Электроснабжение ремонтно-механического цеха

Содержание

            Введение.                                                                       
                                         3

1.         Общая часть.

            1.1 Характеристика объекта ЭСН, электрических                                                         4

             нагрузок и еготехнологического процесса.

            1.2 Классификация помещений по взрыво-,                                                       7

            пожаро-, электро- безопасности.

2.        Расчетно-конструкторская часть.

            2.1 Выбор категории надёжности и схемы                                                         8

             электроснабжения.

            2.2 Расчет электрических нагрузок, компенсирующего                                                9

             устройства и выбортрансформаторов.

                        2.2.1 Распределение электроприёмниковпо

                                   силовым пунктам                                                                            11

                        2.2.2 Расчёт СП-1.                                                                                       12

                        2.2.3Расчёт СП-2.                                                                                        14

                        2.2.4 Расчёт СП-3.                                                                                       17

                        2.2.5 Расчёт СП-4.                                                                                       20

                        2.2.6 Компенсация реактивной мощности.                                             26

                        2.2.7 Выбор трансформатора.                                                                    27

            2.3 Расчёт и выбор элементов системы ЭСН.                                                     28

                        2.3.1 Выбор аппаратов защиты.                                                                28

                        2.3.2 Выбор кабельных линий (КЛ).                                                        32

            2.4Расчёт токов короткого замыкания.                                                                37

                        2.4.1 Выбор КЛ-10кВ.                                                                           
     37

                        2.4.2 Расчёт токов короткого замыкания.                                                38

            2.5 Проверка элементов системы ЭС на термическую

                        и ударную стойкость к токам к.з                                                              41

            2.6Расчёт заземления.                                                                                             42

3.         Использованная литература.                                                                             44

Введение

            В Пермском крае крупнейшим потребителем электрическойэнергии является промышленное производство. С помощью электроэнергии приводятся в движение электродвигатели станков и механизмов, освещаются цеха и различные вспомогательные помещения, осуществляется управление различными производственными процессами, производится контроль за ними и многое другое.

            Целью данной курсовой работы является проектирование электроснабжения ремонтно-механического цеха (РМЦ), являющегося одним из вспомогательных цехов металлургического завода.

            В процессе выполнения работы были определены категория надёжности и схема электроснабжения цеха. Выбраны электродвигатели, коммутационные и защитные аппараты для оборудования цеха. Рассчитаны электрические нагрузки и компенсирующие устройства, токи короткого замыкания и защитное заземление.

            При выполнении работы были применены типовые решения и использовано серийно выпускаемое электрооборудование. При расчётах использована современная вычислительная техника.

1.1 Характеристика объекта ЭСН, электрических нагрузок и его технологического процесса.

            Ремонтно-механический цех предназначен для ремонта и настройки электромеханических приборов, выходящих из строя. Является одним из вспомогательных цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. Имеет два участка, в которых установлено необходимое для ремонта оборудование: токарные, шлифовальные, строгальные, фрезерные, сверлильные и другие станки, а также мостовые краны. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляционной камеры, сварочных постов, инструментальной, складов, администрации и прочего. РМЦ получает питание от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП доцеховой ТП 0,9 км., напряжение на ГПП 6 и 10 кВ.

            Количество рабочих смен - две. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надёжности электроснабжения. Грунт в районе РМЦ - чернозём с температурой +20 ⁰С. Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длинной 6 м. каждый. Размер цеха А*В*Н=48м*28м*9м.Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4м.

            Расположение основного оборудования показано на рисунке 1.1.

            Перечень оборудования РМЦ дан в таблице 1.1.

                рис. 1.1 Расположение основного оборудования РМЦ.

Таблица 1.1

(Мощность указана для одного электроприёмника)

1.2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-,электро- безопасности.

            Классификация помещений по взрыво-, пожаро-,электро- безопасности дана в таблице 1.2.

Таблица 1.2

В-2а: - зоны расположенные в помещениях, в которых опасные состояния не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Д: - Производства, связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии.

http://www.znaytovar.ru/s/Klassifikaciya-proizvodstv-i-po.html

ПО - Повышенная опасность:

            - С токопроводящей пылью оседающей на электрооборудовании.

            - С токопроводящими полями (металл, земля, жел.бетон, кирпич и т.п.).

            - Возможность соприкосновения одновременно с корпусом электрооборудования и конструкциями связанными с землёй.(Л2 стр.209).

2. Расчетно-конструкторская часть.

2.1 Выбор категории надёжности и схемы электроснабжения.

            РМЦ является одним из вспомогательных цехов металлургического завода предназначенным для ремонта выходящего из строя оборудования. Перерыв в его электроснабжении не приведёт к сбою сложного технологического процесса или большим экономическим потерям, и не повлечёт за собой угрозу для жизни и здоровья людей.

            Данные характеристики подходят под третью категорию надёжности электроснабжения. При условии что перерыв в электроснабжении связанный с ремонтом или заменой повреждённого элемента системы электроснабжения не превысит 24 часа.

            Электроснабжение может осуществляться по радиальной, магистральной и смешанной схемам. Выберем радиальную схему электроснабжения. Несмотря на её дороговизну она обеспечивает более надёжную схему электроснабжения (повреждение на одной из линий не вызывает перерыва в электроснабжении других потребителей), и возможность более удобного применения элементов защиты и автоматики, а это в современных условиях ставится на первое место.

            В итоге мы выбираем третью категорию надёжности электроснабжения с радиальной схемой.

            Для питания цеховой ТП от ГПП выберем класс напряжения 10кВ. Так как при использовании сетей 10кВ уменьшается нагрузка на оборудованиеи меньше потери напряжения.

2.2 Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов.

            Выбираем электродвигатели. Так как в процессе производства не требуется плавного регулирования скорости вращения, выбираем асинхронные электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором.

            Данный цех согласно технологическому процессу относится к нормальной среде поэтому все двигатели выбираем в климатическом исполнении У3.

(У) - эксплуатация в районах с умеренным климатом.

(3) - в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе, например, в металлических с теплоизоляцией, каменных, бетонных, деревянных помещениях (отсутствие воздействия атмосферных осадков и влаги, прямого солнечного света).

            Мощность двигателя должна быть больше или равна мощности механизма. Выбранные двигатели и их характеристики заносим в таблицу 2.1.

5АИ132М2:

-5-пятая серия;

-А- асинхронный;

-И- унифицированная серия (интерэлектро);

-132- высота оси вращения;

-М- установочный размер по длине станины (S,M,L);

-2- число полюсов.

            Составляем таблицу электроприёмников (Таблица 2.1).

Таблица 2.1

2.2.1 Распределение электроприёмников по силовым пунктам

            РМЦ состоит из четырёх основных помещений в которых расположены электроприёмники. Для их равномерного распределения в каждом помещении установим СП. Составим таблицу распределения электроприемников по силовым пунктам (Таблица 2.2).

Таблица 2.2

2.2.2 Рассчитываем СП-1.

