Курсовая работа: Электроснабжение цехов механического завода

БРЯНСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ

имени профессора Н.Е. Жуковского

Задание на курсовой проект

по дисциплине СД01

“Электроснабжение предприятий и гражданских зданий”

Тема курсового проекта:

Электроснабжение цехов электромеханического завода

Содержание пояснительной записки курсового проекта «Электроснабжение цехов механического завода»

1. Характеристика потребителей электрической энергии

2. Расчёт электрических нагрузок методом К_max

3. Расчёт мощности и выбор типа компенсирующего устройства

4. Выбор числа и мощности трансформаторов КТП

5. Расчёт электрических сетей напряжением до 1кВ

6. Расчёт токов короткого замыкания

7. Расчёт электрических сетей напряжением выше 1 кВ

8. Выбор электрооборудования на КТП и его проверка на действие I_кз

9. Расчёт заземляющего устройства

10. Релейная защита

11. Мероприятия по технике электробезопасности и охране окружающей среды

12. Схема принципиальная электрическая КТП

Введение. Назначение проектируемого объекта. Категория электроснабжения

Настоящий закон РФ «Об энергосбережении» устанавливает правовые, экономические и организационные основы государственной политики в области энергосбережения. Закон направлен на правовое регулирование отношений, создание условий эффективного использования энергоресурсов. Объектами правого регулирования в области энергосбережения являются отношения между юридическими лицами, а так же индивидуальными предприятиями, связанные:

1. С эффективным использованием первичных, вторичных и возобновляемых энергоресурсов при их добыче.

2. С производством, переработкой, транспортировкой, хранением и использованием.

3. С развитием производства альтернативных видов топлива.

4. С производством и использованием энергоэффективных технологий, топливосберегающих и диагностических оборудований, конструкционных и изоляционных материалов, приборов учёта и контроля расхода энергоресурсов, системой автоматизированного управлением энергопотребителем.

5. С обеспечением единства измерений в части учёта отпускаемых и потребляемых энергоресурсов.

Электросберегающая политика осуществляется на основе реализации федеральных целевых, межрегиональных программ электроснабжения, стимулируя производство и использование энергосберегательного оборудования.

Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которой приходится более 60% всей выработанной в стране электроэнергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещаются помещения, осуществляется автоматическое управление производственными процессами и др.

Сейчас существуют технологии (электрофизические, электрохимические способы обработки металлов и изделий), где электроэнергия является единственным энергоносителем.

В условиях ускорения научно-технического прогресса потребления электроэнергии в промышленности значительно увеличатся благодаря созданию гибких роботизированных и автоматизированных производств, так называемых «безлюдных» технологий.

Роботехника используется чаще всего на тех участках промышленного производства, которые представляют опасность для здоровья людей, а так же на вспомогательных и подъёмно-транспортных работах.

В настоящее время осуществляется «Энергетическая программа» на длительную перспективу. Главное, что характеризует «Энергетическую программу» - это её комплексный характер с всесторонним охватом проблем развития энергетической базы в зависимости от задач развития экономики в целом.

Мы проектируем электроснабжение цеха механического завода мелкосерийного производства, который предназначен для выпуска разнообразной продукции небольшими партиями.

Это гибкое производство. Оно быстро реагирует на изменение рынка и может выпускать продукцию различной степени сложности с минимальными затратами на переоборудование.

Данный объект согласно ПУЭ принадлежит к 3 категории электроснабжения, к которой относятся электроприёмники не серийного производства, мелкосерийные цеха, коммунально-хозяйственные потребители, сельскохозяйственные заводы. Для них электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерыв в электроснабжении, необходимый для ремонта и замены повреждённого элемента системы, не превысит 24 часа.

1. Характеристика потребителей электроэнергии

Потребителями электроэнергии являются крупные промышленные предприятия, заводы, фабрики, электрический транспорт, жильё и общественные здания.

Основную группу составляют электрические двигатели механических цехов, станки, вентиляторы, насосы, сварочные установки, силовые трансформаторы, электрические печи.

По общности технологического процесса электрические приёмники можно разделить на: производственные механизмы, подъёмнотранспортное оборудование, эл. сварочное оборудование, эл. нагревательные установки.

