45,71,73 =79,06 кВАр

Рассчитываем ток:

, (6.3)

5.2 Расчет электрических нагрузок индукционной электропечи

где cos ц = 0,95 , откуда tg ц = 0,32

Ри.п = 70 0,95 =66,5кВт;

Qи.п. = 66,50,32 =21,28кВАр (5.3)

5.3 Расчёт электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм

Разбиваем все электроприёмники по группам со сходными характеристиками. Для каждой группы электроприёмников определим активную нагрузку по формулам:

(5.4)

(5.5)

Для приёмников, работающих в ПКР:

, (5.6)

Результаты расчётов приведены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Расчёт средней нагрузки за максимально загруженную смену

	Наименование	Кол	PНОМ,	КИ,
	Станок токарный
	Станок фрезерный
	Автоматическая линия
	Вентилятор
	Автоматическая линия
	Электропечь сопротивления
	Мостовой кран (5 т)
	Транспортер

(5.7)

где n - число всех электроприёмников;

. (5.8)

так как nэф>10, то коэффициент максимума

. (5.9)

(5.10)

Полная расчётная нагрузка

. (5.11)

Расчётная величина тока:

. (5.12)

5.4 Распределение нагрузки по шинопроводам

Распределим электроприёмники цеха по шинопроводам. Расчёт ведём по формулам:

Среднесменная нагрузка:

(5.17)

(5.18)

где n - число электроприёмников в группе;

К - число групп электроприемников;

Ки.i - коэффициент использования электроприемников;

Рном i - номинальная мощность электроприемников i-ой группы;

tgцi - коэффициент мощности электроприемников.

Находим групповой коэффициент использования:

, (5.19)

где ni - число электроприёмников в группе.

Эффективное число электроприёмников:

. (5.20)

Определяем коэффициент максимума:

(5.21)

Расчётные максимумы активной и реактивной нагрузки:

(5.22)

Полная расчётная нагрузка

. (5.23)

Расчётная величина тока:

. (5.24)

Результаты распределения электроприёмников по шинопроводам приведены в таблице 5.2. План цеха с расположением шинопроводов показан на рисунке 5.2.

Таблица 5.2 - Распределение электроприемников по ШРА

Шинопровод

Наименование электроприёмника

Станок токарный

Вентилятор

Автоматич.линия

Транспортер

Станок токарный

Станок фрезерный

Вентилятор

Эл.печь сопротивления

Транспортер

Мостовой кран

Станок токарный

Станок фрезерный

Автоматич.линия

Станок фрезерный

Вентилятор

Машина дуговой сварки

Станок токарный

Станок фрезерный

Автоматическая линия

Вентилятор

Мостовой кран

Рисунок 5.2 - План цеха с расположением шинопроводов

5.4 Выбор распределительных шинопроводов

Выбор шинопроводов выполняется по условию:

Iр < Iном, (5.25)

где Iр - расчетный ток, А;

Iном - номинальный ток шинопровода, А .

Для примера выберем распределительный шинопровод для ШРА-1:

Расчётный ток первой группы электроприёмников равен Iр = 120,77А.

Используем шинопровод Zucchini -- оптимальный вариант для создания магистралей электропитания практически на любом объекте. Он легко и быстро монтируется из готовых заводских модулей, как конструктор собирается монтажником, прошедшим минимальный инструктаж. Шинопровод Zucchini - самонесущая конструкция, на которую сразу устанавливается необходимая электроарматура. Основные преимущества шинопроводов Zucchini: пожаробезопасность, небольшие размеры, возможность многоканального использования, длительный срок эксплуатации.. Шинопровод для распределения электроэнергии малой и средней мощности, габариты 39x97 мм, номинальный ток 160A с отводами с обеих сторон, кожух - PE проводник.

Стандартная степень защиты IP40 (IP55 - с дополнительными аксессуарами).

Данная линейка включает: торцевые блоки подачи питания, 3-, 2-, 1-метровые и нестандартные заказные прямые элементы, горизонтальные/вертикальные углы, отводные блоки с устройствами разъединения/защиты (плавкие предохранители, рубильники) и крепежные принадлежности (кронштейны).

Выбираем распределительный шинопровод MINI SBARRA с номинальным током

Iном = 160 А.

Iр = 120,77 А < Iном = 160А.

Условие выполняется, следовательно, шинопровод выбран правильно. Выбор шинопроводов сводим в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Выбор шинопроводов

Группы электроприёмников		Тип шинопровода		Кабель
				АВВГ (4х120)
				АВВГ (4х120)
				АВВГ (4х120)
				АВВГ (4х120)
				АВВГ (4х120)

5.5 Ответвления к электроприемникам

Участок электросети, питающий отдельный приёмник электроэнергии, называется ответвлением. Ответвления к электроприёмникам от шинопроводов выполняем кабелем АПВ в трубе, для машин дуговой сварки - кабелем АВВГ (согласно ПУЭ в производственных помещениях при наличии опасности механических повреждений в эксплуатации, прокладка небронированных кабелей допускается при условии их защиты от механических повреждений). Выбор сечения проводов и кабелей выбираем по условию допустимого нагрева:

Iр< Iдд, (5.26)

где Iдд - допустимая длительная токовая нагрузка на провод (кабель), А

Iдд = Кп Iнд = 1 · Iнд (5.27)

Для ответвлений к отдельным электроприемникам длительного режима работы в качестве расчётного тока принимаем номинальный ток электроприёмника:

Iном. эп Iнд (5.28)

Для примера выберем провода, питающие насос P=8,5кВт:

Выбираем четырехжильный провод АПВ (4х2,5) с Iнд =19 А . Проводим проверку по условию Iном. эп Iнд:

Iном. эп = 16.9А Iнд = 19 А,

провод проходят по длительно допустимому току нагрева. Выбранные провода сводим в таблицу 5.4.