            От СП-1 запитаны: токарные автоматы (3 шт.), зубофрезерные станки (3 шт.), круглошлифовальные станки (3 шт.). Общее количество электроприёмниковn=9.

А) Находим суммарную мощность электроприёмников СП-1

∑Р_ном=15*3+15*3+4*3=102кВт

Б) Находим активную среднесменную мощность СП-1.

Р_см=Р_н*К_и

для каждого электроприёмника и ∑Р_см где К_и - коэффициент использования электроприёмника (Л2 таблица 1.5.1)

            Токарные автоматы: Р_см=15*0.6=9кВт(3шт.)

            Зубофрезерные станки: Р_см=15*0.2=3кВт(3шт.)

            Круглошлифовальные станки: Р_см=4*0.13=0.52кВт(3шт.)

∑Р_см=9*3+3*3+0.52*3=27+3+1.56=31.56кВт

В) Находим среднесменную реактивную мощность СП-1.

Q_см=Р_см*tgφ

для каждого электроприёмника и ∑Q_см

tgφ находим по cosj из характеристик двигателей (По таблице Брадиса).

            Токарные автоматы: cosj=0.7=45⁰tg45⁰=1    Q_см=9*1=9кВАР

            Зубофрезерные станки: cosj=0.65=49⁰tg49⁰=1.15

Q_см=3*1.15=3.45кВАР

            Круглошлифовальные станки: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73

Q_см=0.52*1.73=0.9кВАР

∑Q_см=9*3+3.45*3+0.9*3=27+10.35+2.7=40.05кВАР

Г) Рассчитываем коэффициент использования СП-1:

К_и=∑Р_см/∑Р_ном=31.56/102=0.31

Д) Находим модуль сборки СП-1:

m=P_{н мах} /Р_{н мin}=15/4=3.75

Е) Находим эффективное число электроприёмников (n_э) для СП-1

m=3.75˃3                  К_и=0.31˃0.2  =>

n_э=2∑Р_н / Р_{н мах}=2*102/15=13.6

n_э=13.6           n=9      =>       n_э˃n    принимаем n_э=n=9

Ж) Определяем расчётную активную мощность СП-1:

Р_р=∑Р_см*К_мах

Коэффициент максимум (К_мах) по таблице (Л2 таблица 1.5.3) при К_и=0.31 и n_э=9 будет=1.65К_мах=1.65

Р_р=31.56*1.65=52.07кВт

З) Находим расчётную реактивную мощность СП-1:

Q_р=∑Q_см*К^"_мах

К_и˃0.2            n_э<10   =>       К^"_мах=1.1 (Л1 стр. 22).Q_р=40.05*1.1=44.05кВАР

И) Находим полную мощность СП-1:

 = =

= = =68.2кВА

К) Находим расчётный ток СП-1:

I_р=S_р / *U=68.2/1.73*0.38=68.2/0.66==103.3А

            Для СП-1 выбираем распределительный шкаф ШРС1-54У3 (http://permspetskom.ru) с вводным рубильником 320А на 8 отходящих линий. Круглошлифовальные станки объединяем в одну группу и запитываем шлейфом.

            Рассчитываем ток плавких вставок:

I_ном.пв≥ I_ном.дв

При этом вставка не должна сработать при пусковом токе двигателя:

I_ном.пв≥ I_пуск/a

Где а- коэффициент перегрузки: для лёгкого пуска 2.5, для тяжёлого пуска 1.6-2.(Л7 стр. 14)

            Токарный автомат (лёгкий пуск):

I_ном.пв≥ 216/2.5=86А

выбираем вставку (ПН2-100) на 100А (3 группы).

            Зубофрезерный станок(лёгкий пуск):

I_ном.пв≥ 216/2.5=86А

выбираем вставку (ПН2-100) на 100А (3 группы).

            Круглошлифовальные станки(лёгкий пуск):

I_ном.дв=8.1объединены в одну группу I_ном.дв=8.1*3=24.3А. I_пуск=60.75 рассчитываем по I_пуск одного двигателя +.I_ном. двух двигателей.

I_ном.пв≥ (60.75+8.1*2)/2.5=30.8А

выбираем вставку (НПН2-60) на 31.5А(1 группа).

Остальные СП рассчитываются аналогично.

2.2.3 Рассчитываем СП-2.

            От СП-2 питаются: сварочные агрегаты (3 шт.) ПВ=40%; вентиляторы (2 шт.); кран мостовой (1 шт.) ПВ=60%. Общее число эл. приёмниковn=6.

А) Приводим Р_н сварочных агрегатов к ПВ=100%:

Р_н=Р_пасп* (Л2 стр. 23).

Р_н=10*=10*0.63=6.3кВт

Б) Приводим Р_н мостового крана к ПВ=100%:

Р_н=Р_пасп*

Р_н=25*=25*0.77=19.25кВт

В) Находим суммарную мощность электроприёмников СП-2:

∑Р_ном=6.93*3+55*2+19.25=20.79+110+19.25=150.04кВт

Г) Находим активную среднесменную мощность СП-2:

Р_см=Р_н*К_и

для каждого электроприёмника и ∑Р_см

            сварочные агрегаты: 6.3*0.3=1.89кВт

            вентиляторы: 55*0.8=44кВт

            кран мостовой: 19.25*0.1=1.93кВт

∑Р_см=1.89*3+44*2+1.93=95.6кВт

Д) Находим среднесменную реактивную мощность СП-2:

Q_см=Р_см*tgφ

для каждого электроприёмника и ∑Q_см

            сварочные агрегаты: cosj=0.4=66⁰tg66⁰=2.25  Q_см=1.89*2.25=4.25кВАР

            вентиляторы: cosj=0.8-0.85=32⁰tg32⁰=0.62  Q_см=44*0.62=27.28кВАР

            кран мостовой: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73  Q_см=1.93*1.73=3.3кВАР

∑Q_см =4.25*3+27.28*2+3.3=12.75+54.56+3.3=70.61кВАР

Е) Рассчитываем коэффициент использования СП-2:

К_и=∑Р_см/∑Р_ном=95.6/150.04=0.63

Ж) Находим модуль сборки СП-2:

m=P_{н мах} / Р_{н мin}=55/6.3=8.7

З) Находим эффективное число электроприёмников (n_э) для СП-2:

m=8.7˃3        К_и=0.63˃0.2(Л2 стр. 25 табл. 1.5.2)

n_э=2∑Р_н / Р_{н мах}=2*150.04/55=5.45

И) Определяем расчётную активную мощность СП-2:

Р_р=∑Р_см*К_мах

            Коэффициент максимум (К_мах) по графику (Л4 стр. 84) при К_и=0.63 и n_э=5.45         будет=1.3  К_мах=1.3             Р_р=95.6*1.3=124.3кВт

К) Находим расчётную реактивную мощность СП-2:

Q_р=∑Q_см*К^"_мах

К_и˃0.2            n_э<10   =>       К^"_мах=1.1

Q_р=70.61*1.1=77.67кВАР

Л) Находим полную мощность СП-2:

 = =

== =146.6кВА

М) Находим расчётный ток СП-2:

I_р=S_р / *U

I_р =146.6/1.73*0.38=146.6/0.66=222А

            Для СП-2 выбираем распределительный шкаф ШРС1-57У3 с вводным рубильником 320А на 6 отходящих линий.

