Электроснабжение цеха промышленного предприятия

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра СЭСП

Расчётно-пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине «Технология проектирования СЭС»

на тему «Электроснабжение цеха промышленного предприятия«

Студентка: Бабинов М.Д.

Факультет: ФЭН Группа: Эн2−73с Преподаватель: Павлюченко Д.А.

Новосибирск 2011

1. Проектирование электрической сети 10 кВ

1.1 Выбор и обоснование схемы электроснабжения

1.2 Расчет электрической нагрузки цеха

1.2.1 Расчет силовой нагрузки

1.2.2 Расчет осветительной нагрузки

1.3 Компенсация реактивной мощности

1.4 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов подстанции

1.5 Выбор питающих кабелей и высоковольтных выключателей

1.6 Расчет токов КЗ и проверка электрооборудования

2. Проектирование электрической сети 0,4 кВ

2.1 Расчет силовой электрической сети

2.1.1 Выбор и обоснование схемы электроснабжения

2.1.2 Расчет электрической нагрузки пунктов разветвления

2.1.3 Выбор марки, способа прокладки и расчет сечения проводников

2.1.4 Выбор защитно-коммутационных аппаратов

2.1.5 Расчет токов однофазного короткого замыкания и проверка аппаратов защиты

2.1.6 Расчет отклонений напряжения в проводниках сети

2.2 Расчет осветительной электрической сети

2.2.1 Выбор и обоснование схемы питания осветительной установки

2.2.2 Расчет электрической нагрузки осветительной установки

2.2.3 Выбор марки, способа прокладки и расчет сечения проводников

2.2.4 Выбор защитно-коммутационных аппаратов

2.2.5 Расчет токов однофазного короткого замыкания и проверка защиты

2.2.6 Расчет отклонений напряжения в проводниках сети

Заключение

В работе необходимо выполнить проектирование системы электроснабжения цеха промышленного предприятия. На производственных участках цеха установлено штатное промышленное оборудование. В цехе предусматривается также наличие служебных, вспомогательных и бытовых помещений. Режим работы — двухсменный. По надежности электроснабжения оборудование относится ко II и III категории.

Питание электроприемников цеха осуществляется от встроенной цеховой ТП. Цеховая подстанция получает питание от ГПП завода по кабельной линии, проложенной в земляной траншее. Напряжение РУ НН ГПП — 10 кВ. Кроме электроприемников цеха питание от цеховой ТП получают также сторонние потребители других цехов завода.

Исходные данные:

Ремонтный цех

Мощность сторонних потребителей P=270 кВт, Q=210 кВар

Длина питающей линии 550 м

Мощность КЗ 146 МВА

Высота цеха 7 м

Табл. 1.1 Перечень электроприемников

Рис. 1.1 Ремонтный цех

1. Проектирование электрической сети 10 кВ

1.1 Выбор и обоснование схемы электроснабжения

Источник питания цеха — встроенная цеховая ТП. Предполагается использовать трансформаторы с масляным охлаждением. Силовые пункты и мощные электроприемники запитываются от подстанции кабельными линиями марки АВВГ по радиальным и магистральным схемам на напряжении 0,38 кВ. Кабель прокладывается вдоль стен на кронштейнах. Высокая сторона ТП получает питание от кабельных линий 10 кВ, подключение трансформаторов — глухое.

1.2 Расчет электрической нагрузки цеха

1.2.1 Расчет силовой нагрузки

Расчет производим по методу упорядоченных диаграмм.

Установленная мощность ЭП:

(1.1)

где ПВ — продолжительность включения в относительных единицах для ЭП с повторно-кратковременным режимом работы.

(1.2)

(1.3)

где Pсм, Qсм — средняя активная и реактивная мощность за наиболее загруженную смену;

n — количество ЭП;

Ku — коэффициент использования ЭП.

Коэффициент использования для группы ЭП равен:

(1.4)

Разделяем электроприемники на две группы — имеющие коэффициент использования менее 0,6 и, соответственно, более 0,6.

Для первой группы:

Приведенное число ЭП к группе однородных по мощности и режиму работы

(1.5)

Далее выбираем коэффициент максимума Км [2, стр. 48, табл. 2.6]. Он даёт возможность перехода от средней нагрузки в наиболее загруженную смену к максимальной расчетной нагрузке.

