Проектирование силовой части

короткого замыкания в относительных единицах:

При этом методе все расчетные данные подводим к базисному напряжению и базисной мощности. За базисное напряжение равно Uб = 6.3 кВ.

Базисная мощность равна Sб = 100 МВА.

Составляем расчетную и схему замещения.

Однолинейная схема электроснабжения.

Схема замещения.

Рассчитываем реактивное и активное напряжение кабельной линии от ГПП до ЦТП.

а) реактивное сопротивление:

X1 = X0 L

где,

X1 – индуктивное сопротивление первой кабельной линии.

X0 – удельное индуктивное сопротивление кабельной линии.

L – длина кабельной линии от ГТП до ЦТП.

Х1 = 0.35 0.08 = 0.028 Ом.

б) активное сопротивление:

rn = ro L

где,

rn – активное сопротивление первой кабельной линии.

rо – удельное активное сопротивление кабельной линии.

L – длина кабельной линии от ГПП до ЦТП.

r =0.21 0.35 = 0.0735 Ом.

Рассчитываем индуктивное сопротивление трансформатора.

Хтр =

где,

Хтр – активное сопротивление трансформатора.

Uк – напряжение короткого замыкания.

Sб – полная нагрузка цеха.

Sном – номинальная мощность трансформатора.

Хтр = = 0.0946 Ом.

Рассчитаем реактивное и активное сопротивление кабельной линии от ЦТП до цеха.

а) реактивное сопротивление:

Х3 = Х0 L

где,

Х3 – индуктивное сопротивление второй кабельной линии.

Х0 – удельное индуктивное сопротивление К.Л.

L – длина кабельной линии.

Х3 = 0,08 0.1 = 0.021 Ом.

б) активное сопротивление:

r3 = r0 L

где,

r3 – активное сопротивление второй кабельной линии.

r0 – удельное активное сопротивление кабельной линии.

L – длина кабельной линии.

r3 = 0.21 0.1 = 0.021 Ом.

Рассчитываем базисные токи.

Iб1 = Sб / Ö 3 Uб1

где,

I – базисные токи.

S – базисная мощность.

Uб1 – базисное напряжение.

Iб = 100 / Ö 3 6.3 = 9.1 кА.

Рассчитываем токи короткого замыкания:

1) В точки К1

Iк1 = Iб / Ö x12 + r12

где,

Iк1 – токи короткого замыкания

Iб – базисный ток

x12 – удельное индуктивное сопротивление К.Л.

r12 – удельное активное сопротивление К.Л.

Iк1 = 9.1 / Ö 0.08 2+ 0.212= 40.6 кА.

Рассчитываем ударный ток для точки К1 .

iу1 = Ö 2kуIк1

где,

iу1 – ударный ток короткого замыкания в точке К1

kу – ударный коэффициент

Iк1 – ток короткого замыкания в точке К1

Iу1 = ·Ö 2 + 1,8 40.6 = 130.4 кА.

Sk1 = Ik1 U1

где,

Sk1 – мощность короткого замыкания первой точки.

U1 – напряжение на кабельной линии.

Sк1 = 40.6 6 = 243.6 кВА.

2) В точки К2.

Iк2 = 9.1 / Ö ( 0.08 + 0.0946 )2 + 0.212 = 33.7 кА

iу2 = 108.3 кА.

Sк2 = 108.3 6 =649 кВА

3) В точки К3.

Iк3 = Iб / Ö ( x1 + x2 + x3 )2 + ( r1 + r3 )2

Iк3 = 9.1 / Ö ( 0.08 + 0.094 + 0.021 )2 + ( 0.21+ 0.021)2 = 30.3 кА

iу3 = 97.3 кА

Sк3 = 97.3 6 = 584.3 кВА

Выбор токоведущих частей.

Провода и кабели выбирают по экономической плотности тока.

При выборе сечения кабеля необходимо учесть допустимую перегрузку на период ликвидации после аварийного режима, величина которой зависит от вида прокладки кабеля, длительности максимума и предварительной нагрузки.

Определить сечение кабелей для присоединения цеховой подстанции мощностью Рн = 4300 кВА. Кабели проложены под землёй на расстоянии 100 м. Время действия, основной релейной зашиты 1.2 с., полное время отключения выключателя 0.12 с.

Определяем токи продолжительного режима.

Iн = Sн / nÖ 3Uн

где,

Iн – ток номинальный.