            Рассчитываем ток плавких вставок:

I_ном.пв≥I_ном.дв

При этом вставка не должна сработать при пусковом токе двигателя:

I_ном.пв≥ I_пуск/a

Где а- коэффициент перегрузки: для лёгкого пуска 2.5, для тяжёлого пуска 1.6-2.

            Сварочный агрегат:

I_ном=Р_н/*U=10/1.73*0.38=10/0.66=15.15А

I_ном.пв≥1.2*I_ном*= 1.2*15.15*0.63=11.45А (Л1 стр.133)

выбираем вставку (НПН2-60) на 16А (3 группы)

            Вентилятор:

I_ном.пв≥750/2.5=300А

выбираем вставку (ПН2-400) на 315А (2 группы).

            Кран мостовой:

Для мостового крана выбираем троллеи из угловой стали: режим работы примем средний=˃коэффициент спроса(К₃₀) = 0.5(Л1 стр.217).

I_макс=/(√3*U_н)

где Р_пот=Р_н/ƞ=25/0.875=28.57кВт

I_макс=/(1.73*0.38)=45.547/0.675=69.3А

Выбираем уголок 25х25х3 с I_макс=155А, и R=1.01Ом/км(Л1 стр.217). Потеря напряжения будет:

ΔU=√3*R*cosj*I_пуск*L.

I_пуск примем=I_макс=69.3А, L=24м=0.024км.

ΔU=1.73*1.01*0.5*69.3*0.024=1.45В

что меньше допустимых 5% =˃ подпитка не требуется.

Вводной рубильник для троллеев выбираем ВР 32-31 А70220 100А

По I_макс=69.3А выбираем предохранитель (ПН2-100) на 80А

2.2.4 Рассчитываем СП-3.

            От СП-3 запитаны: строгальные станки (3 шт.), фрезерные станки (4шт.), расточные станки (3 шт.) кран мостовой (1 шт.). Общее количество электроприёмниковn=11.

А) Приводим Р_н мостового крана к ПВ=100%:

Р_н=Р_пасп*

Р_н=25*=25*0.77=19.25кВт

Б) Находим суммарную мощность электроприёмников СП-3:

∑Р_ном=15*3+11*4+15*3+19.25=45+44+45+19.25=153.25кВт

В) Находим активную среднесменную мощность СП-3:

Р_см=Р_н*К_и

для каждого электроприёмника и ∑Р_см

            строгальные станки: 15*0.14=2.1кВт

            фрезерные станки: 11*0.14=1.54кВт

            расточные станки: 15*0.14=2.1кВт

            кран мостовой: 19.25*0.1=1.93кВт

∑Р_см=2.1*3+1.54*4+2.1*3+1.93=6.3+6.16+6.3+1.93=20.69кВт

Г) Находим среднесменную реактивную мощность СП-3:

Q_см=Р_см*tgφ

для каждого электроприёмника и ∑Q_см

            строгальные станки: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73  Q_см=2.1*1.73=3.63кВАР

            фрезерные станки: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73  Q_см=1.54*1.73=2.66кВАР

            расточные станки: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73  Q_см=2.1*1.73=3.63кВАР

            кран мостовой: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73  Q_см=1.93*1.73=3.3кВАР

∑Q_см =3.63*3+2.66*4+3.63*3+3.34=10.89+10.64+10.89+3.3=35.72кВАР

Д) Рассчитываем коэффициент использования СП-3:

К_и=∑Р_см/∑Р_ном=20.69/153.25=0.13

Е) Находим модуль сборки СП-3:

m=P_{н мах} / Р_{н мin}=19.25/11=1.75

Ж) Находим эффективное число электроприёмников (n_э) для СП-3:

m=1.75<3       =>       n_э=n=11

З) Определяем расчётную активную мощность СП-3:

Р_р=∑Р_см*К_мах

Коэффициент максимум (К_мах) по графику при К_и=0.13 и n_э=11 будет=2.08

К_мах=2.08

Р_р=20.69*2.08=43.04кВт

И) Находим расчётную реактивную мощность СП-3:

Q_р=∑Q_см*К^"_мах

К_и<0.2 n_э˃10  =>       К^"_мах=1

Q_р=35.72*1=35.72кВАР

К) Находим полную мощность СП-3:

 = =

== =55.96кВА

Л) Находим расчётный ток СП-3:

I_р=S_р / *U

I_р =55.96/1.73*0.38=55.96/0.66=84.79А

            Для СП-3 выбираем распределительный шкаф ШРС1-55У3 с вводным рубильником 320А на 5 отходящих линий.

            Рассчитываем ток плавких вставок:

I_ном.пв≥ I_ном.дв.

При этом вставка не должна сработать при пусковом токе двигателя:

I_ном.пв≥ I_пуск/a

Где а- коэффициент перегрузки: для лёгкого пуска 2.5, для тяжёлого пуска 1.6-2

            Строгальные станки:

объединяем в одну группу и запитываем шлейфом I_{ном. дв}=28.8А.; I_пуск=216 рассчитываем по I_пуск одного двигателя +.I_ном.*2.

I_ном.пв≥ (216+57.6)/2.5=109А

вставка (ПН2-250) на 125А (1 группа).

            Фрезерные станки:

объединяем в одну группу и запитываем шлейфом I_{ном. дв}=21.1А.; I_пуск=158.25 рассчитываем по I_пуск одного двигателя +.I_ном.*3.

I_ном.пв≥ (158.25+63.3)/2.5=88.6А

вставка (ПН2-250) на 100А (1 группа).

            Расточные станки:

объединяем в одну группу и запитываем шлейфом I_{ном. дв}=28.8А.; I_пуск=216 рассчитываем по I_пуск одного двигателя +.I_ном.*2.

I_ном.пв≥ (216+57.6)/2.5=109А

вставка (ПН2-250) на 125А (1 группа).

            Кран мостовой:По аналогии с СП-2

2.2.5 Рассчитываем СП-4.

            От СП-4 запитаны: однофазные заточные станки (3 шт.), однофазные сверлильные станки (2 шт.), токарные станки (6 шт.) плоскошлифовальные станки (2 шт.). Общее количество электроприёмниковn=13.

А) Приводим однофазные электроприёмники к трёхфазной системе: заточных станков 3 шт. значит на каждой фазе будет по 3кВт; сверлильных станков 2 шт. значит на двух фазах будет по 4кВт, а на одной 0кВт. На наиболее загруженной фазе 3+4=7кВт.