Общепромышленные установки занимают значительное место в системе электроснабжения. По режиму работы электрические приёмники делятся на 3 группы, для которых предусматриваются 2 режима:

1. продолжительный

2. повторнократковременный

В продолжительном режиме работает большая часть оборудования механического цеха, в основном металлообрабатывающие станки.

В повторнократковременном режиме работают электрические двигатели мостовых кранов, тельферов, подъёмников, а также сварочные аппараты.

Самостоятельную группу электрических приёмников составляют нагревательные аппараты и электрические печи, работающие в продолжительном режиме с постоянной или маломеняющейся нагрузкой.

Питание всех электрических приёмников осуществляется от распределительных шкафов ПР85-01 напряжением 380В и частотой 50Гц.

2. Расчёт электрических нагрузок методом К_max

Расчёт эл. нагрузок основывается на опытных данных и обобщениях, выполненных с применением метода математической статистики и теории вероятности.

Расчёт начинаем с определения номинальной мощности каждого эл. приёмника, мощности, затраченной в течение наиболее загруженной смены и максимально расчётной мощности участка цеха, завода или объекта.

Расчёт шкафа ШР1

По заданной установленной мощности и характеру потребителей составляем ведомость потребителей эл. энергии.

Дано:

1. Cтанок токарный P _ном =11КВт

2. Точило P _ном =10КВт

3. Станок сверлильный Р _ном =15КВт

4. Станок фрезерны Р _ном =6КВт

5. Станок р _ном =6КВт

6. Сварочный тр-р Р_ном =7,5КВт

7. Станок Р _ном =10КВт

8. Электро печь Р_ном =4КВт

9. Электро печь Р _ном = 1,1КВт

10. Эолектро печь Р_ном =7,5КВт

1) Находим общую установленную мощность эл. приёмников:

Р_общ. =Р₁ +Р₂ +Р₃ +Р₄ +Р₅ +Р₆ +Р₇ +Р₈ +P ₉ +P₁₀ =11+10+15+6+6+7.5+20+4+1.1+7.5= кВт

2) Находим показатель силовой сборки m:

m=Р_max ?Р_min =15?1,1=13,6

4) Определяем коэффициент использования К_И по таблице.

5) Определяем cosφ и tgφ по таблице.

6) Находим среднюю нагрузку за максимально загруженную смену для каждого потребителя (активную и реактивную):

1.Активная

Р_см.1 =К_и1 *Р_ном.1 =0,12*11=1,32 кВт

Р_см.2 =К_и2 *Р_ном.2 = 0,13*10=1,3кВт

P_см =К_и3 *Р_ном3 =0,12*15=1,8кВт

Р_см.4 =К_и4 *Р_ном.4 =0,12*6=0,72 кВт

Р_см.5 = К_и5 * Р_ном.5 =0,14*6=0,84 кВт

Р_см.6 = К_и6 * Р_ном.6 =,12*7,5=0,9 кВт

Р_см.7 =К_и7 *Р_ном.7 = 0,2*10=2кВт

Р_см.8 = К_и8 * Р_ном.8 =01,4*4=0,56 кВт

Р_см.9 = К_и9 * Р_ном.9 =0,5*1,1=0,55 кВт

Р_см.10 = К_и10 * Р_ном.10 = 0,5*7,5=3,75кВт

ΣР_см =Р_см.1 +Р_см.2 +Р_см.3 +Р_см.4 +Р_см.5 + Р_см.6 +Р_см.7 +Р_см.8 +Р_см9 +Р_см10 =1,32+1,3+1,8+0,72+0,84+0,9+2+0,56+0,55+3,75=13,74кВт

2.Реактивная

Q_см.1 =tgφ1*Рсм_.1 = 1,32*2,29=3,02квар

Q_см.2 =tgφ2*Рсм_.2 =1,3*2,29=2,97 квар

Q_см.3 =tgφ₃ *Р_см.3 =1,8*2,29=4,12 квар

Q_см.4 =tgφ₄ *Р_см.4 =0,72*2,29=1,64 квар

Q_см.5 =tgφ₅ *Р_см.4 =0,84*1,73=1,45 квар

Q_см.6 =tgφ₆ *Р_см.6 =0,9*2,29=2,06 квар

Q_см.7 =tgφ₇ *Р_см.7 =2*2,29=4,58квар

Q_см.8 =tgφ₈ *Р_см.8 = 0,56*1,73=0,96квар

Q_см.9 =tgφ₉ *Р_см.9 = 0,55*0,32*0,17квар

Q_см.10 =tgφ₁₀ *Р_см.10 =3,75*,32=1,2квар

ΣQ_см = Q_см.1 +Q_см.2 +Q_см.3 +Q_см.4 +Q_см.5 +Q_см.6 +Q_см.7 +Q_см.8 +Q_см9 +Q_см10 =3,02+2,97+4,12+1,64+1,45+2,06+4,58+0,96+0,17+1,2=22,17 квар