Таблица 5.4 - Выбор проводов и кабелей к потребителям

	Электроприёмники		Марка кабеля
	Станок токарный
	Станок фрезерный
	Автоматическая линия
	Вентилятор
	Автоматическая линия
	Машина дуговой сварки
	Электропечь сопротивления
	Индукционая печь
	Транспортер

5.4 Выбор троллейных линий

Выбираем троллейную линию для мостового крана с повторно - кратковременным режимом работы грузоподъёмностью 5 т. На кране установлены три двигателя с фазным ротором из серии MTF. Обычно в работе одновременно находится не более двух двигателей. Принимаем наиболее тяжелый режим, когда в работе одновременно находятся два наиболее мощных крановых двигателя с номинальной мощностью 12 кВт и 7,5 кВт.

Параметры двигателей: 1 = 83,5 %, cos 1 = 0,73, Рном1 = 12 кВт, 2 = 77 %,

cos 2 = 0,7, Рном2 = 7,5 кВт.

Активная мощность:

Реактивная мощность:

Расчетный ток одного крана:

Выбираем троллейный шинопровод ШТР4 - 100 с Iном = 100 А .

6 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

Т.к. по составу и характеру нагрузки электропотребителей цех относится к первой категории по бесперебойности электроснабжения, необходимо установить двухтрансформаторную подстанцию.

Мощность трансформаторов ТП цеха определяется по формуле:

где Sр.ц - полная расчётная мощность цеха, кВА;

n - количество трансформаторов, шт.;

вт - коэффициент загрузки трансформаторов.

Принимаем вт = 0,8 (для потребителей первой категории по бесперебойности электроснабжения) .

где Рмц, Qмц - максимальные расчётные (активная и реактивная) мощности силовой нагрузки цеха, кВт, квар;

Рро, Qро - расчётная (активная и реактивная) мощности освещения, кВт, квар;

Рсв, Qсв - расчётная (активная и реактивная) мощности сварочных установок, кВт, квар;

Максимальные расчётные мощности силовой нагрузки цеха:

Рмц = 596,47 кВт,

Qмц = 309,95 квар.

Расчётная мощность освещения:

Рро = 135,39 кВт,

Qро = 155,01 квар.

Расчётная мощность сварочных установок:

Рсв = 112,2 кВт,

Qсв = 100,34квар.

Полная расчётная мощность цеха:

Мощность трансформаторов цеха:

На основании Sтр выбираем два трансформатора ТМЗ - 630/10 .

Таблица 6.1.- Справочные данные трансформаторов.

Тип трансформатора		Напряжение,кВ		Потери, кВт

Фактический коэффициент загрузки:

Выбранная ТП располагается в помещении цеха. Подстанция кроме двух трансформаторов содержит вводные шкафы на напряжение 10 кВ и комплектные распределительные шкафы, при помощи которых собрана схема КРУ напряжением 0,4 кВ.

7 Выбор схемы электроснабжения

Рассмотрим проблему осуществления внутреннего электроснабжения цеха, а именно: расположение трансформаторной подстанции ТП-10/0,4 кВ; тип питающей сети 0,4 кВ и ее исполнение. Во-первых, следует заранее оценить внутреннюю среду цеха (ее агрессивное воздействие на электрооборудование и сети) и тип производства, осуществляющегося в данном цеху (взрыво- и пожароопасность). По заданию среда внутри цеха - нормальная, производство - механическое. Данное производство относится к первой категории бесперебойности питания. Для питания силовой нагрузки цеха, на основании этого, выбирается магистральная схема электроснабжения, т.к. шинопроводы проектируются для нормальной среды.

Электроснабжение выполняется магистральными, распределительными и троллейными шинопроводами.

Достоинства, недостатки и особенности применения магистральной схемы сети:

Магистральная схема удобна возможностью подключения электрооборудования в любой точке сети - при этом не требуется отключение всех приемников как при радиальной схеме;

В техническом исполнении магистральная схема открыта, наглядна и проста (так как ШМА проложены над конструкциями в отличие от кабельных линий, которые могут прокладываться как по конструкциям, так и по коммуникациям, в кабельных каналах) - то есть обеспечивается отказ от скрытой проводки;

Однако при использовании ШМА происходит большой расход металла;

Применение ШМА требует специальных конструкций и само исполнение шинопроводов выполняется по специальным схемам соединения в целях уменьшения потерь мощности и напряжения;

Магистральные шинопроводы выполняются на большие токи (до 3200 А).

Ввод питания на 10 кВ должен осуществляться с учетом следующих факторов:

По кратчайшему расстоянию от ГПП до цеха;

В зависимости от вида и исполнения заводской сети на 10 кВ (радиальная - кабельная, магистральная - токопроводами);

В зависимости от внутренней планировки цеха и расположения оборудования.

Принимаем ввод питания по колонне на плане цеха, расстояние от которой до ГПП является кратчайшим - А7. Схема электроснабжения цеха показана на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Схема питания электроприёмников цеха

8 Расчёт необходимой компенсирующей мощности, выбор компенсационного оборудования и его размещение в цеховой сети

Передача реактивной мощности вызывает дополнительные затраты на увеличение сечения проводников сетей и мощностей трансформаторов, создаёт дополнительные потери электроэнергии. Кроме того, увеличиваются потери напряжения за счёт реактивной составляющей, пропорциональной реактивной нагрузке и индуктивному сопротивлению, что снижает качество электроэнергии по напряжению.

Поэтому важное значение имеет компенсация реактивных нагрузок и повышения коэффициента мощности в системах электроснабжения предприятия. Под компенсацией подразумевается установка местных источников реактивной мощности, благодаря которой повышается пропускная способность сетей и трансформаторов, а также уменьшаются потери электроэнергии.

Тангенс угла сдвига фаз до компенсации реактивной мощности:

, (8.1)

где Qр.ц, Рр.ц- активная и реактивная мощности цеха, кВт, квар;

Суммарная мощность компенсирующего устройства:

, (8.2)

где tgцэ = 0,35 - коэффициент мощности, заданный системой, о. е

Qку = 844,06 (0,669 - 0,35) = 269,25 квар

В качестве источников реактивной мощности используем комплектные конденсаторные установки с размещением их на магистральных шинопроводах.