∑Р_{н оф эп}=Р_{н мах}*3=7*3=21кВт(Л2 стр. 23)

Б) Находим суммарную мощность электроприёмников СП-4:

∑Р_ном=21+11*6+11*2=21+66+22=109кВт

В) Находим активную среднесменную мощность СП-4:

Р_см=Р_н*К_и

для каждого электроприёмника и ∑Р_см

            однофазные электроприёмники: 21*0.14=2.94кВт

            токарные станки: 11*0.14=1.54кВт

            плоскошлифовальные станки: 11*0.14=1.54кВт

∑Р_см=2.94+1.54*6+1.54*2=2.94+9.24+3.8=15.26кВт

Г) Находим среднесменную реактивную мощность СП-4:

Q_см=Р_см*tgφ

для каждого электроприёмника и ∑Q_см

            однофазные электроприёмники: cosj=0.5=60⁰               tg60⁰=1.73

Q_см=2.94*1.73=5.08кВАР

            токарные станки: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73  Q_см=1.54*1.73=2.66кВАР

            плоскошлифовальные станки: cosj=0.5=60⁰       tg60⁰=1.73

Q_см=1.54*1.73=2.66кВАР

∑Q_см =5.08+2.66*6+2.66*2=5.08+15.96+5.32=26.36кВАР

Д) Рассчитываем коэффициент использования СП-4:

К_и=∑Р_см/∑Р_ном=15.26/109=0.14

Е) Находим модуль сборки СП-4:

m=P_{н мах} / Р_{н мin}=21/11=1.9

Ж) Находим эффективное число электроприёмников (n_э) для СП-4:

m=1.9<3         =>n_э=n=13

З) Определяем расчётную активную мощность СП-4:

Р_р=∑Р_см*К_мах

            Коэффициент максимум (К_мах) по графику при К_и=0.14 и n_э=13          будет=1.92

К_мах=1.92

Р_р=15.26*1.92=29.3кВт

И) Находим расчётную реактивную мощность СП-4:

Q_р=∑Q_см*К^"_мах

К_и<0.2 n_э˃10=>К^"_мах=1

Q_р=26.36*1=26.36кВАР

К) Находим полную мощность СП-4:

 = =

== =39.41кВА

Л) Находим расчётный ток СП-4:

I_р=S_р / *U

I_р=39.41/1.73*0.38=39.41/0.66=59.71А

            Для СП-4 выбираем распределительный шкаф ШРС1-51У3 с вводным рубильником 200А на 5 отходящих линий.

            Рассчитываем ток плавких вставок:

I_ном.пв≥ I_ном.дв.

При этом вставка не должна сработать при пусковом токе двигателя:

I_ном.пв≥ I_пуск/a

Где а- коэффициент перегрузки: для лёгкого пуска 2.5, для тяжёлого пуска 1.6-2

            Однофазные заточные станки распределяем в одной группе по одному на каждой фазе (А,В,С).I_ном.дв=10.7А.;I_пуск=80.25А.

I_ном.пв≥ 80.25/2.5=32.1А

вставка (ПН2-100) на 40А.

            Однофазные сверлильные станки распределяем в одной группе по одному на фазах (А и С).I_ном.дв=14А.;I_пуск=105А.

I_ном.пв≥ 105/2.5=42А

вставка (ПН2-100) на 50А.

            Шесть токарных станков  делим на две группы по три станка в каждой. Каждую группу запитываем шлейфом, по три станка.

(I_пуск +2*I_ном.)/2.5.

I_ном.дв=21.1А.;I_пуск=158.25А.

I_ном.пв≥ (158.25+2*21.1)/2.5=200.45/2.5=80.18А

вставка (ПН2-100) на 100А (две группы).

            Плоскошлифовальные станки объединяем в одну группу и запитываем шлейфом

(I_пуск + I_ном.)/2.5

I_ном.дв=21.1А.; I_пуск=158.25А.

I_ном.пв≥ (158.25+21.1)/2.5=179.35/2.5=71.74А

вставка (ПН2-100) на 80А.

Рассчитываем суммарную реактивную мощность РМЦ на стороне 0.4кВ без компенсации:

∑Q_р=Q_{р СП-1}+Q_{р СП-2}+Q_{р СП-3}+Q_{р СП-4.}

∑Q_р=44.05+77.67+35.72+26.36=183.8кВАР.

Рассчитываем суммарную активную мощность РМЦ на стороне 0.4кВ без компенсации:

∑Р_р=Р_{р СП-1}+Р_{р СП-2}+Р_{р СП-3}+Р_{р СП-4.}

∑Р_р=52.07+124.3+43.04+29.3=221.7кВТ.

Рассчитываем нагрузку по РМЦ на стороне 0.4кВ без компенсации: S_р=.

S_р====288кВА.

            Рассчитываем ток по РМЦ на стороне 0.4кВ без компенсации:

I_р=S_р / *U

I_р=288/1.73*0.38=288/0.66=436.4А

            Результаты расчётов по СП-1; СП-2; СП-3 и СП-4 заносим в сводную таблицу расчётных нагрузок (Таблица 2.3).

            Выбранные распределительные шкафы заносим в таблицу выбора распределительных шкафов (Таблица 2.4).

Таблица 2.3

продолжение таблицы 2.3

tgφ=∑Q_см/∑Р_см:

СП-1=40.05/15.26=2.62=˃cosj=0.34

СП-2=70.61/95.6=0.74=˃cosj=0.8

СП-3=35.72/20.69=1.73=˃cosj=0.5

СП-4=26.36/15.26=1.73=˃cosj=0.5

РМЦ cosj=0.77=˃tgφ=0.81.

К_{и РМЦ=}∑Р_{см РМЦ}/∑Р_{н РМЦ}=146.8/439.5=0.33.

Таблица 2.4

Силовые шкафы могут комплектоваться различным по мощности числом отходящих групп в зависимости от индивидуального заказа.

2.2.6 Компенсация реактивной мощности.

Одним из основных вопросов решаемых при проектировании систем электроснабжения, является компенсация реактивной мощности.Передача реактивной мощности нерациональнапо следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью, и дополнительные потери напряжения в питающих сетях.Поэтому необходимо принимать меры по снижению реактивной мощности такие как: конденсаторные батареи (КБ), синхронные двигатели (СД) и синхронные компенсаторы.

            Определяем cosφ РМЦ на стороне 0.4кВ без компенсации:

cosφ=∑Р_р/S_р.

cosφ=221.7/288=0.77<(0.9-0.95)

Требуется искусственная компенсация реактивной мощности (Л2 стр. 33).

            Определим не скомпенсированную реактивную нагрузку в сетях 0.4кВ:

_{нн кб}=0.9*Р_р(tgφ_р-tgφ_эф)

Где tgφ_эф задаётся энергосистемой =(0.32 - 0.34).

_{нн кб}=0.9*221.7(0.81-0.33)=0.9*221.7*0.48=95.77кВАР.

Для компенсации выбираем установкуУКРМ-0.4-105-7.5У3(ООО ЭнергоЗапад).