Sн – номинальная мощность.

n – число линий.

Uн – номинальное напряжение.

Iн = 4300 / 2 Ö 36 = 207 А.

Определяем ток максимальный.

Iмах=Sн / ( n-1 )Ö 3Uн

где,

Iмах – ток максимальный.

Iмах= 4300 / ( 2 - 1 )Ö 36 = 413,8 А.

Определяем экономическое сечение кабеля.

Fэ =Iн / jэ

где,

Fэ – экономичное сечение кабеля, мм2

jэ – плотность тока, А/мм2

Fэ = 207 / 1.2 = 172.5 мм2

Принимаем два кабеля сечением ( 3 185 ) при допустимом токе Iдоп=440 А. Так как Iмах=413.8 А., то выбранный кабель подходит по длительному перегреву.

1.4. Выбор оборудования на стороне высшего напряжения.

Выбор выключателя.

Выключатель предназначен для включения, отключения и переключения электрических цепей под нагрузкой. Выключатель должен включать и отключать токи как в нормальном так и в аварийных режимах работы электроустановки, которые сопровождаются обычно большим увеличением токов. Следовательно, выключатель является наиболее ответственным элементом распределительного устройства.

Берем выключатель типа С6М – 630 – 10У1.

Расчетные данные.	Каталожные данные.
U =6 кВ. I = 413.8 А. I = 1 кА. i = 4.7 кА. Iп.о2tотк = 121.22=1.22 кА2 с	U = 6 кВ. Iн = 630 А. Iотк = 20 кА. Iмах = 26 кА. I52t5=1025

Выключатель С6М – 630 – 10У1 подходит ко всем условиям электрооборудования.

 

Выбор оборудования на стороне низшего напряжения.

Выбор шин.

Шины в распределительных устройствах изготовляют из меди, алюминия и стали, и имеют круглое, прямоугольное или коробчатое сечение.

Шины в распределительных устройствах выбирают по номинальным параметрам, соответствующим нормальному режиму и условиям окружающей среды, и проверяют на режим короткого замыкания.

Выбрать и проверить шины на динамическую устойчивость к токам короткого замыкания при расчетном токе нагрузки.

Берем трех полосную алюминиевую шину, размером 60 10 устанавливаем площмя.

Находим ток номинальный.

Iн = Pн / Ö 3U2

где,

Iн – ток номинальный.

Рн – номинальная мощность.

U2 – вторичное напряжение трансформатора.

Iн = 2500 / Ö 3 6 = 240.6 кА.

Ударный ток равен iу = 108.3 кА.

Выбираем по расчетному току шины алюминивые размером 253

Находим момент сопротивления шин при установки на ребро.

W = b2 h / 6

где,

w – момент сопротивления.

B - ширина шины.

H – высота шины.

W = 32 * 25 / 6 = 37,5 мм3

Определяем механическое напряжение в шинах d рас.

d рас=1.76 l 2 iу / a w

где,

l – расстояние между опорами изоляторов.

а – расстояние между осями шин смежных фаз.

d рас= 1.7610-3 13002 108 / 40037.5 = 21.4 МПа.

Выбранные шины подходят по динамической устойчивости так как, сигма допустимая d доп для алюминиевых шин равна 80 МПа. А у нас сигма расчетная d рас равна 21.4 МПа.

 

Расчет и выбор изоляторов.

Токоведущие части электроустановок крепят и изолируют друг от друга и по отношению к земле с помощью изоляторов. Изоляторы изготовляют в основном из фарфора, стекла и т.д., они обладают высокой механической и электрической прочностью и достаточной теплоемкостью.

Изоляторы выбирают на номинальное напряжение и номинальный ток, и проверяют на механическую нагрузку при коротком замыкании.

Расчетная нагрузка на опорные изоляторы.

Fрас= 1.76 10-2 ( l / a )2 iу2

Палученное значение F не должно превышать 60 % от разрушающей нагрузки для донного типа изолятора.

Где,

Fрас – расчетная нагрузка на изолятор при коротком замыкании

Fрас = 1.7610-2 (1500 / 400) * 1082"Times New Roman"> = 769 Н

Берем изолятор типа ПБ-6/400.

Каталожные данные изолятора равны Н, а расчетная нагрузка 18 Н. Значит изоляторы подходят по динамической устойчивости.