7) Находим средний коэффициент использования:

К_{и ср.} =ΣР_см. ?ΣР_ном. =13,74/22,17 =0,6

8) Определяем эффективное число эл. приёмников:

n==2*78,1/15=10,4→10

9) Находим коэффициент максимума К_max из таблицы:

К_max =2,1

10) Определяем максимальные нагрузки для шкафа:

Р_max =К_max ΣP_см =2,1*13,74=28,85 кВт

Q_max =1,1ΣQ_см =1,1*22,17=24,38 квар

S_max ===37,6 кВА

I_max ===58,7А

Остальные шкафы считаются аналогично и их данные приведены в таблице.

Итого по силовым объектам

Р_max =P_max1 +P_max2 +P_max3 +P_max4 +P_max5 +P_max6 +P_max7 +P_max8 =28,8+44,6+48,0+21,7+35,28+44,88+116,55+42=381,81 кВт

Q_max =Q_max1 +Q_max2 +Q_max3 +Q_max4 +Q_max5 +Q_max6 +Q_max7 +Q_max8 =24,38+29,3+18,17+15,08+30,8+12+64,05+40,6=234,38квар

S_max === 448,0 кВА

I_max ===693,49 А

С учётом освещения 5%

сosφ_освещ. =0,5

Р_осв. =Р_max 0,05=381,81*0,05=19,09кВт

Q_осв. =Р_осв. tgφ=19,09*1,7=32,45квар

S_осв. ===37,61 кВА

I_осв. === 58,2 А

Итого по всему объекту

Р_max =P_{max c} +P_осв. = 381,81+19,09=400,8кВт

Q_max =Q_{max c} +Q_осв. = 234,38+32,45=266,8 квар

S_max ===481кВА

I_max ===745, 2 А

Полученные данные заносим в таблицу.

Таблица сводных данных по объекту.

Таблица 1.3

3. Расчёт мощности компенсирующих устройств

1) Определяем коэффициент мощности без применения КУ

Р_max =400,8 кВт

Q_max =266,8 квар

S_max =481 кВА

tgφ₁ ===0,66

cosφ₁ ===0,83

2) При cosφ₁ <0,95 необходимо подобрать статические конденсаторы для повышения cosφ₁ до 0,95. При cosφ₁ =0,95 tgφ₂ =0,33 при наличии соответствующей максимальной нагрузки.

3) Определим реактивную мощность компенсирующего устройства из условия:

Q_к =ΣР_max * (tgφ₁ -tgφ₂ )

Q_к =400,8*(0,62-0,33)=116,2квар

4) Выбираем тип компенсирующего устройства из условия Q>Q_ку по таблице приложения. 150>116,2

УКБН – 0,38 – 100У3

5) Рассчитаем cosφ после компенсации:

Q’_max =Q_max -Q_ку =266,8-100=166,8 квар

tgφ₂ ===0,41

cosφ=0,92

4. Выбор трансформатора на КТП

1) S_расч. ===413,0 кВА

Выбираем мощность и марку силового трансформатора из условия:

S_{ст. тр-ра} ≥S_расч.

400>413,0

% падения 413/400=1,03

ТМ400/10

2) Выбираем высоковольтный кабель к силовому трансформатору по экономической плотности тока.

