Электроснабжение и энергообеспечение механического цеха

1. Оглавление
1. Оглавление 2
2. Введение к пояснительной записке 3
3. Характеристика производства и потребителей электроэнергии 5
4. Расчет электрических нагрузок 6
4.1. Распределение электроприемников по группам 6
4.2. Определение средней мощности за смену 7
4.3. Эффективное число электроприемников 7
4.4. Значение коэффициента максимума 8
4.5. Максимальная мощность электроприемников и групп 9
4.6. Расчетный максимальный ток 9
4.7. Дополнительные мощности нагрузки цеха (освещение, собственные нужды и пр.) 9
5. Выбор компенсирующего устройства 13
6. Расчет и выбор трансформатора 15
7. Выбор аппаратов защиты и токоведущих частей цеховой сети 17
8. Выбор аппаратов защиты и токоведущих частей сети высокого напряжения 21
8.1. Выбор питающего кабеля высоковольтной линии (10 кВ) 21
8.2. Расчет токов короткого замыкания и проверка питающего кабеля на термическую устойчивость 21
8.3. Выбор аппаратов защиты на стороне 10 – 0,4 кВ 25
9. Расчет заземления 27
10. Список литературы 30

Поэтому оборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения, должно быть устойчивым к токам короткого замыкания и должно выбираться с учетом этих токов. К основным причинам возникновения короткого замыкания в сети относятся: повреждение изоляции отдельных частей электроустановок, перекрытие токоведущих частей в электроустановке, неправильные действияобслуживающего персонала. Короткие замыкания сопровождаются прекращением питания потребителей, присоединенных к точкам, в которых произошло короткое замыкание, нарушением нормальной работы других потребителей, подключенных к неповрежденным участкам сети вследствие снижения уровня напряжения на этих участках, нарушением нормального режима работы энергетической системы.Расчет тока короткого замыканияСхема цепи от энергосистемы до цеха, а также расчетная схема замещения представлены на рис. 1 (а и б соответственно).Рис. 1.Расчет ведем в относительных единицах. Принимаем в качестве базовых значений: – базовая мощность; – базовое напряжение по шкале средних напряжений на линии 10 кВ. Полагая, что от энергосистемы (ЭС) до главной понизительной подстанции (ГПП) идет одноцепная воздушная линия с номинальным напряжением 110 кВ, задаем – среднее напряжение линии от ГПП до ЭС. Базовый ток Полагая, что мощность энергосистемы (в данном случае главной понизительной подстанции)равнабазовой мощности нагрузки, её индуктивное сопротивление в относительных единицах можно принять равным единице, [3].Необходимо привести данное значение к расчетной ступени по напряжениюОпределим индуктивное сопротивление линии 110 кВ в о.е.,где – удельное индуктивное сопротивление для воздушных линий напряжением выше 1000 В, – заданная длина воздушной линии от ЭС до ГПП.Приведем полученное значение к расчетной ступени напряжения(базовому)Индуктивное сопротивление трансформатора ГПП,где примем – мощность трансформатора ГПП 110/10 кВ, – ориентировочное напряжение короткого замыкания трансформатора.Приведенное значение индуктивного сопротивления трансформатора ГППИндуктивное сопротивление линии10 кВ в относительных единицах,где –индуктивное сопротивление кабельной линии электропередачи на единицу длины; – длина кабельной линии.Поскольку на данной ступени напряжение равно базовому, то величина уже приведенная к базовому значению.Определим активное сопротивление линии в относительных единицах,где–активное сопротивление кабельной линии на единицу длины, – удельное сопротивление меди, – выбранное сечение жилы кабельной линии.Определим полное сопротивление от ЭС до точки КЗ К1:Определяем полное сопротивление схемы замещения в точке К2Найдем токи короткого замыкания в точках К1 и К2,.Проверяем высоковольтный кабель по условию термической устойчивости к току короткого замыкания. Исходя из минимального сечения кабеля высоковольтной линии по условиям нагрева при КЗ:,где – время протекания тока КЗ (полное время срабатывания защиты и выключателя на стороне 10 кВ), – коэффициент, соответствующий разности выделенного тепла в проводнике с медными жилами после и до короткого замыкания [3].Как видно, выбранный кабель ААШВ 4×16не подходит по условиям термической стойкости. Принимаем кабель большего сечения: ААШВ 4×35.Кроме того, если изменить условия к защите линиина более жесткие, т.е. снизить время срабатывания защиты до , тогдаи условие термической устойчивости полностью выполняется.Выбор аппаратов защиты на стороне 10 – 0,4 кВПо максимальному току линии подбираем выключатель на стороне 10 кВ: выключатель маломасляный внутренней установкиВММ-10А-400-10У2.Определим апериодическую составляющую тока КЗ в точке К1,где – ударный коэффициент тока КЗ по [2].Термическая стойкость характеризуется величиной,где – время действия основной релейной защиты, в РУ 6÷10 кВ время действия защиты можно принять равным .