На каждый магистральный шинопровод устанавливаем конденсаторную установку «ВАРНЕТ» производства компании «Таврида-электрик»:

ВАРНЕТ-НС-, общей мощностью 2х130 кВАр=260 кВАр.

9 Уточнение расчётных нагрузок и мощности трансформаторов с учётом компенсации реактивной мощности

9.1 Уточнение мощности трансформаторов с учётом компенсации

Расчётная реактивная нагрузка после установки комплектных конденсаторных установок:

, (9.1)

.

Пересчитываем полную расчётную мощность:

(9.2)

Определяем расчётную мощность трансформатора :

С учётом компенсации выбираем трансформатор ТМЗ - 630/10. Паспортные данные трансформатора приведены в таблице 7.1.

Коэффициент загрузки:

9.2 Выбор магистральных шинопроводов

После уточнения расчётных нагрузок и мощности трансформаторов с учётом компенсации производим выбор магистральных шинопроводов по номинальному току трансформатора.

(9.5)

Используем магистральные шинопроводы ZUCCHINI серии MR. Основными преимуществами являются скорость, простота установки, надежность.

Выбираем магистральный шинопровод ZUCCHINI серии MR. Номинальный ток 1000 А.

Таким образом шинопроводы проходят проверку по току.

10 Выбор питающих кабелей

Кабельная линия, по которой трансформаторная подстанция получает питание, прокладывается в земле. Выбираем кабель на напряжение 10кВ марки ААШв кабель с алюминиевыми жилами, алюминиевой оболочкой, бумажной пропитанной изоляцией со шлангом из поливинилхлорида трёхжильный.

Выбор сечений жил кабелей 10кВ производится по трём критериям:

1) По нагреву;

2) По экономической плотности тока;

3) По термической стойкости к токам КЗ.

10.1 Выбор сечения кабеля по нагреву

Основное условие выбора кабеля по нагреву

Iр Iд.д. (10.1)

где Iд.д - длительно допустимая токовая нагрузка на кабель, А;

Iр - расчётный ток, А.

Согласно ПУЭ проводники должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учётом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, режимов после ремонта. Т. к. цеховая двухтрансформаторная подстанция получает питание по двум кабелям и при отключении одного из них (в ремонтном или послеаварийном режимах) нагрузка другого возрастает, то

.

Принимаем трёхжильный кабель ААШв 3х16 мм с Iд.д = 75 А.

Iр = 48,55 А < Iд.д = 75 А.

10.2 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

Определяем экономическую плотность тока для кабеля ААШв в зависимости от продолжительности использования максимума нагрузки по данным ПУЭ. При ТМ от 3000 до 5000 ч/год для предприятия, работающего в три смены:

jэк =1,4 А/мм2 .

Экономически выгодное сечение:

Fэк = Iр / jэк, (10.2)

где Iр - расчётный ток линии, который принимается из условий нормальной работы и при его определении не учитывается увеличение тока в линии при авариях или ремонтах в каком-либо элементе сети.

Fэк = 27,74/1,4 = 19,81 мм2

Ближайшее стандартное сечение 16 мм2.

10.3 Выбор сечения кабеля по термической стойкости

Сечение, обеспечивающее термическую устойчивость проводника к току короткого замыкания, определяется по выражению:

где б - расчётный коэффициент (для кабелей с алюминиевыми жилами б = 12);

I?- установившийся ток короткого замыкания, кА;

tср - возможное время прохождения тока через кабель (складывается из времени действия релейной защиты и времени отключения выключателя), взято из задания.

Ближайшее большее сечение 120 мм2.

На основании расчётов для питания цеховой двухтрансформаторной подстанции принимаем два кабеля марки ААШв 3х120 мм2 .

11 Построение карты селективности защиты

Строим карту селективной защиты для наиболее электрически удаленного электроприемника - электродвигателя насоса мощностью 30 кВт.

11.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания

Расчётная схема и схема замещения представлена на рисунках 11.1 и 11.2. Определяем сопротивления элементов схемы.

Рисунок 11.1 - расчетная схема электроснабжения насоса

Рисунок 11.2 - схема замещения электроснабжения насоса

11.1.1 Определение сопротивления элементов схемы

Определяем индуктивное сопротивление системы, приведённое к стороне 0,4 кВ.

, (11.1)

Определяем активное и индуктивное сопротивления высоковольтной кабельной линии длиной l = 200 м и S = 3х120 мм2:

, (11.2)

, (11.3)

где R0 - удельное активное сопротивление высоковольтной кабельной линии;

Х0 - удельное реактивное сопротивление высоковольтной кабельной линии;

L - длина высоковольтной кабельной линии.

Определяем активное сопротивление трансформатора ТМЗ-630/10:

Определяем полное сопротивление трансформатора:

Определяем реактивное сопротивление трансформатора:

Определяем активное и индуктивное сопротивление магистрального шинопровода, l = 24 м:

RШМА = R0 · l = 0,034 · 24 = 0,816 мОм; (11.7)

ХШМА = Х0 · l = 0,016 · 24 = 0,384 мОм. (11.8)

где R0 - удельное активное сопротивление магистрального шинопровода;

Х0 - удельное реактивное сопротивление магистрального шинопровода;

l - длина магистрального шинопровода.

Определяем активное и индуктивное сопротивление распределительного шинопровода, l = 35 м:

RШРА = R0 · l = 0,23 · 35 = 8.05 мОм; (11.9)

ХШРА = Х0 · l = 0,23 · 35 = 8.05 мОм. (11.10)

где R0 - удельное активное сопротивление распределительного шинопровода;

Х0 - удельное реактивное сопротивление распределительного шинопровода;

l - длина распределительного шинопровода.

Определяем активное и индуктивное сопротивление питающего провода

АВВГ (4х2.5), l = 8 м:

Rкл= R0 · l = 9.81 · 8 = 78.48 мОм; (11.11)

Хкл= Х0 · l = 0,096 · 8 = 0.768 мОм. (11.12)

где R0 - удельное активное сопротивление питающего кабеля;

Х0 - удельное реактивное сопротивление питающего кабеля;

l - длина питающего кабеля.