I_{расч. тр.} ===22,02 А

F_эк. ===15,72 мм²

F_ст. ≥F_{эк. сеч.}

16≥15,72

ААШВу 316

5. Расчёт электрических сетей напряжением до 1 кВ

ШР – 1

I_н2 ===7,1 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н3 ===10,7 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н4 ===13,9А I_д.д. =25 А ПВ5(12,5)

I_н7 ===7,1 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н11 ===2,9 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н12 ===4,2 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н13 ===15 А I_д.д. =25 А ПВ5(12,5)

I_н14 ===15 А I_д.д. =25 А ПВ5(12,5)

Выбираем ВВГ для шкафа: I_ш =32,1 А, I_д.д. =75 А, ВВГ416

ШР – 2

I_н5 ===13,9 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н6 ===7,1 А I_д.д. =16А ПВ5(11,5)

I_н8 ===50,6 А I_д.д. =75 А ПВ5(116)

I_н9 ===3,9 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н10 ===5,4А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н15 ===35,7 А I_д.д. =40 А ПВ5(16)

I_н16 ===71,4А I_д.д. =75А ПВ5(116)

I_н17 ===71,4 А I_д.д. =75 А ПВ5(116)

I_н18 ===71,4 А I_д.д. =75 А ПВ5(116)

Выбираем ВВГ для шкафа: I_ш =69,3 А, I_д.д. =145 А, ВВГ316+1*25

ШРА – 1

I_н19 ===11,4 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н20 ===26,8 А I_д.д. =30 А ПВ5(14)

I_н21 ===11,8 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н22 ===53,6 А I_д.д. =75 А ПВ5(116)

I_н23 ===53,6 А I_д.д. =75 А ПВ5(116)

I_н24 ===6,1 А I_д.д. =16А ПВ5(11,5)

I_н25 ===7,9 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н26 ===17,9 А I_д.д. =20 А ПВ5(12)

I_н27 ===17 А I_д.д. =20А ПВ5(12)

I_н28 ===2,3 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н29 ===3,3 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н30 ===1,7 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н31 ===50 А I_д.д. =50А ПВ5(110)

I_н32 ===7,9 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

I_н33 ===26,8 А I_д.д. =30 А ПВ5(14)

I_н33 ===60,7 А I_д.д. =75 А ПВ5(116)

Выбираем ВВГ для шкафа: I_ш =76,3А, I_д.д. =145 А, ВВГ350+1*25

ШР – 5

Выбираем ВВГ для шкафа: I_ш =31, 7 А, I_д.д. =75 А, ВВГ416

ШРА – 6

Выбираем ВВГ для шкафа: I_ш =39, 5 А, I_д.д. =75 А, ВВГ 416

ШР А– 7

Выбираем ВВГ для шкафа: I_ш =95, 2 А, I_д.д. =180 А, ВВГ370+135

ШР А– 8

Выбираем ВВГ для шкафа: I_ш =124,8А, I_д.д. =220А, ВВГ395+135

Выбор автоматических выключателей.

Проверяем выбранный автоматический выключатель по 4-м условиям:

1) I_тр ≥I_н

2) I_тр ≥I_н К

3) I_эмр ≥1,25I_кр

4) I_дд ≥I_тр К_з

ШР – 1

2. Станок

I_н =7,1 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

а) I_тр ≥I_н ; 8≥7,1 ; ВА51-31

б) I_тр ≥I_н К; 8≥7,11,35; 8≥10,1 – условие не выполнено, следовательно, увеличиваем тепловой расцепитель до необходимого: 12,5≥10,1 ; ВА51-31

в) I_эмр ≥1,25I_кр ; I_эмр =I_тр К=12,57=87,5 А; I_кр =I_н 6,5=7,16,5=46,2 А

87,5≥1,2546,2;

87,5≥57,7 – условие выполнено.

г) I_дд ≥I_тр К_з ; 16≥12,51; 16≥12,5 – условие выполнено.

3. Станок

I_н = 10,7 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

а) I_тр ≥I_н ; 16≥13,9 ; ВА51-31

б) I_тр ≥I_н К; 16≥10,71,35; 12,5≥14,4 – условие не выполнено, следовательно, увеличиваем тепловой расцепитель до необходимого: 20≥14,4 ; ВА51-31

в) I_эмр ≥1,25I_кр ; I_эмр =I_тр К=207=140 А; I_кр =I_н 6,5=10,76,5=69,6А

140≥1,2569,6;

140≥86,9 – условие выполнено.

г) I_дд ≥I_тр К_з ; 25≥201; 25≥20 – условие выполнено.