Выбор трансформаторов тока и напряжения.

На стороне вторичного напряжения выбираем к установки следующее оборудование: трансформатор тока и напряжения.

Трансформатор напряжения выбирают их по номинальным параметрам, классу точности и нагрузки, определяемой мощностью, которая потребляется катушками электроизмерительных приборов, подключенных к данному трансформатору. Номинальная мощность трансформатора напряжения должна быть равна или большей суммарной активной и реактивной мощности, потребляемой параллельными катушками приборов и реле. Принимаем к установки трансформатор напряжения марки НОЛ – 08.

Справочные данные.	Расчетные данные.
U = 6 кВ.	U1 = 6кВ, U2 = 100 В

Трансформатор напряжения марки НОЛ – 08 удовлетворяет условиям выбора.

Выбор трансформаторов тока.

Трансформатор тока выбирают по номинальному току и напряжению нагрузки, первичной и вторичной катушки.

Выбираем трансформатор тока типа ТШ – 05.

Расчетные данные.	Справочные данные.
U = 0.4 кВ. I = 2.6 кА. Iн2 t = 2.6 1.2 = 8.112кА с	Uн = 0.4 кВ Iн = 1.2 А

Трансформатор тока ТШ – 05 удовлетворяет условиям выбора.

Электрооборудование мостового крана.

Техническое описание.

Краны мостовые электрические однобалочные опорные предназначены для работы на объектах с малой интенсивностью перегрузочных работ а именно : в заготовительных, механических, сборочных, прокатных цехах при температуре не ниже -20 с. Окружающая среда должна быть не взрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию, не насыщенная водяными парами и токопроводящей пылью.

На кранах, предназначенных для работы на открытом воздухе, электрическая таль и привод механизма передвижения крана должны быть защищены от не посредственного воздействия атмосферных осадков. Допускается установка навеса на пролётной конструкции крана. Кран снабжен буферными упорами жесткой конструкции. Механизм передвижения крана выполнен с раздельным или общим приводом в зависимости от пролёта крана состоит из двух приводных и двух холостых колёс, которые с помощью букс прикреплены к концевым балкам моста. Краны изготавливаются в двух исполнения с управлением с пола или из кабины. Кабина управления краном предназначена для размещения аппаратов управления механизмами крана и являются рабочим местом крановщика.

Для управления с пола применяется пульт кнопочного управления, подвешенный к электростали. На пульте смонтирована кнопочная станция управления электросталью и передвижением крана. Электрооборудование крана состоит из электродвигателей, пуска регулирующей и защитной аппаратуры, конечных выключателей, гибкого токопровода, токосъемников, осветительной и сигнальной аппаратуры, кабелей и проводов. В качестве тормозного диска используется вентилятор, внутри которого залита стальная втулка, а на обод наклеены тормозные накладки из вальцованной ленты. Угол конуса тормозной Поверхности 27 Работа тормозного устройства основывается на электромагнитном воздействии якоря и ярма электромагнита. При отключении питания ротор двигателя заторможен. Напряжение подаётся на обмотку статора и катушку электромагнита одновременно. При этом в ярме создаётся электромагнитный поток , который замыкается через воздушный зазор и якорь. Якорь притягивается к ярму, ротор растормаживается и начинает вращаться под действием магнитного поля статора. При отключении питания под воздействием пружины якорь отталкивается от ярма и затормаживает ротор.

Питание электрооборудования крана осуществляется от цеховой сети переменного тока напряжением 380 В. Трёхфазный переменный ток подводится к крану с помощью троллеев и токоприёмников.

Мост крана и его передвижения.

Мост крана состоит из жестко соединённых между собой главных и концевых балок. Главные балки выполняются в виде сплошных балок или решетчатых ферм. Имеется два типа мостовых кранов. Мостовой кран первого типа изготовляется из двух балок коробчатого сечения. Мостовой кран второго типа состоит из двух главных вертикальных ферм, непосредственно воспринимающих нагрузку, двух вспомогательных вертикальных ферм и четырёх горизонтальных ферм две из которых расположены в плоскости верхних поясов главных ферм и две в плоскости нижних поясов. Каждая половина моста крепится к концевым двухступенчатым балкам. Мост крана передвигается на ходовых колёсах, приводимых в движение механизмом передвижения, который смонтирован непосредственно на мосту. Передача движения от двигателя устано-вленного на мосту, к