Переходные сопротивления согласно принимаются равными:

RА1 =3 0 мОм - переходное сопротивление для точки К1;

RА2 =25 мОм - переходное сопротивление для точки К2;

RА3 =15 мОм - переходное сопротивление для точки К3.

Расчёт начального действующего значения периодической составляющей тока трёхфазного короткого замыкания без учёта сопротивления электрической дуги производится по формуле:

где Uном - среднее номинальное линейное напряжение в сети, кВ;

RУ, ХУ - суммарные активное и индуктивное сопротивления до точки КЗ без учёта сопротивления электрической дуги, мОм.

Результаты расчетов суммарных сопротивлений сведем в таблицу 11.1.

Таблица 11.1 - Определение суммарных сопротивлений сети до точки К.З. и тока К.З. без учета сопротивления дуги

11.2 Расчёт токов однофазного короткого замыкания

В электрической сети напряжением до 1000 В под однофазным коротким замыканием подразумевается замыкание между фазным и нулевым проводниками в схеме электроснабжения. Поэтому величина тока однофазного замыкания зависит от величины фазного напряжения и сопротивления петли «фаза - нуль» от цехового трансформатора до расчётной точки КЗ. Схема замещения для расчета однофазного т.к.з. показана на рисунке 11.3

Расчёт однофазных токов КЗ проводим по выражению:

Где Uном - номинальное напряжение сети;

Rт.ф-0, Хт.ф-0 - сопротивления понижающих трансформаторов току однофазного КЗ, мОм;

Rнс.ф-0, Хнс.ф-0 - суммарные сопротивления низковольтной сети току однофазного КЗ, мОм;

Rп - переходное сопротивление (см. п.11.1).

Рисунок 11.3 - схема замещения для расчета однофазного т.к.з.

Определение сопротивления элементов схемы:

Сопротивления силового трансформатора ТМЗ-630/10 току однофазного короткого замыкания:

Rт.ф-0 = 10.2 мОм; ХТ.Ф-0 = 40.5 мОм.

Сопротивления магистрального шинопровода току однофазного короткого замыкания:

Rуд.ф-0 = 0,085 мОм/м; Худ.ф-0 = 0,013 мОм/м ;

Rшма ф-0 = Rуд.ф-0 · l;

Хшма ф-0 = Худ.ф-0 · l; (11.15)

Rшма ф-0 = 0,085 · 24 = 2.04 мОм; Хшма ф-0 = 0,013 · 24= 0,312 мОм.

Сопротивления распределительного шинопровода току однофазного короткого замыкания:

Rуд.ф-0 = 0,45 мОм/м; Худ.ф-0 = 0,45 мОм/м ;

R шра ф-0 = Rуд.ф-0 · l;

Хшра ф-0 = Худ.ф-0 · l; (11.16)

R шра ф-0 = 0,45 · 35 = 15.75 мОм; Хшра ф-0 = 0,45 · 35 = 15.75 мОм.

Сопротивления четырёхжильного провода АВВГ (4х2.5) току однофазного короткого замыкания:

Rуд.ф-0 = 25 мОм/м;

Худ.ф-0 = 0,2 3мОм/м ;

R кл ф-0 = Rуд.ф-0 · l;

Хкл ф-0 = Худ.ф-0 · l; (11.17)

R кл ф-0 = 25 · 8 = 200 мОм; Хкл ф-0 = 0,23· 8 = 1,84 мОм.

Расчет токов однофазного короткого замыкания сведем в таблицу 11.2.

Таблица 11.2 - Определение суммарных сопротивлений сети до точки К.З. и тока К.З. без учета сопротивления дуги

11.3 Карта селективности защиты

Проверку производим на примере подключения насоса (см. рисунок 11.1).

Автоматические выключатели выбираем из .

1) Автоматический выключатель QF1:

Рном = 8,5 кВт, Iном = 16,9 А.

Iном. выкл. > Iном, (11.18)

На основе условия нормального режима выбираем выключатель серии MS325-20, Iном=25 А, Iном. р.= 16-25 А.

Iсо = 10 · Iном. расц.= 10 · 25 = 250А; tсо = 0,02 c;

Iсо < IК1(3), Iсо < IК1(1), (11.20)

Определим ток уставки:

I6 = 6 · Iном. р= 6 · 18 = 108А; t6 = 8 c; (11.21)

Iсп = 1,35 · Iном. расц.= 1,35 · 18= 24.3 А; tсп = 6000 c ; (11.23)

Коэффициент чувствительности к токам однофазного К1:

где Iном. выкл. - номинальный ток выключателя;

Iном. расц. - номинальный ток расцепителя;

Iсп - ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки;

tсп - время срабатывания выключателя в зоне перегрузки;

I6 - ток уставки;

t6 - время срабатывания уставки;

Iсо - ток срабатывания отсечки;

tсо - время срабатывания отсечки.

Заносим данные выключателя в таблицу 11.3.

2) Автоматический выключатель QF2:

Iраб = 156 А.

Iном. выкл. > Iраб

Выбираем выключатель ABB Tmax T1 , Iном = 160 А, Iном. р. = 160 А.

Определим ток срабатывания отсечки:

Iсо = 5 · Iном. расц.= 5 · 160 = 800А; tсо = 0,05 c;

Iсо < IК1(3), Iсо < IК1(1).

Определим ток уставки:

I6 = 6 · Iном. расц.= 6 · 160 = 960 А; t6 = 4 c.

Определим ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки:

Iсп = 1,25 · Iном. расц.= 1,25 · 160 = 200 А; tсп = 1000 c;

Коэффициент чувствительности к токам однофазного К2:

Заносим данные выключателя в таблицу 11.3

3) Автоматический выключатель QF3:

Расчетный ток:

Выбираем выключатель ABB Emax E1B 1000 Iном = 1000 А, Iном. р. = 1000 А.