4) Станок

I_н =13,9А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

а) I_тр ≥I_н ; 16≥13,9 ; ВА51-31

б) I_тр ≥I_н К; 16≥13,91,35;18,8 ≥4,8 – условие выполнено следовательно, увеличиваем тепловой расцепитель до необходимого: 20≥18,8 ; ВА51-31

в) I_эмр ≥1,25I_кр ; I_эмр =I_тр К=207=140 А; I_кр =I_н 6,5=13,96,5=90,4А

140≥1,2590,4;

140≥112,9 – условие выполнено.

г) I_дд ≥I_тр К_з ; 25≥201; 25≥20 – условие выполнено.

7) Станок токарный

I_н =7,1 А I_д.д. =16 А ПВ5(11,5)

а) I_тр ≥I_н ; 8≥7,1 ; ВА51-31

б) I_тр ≥I_н К; 8≥7,11,35; 10≥9,6 – условие не выполнено, следовательно, увеличиваем тепловой расцепитель до необходимого: 10≥12,8 ; ВА51-31

в) I_эмр ≥1,25I_кр ; I_эмр =I_тр К=167=112 А; I_кр =I_н 6,5=9,56,5=61,75 А

112≥1,2561,75;

112≥77,19 – условие выполнено.

г) I_дд ≥I_тр К_з ; 16≥161; 16≥16 – условие выполнено.

11) Воздушная завеса.

I_н = 2,9А, I_дд =16 А, ПВ5(11,5)

а) I_тр ≥I_н ; 6,3≥2,9 ; ВА51-31

б) I_тр ≥I_н К; 6,3≥2,91,35; 6,3≥3,9 – условие выполнено.

в) I_эмр ≥1,25I_кр ; I_эмр =I_тр К=6,37=44,1 А; I_кр =I_н 6,5=2,96,5=18,9 А

44,1≥1,2518,9;

44,1≥23,6 – условие выполнено.

г) I_дд ≥I_тр К_з ; 16≥6,31; 16≥6,3 – условие выполнено.

12) Воздушная завеса.

I_н = 4,2А, I_дд =16 А, ПВ5(11,5)

а) I_тр ≥I_н ; 6,3≥4,2 ; ВА51-31

б) I_тр ≥I_н К; 6,3≥4,21,35; 6,3≥5,7 – условие выполнено.

в) I_эмр ≥1,25I_кр ; I_эмр =I_тр К=6,37=44,1 А; I_кр =I_н 6,5=4,26,5=27,3 А

44,1≥1,2518,9;

44,1≥34,1 – условие выполнено.

г) I_дд ≥I_тр К_з ; 16≥6,31; 16≥6,3 – условие выполнено.

13) Печь муфельная.

I_н =15 А I_д.д. =25А ПВ5(12,5)

а) I_тр ≥I_н ; 16≥15 ; ВА51-31

б) I_тр ≥I_н К; 16≥7,11,35; 16≥920,3 – условие не выполнено, следовательно, увеличиваем тепловой расцепитель до необходимого: 25≥20,3 ; ВА51-31

в) I_эмр ≥1,25I_кр ; I_эмр =I_тр К=257=175 А; I_кр =I_н 6,5=156,5=97,5 А

175≥1,2597,5;

175≥121,9 – условие выполнено.

г) I_дд ≥I_тр К_з ; 25≥251; 25≥25 – условие выполнено.

13) Печь муфельная.

I_н =15 А I_д.д. =25А ПВ5(12,5)

а) I_тр ≥I_н ; 16≥15 ; ВА51-31

б) I_тр ≥I_н К; 16≥7,11,35; 16≥920,3 – условие не выполнено, следовательно, увеличиваем тепловой расцепитель до необходимого: 25≥20,3 ; ВА51-31

в) I_эмр ≥1,25I_кр ; I_эмр =I_тр К=257=175 А; I_кр =I_н 6,5=156,5=97,5 А

175≥1,2597,5;

175≥121,9 – условие выполнено.

г) I_дд ≥I_тр К_з ; 25≥251; 25≥25 – условие выполнено

Остальные шкафы считаются аналогично.

Дано:

U_с(б) =10.5 кВ

S_с(б) =25 МВА

L₀ =1.5 км

U_н =0,4 кВ

X_с =0,6

X₀ =0,09 Ом/км

F=16 мм²

R₀ =1.98

ё

Составляем расчётную схему и схему замещения электрической цепи (расчёт I_кз в случае 2-х трансформаторной подстанции производится аналогично, как и для 1-о трансформаторной подстанции). Выбираем базисные условия и рассчитываем I_кз для точки К₁ в относительных единицах.