УКРМ-установкакомпенсации реактивной мощности;

-0.4-номинальное напряжение;

-105-номинальная мощность;

-7.5-шаг регулирования;

-У3-климатическое исполнение;

-ip-31-55.

            Рассчитываем S_р´после компенсации:

S_р´ = ²

S_р´===235.3кВА.

            Рассчитываем cosφ после компенсации:

cosφ_р´=Р_р/S_р´

cosφ_р´=221.7/235.3=0.94.˃0.9

условие выполняется(Шеховцов стр. 33).

            Рассчитываем ток по РМЦ на стороне 0.4кВ после компенсации.

I_р´ =S_р´ / *U

I_р´=235.3/1.73*0.38=235.3/0.66=356.5А

2.2.7 Выбор трансформатора.

S_тр.=S_р´/(n*β_т)

Где β_т- коэффициент загрузки трансформатора=0.9-0.95 (Л4 стр. 281); и n- количество трансформаторов.

S_тр.=235.3/(1*0.95)=247.7кВА.

Выбираем тр-р мощностью 250кВА.

β_{факт.ном}=S_р´/n*S_ном.тр.=235.3/1*250=0.94

cosφ_р´=0.94 условие β_{факт. ном}≤cosφ_р´ выполняется.

Выбираем тр-р ТМ-250 10/0.4 трансформатор масляный трёхфазный с естественным охлаждением. U_вн=10кВ; U_нн=0.4кВ; U_кз=4.5%; I_хх=2.3%; потери хх=0.82кВт; потери КЗ=3.7кВт (http://www.eti.su/articles/visokovoltnaya-tehnika).

            Рассчитываем потери мощности в трансформаторе:

Р=2%*S_ном.тр.*n=0.02*250*1=5кВт.

Q=10%* S_ном.тр.*n=0.1*250*1=25кВАР.

            Выбираем одно трансформаторную комплектную трансформаторную подстанцию киоскового типа для внутренней установки (КТП 250-10/0.4). Поставляется в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. Состоит из вводного устройства высокого напряжения, силового трансформатора и распределительногоустройства низкого напряжения

(http://www.eti.su/articles/visokovoltnaya-tehnika/visokovoltnaya-tehnika_487.html).

2.3 Расчёт и выбор элементов системы ЭСН.

2.3.1 Выбор аппаратов защиты.

            Выбираем вводной аппарат на стороне 10кВ выключатель нагрузки с предохранителями и устройством отключения при срабатывании одного из предохранителей: ВНП17-10/400(http://energostroi-kru.ru/vykluchateli/vnp-16-17.html).

Рассчитаем предохранитель для стороны 10кВ:

I_н.тр.=S_н.тр./(√3*U_н.)=250/(1.73*10)=250/17.3=14.5.

 Выбираем предохранитель ПКТ 101-10-20 на 20А. (https://keaz.ru/f/557/catalog-pkt.pdf).

            Для РУНН выбираем автоматические выключатели серии ВА 51 с тепловым и электромагнитным расцепителями на отходящих линиях и серии ВА 52 с повышенной коммутационной способностью на вводе с тр-ра.

            Для СП-1: находим пиковый ток:

I_пик.=I_{пуск.мах.}+(I_р.- К_и*I_н.мах.)

Где I_{пуск.мах}- максимальный пусковой ток ЭП в группе; I_р- расчётный ток группы; I_н.мах.- максимальный расчётный ток ЭП в группе; К_и- коэффициент использования группы (применяется если в группе больше 5 ЭП).

I_пик.=216+(103.3-0.31*28.8)=216+94.4=310.4А

Находим ток электромагнитного расцепителя:

I_э.р.≥1.25*I_пик.

I_э.р.≥1.25*310.4≥388А

Находим ток теплового рсцепителя:

I_т.р.≥1.1*I_р

I_т.р.≥1.1*103.3≥113.63А

Выбираем автомат ВА 51-31                     I_н=100А;         I_т.р.=120А;      I_э.р.=400А.

            Для СП-2: находим пиковый ток:

I_пик.=I_{пуск.мах.}+(I_р.-К_и.*I_н.мах.)

Где I_{пуск.мах}- максимальный пусковой ток ЭП в группе; I_р- расчётный ток группы; I_н.мах.- максимальный расчётный ток ЭП в группе; К_и- коэффициент использования группы (применяется если в группе больше 5 ЭП).

I_пик.=750+(222-0.63*61)=750+183.57=933.57А

Находим ток электромагнитного расцепителя:

I_э.р.≥1.25*I_пик.

I_э.р.≥1.25*933.57≥1167А

Находим ток теплового рсцепителя:

I_т.р.≥1.1*I_р

I_т.р.≥1.1*222≥244А

Выбираем автомат ВА 51-35                     I_н=250А;         I_т.р.=250А;      I_э.р.=1200А.

            Для СП-3: находим пиковый ток:

I_пик.=I_{пуск.мах.}+(I_р.-К_и.*I_н.мах.)

Где I_{пуск.мах}- максимальный пусковой ток ЭП в группе; I_р- расчётный ток группы; I_н.мах.- максимальный расчётный ток ЭП в группе; К_и- коэффициент использования группы (применяется если в группе больше 5 ЭП).

I_пик.=216+(84.79-0.13*28.8)=216+81=297А

Находим ток электромагнитного расцепителя:

I_э.р.≥1.25*I_пик.

I_э.р.≥1.25*297≥371.25А

Находим ток теплового расцепителя:

I_т.р.≥1.1*I_р

I_т.р.≥1.1*84.79≥93.3А

Выбираем автомат ВА 51-31                     I_н=100А;         I_т.р.=100А;      I_э.р.=400А.

            Для СП-4: находим пиковый ток:

I_пик.=I_{пуск.мах.}+(I_р.-К_и.*I_н.мах.)

Где I_{пуск.мах}- максимальный пусковой ток ЭП в группе; I_р- расчётный ток группы; I_н.мах.- максимальный расчётный ток ЭП в группе; К_и- коэффициент использования группы (применяется если в группе больше 5 ЭП).

I_пик.=158.25+(59.71-0.14*21.1)=158.25+56.76=215А

Находим ток электромагнитного расцепителя:

I_э.р.≥1.25*I_пик.

I_э.р.≥1.25*215≥268.75А

Находим ток теплового рсцепителя:

I_т.р.≥1.1*I_р

I_т.р.≥1.1*59.71≥65.7А

Выбираем автомат ВА 51-31                     I_н=100А;         I_т.р.=67.5А;     I_э.р.=280А.

            Выбираем автомат для УКРМ:

Находим номинальный ток УКРМ:

I_н=Q_н/√3*U_н=105/0.7=150А

Находим ток теплового рсцепителя:

I_т.р.≥1.1*I_н

I_т.р.≥1.1*150≥165А

Находим ток электромагнитного расцепителя:

I_э.р.≥1.3*I_н.