Определим ток срабатывания отсечки:

Iсо = 3 · Iном. расц.= 3 · 1000 = 3000А; tсо = 0,1 c;

Определим ток уставки:

I6 = 6 · Iном. расц.= 6 · 1000 = 6000 А; t6 = 4 c

Определим ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки:

Iсп = 1,25 · Iном. расц.= 1,25 · 1000 = 1250 А; tсп = 1000 c;

Коэффициент чувствительности к токам однофазного КЗ:

	Тип выключа-теля	I ном. выкл., А	I ном. расц., А	Зона срабатывания при перегрузке	Зона шестикратно-го тока	Зона отсечки

На рисунке 11.4 показано построение карты селективности защиты насоса.

12 Выбор аппаратуры ячейки КРУ на ГПП

Распределительный пункт 10 кВ располагается на ГПП предприятия и служит для распределения энергии между цехами и отдельными крупными потребителями, имеющимися на заводе, а также для выполнения коммутационных и защитных функций. На РП также располагаются контрольно-измерительные приборы (в виде амперметров, вольтметров, счетчиков), защитная аппаратура в виде автоматов, предохранителей и аппараты управления (реле, автоматика, сигнализация, а также трансформаторы тока), поэтому следует при выборе типа ячеек КРУ и их аппаратуры внимательно относиться к их параметрам, так как надежность работы этого оборудования играет важную роль в системе электроснабжения всего предприятия.

Распределительный пункт 10кВ выполняется с помощью шкафов КРУ. Выберем шкафы КРУ для присоединения к ним двух линий, отходящих к трансформаторной подстанции проектируемого цеха. Существенным отличием по выбору КРУ являются коммутационные ресурсы, трудозатраты на эксплуатацию выключателей и собственное время включения и отключения выключателей. Ячейка КРУ со всей аппаратурой выбирается и проверяется по следующим показателям:

а) номинальному напряжению

Uном Uсети; (12.1)

б) номинальному току

Iном Iрасч; (12.2)

в) динамической устойчивости

iуд.ск. iуд.расч; (12.3)

г) термической устойчивости

Iтерм.ст. I; (12.4)

д) отключающей способности

Iотк.ном. I. (12.5)

РУ-10 кВ ГПП выполняется с помощью шкафов КРУ. Выберем шкафы КРУ для присоединения к нему двух линий, отходящих к трансформаторной подстанции цеха.

Ударный ток к.з. определяется по выражению:

где I” - ток короткого замыкания на шинах источника питания;

kу - ударный коэффициент.

где ia,t - апериодическая составляющая тока к.з.;

tотк = tсв + tрз = 0,07 + 0,3 = 0,37с - время отключения к.з.;

tсв=0,07 - собственное время отключения выключателя ;

tрз=0,3 - время срабатывания релейной защиты (по заданию).

Та=0,1 с - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Тепловой импульс тока к.з.:

Выбираем 2 шкафа (для присоединения двух отходящих линий) серии КРУ-104М, Uном = 10.5кВ, Iном.шкафа = 630 А со встроенными вакуумными выключателями ВВЭ-10-31,5/630У3 и с трансформаторами тока типа ТЛК-10У3.

Выбор аппаратов оформим в виде таблицы 12.1.

Таблица 12.1 - Выбор аппаратуры ячейки КРУ

Наименование и тип аппарата	Расчётные данные	Условие выбора	Технические характеристики	Проверка условия
	Uсети =10 кВ	Uсети? Uном	Uном = 10,5 кВ Iном = 630 А	10 кВ < 10,5 кВ 51 А < 630 А
Выключатель ВВ/TEL-10-20/630У3	Uсети =10 кВ	Uсети? Uном Вк? Iтерм·tтерм	Uном = 10 кВ Iном = 630 А iдин = 80 кА Iтерм2·tтерм = 31,5х3=2977А2·с	10 кВ = 10 кВ 51 А < 630 А 63 кА < 80 кА 160А2·с < 2977 А2·с
Трансформатор тока	Uсети =10 кВ	Uсети? Uном Вк? Iтерм·tтерм	Uном = 10 кВ Iном = 100 А iдин = 81 кА Iтерм2·tтерм = 1,52·3=2977А2·с	10 кВ = 10 кВ 51 А < 100 А 63 кА < 81 кА 160А2·с < 2977 А2·с

13 Расчёт показателей качества электрической энергии

Электрическая энергия, вырабатываемая источниками питания и предназначенная для работы электроприёмников, должна иметь такие качественные показатели, которые определяют надёжность и экономичность их работы. Качественные показатели электроэнергии нормируются государственными стандартами; на эти нормы ориентированы технические условия работы электроприёмников, выпускаемых промышленностью.

Расчет производится для таких показателей качества электроэнергии как отклонение напряжения и несинусоидальность напряжения. Проведение расчета необходимо для того, чтобы установить, насколько эти показатели соответствуют установленным на них нормам. Нормирование показателей необходимо вследствие негативного влияния на работу других электроприемников:

Отклонение напряжения создают при своей работе любые электроприемники, т.к. изменение группового графика нагрузки в течении суток приводит к изменению потерь напряжения элементов электрических сетей. Отклонение напряжения может привести к изменению производительности данной установки или агрегата, к браку продукции в данной установке или агрегате, к изменению потребления активной и реактивной мощности, к изменению потерь активной мощности, а так же к изменению срока службы самого электроприемника и изоляции проводников, питающих его;

Колебания напряжения создают при своей работе электроприемники с импульсными и резкопеременными режимами работы (эл.сварочные установки, дуговые печи). Колебания напряжения наибольшее влияние оказывает на освещение и на различную электронную технику (ПК, телевизоры,и т.д.). На электродвигатели и электротехнологические установки колебание напряжения практически не оказывает влияния, т.к. длительность колебаний небольшая. Колебание напряжения сказывается на релейной защите;

Подобные документы

Характеристика потребителей цеха по режиму нагрузки, категории бесперебойности. Подбор двигателей, защитной аппаратуры для электроприемников. Расчёт электрических нагрузок цеха и сопротивлений элементов сети, выбор мощности цеховых трансформаторов.