1) Определяем относительное реактивное и активное сопротивление линии для второго элемента цепи – в/в кабеля:

X_с =X₀ L₀ S_б /U_б ² =0,08160/6,3² =0,12

R_*б2 =R₀ L₀ Sс_б /U_б ² =0.84160/6,3² =1,3

R₀ =1000/Y*S=1000/34*35=0.84

2) Определяем общее сопротивление до точки К₁ :

Z_*б.к1 ===1,4

3) Определяем базисный ток и сверхпереходной ток для точки К₁ :

I_б1 =S_б /(U_б )=60/(1,736,3)=5.5 кА

I”_к1 =I_б1 /Z_к1 =5.5/1,4=3.9 кА

4) Определяем ударный ток для точки К₁ и мощность КЗ в точке К₁ :

===0,3

По графику К_у = определяем К_у =1,05

i_у =К_у I”_к1 =1,051,43.9=5.7 кА

S_к1 =I”_к1 U_б =1,733.96,3=42.5 МВА

5) Определяем сопротивления энергосистемы и в/в кабеля в точке К₂ :

X_c =X_б1 U_н ² /S_c =0,30,4² /60=0,0008 Ом=0.8 мОм

X₂ =X_б2 U_н ² /U_б ² =0,120,4² /6,3² =0,0005 Ом=0,5 мОм

R₂ =R_б2 U_н ² /U_б ² =1.30,4² /6,3² =0,005 Ом=5 мОм

6) Определяем активное и индуктивное сопротивление вторичной обмотки силового трансформатора в относительных и именованных единицах:

R_*тр-ра =∆P_м /S_тр-ра =5,5/400=0,01

R_тр =R_*тр-ра U_н ² /S_тр-ра =0,010,4² 10⁶ /400=4 мОм

X_*тр-ра ===0,04

X_тр-ра =X_*тр-ра U_н ² /S_тр-ра =0,040,4² 10⁶ /400=16 мОм

Для низковольтных шин.

L=1,5 м

7) Определяем активное и индуктивное сопротивление низковольтных шин КТП:

R_ш =R₀ L=0,1421,5=0.2 мОм

X_ш =X₀ L=0,1371,5=0.2 мОм

8) Выбираем алюминиевую шину по длительно допустимому току:

I_тр-ра. ===571,4 А

I_доп ≥I_тр-ра

665≥571,4

S_Al 505

9) Определяем полное сопротивление схемы замещения до точки К₁ :

ΣR_к2 =R_ш +R_к +R_тр-ра +R₂ =0.2+0,4+4+5=9.6 мОм

ΣX_к2 =X_ш +X_с +X_тр-ра +X₂ =0,2+0.3+16+0.5=17 мОм

Z_к2 ===19.5 мОм

10) Определяем ударный и сверхпереходной ток при КЗ в точке К2:

I”_к2 ===11.9 кА

i_у =К_у I”_к2 =1,41,211.9=20 кА

11) Определяем мощность КЗ в точке К₂ :

S_к2 =I”_к2 U_н =1,7311.90,4=8.2 МВА

Сводим все расчётные данные в таблицу:

Проверка автоматического выключателя на н/в стороне ТМ.

Расчётные данные. Паспортные данные.

U=6,3кВ ≤ U=6,3 кВ

I_{ном. тр-ра} =571,4 А ≤ I_{ном. авт.} =1000 А

i_уд =15,29 кА ≤ I_{отк. эмр} =25 кА

Вк=I”² t_пр =11,9² 0,6=85 кА² с≤ Вк=96 кА² с

Условия выполняются.

Вывод: автоматический выключатель удовлетворяет защитным функциям.

Выбор высоковольтного оборудования.

Разъединитель.

ВНП –10УЗ- 400/10

Расчётные данные. Паспортные данные.

U_ном =6,3 кВ ≤ U_ном =6,3 кВ

I_ном =36,7 А ≤ I_ном =400 А

I_уд =5,7 кА ≤ i_max = 41кА

i_уст =I”² t_пр =10,6² 4=449,4 кА² ≤ i_уст =I² _терм. t=16² 4=1024кА² с

Условия выполняются.

Предохранитель.

ПКТ102-6-31,5У3

Расчётные данные. Паспортные данные.