Суммарную максимальную нагрузку и ток находим по формулам:

(1.6)

при n_эф<10 (1.7)

при n_эф?10. (1.8)

(1.9)

(1.10)

Для второй группы:

К_м1=1 для группы электроприемников, имеющих коэффициенты использования более 0,6.

Расчетные активные мощности:

(1.11)

Расчетные реактивные мощности:

при n_эф<10 (1.12)

при n_эф?10.

Расчет силовой нагрузки цеха представим в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Определение расчетной электрической нагрузки

1.2.2 Расчет осветительной нагрузки

Расчет производим по методу удельной мощности. Удельной мощностью называется отношение общей установленной мощности ламп помещения к освещаемой площади:

(1.13)

где n — число ламп;

Pл — мощность одной лампы;

S — площадь помещения.

Порядок расчета:

— выбирают нормируемую освещенность;

— выбирают систему освещения;

— выбирают тип ламп и светильников;

— намечают высоту подвеса светильников и наивыгоднейшее число ламп;

— определяют удельную мощность одной лампы Руд;

— определяют установленную мощность ламп:

(1.14)

— определяют мощность одной лампы:

(1.15)

Так как высота потолков цеха, для которого проектируется система электроснабжения 7 м, следовательно, используем лампы ДРЛ — дуговые ртутные лампы с люминофором. Светильники размещаются рядами, параллельными длинной стороне помещения. В остальных помещениях используем люминесцентные лампы.

Так для станочного отделения:

— нормируемая освещенность Ен=300 лк;[1]

— система освещения — равномерное освещение;

— высота подвеса светильников 7 м, число ламп n=50;

— Руд=22,2 Вт/м² с учетом того, что Ен=300 лк;

— Вт;

— Вт.

Рассчитаем мощность лампы для каждого помещения, расчет сведем в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 Расчет мощности ламп

Значения Ен взяты из [1],[4]

В станочном отделении устанавливаем лампы ДРЛ 700, номинальная мощность этих ламп составляет 700 Вт. [5, стр. 84, табл. 4.23]. На сварочном участке устанавливаем лампы ДРЛ 400, номинальная мощность этих ламп составляет 400 Вт. [5, стр. 84, табл. 4.23]. В трансформаторной, компрессорной и вентиляционной устанавливаем лампы ЛЛ, номинальная мощность этих ламп составляет 40 Вт. [5, стр. 76, табл. 4.15]. В бытовке, инструментальной и коридоре устанавливаем лампы ЛЛ, номинальная мощность этих ламп 65 Вт. [5, стр. 76, табл. 4.15].

Для цеха выбираем светильники РСП-08В-700−713 IP 54 cosц=0,85 [6, стр. 20] (лампа ртутная типа ДРЛ, подвесной, для общего освещения. помещений). Для сварочного участка выбираем светильники РСП-11−400−002 IP 52 cosц=0,5 [6, стр. 13] (лампа ртутная типа ДРЛ, подвесной, для общего освещения производственных помещений).

Для вспомогательных помещений выбираем светильники ЛСП-01В-2*40−231 5'0 cosц=0,92, ЛСП-01В-2*65−231 5'0 cosц=0,92 [6, стр. 28] (лампа люминесцентная, подвесной, для промышленных и производственных помещений и строений).

Произведем расчет мощности осветительных установок по методу коэффициента спроса:

(1.16)

где n — количество ламп;

Р — мощность одной лампы, Вт;

К_с — коэффициент спроса, К_с =0,95 [12];

б — коэффициент, учитывающий потери в ПРА, б =1,1 — для ДРЛ, 1,2 — для ЛЛ.

кВт.

1.3 Компенсация реактивной мощности

Экономически обоснованный коэффициент реактивной мощности для потребителя, получающего электроэнергию через главную понижающую подстанцию составляет tgф_эк = 0,4[приказ Минпромэнерго от 22.02.2007].