I_э.р.≥1.3*150≥195А

Выбираем автомат ВА 51-33                     I_н=160А;         I_т.р.=200А;      I_э.р.=800А.

            Выбираем вводной автомат тр-ра: находим пиковый ток:

I_пик.=I_{пуск.мах.}+I_н.укрм+(I_р.-К_и.*I_н.мах.)

Где I_{пуск.мах}- максимальный пусковой ток ЭП в РМЦ; I_р- расчётный ток РМЦ; I_н.мах.- максимальный расчётный ток ЭП в РМЦ; I_н.укрм- номинальный ток УКРМ; К_и- коэффициент использования РМЦ (если в группе больше 5 ЭП).

I_пик.=750+150+(356.5-0.33*100)=900+323.5=1223.5А

Находим ток электромагнитного расцепителя:

I_э.р.≥1.25*I_пик.

I_э.р.≥1.25*1223.5≥1529.4А

Находим ток теплового рсцепителя:

I_т.р.≥1.1*(I_р+I_н.укрм)

I_т.р.≥1.1*(356.5+150)≥557.2А

Выбираем автомат ВА 52-39                     I_н=630А;         I_т.р.=625А;      I_э.р.=2500А.

Выбранные коммутационные аппараты заносим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5.

Плавкие вставки выбранные при расчёте силовых пунктов заносим в таблицу 2.6

Таблица 2.6.

2.3.2 Выбираем кабельные линии(КЛ).

I_доп.≥I_р/К_п*К_т

Где: I_доп- допустимый ток для выбранного сечения КЛ;I_р - расчётный ток линии; К_п и К_т - поправочные коэффициенты на условия прокладки и температуры (Л8 глава 1.3).

            Для повторно-кратковременного режима работы:

I_доп.≥I_пв*√ПВ/0.875

Где: ПВ - продолжительность включения; I_пв - ток повторно-кратковременного режима; 0.875 - коэффициент запаса (Л1 стр. 203).

            Выбранное сечение проверяется на соответствие защитному аппарату:

I_доп.≥I_з*К_з

Где: I_з - номинальный ток срабатывания защитного аппарата (I_п.в. для предохранителей; I_т.р.для автоматов); К_з - кратность защиты (Л4 стр.163).

            Все ЭП защищены предохранителями, так как сеть не требует защиты от перегруза, КЛ до ЭП проложены отдельно в полу поэтому для всех КЛ  от СП до ЭП принимаем I_з=I_п.в. - ток плавкой вставки предохранителя; К_з=0.33; К_т = 1; К_п = 1; для двигателей с короткозамкнутым ротором I_р = I_н.

По СП-1:

            -- Токарный автомат: то СП-1 запитано 3шт.

I_доп.≥I_н.≥28.8А

Проверка по ПН

I_доп.≥100*0.33≥33А.

Принимаем - I_доп.≥33А. Выбираем КЛ      АВБбШв-1 4х4         с I_доп=34А.

            -- Зубофрезерный станок: от СП-1 запитано 3шт.

I_доп.≥I_н.≥28.8А

Проверка по ПН

I_доп.≥100*0.33≥33А.

Принимаем - I_доп.≥33А. Выбираем КЛ      АВБбШв-1 4х4         с I_доп=34А.

            -- Круглошлифовальный станок: от СП-1 запитано 3шт. шлейфом в одной группе

(I_доп.≥I_н*3).

I_доп.≥8.1*3≥24.3А.

Проверка по ПН

I_доп.≥32*0.33≥10.6А.

Принимаем - I_доп.≥24.3А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 4х2.5                  с I_доп=26А.

По СП-2:

            -- Сварочный агрегат: от СП-2 запитано 3шт. ПВ=40%.

I_доп.≥I_пв*√ПВ/0.875

I_доп.≥15.15*√0.4/0.875≥15.15*0.63/0.875≥10.9А.

проверка по ПН

I_доп.≥16*0.33≥5.28А.

Принимаем I_доп.≥10.9А.Выбираем КЛ      АВБбШв-1 4х2.5      с I_доп=26А.

            -- Вентилятор: от СП-2 запитано 2шт.

I_доп.≥I_н.≥100А

Проверка по ПН

I_доп.≥315*0.33≥104А.

Принимаем - I_доп.≥104А. Выбираем КЛ    АВБбШв-1 4х35                   с I_доп=113А.

            -- Кран мостовой: от СП-2 запитан один. ПВ=60%.

I_доп.≥I_макс*√ПВ/0.875

I_доп.≥69.3*√0.6/0.875≥69.3*0.77/0.875≥61.3А.

проверка по ПН

I_доп.≥80*0.33≥26.4А.

Принимаем I_доп.≥61.3А.Выбираем КЛ      АВБбШв-1 4х16                   с I_доп=72А.

По СП-3:

            -- Кран мостовой: от СП-3 запитан один. ПВ=60%.

По аналогии с СП-2Выбираем КЛ            АВБбШв-1 4х16                   с I_доп=72А.

            -- Строгальный станок: от СП-3 3шт. шлейфом в одной группе

(I_доп.≥I_н*3).

I_доп.≥28.8*3≥86.4А.

Проверка по ПН

I_доп.≥125*0.33≥41.25А.

Принимаем - I_доп.≥86.4А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 4х25                   с I_доп=93А.

            -- Фрезерный станок: от СП-3 запитано 4шт. шлейфом в одной группе

(I_доп.≥I_н*4).

I_доп.≥21.1*4≥84.4А.

Проверка по ПН

I_доп.≥100*0.33≥33А.

Принимаем - I_доп.≥84.4А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 4х25                   с I_доп=93А.

            -- Расточный станок: от СП-3 запитано 3шт. шлейфом в одной группе

(I_доп.≥I_н*3).

I_доп.≥28.8*3≥86.4А.

Проверка по ПН

I_доп.≥125*0.33≥41.25А.

Принимаем - I_доп.≥86.4А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 4х25                   с I_доп=93А.

По СП-4:

            -- Заточный станок: однофазный запитано 3шт. по 1 от каждой фазы.

I_доп.≥I_н.≥10.7А

Проверка по ПН

I_доп.≥40*0.33≥13.2А.

Принимаем - I_доп.≥13.2А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 2х2.5      с I_доп=33А.

            -- Сверлильный станок: однофазный 2шт. по 1 от фазы "А" и "С".

I_доп.≥I_н.≥14А

Проверка по ПН

I_доп.≥50*0.33≥16.5А.

Принимаем - I_доп.≥16.5А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 2х2.5      с I_доп=33А.

            -- Сверлильный станок: однофазный 2шт. по 1 от фазы "А" и "С".

I_доп.≥I_н.≥14А

Проверка по ПН

I_доп.≥50*0.33≥16.5А.

Принимаем - I_доп.≥16.5А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 2х2.5      с I_доп=33А.

            -- Токарный станок: запитано 2 группы по 3шт. в каждой группе

(I_доп.≥I_н*3).