U_ном =6,3 кВ ≤ U_ном =6,3 кВ

I_н =S_{н. тр-ра} /·U=400/1,73·6,3=36,7 А ≤ I_н =40 А

i_уд (K₁ )=5,7 кА ≤ I_откл. =31,5 А

S_расч. (К₁ )=42,5 МВА ≤ S_откл. =·I_откл. ·U_н =1,73·31,5·6,3=326,9 МВА

Условия выполняются.

Проверка на действие токов К.З. в/в и н/в электрооборудования КТП.

ВА55-41

Расчётные данные. Паспортные данные.

S_{ст. тр-ра} =362,35 кВА ≤ S_тр-ра =400 кВА

U_{н.1сист.} =6,3 кВ ≤ U_н.1КТП =6,3 кВ

U_{н.2тр-ра} =0,4 кВ ≤ U_н.2КТП =0,4 кВ

I_{дин. ст-ти} =15,29 кА ≤ I=25 кА

I_{тер.ст-ти} =9,01 кА ≤ I=10 кА

Условия выполняются.

Вывод : при выполнении этих условий КТП имеет гарантию 3 года.

Проверка шин на токи К.З.

А505

А505=250 мм²

S_т.с. =αI”, где α=11, t_пр =1

S_т.с. =119,01=99,11 мм²

250>99,11 – условие выполняется.

Вывод : шина выдерживает расчетный ток К.З.

Проверка в/в кабеля на термическую стойкость

S_min =; где С=85, t_пр =1

S_min =45,9= мм²

35>45,9 – условие не выполнено, следовательно, выбираем

сечение кабеля на порядок выше.

ААШВУ – 3*50

50>45,9

Вывод : в/в кабель выдерживает расчётный ток К.З.

9. Расчёт заземляющего устройства

Наибольшее допустимое значение сопротивление заземляющих устройств электроустановок (трансформаторная подстанция) – 4 Ом.

Дано:

ρ (суглинок)=100 Омм

l=5 м

R_доп. =4 Ом

R_в ===20 Ом

П===5, где П – число электродов.

10. Релейная защита

Устройство автоматического включения резерва.

В сетях промышленных предприятий с раздельным питанием потребителей I категории от двух ИП широко применяются устройства АВР, которые повышают надёжность электроснабжения и сокращают время простоя электрооборудования.

По назначению устройства АВР разделяются на АВР линий, трансформаторов, электродвигателей, секционных выключателей на подстанциях. Оперативным током может быть постоянный или переменный ток. Все устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям: время действия должно быть минимально возможным; все выключатели, оборудованные АВР, должны иметь постоянный контроль исправности цепи включения; действие АВР должно быть однократным, чтобы не допускать дополнительных включений на неустранившиеся КЗ; действие АВР должно быть обязательным при любой причине исчезновения напряжения на шинах подстанции, исключая отключения цепей с целью проведения ремонтов, осмотров и т. п.

Согласно [40] устройство АВР для потребителей I категории является обязательным.

Рассмотрим наиболее распространённую на промышленных предприятиях схему АВР на секционном выключателе с пружинным приводом. В нормальном режиме выключатели Q1 и Q2 первой и второй секции подстанции включены, секционный выключатель Q3 отключен. В схеме имеется электродвигатель М для завода пружины привода, отключаемый конечным выключателем SQ . Реле блокировки KBS , служащее для обеспечения однократности действия АВР, получает питание от выпрямительного моста VT . Готовность схемы АВР к работе сигнализируется лампой HL . Ключи SA1 и SA2 установлены в положение АВР. Реле минимального напряжения KV1 – KV4 и реле блокировки включены. Контакт привода SQM замкнут.

При аварии на первой секции и исчезновении на ней напряжения срабатывают реле KV1 и KV2 , включая реле времени KT1 , которое своим контактом КТ1:1 с выдержкой времени включает промежуточное реле KL1 . Контакт KL1:1 , замыкаясь, включает цепь электромагнита отключения YAT1 выключателя Q1 , который отключается. Вспомогательный контакт выключателя Q1:3 включает электромагнит YAC3 секционного выключателя Q3 , чем освобождается пружина привода этого выключателя, который, включаясь, восстанавливает питание на первой секции от линии 2 , оставшейся в работе. Одновременно срабатывает двигатель М , заводя пружину и подготовляя схему к новому циклу срабатывания. При исчезновении напряжения на второй секции схема работает аналогично.