Для проверки выбранного выключателя составляем таблицу.Паспортная термическая стойкость выключателя.Таблица проверки выключателя 10 кВ, ГППУсловия проверкиРасчётные данныеДанные каталогаВММ-10А-400-10У2Напряжение установки10 кВ12 кВДлительный ток16.2 A400 А32.4 A400 АСимметричный ток отключения6.45 кА10 кАВключающая способность6.45 кА10 кА15.97 кА25.5 кАЭлектродинамическая стойкость6.45 кА10 кА15.97 кА25.5 кАТермическая стойкость9.157∙107А2∙с3∙108 А2∙сПроверка показывает, что данный выключатель удовлетворяет всем условиям.Выбор автоматических выключателей на стороне низкого напряжения (0,4 кВ) был произведен ранее, в главе 5.Выключатели ТП, 0,4 кВ:дляотходящих линийдве линии(к ШРА и РП-1 – РП-4) с выключателями ВА88-43 3Р 1000А 50кАдля системы сборных шинсекционный выключатель ВА88-43 3Р 1000А 50кА.Расчет заземленияПри расчете заземляющего устройства определяется тип заземлителей, их количество, место размещения и сечение проводников.Исходные данные для расчетаПо требованиям ПУЭ величина сопротивления заземляющего устройства в электроустановках напряжением до 1000 В с глухим заземлением нейтрали должна быть не более 4 Ом [6].Удельное сопротивление грунта в районе расположения ТП (супесь) по данным [1] равно . Основываясь на том, что температура грунта составляет 0 °С, можно допустить, что ТП располагается во II-ой климатической зоне. В целях создания надежного контакта со слоями грунта, не подверженными промерзанию и высыханию, заземлители закладываются на глубину до 0,5 м (от поверхности земли до верхней части заземлителя).Требуемая величина сопротивления растеканию.Определим сопротивление естественного заземлителя,где – площадь механического цехаСопротивление искусственных заземлителей определяется с учетом принятого сопротивления растеканию и сопротивления естественного заземлителя, и должно быть не более.В качестве искусственных заземлителей выбираем вертикальные стальные прутковые электроды диаметром и длиной , которые соединяются между собой стальной горизонтальной полосой, образуя контур заземления по периметру цеха. В результате проводимость искусственного заземлителя складывается из проводимостей вертикальных заземлителей и стальной полосы, их соединяющей.Определим расчетные сопротивления грунта.Для 2-ой климатической зоны, повышающие коэффициенты для рекомендуемого сопротивления грунта принимаются равными 4.0 для горизонтальных электродов при глубине заложения 0,8 м и 1.65 для вертикальных электродов длиной 2÷3 м приглубине заложения их верхнего конца 0,5-0,8 м[1]. Таким образом,для горизонтальных электродов ,для вертикальных электродов .Определим сопротивление растеканию одного вертикального электрода.Определим число вертикальных электродов,где – коэффициент экранирования по данным [1] из расчета, что число электродов будет находиться в пределах 30 шт. и отношение расстояния между электродами к их длине составит величину, близкую к 1: , – периметр контура для установки заземления (периметр цеха).Принимаем , , тогда электроду будут располагаться по периметру на расстоянии друг от друга, а отношение расстояния к длине будет .Найдем результирующее сопротивление искусственного заземлителя без учета горизонтальных заземляющих полос.Определим сопротивление растеканию горизонтальных полос, соединяющих вертикальные электроды (принимаем полосу с размерами 40×4 мм2)Коэффициент экранирования для соединительной полосы в контуре при числе вертикальных электродов и отношении равен , тогда.Общее сопротивление заземления с учетом вертикальных электродов и горизонтальной полосы,.Полученное значение сопротивления искусственного заземлителя меньше требуемого (), значит условие выполнено.Список литературыСправочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети. 2-е изд., перераб. и доп. / Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского.– М.: Энергия, 1980.– 576 с., ил.Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебник для учащихся техникумов.– 3-е изд., перераб. и доп.– М.: Высш. школа, 1981.– 376 с., ил.Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций 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.IEK:Общий каталог 2013 год, издание 1. Силовое оборудование защиты и коммутации, приборы учета, контроля, измерения и оборудование электропитания. // Технические каталоги IEK. URL: http://www.iek.ru/products/techcat/ (дата обращения 08.03.14)IEK:Общий каталог 2013 год, издание 1. Модульное оборудование. // Технические каталоги IEK. URL: http://www.iek.ru/products/techcat/ (дата обращения 08.03.14)Правила устройства электроустановок: все действующие разделы 6-го и 7-го изданий с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 апреля 2011 года.– Москва: КноРус, 2011.– 487 с.