I_доп.≥21.1*3≥63.3А.

Проверка по ПН

I_доп.≥100*0.33≥33А.

Принимаем - I_доп.≥63.3А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 4х16                   с I_доп=72А.

            -- Плоскошлифовальный станок: 2шт. шлейфом в одной группе.

(I_доп.≥I_н*2).

I_доп.≥21.1*2≥42.2А.

Проверка по ПН

I_доп.≥80*0.33≥26.4А.

Принимаем - I_доп.≥42.2А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 4х10                   с I_доп=55А.

            Автоматические выключатели имеют регулируемый тепловой расцепитель, поэтому К_з для них=0.66.

            От РУНН до СП-1:

I_доп.≥I_р.≥I_т.р..≥103.3А

Проверка по ВА

I_доп.≥I_з*К_з.≥120*0.66≥79.2А

Принимаем I_доп.≥103.3А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 4х35                   с I_доп=113А.

            От РУНН до СП-2:

I_доп.≥I_р.≥I_т.р..≥222А

Проверка по ВА

I_доп.≥I_з*К_з.≥250*0.66≥165А

Принимаем I_доп.≥222А. Выбираем КЛ      АВБбШв-1 4х120                 с I_доп=224А.

            От РУНН до СП-3:

I_доп.≥I_р.≥I_т.р..≥84.79А

Проверка по ВА

I_доп.≥I_з*К_з.≥100*0.66≥66А

Принимаем I_доп.≥84.79А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 4х25       с I_доп=93А.

            От РУНН до СП-4:

I_доп.≥I_р.≥I_т.р..≥59.71А

Проверка по ВА

I_доп.≥I_з*К_з.≥67.5*0.66≥44.55А

Принимаем I_доп.≥59.71А. Выбираем КЛ   АВБбШв-1 4х16                   с I_доп=72А.     От РУНН до УКРМ:

 Выбираем по ВА

I_доп.≥I_з*К_з.≥200*0.66≥132А.

Выбираем КЛ           АВБбШв-1 4х50                   с I_доп=137А.

            Выбранные КЛ заносим в таблицу 2.7.

Таблица 2.7.

            Расшифровка марки кабеля:

АВБбШв-1(http://www.viktan.ru)

                    до 1кВ.

                 шланг из ПВХ пластика.

            битум для сечений ˃ 6мм²

        броня из двух стальных лент.

      изоляция жил из ПВХ пластика.

  алюминиевая токопроводящая жила (Если буквы нет - жила медная).

2.4 Расчёт токов короткого замыкания (КЗ) и выбор КЛ-10кВ.

2.4.1 Выбор КЛ-10кВ.

            Для запитывания цеховой ТП от ГРП выбираем кабель ААБл-10 проложенный в земле.

ААБл-10(http://clive-group.ru)

                 на напряжение до 10-кВ.

            лавсановая лента в составе подушки.

       броня из двойной стальной ленты

     алюминиевая оболочка.

  алюминиевая токопроводящая жила.

            Рассчитываем экономическое сечение КЛ от ГПП до КТП.

F_эк = I_н/J_эк

Где J_эк - экономическая плотность тока, РМЦ работает в две смены это ˃3000ч в год, для КЛ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами по таблице J_эк=1.4.(Л4 стр.509).

Определяем номинальный ток трансформатора:

I_н=S_нтр/(√3*U_н)

Где S_нтр- номинальная мощность трансформатора, U_н- номинальное напряжение;

I_н=250/(1.73*10)=14.5А.

F_эк=14.5/1.4=10.4мм².

Выбираем кабель ААБл-10 3х16   с I_д=74А.

Проверка на аварийный ток:

I_д>I_ав

I_ав=1,4*I_н=1,4*14.5=20.3А

74А>20.3А  =>  Условие выполняется.

Выбранный кабель заносим в таблицу 2.5.

2.4.2Расчёт токов короткого замыкания.

            Коротким замыканием называется непосредственное соединение между любыми точками разных фаз, фазы и нулевого провода и нулевого провода или фазы с землёй, не предусмотренное нормальными условиями работы установки.В большинстве случаев причиной возникновения КЗ является нарушение изоляции вследствие износа, не выявленного своевременно при профилактических испытаниях, а также механические повреждения оборудования при неправильной эксплуатации, воздействии природных явлений или сторонних лиц, ошибочных действиях обслуживающего персонала. Токи КЗ оказывают значительное влияние на выбор противоаварийной автоматики и пропускной способности ЛЭП.

            Расчёт ведём в относительных единицах, мощность базы принимаем 100МВА, напряжение базы принимаем 35кВ, Тр-р ГПП принимаем 16МВА, расстояние от базы до ГПП принимаем 10км ВЛ, на ГПП в сторону цеховой КТП установлен вакуумный выключатель типа ВВ/TEL. Определяем точки КЗК₁ и К₂ и чертим расчётную схему и схему замещения(рис. 2.1).

Рис. 2.1 А - расчётная схема Б - схема замещения

            Рассчитываем сопротивление каждого элемента (Х₁; Х₂; Х₃...):

Х₁^*=Х₀*L*(S_б/U_б²)

Где S_б - мощность базы=100МВА; U_б-напряжение базы =35кВ; L-расстояние от базы до ГПП = 10км; Х₀=0.4 Ом/км (для ВЛ). (Л2 стр. 60). Формулы для расчёта (Л3 стр.273).

Х₁^*= 0.4*10*(100/35²)=0.33Ом.

Х₂^*=(U_кз/100)*(S_б/S_н.тр.)

Где S_н.тр. - мощность тр-ра ГПП.

Х₂^*=(10/100)*(100/16)=0.1*6.25=0.63Ом.

Х₃^*=Х₀*L*(S_б/U_ср.²)

Где U_ср. - напряжение участка=10кВ; Х₀=0.0675Ом/км (для выбранной КЛ);L=0.9км от ГПП до цеховой КТП.

Х₃^*=0.0675*0.9*(100/10²)=0.06Ом.

Х₄^*=(U_кз/100)*(S_б/S_н.тр.)

Где S_н.тр. - мощность тр-ра КТП

Х₄^*=(4.5/100)*(100/250)=0.045*0.4=0.02Ом.

Х₅^*=Х₀*L*(S_б/U_ср.²)

Где L-КЛ от КТП до СП-4

Х₅^*=0.095*0.037*(100/0.4²)=2.19Ом

Х₆^*=0.35* S_б/ S_н=0.35*100/39.41=0.9Ом

            Рассчитываем суммарное сопротивление в точке К₁:

∑Х^*=Х₁^*+Х₂^*+Х₃^*.

∑Х^*=0.33+0.63+0.06=1.02Ом.

            Определяем базисный ток на ступени К₁:

I_б=S_б/(√3*U_ср)

Где U_ср напряжение в точке КЗ.

I_б=100/(1.73*10)=5.8кА

            Определяем токи КЗ для точки К₁.

I_к.з.=I_б./∑Х^*=5.8/1.02=5.7кА.