курсовая работа , добавлен 14.01.2018


Определение электрических нагрузок исследуемого цеха и фермы в целом с применением ЭВМ. Выбор пусковой и защитной аппаратуры электроприемников. Разработка силовой сети цеха с выбором силовых распределительных шкафов. Расчет осветительной нагрузки цеха.

курсовая работа , добавлен 27.10.2012


Выбор напряжения и режима нейтрали для цеховой распределительной сети. Расчет электрических нагрузок цеха с учетом освещения, мощности компенсирующих устройств. Выбор местоположения цеховой трансформаторной подстанции. Нагрузки на участки цеховой сети.

курсовая работа , добавлен 07.04.2015


Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения. Расчёт ответвлений к электроприёмникам, выбор пусковой и защитной аппаратуры. Определение нагрузок узлов электрической сети и всего цеха. Выбор рода тока и напряжения.

курсовая работа , добавлен 21.03.2013


Расчет категорийности надежности электроснабжения объекта. Три основные категории электроприемников. Выбор защитной аппаратуры для всех участков сети. Сводная ведомость нагрузок цеха. Принципиальная однолинейная схема электроснабжения сварочного цеха.

контрольная работа , добавлен 06.06.2011


Расчет силовой нагрузки цеха. Выбор местоположения цеховой трансформаторной подстанции. Расчет токов трехфазного и однофазного короткого замыкания. Схема распределительной сети питания электроприемников. Согласование и проверка защитной аппаратуры.

курсовая работа , добавлен 22.12.2012


Электрические нагрузки шлифовального цеха химического комбината, определение категории электроснабжения. Выбор рода тока, напряжения. Расчет распределительной сети, коммутационно-защитной аппаратуры. Ремонт электрооборудования трансформаторной подстанции.

курсовая работа , добавлен 28.10.2013


Характеристика потребителей электроэнергии и определение величины питающего напряжения. Выбор электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры. Расчет электрических нагрузок, компенсация реактивной мощности, создание однолинейной схемы электроснабжения.

курсовая работа , добавлен 20.01.2010


Технология производства и характеристика ремонтно-механического цеха. Выбор рода тока и величины питающего напряжения. Определение мощности приводных электродвигателей токарного винторезного станка. Расчет и выбор пусковой и защитной аппаратуры.

курсовая работа , добавлен 23.01.2011


Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения. Выбор величины питающего напряжения, схема электроснабжения цеха. Расчет электрических нагрузок, силовой сети и трансформаторов. Выбор аппаратов защиты и автоматики.

При проектировании сети электроснабжения крупных потребителей, в число которых входят также и отдельные цеха предприятий, важно учитывать достаточно много условий. Исходные данные для проектирования зависят от многих факторов, начиная от специализации предприятия и заканчивая географическим положением, поскольку нужно учитывать не только мощность, потребляемую оборудованием, но и расходы на освещение и теплоснабжение. Грамотно и рационально выполненный проект электроснабжения цеха существенно влияет на надежность работы установленного оборудования при минимально допустимом потреблении электроэнергии. Электроснабжение предприятия должно обеспечивать безопасные условия труда и не иметь вредного влияния на окружающую среду.

Наиболее сложный и трудоемкий этап проектирования внутреннего электроснабжения - это определение и расчет потребляемой мощности нагрузки. В основе расчета лежат данные, как по паспортной потребляемой мощности оборудования, так и режимы его работы. Учитываются все факторы, включая реактивную мощность, требующую компенсации при помощи специального оборудования – компенсаторов реактивной мощности для обеспечения равномерной нагрузки трехфазной сети.

Отдельной графой в определении мощности идет расчет системы освещения цеха, позволяющий выбрать и оптимизировать расположение и типы светильников, в зависимости от требований к освещенности различных участков. Наличие или отсутствие центрального отопления может потребовать введение в число потребителей сезонное подключение систем электроотопления.

Большинство цехов промышленного предприятия требуют проектирования систем вентиляции.

Указанные условия показывают, насколько может быть трудоемким расчет системы электроснабжения на первом этапе проектирования, особенно, если речь идет об электропитании цеха нестандартного оборудования.

На втором этапе проектирования, используя данные первого этапа и масштабный план размещения оборудования, выбирается тип распределительной сети. При этом, необходимо учитывать такие факторы:

• Расположение приемников электроэнергии на территории цеха;
• Степень ответственности приемников (требования к надежности электропитания);
• Режим работы.

От выбранной схемы распределительной сети зависит расход материалов линий электропередач, расположение трансформаторных подстанций, распределительных щитов.

Используются такие виды распределительных сетей:

• Радиальные схемы;
• Магистральные;
• Комбинированные.

При радиальной схеме каждый приемник питается от отдельной линии, проложенной от распределительного щита. Такой вид сетей используется для подключения мощных приемников, расположенных на достаточном удалении один от другого, а подстанция находится вблизи геометрического центра нагрузки.

Магистральная схема характеризуется тем, что применяется при сосредоточенной нагрузке, когда приемники энергии сгруппированы последовательно и на небольшом расстоянии друг от друга. В таком случае они подключаются к единой магистрали, проложенной от трансформаторной подстанции или распределительного щита.

К комбинированной относится магистральная схема с сосредоточенными нагрузками, когда от распределительно щита отходит несколько магистралей, каждая для своей группы нагрузок. Комбинированной сетью можно назвать и такое построение радиальной, когда мощные потребители получают питание непосредственно от питающей подстанции, а менее мощные объединены в группы и получают питание от распределительных щитов.

Именно комбинированные сети получили наибольшее распространение, так как они позволяют наиболее оптимально использовать материальные ресурсы без снижения надежности. На данном этапе также учитываются требования приемников к надежности питания и закладываются схемы резервирования подачи электроэнергии.

Схемы распределения сетей: а) радиальная; б, в) магистральная.

Третий этап разработки проекта основывается на двух предыдущих и предполагает расчет необходимого количества, мощности распределительных устройств, подстанций, компенсаторов реактивной мощности.