Условие оптимальной компенсации реактивной мощности [8]:

tgц_факт? tgц_экон, (1.17)

Суммарная мощность источников реактивной мощности определяется:

(1.18)

где Р_? — максимальная активная мощность нагрузки предприятия,

tgц_факт — фактическое значение коэффициента реактивной мощности,

tgц_экон — экономическое значение коэффициента реактивной мощности

Расчетная нагрузка будет определяться как сумма осветительной нагрузки, расчетной мощности электроприемников и мощности сторонних потребителей:

Р_? = Р_осв+Р_р+Р_{ст.потр.}=41,834+323,3+270 = 635,134 кВт

Q_? = Q_осв+Q_р+Q_{ст.потр.}= 29,285+313,3817+210 = 552,667 кВар

S₌

Суточный график нагрузки предприятия представлен в таблице 1.4.

Таблица 1.4 Суточный график нагрузки

Период максимальных нагрузок энергосистемы принимаем условно с 13.00 до 15.00 часов. Р_нагmax = 635,134 кВт. Соответствующая реактивная мощность нагрузки равна 552,667 кВар. Фактическое значение коэффициента находим по формуле 1.18:

(1.19)

Общая мощность компенсирующего устройства находим по формуле 1.17:

Устанавливаем две конденсаторные установки КРМ 0,4−150−25−61.

В соответствии с выбранными конденсаторными установками, произведем расчет фактического значения коэффициента реактивной мощности:

.

Условие (1.17) соблюдается.

Тогда полная мощность с учетом КУ:

1.4 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов подстанции

электроснабжение цех трансформатор ток

В основе выбора трансформаторов лежит их перегрузочная способность, которая заключается в том, что трансформатор, работая в часы минимальных нагрузок и имея температуру перегрева ниже длительно допустимой, может быть перегружен в часы максимальных нагрузок, так как обладает большой тепловой инерционностью. Но при этом величина перегрузки и длительность ее действия не должны привести трансформатор к перегреву свыше длительно допустимой температуры.

Рассмотрим суточный график нагрузки предприятия с учетом компенсации реактивной мощности представлен в табл. 1.5.

Таблица 1.5 Суточный график нагрузки

Рис. 1.2 Суточный график нагрузки с учетом компенсации реактивной мощности

Методика выбора мощности трансформаторов по перегрузочной способности отражена в ГОСТ 14 209–85. Для этого нужно суточный график нагрузки перестроить в эквивалентный двухступенчатый:

На исходном графике нагрузки трансформатора проводится линия, соответствующая предварительно определенной номинальной мощности трансформатора Sнт, соответствующая линии относительной номинальной нагрузки K=1. Примем номинальную мощность одного трансформатора: S_нт=400 кВА, общее количество трансформаторов равно 2.

Выбираем трансформатор: ТМ-400, 10/0,4 кВ [2, стр. 215, табл. 2.106]

Рис. 1.3 Суточный график нагрузки с учетом компенсации реактивной мощности

(1.20)

гденоминальная мощность трансформатора,

— расчетные мощности по часам не превышающие номинальную мощность трансформатора.

(1.21)

гденоминальная мощность трансформатора,

— расчетные мощности по часам, превышающие номинальную мощность трансформатора.

(1.22)

если ?0,9, то =0,9

1,361?1,538 следовательно =1,538

Продолжительность h перегрузки эквивалентного графика нагрузки:

(1.23)

Коэффициент перегрузки К_2доп зависит от коэффициента начальной перегрузки К₁, средней температуры охлаждающей среды (для Новосибирской области принимаем +10) и длительности перегрузки h (h=4,834 ч).

Рассчитанное значение перегрузки К₂ не должно превышать табличное. Для и h=5 ч [11, табл. 1.36, стр. 53]:

К_2табл. = 1,36

Рассчитанное значение К₂ превышает табличное, следовательно мощность трансформатора выбрана не верно.

Примем номинальную мощность одного трансформатора: S_нт=630 кВА, общее количество трансформаторов равно 2.

Выбираем трансформатор: ТМ-630/10 [2, стр. 215, табл. 2.106]

Рис. 1.4 Суточный график нагрузки с учетом компенсации реактивной мощности

(1.24)

гденоминальная мощность трансформатора,

— расчетные мощности по часам не превышающие номинальную мощность трансформатора.

(1.25)

гденоминальная мощность трансформатора,

— расчетные мощности по часам, превышающие номинальную мощность трансформатора.