            Определяем ударные токи:

i_уд.=К_у*√2*I_к.з

Где К_у ударный коэффициент - принимается =1.1(Л2 стр. 60).i_уд.=1.1*√2*5.7=8.8кА.

            Рассчитываем суммарное сопротивление в точке К₂:

∑Х^*=Х₄^*+Х₅^*+Х₆^*. ∑Х^*=0.02+2.19+0.9=3.11Ом.

            Определяем базисный ток на ступени К₂:

I_б=S_б/(√3*U_ср)

Где U_ср напряжение в точке КЗ.

I_б=100/(1.73*0.4)=144.5кА

            Определяем токи КЗ для точки К₂.

I_к.з.=I_б./∑Х^*=144.5/3.11=46.5кА.

            Определяем ударные токи:

i_уд.=К_у*√2*I_к.з

Где К_у ударный коэффициент - принимается =1 (Л2 стр. 60). i_уд.=1*√2*46.5=65.1кА.

            Полученные данные заносим в таблицу 2.8.

Таблица 2.9.

2.5 Проверка элементов системы ЭС на термическую и ударную стойкость к токам к.з.

            Проверяем КЛ-10кВ на термическую стойкость к токам КЗ

(S≥S_тер.min).

S_тер.min=√В_тер./С_т.

Где В_тер. - тепловой импульс тока КЗ=I_кз²*t_откл.; С_т - коэффициент зависящий от допустимой температуры при КЗ и материала проводника, для КЛ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами до 10кВ=90; t_откл. защитного аппарата для ВВ/TEL=0.09.

В_тер.=5.7²*0.09=2.9кА²сек.

S_тер.min=√2.9*10⁶/90=10³*√2.9/90=1700/90=18.9.

25˃18.9 условие S≥S_тер.min выполняется, значит выбранная КЛ-10кВ термически стойкая к токам КЗ.

            Проверяем ВНП 17-10/400 на ударную стойкость:

i_дин≥i_уд (Л3 стр. 282).

i_дин-установленное изготовителем=9кА, рассчитанный ударный ток i_уд=8.8кА, 9˃8.8 условие выполняется аппарат выбран правильно.

2.6 Расчёт заземления.

            При обслуживании электроустановок опасность представляют не только токоведущие части, находящиеся под напряжением, но и конструктивные части электрооборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при повреждении изоляции. Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции применяется защитное заземление, то есть преднамеренное соединение не токоведущих частей электроустановки с заземляющим устройством, состоящим из заземлителей и заземляющих проводников.

            Расчёт заземления сводится к определению сопротивления растекания тока заземлителя, которое зависит от сопротивления грунта (р), конструкции заземлителя и глубины его заложения:

            Для вертикальных электродов применим стальные прутки диаметром 10мм ,длинной 3м забитые, на расстоянии 1м от фундамента, по контуру цеха в траншее глубиной 0.5м от уровня земли. Вертикальные электроды соединяем между собой стальной полосой толщиной 4мм, сечением 48мм², при помощи электросварки.

1. Согласно ПУЭ допустимое значение сопротивления заземляющего устройства (R_з), при условии, что ЗУ является общим для ЭУ до и выше 1кВ 4Ом, заземление должно быть контурное.

2. Определяем сопротивление растекания тока одного вертикального заземлителя. Для прутка длинной 3м и диаметром 10мм:

R_о.в.=(0.366*р/L)*lg(4*L/D)

Где: L-длинна прутка=3м; D-диаметр прутка=0.01м; р-удельное сопротивление грунта, грунт в районе РМЦ чернозём р=20Ом, с учётом коэффициента сезонности, на Урале 1-я климатическая зона коэффициент=2, р=20*2=40Ом.

R_о.в.=(0.366*40/3)*lg(4*3/0.01)=4.88*lg(1200)=4.88*3.08=15.03Ом.

3. По таблице определяем коэффициент сезонности для вертикальных (R_с.в.) и горизонтальных (R_с.г.) электродов: R_с.в.=1.8-2                     R_с.г.=4.5-7.0.

4. Определяем необходимое количество вертикальных заземлителей  без учёта влияния соединительной полосы:

n_в=R_о.в*R_с.в./R_з=15.03*2/4=7.5 принимаем 8шт.

5. Определяем сопротивление горизонтальной полосы:

R_г=0.366*(p*R_c.г.)/(L_г*ƞ_г)*lg((2*L_г ²)/(b_г*t_o))

ГдеL_г - длинна полосы, b_г - ширина полосы=48/4=12мм=0.012м, t_o - глубина заложения = 0.5м, R_c.г.- коэффициент сезонности для горизонтального заземлителя = 4.5-7.0=5.5, ƞ_г - коэффициент использования горизонтального заземлителя по таблице=0.56.

            Контур располагается на расстоянии 1м от цеха по его периметру. Размер цеха 48х28м =˃ размер контура 50м на 30м (50+30)*2=160м, L_г=160м.

R_г=0.366*(40*5.5)/(160*0.56)*l_g((2*160²)/(0.012*0.5))= =0.366*220/89.6*l_g(51200/0.006)=0.898*l_g(8533333.33)=0.898*6.9=6.19Ом.

6. Определяем необходимое сопротивление вертикальных заземлителей с учётом сопротивления горизонтальной полосы:

R_в=(R_г*R_з)/(R_г-R_з)=(6.19*4)/(6.19-4)=24.76/2.19=11.3Ом.

7. Определяем окончательное количество вертикальных заземлителей:

n=R_в/R_з*ƞ_в

Где ƞ_в - коэффициент использования вертикального заземлителя в контуре по таблице=0.56.

n=11.3/4*0.56=11.3/2.2=5.13 принимаемn=6шт.

8. Размещаем контур заземления на плане цеха рис. 2.1.

Рис. 2.1.

3. Использованная литература.

1. Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Учебник для учащихся техникумов. - 3-е издание, переработанное и дополненное. - М.: Высшая школа, 1981.

2. Шеховцов В. П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. - М.: ФОРУМ: ИНФРА - М, 2005.

3. Ус А. Г., Евминов  Л. И. Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий. - М., НПООО "ПИОН", 2002.

4. Коновалова Л. Л., Рожкова Л. Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

5. Голубев М. Л. Библиотека электромонтёра. Расчёт токов короткого замыкания в электросетях 0.4-35 кВ. Издание второе переработанное и дополненное. - М.: "ЭНЕРГИЯ", 1980.

6. Тихонова О. В., Кондрашова О. В. Новосибирский технологический институт. Методические указания к практическим занятиям "Расчёт защитного заземления и зануления" для студентов всех направлений и специальностей дневной и заочной формы обучения. - Н.: НТИ МГУДТ, 2012.

7. Методичка по курсовому проектированию.

8. Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы шестого и седьмого издания с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 февраля 2008 г. – М.: КНОРУС, 2008.

9. Интернет ресурсы.

Эти ошибки уже исправлены.