Расчет мощности приемников электрической энергии

Мощность нагрузки на питающую сеть во многом зависит от вида производства. К примеру, оборудование цеха металлорежущих станков комбината металлообработки при одинаковом количестве устройств, потребляет гораздо большую мощность, чем станки цеха обработки древесины. Таким образом, электроснабжение механического цеха тяжелого машиностроения требует более строгого подхода в отношении выбора количества и мощности преобразовательных подстанций и линий электропередач.

При проектировании следует учитывать суточный график работы потребителей, и в основе расчетов должна лежать средняя потребляемая мощность в часы максимальной нагрузки. Если в расчет брать суммарную мощность потребителей, то большую часть времени трансформаторы подстанции будут работать в недогруженном режиме, что приведет к лишним финансовым затратам на обслуживание питающего оборудования.

Считается, что оптимальный режим работы трансформатора должен составлять работу на 65 – 70% от номинальной мощности.

Требуемое сечение линий электропитания также выбирается с учетом средней потребляемой мощности, поскольку приходится учитывать допустимую плотность тока, нагрев и потери мощности.

Точно также на данном этапе должны учитываться характеристики потребления реактивной составляющей мощности, для рационального использования компенсаторов. Неправильное размещение и параметры компенсаторов приведут к перерасходу энергии, неправильному учету, а, главное, к увеличенным потерям и нагрузке на линии электропередач.

Данная задача ставится в первую очередь там, где в наличии имеется много мощных потребителей с индуктивной нагрузкой. Самым распространенным примером являются асинхронные двигатели, которые входят в большинство станочного оборудования.

Второй этап проектирования

Выбор типа распределительной сети частично определяется характеристикой оборудования по категорийности приемников. Различают три категории по требованиям к надежности электропитания:

1. Первая категория – перерыв в подаче питания приводит к угрозе безопасности, авариям, полному срыву технологического процесса. К данной категории относятся большое количество оборудования машиностроительного и металлообрабатывающего профиля, а также предприятия серийного производства на основе конвейера, например, машиностроительного профиля.
2. Вторая категория – нарушение производственного цикла, перебои в выпуске продукции, не приводящие к серьезным экономическим последствиям. Большинство производств относятся именно к этой категории. Здесь можно указать оборудование ремонтно - механического цеха (РМЦ).
3. К третьей категории относятся потребители с более щадящими требованиями к электропитанию, чем первых двух категорий. Сюда можно отнести большинство производственного оборудования швейного цеха, и некоторые цеха металлоизделий.

Оборудование, относящееся к первой категории, требует выполнять проектирование электроснабжения с учетом взаимного резервирования нескольких (обычно двух) источников внешнего электрического снабжения.

Оптимальное сочетание надежности электроснабжения при минимальных затратах достигается правильным выбором системы электроснабжения в соответствии с категорийностью оборудования и расположением оборудования на площади производственного цеха.

В большинстве случаев наиболее рациональной является комбинированная магистральная схема с сосредоточенными нагрузками. Оборудование кузнечного цеха или сварочного цеха имеет свои особенности по энергопотреблению и требует прокладки отдельных питающих магистралей, а электроснабжение участка механосборочного цеха, напротив, вполне возможно выполнить по магистральной схеме. И когда в цехе установлено несколько поточных линий, то без нескольких магистралей питания не обойтись. То же необходимо учитывать, когда выполняется расчет электроснабжения инструментального цеха.

Отдельные линии питания закладываются на систему освещения и вентиляции, будь то электропроект деревообрабатывающего комбината или проект электрики авиазавода авиационного предприятия.

Заключительный этап

На основании данных предыдущих расчетов составляется электротехнический проект, состоящий из нескольких комплектов документов. Вначале разрабатывается рабочий проект, который в процессе выполнения работ может корректироваться в зависимости от местных условий и в конце работ будет отличаться от расчетного. Одним из основных документов при проектировании электроснабжения является однолинейная схема электроснабжения цеха. Чертеж однолинейной схемы позволяет быстро сориентироваться в тонкостях и особенностях электроснабжения цеха.

Подведем итоги

Проектирование системы электроснабжения отдельного цеха или целого завода является одним из самых ответственных мероприятий, выполнение которых возможно только специализированными организациями, имеющими право на такие работы. Не имеет смысла терять время на разработку проекта самостоятельно. Как бы он не был выполнен грамотно и точно, он все равно не получит согласования в организациях энергосбыта. Заказав типовой проект схемы внутрицехового электроснабжения до 1000 в или более у лицензированной организации, можно не беспокоится о безопасности и законности всех мероприятий по строительству и работе электрооборудования. Готовый проект будет иметь все необходимые допуски и согласования, начиная от эскиза и заканчивая полностью скорректированной документацией при сдаче объекта в эксплуатацию.

Заказать проект можно в компании «Мега.ру». На сайте компании имеется множество статей, раскрывающих суть и тонкости проектирования, с примерами проектов. Особое внимание следует обратить на статью , где подробным образом разъясняется, какие существуют стадии выполнения проекта электрики.

Но все же, гораздо больше интересующей информации можно получить, обратившись за консультацией непосредственно в компанию. В разделе указано, как можно связаться с нашими специалистами и получить ответы на все вопросы.

Выбор схемы электроснабжения неразрывно связан с вопросом напряжения, мощности, категории ЭП по надежности, удаленности ЭП .

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории.

Электроприемники первой категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Электроприемники второй категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники третьей категории – все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.

Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1-х суток.

Вопрос выбора схемы электроснабжения, уровня напряжения решается на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Для питания промышленные, предприятий применяют электросети напряжением 6, 10, 35, 110 и 220 кВ.

В питающих и распределительных сетях средних предприятий принимается напряжение 6–10 кВ. Напряжение 380/220 В является основным в электроустановках до I000 В. Внедрение напряжения 660 В экономически эффективно и рекомендуется применять в первую очередь для вновь строящихся промышленных объектов .

Напряжение 42 В (36 и 24) применяется в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, для стационарного местного освещения и ручных переносных ламп.

Напряжение 12 В применяется только при особо неблагоприятных условиях в отношении опасности поражения электрическим током, например, при работе в котлах или других металлических резервуарах с использованием ручных переносных светильников.