Однократность АВР обеспечивается за счёт того, что при отключении выключателя Q1 или Q2 реле блокировки KBS размыкает с выдержкой времени цепь включения электромагнита YAC3 .

В охране труда большое значение предаётся к стандартам безопасности труда (СС ТБ), что представляет собой комплекс взаимосвязанных стандартов, содержащих требования, нормы и правила, направленные на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Стандарт устанавливает требования по организации работ, обеспечивающие безопасность труда:

1. Требования и нормы по видам опасных и вредных производственных факторов.

2. Требования к зданиям и сооружениям.

3. Требования безопасности к производственному оборудованию и производственным процессам.

4. Требования к средствам защиты работающих.

Основными мероприятиями для обеспечения нормальной среды в рабочей зоне должны быть:

1. Механизация тяжёлых ручных работ.

2. Защита от источников вредного излучения.

3. Перерывы в работе для отдыха.

Все промышленные отходы металлов, дерева, пластмасс и других материалов должны быть утилизированы. В современном обществе резко возросли роль и задача экологии на основе оценки степени труда, приносимых природе.

Охрана от вредных воздействий промышленных отходов и выбросов – одна из самых серьёзных проблем. Мир встревожен уроном, который человечество приносит природе. При работе ТЭЦ в атмосферу выбрасывается более 60% исходной энергии топлива в виде горячей воды и горячих дымовых газов. С ними выделяются окиси углерода, сернистые соединения, пыль, шлак.

ГЭС изменяют уровень грунтовых вод, затопляют селения, происходит ухудшение состояния почвы. Линии эл. передач отчуждают территории в радиусе нескольких десятков метров, создаются эл. магнитные поля, которые неблагоприятно влияют на человека и создают помехи в сетях связи.

Задачи по охране окружающей среды:

1. Ускоренное развитие ядерной энергетики, переход на газ ТЭЦ вместо угля.

2. Очистка вод в отстойниках.

3. Фильтры-самоуловители.

4. Создание систем замкнутого оборотного водоснабжения, что исключает сброс промышленных вод в водоёмы.

5. В дымовых трубах должны быть установлены фильтры (задержка золы).

6. Необходимо создавать безотходные технологические процессы.

7. Производить эл. энергию с использованием солнечных, ветровых, геотермальных источников.

Россия принимает активное участие в работе природоохранительных организаций, сотрудничает в области охраны окружающей среды на основе межправительственных соглашений США, Бельгии.

Развитие международного сотрудничества в области охраны окружающей среды будет способствовать успешному решению национальных и международных проблем охраны природы.

12. Схема принципиальная электрическая КТП

Литература

1. «ПУЭ». Энергоиздат, 2000 г.

2. Цигельман И.Е. «Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий», МВШ 1988 г.

3. Тульчин и Нудлер. «Электрические сети и электрооборудование жилых и общественных зданий», 1990 г.

4. ВСН 59-88. «Электрооборудование жилых и общественных зданий». Нормы проектирования.

5. ГОСТ 2.755-87. «Условные графические обозначения контактов коммутационных устройств».

6. ГОСТ 21.614-88. «Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах».

7. Справочник «Электромонтажные устройства и изделия». Энергоатомиздат, 1988 г.

8. Шаповалов И.Ф. «Справочник по расчёту электрических сетей». Киев 1986 г.

9. Беляев А.В. «Выбор аппаратуры защиты и кабелей в сетях 0,4 кВ». Энергоатомиздат 1988 г.

10. «Справочник по электроснабжению и электрооборудованию». Энергоатомиздат Т.П., 1987 г.

11. Рожкова, Коновалова. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок». Энергоатомиздат 1989 г.

12. Дьяков В.И. «Типовые расчёты по электрооборудованию» МШВ 1991 г.

13. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля под редакцией Клюева. Энергоатомиздат 1991 г.

14. Пособие по курсовому и дипломному проектированию под редакцией Блока. МШВ 1990 г.

15. «Определение категорий помещений и зданий по взрывоопасной и пожарной безопасности», НПБ 105-95.

16. «Электроустановки зданий». ГОСТ 50571.01-15.

17. Сертификация электроустановок. Госстандарт 16.07.1995.