Применяются две основные схемы распределения электроэнергии – радиальная и магистральная в зависимости от числа и взаимного расположения цеховых подстанций или других ЭП по отношению к питающему их пункту.

Обе схемы обеспечивают требуемую надежность электроснабжения ЭП любой категории.

Радиальные схемы распределения применяются главным образом в тех случаях, когда нагрузки рассредоточены от центра питания. Одноступенчатые радиальные схемы применяются для питания крупных сосредоточенных нагрузок (насосные, компрессорные, преобразовательные агрегаты, электропечи и т. п.) непосредственно от центра питания, а также для питания цеховых подстанций. Двухступенчатые радиальные схемы используют для питания небольших цеховых подстанций и электроприемников ВН с целью разгрузки основных энергетических центров (рис. З.1). На промежуточных распредпунктах устанавливается вся коммутационная аппаратура. Следует избегать применения многоступенчатых схем для внутрицехового электроснабжения.

Рис. 3.1. Фрагмент радиальной схемы распределения электроэнергии

Распределительные пункты и подстанции с электроприемниками I и II категорий питаются, как правило, по двум радиальным линиям, которые работают раздельно, каждая на свою секцию, при отключении одной из них нагрузка автоматически воспринимается другой секцией.

Магистральные схемы распределения электроэнергии следует применять при распределенных нагрузках, когда потребителей много и радиальные схемы экономически нецелесообразны. Основные преимущества: позволяют лучше загрузить при нормальном режиме кабели, сэкономить число шкафов на распределительном пункте, сократить длину магистрали. К недостаткам магистральных схем относятся: усложнение схем коммутации, одновременное отключение ЭП нескольких производственных участков или цехов, питающихся от данной магистрали при ее повреждении. Для питания ВП I и II категорий должны применяться схемы с двумя и более параллельными сквозными магистралями (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Схема с двойными сквозными магистралями

Питание ЭП в сетях напряжением до 1000 В II и III категорий по надежности электроснабжения рекомендуется осуществлять от однотрансформаторных комплектных трансформаторных подстанций (КТП).

Выбор двухтрансформаторных КТП должен быть обоснован. Наиболее целесообразны и экономичны для внутрицехового электроснабжения в сетях до 1 кВ магистральные схемы блоков трансформатор–магистраль без распределительных устройств на подстанции с применением комплектных шинопроводов.

Радиальные схемы внутрицеховых питающих сетей применяют, когда невозможно выполнение магистральных схем по условиям территориального размещения электрических нагрузок, а также по условиям среды.

Для электроснабжения цеховых потребителей в практике проектирования редко применяют радиальные или магистральные схемы в чистом виде. Наибольшее распространение находят так называемые смешанные схемы электрических сетей, сочетающие в себе элементы как радиальных, так и магистральных схем.

Схемы электроснабжения и все электроустановки переменного и постоянного тока предприятия напряжением до 1 кВ и выше должны удовлетворять общим требования к их заземлению и защите людей и животных от поражения электрическим током как в нормальном режиме работы электроустановки, так и при повреждении изоляции .

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

– электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью ;

– электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;

– электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;

– электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения: система TN – система, в которой нейтраль источника питания глухозаземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников (см. рис. 3.3–3.7).

Рис. 3.3. Система TN-C – система TN , в которой нулевой защитный

и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике

на всем ее протяжении

Первая буква – состояние нейтрали источника питания относительно земли:

T – заземленная нейтраль;

I – изолированная нейтраль.

Вторая буква – состояние открытых проводящих частей относительно земли:

T – открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;

N – открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие (после N ) буквы – совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

S – нулевой рабочий (N ) и нулевой защитный (PE ) проводники разделены;

C – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN -проводник);

N – нулевой рабочий (нейтральный) проводник;

PE – защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);

PEN – совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник.

Рис. 3.4. Система TN-S – система TN , в которой нулевой защитный

и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении

Рис. 3.5. Система TN-C-S – система TN , в которой функции нулевого

защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном

проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания

Рис. 3.6. Система TT – система, в которой нейтраль источника питания

глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки

заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически

независимого от глухозаземленной нейтрали источника

Рис. 3.7. Система IT –система, в которой нейтраль источника питания

изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства,

имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части

электроустановки заземлены

Нулевой рабочий (нейтральный) проводник (N ) – проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников и соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока.

Совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий (PEN ) проводник - проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.

Для защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты от прямого прикосновения:

– основная изоляция токоведущих частей;

– ограждения и оболочки;

– установка барьеров;

– размещение вне зоны досягаемости;

– применение сверхнизкого (малого) напряжения.

Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ при наличии требований других глав ПУЭ следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА.

Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении:

– защитное заземление;

– автоматическое отключение питания;

– уравнивание потенциалов;

– выравнивание потенциалов;

– двойная или усиленная изоляция;

– сверхнизкое (малое) напряжение;

– защитное электрическое разделение цепей;

– изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.

Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN .

Питание электроустановок напряжением до 1 кВ переменного тока от источника с изолированной нейтралью с применением системы IT следует выполнять, как правило, при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю или на открытые проводящие части, связанные с системой уравнивания потенциалов. В таких электроустановках для защиты при косвенном прикосновении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА. При двойном замыкании на землю должно быть выполнено автоматическое отключение питания в соответствии с ПУЭ.

Питание электроустановок напряжением до 1 кВ от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлением открытых проводящих частей при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали (система TT ), допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Для защиты при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО.

При этом должно быть соблюдено условие:

R a I a ≤ 50 B,

где I a – ток срабатывания защитного устройства;

R a – суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника наиболее удаленного электроприемника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников.

При применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление PE- и PEN- проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Для повторного заземления, в первую очередь, следует использовать естественные заземлители. Сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется.

В электроустановках напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтралью для защиты от поражения электрическим током должно быть выполнено защитное заземление открытых проводящих частей.

В прил. 3 приведены схемы электроснабжения отдельных зданий, а в прил. 4 – графические и буквенные обозначения в электрических схемах.