(1.26)

если ?0,9, то =0,9

1,709>0,9765 следовательно

Продолжительность h перегрузки эквивалентного графика нагрузки:

часа

Коэффициент перегрузки К_2доп зависит от коэффициента начальной перегрузки К₁, средней температуры охлаждающей среды (для Новосибирской области принимаем +10) и длительности перегрузки h=2 ч).

Рассчитанное значение перегрузки К₂ не должно превышать табличное. Для и h=2 ч [11, табл. 1.36, стр. 53]:

К_2табл. = 1,51

Рассчитанное значение К₂ не превышает табличное, следовательно мощность трансформатора выбрана верно.

Принимаем к установке два трансформатора ТМ-630/10 — трехфазный трансформатор с естественным масляным охлаждением с переключателем без возбуждения.

1.5 Выбор питающих кабелей и высоковольтных выключателей

Выбираем кабель с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в алюминиевой оболочке (кабель с алюминиевыми жилами), марки ААШв.

· Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока:

(1.27)

j — экономическая плотность тока,

(1.28)

· Выбор по термической стойкости:

(1.29)

где с — термический коэффициент, Ас^0,5/мм², с = 90 [8, стр. 142]

t_кз = 0,1 с — время короткого замыкания;

I_кз — ток КЗ, А.

(1.30)

где xc — эквивалентное сопротивление цепи, Ом.

(1.31)

где S_кз — мощность КЗ, МВА.

Рассчитываем Sтерм.:

Выбираем кабель ААШв 3Ч35 [9, табл. 1.7]

19.733 А < 110 А Выбор высоковольтных выключателей производим по номинальным параметрам — по номинальному напряжению, току и по условию

Выбираем выключатели типа BB/TEL-10−20/1000У2 — выключатель вакуумный.

Номинальные параметры выключателя:

U_ном = 10 кВ, I_ном = 630 А, i_дин = 51 кА, I_{ном.откл}. = 20 кА, I_терм = 20 кА, t_терм=3 с.

I_р= 15.222 А < I_ном. = 630 А

1.6 Расчет токов КЗ и проверка электрооборудования

Для проверки аппаратов на термическую и динамическую стойкость необходимо рассчитать ток трехфазного короткого замыкания на РУ 10 кВ. Расчетная схема представлена на рисунке 1.4.

Рис. 1.5 Расчетная схема

Таким образом, ток трехфазного КЗ найдем по формуле

(1.32)

где xc — эквивалентное сопротивление цепи, Ом.

Ударный ток

(1.33)

где К_уд— ударный коэффициент.

Принимаем его значение 1,8 [2, табл. 2.45, стр. 127]

Для проверки аппарата на динамическую стойкость должно выполняться условие:

(1.34)

Проверка выключателя на динамическую стойкость:

21,458 кА < 51 кА — условие выполняется.

Условие термической стойкости выключателя (тепловой импульс тока КЗ меньше, чем импульс номинального тока термостойкости)

(1.35)

где t_откл — складывается из полного время отключения выключателя и минимального времени действия релейной защиты;

Та — время затухания апериодической слагающей тока КЗ.

Принимаем t_откл + Т_а = 0,15 с, тогда

Условие выполняется, следовательно, принимаем окончательно к установке вакуумный выключатель BB/TEL-10−20/1000У2.

2. Проектирование электрической сети 0,4 кВ

2.1 Расчет силовой электрической сети

2.1.1 Выбор и обоснование схемы электроснабжения

Все ЭП цеха необходимо распределить между силовыми пунктами. В качестве силовых пунктов используем шкафы типа ПР 11. Для СП1, СП2, СП3, СП4, СП6, СП7 выбираем шкафы ПР11−3068 (8 отходящих лини с вводным автоматом ВА88/35 на номинальный ток 250А), СП8 — ПР11−3060 (6 отходящих линий с вводным автоматом ВА88/35 на номинальный ток 250А), СП5 — ПР11−3078 (10 отходящих линий с вводным автоматом ВА88/35 на номинальный ток 250А). Ответвления от силовых пунктов к ЭП выполняются кабелями марки АВВГ — кабель с алюминиевыми жилами, с пластмассовой изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке, с отсутствием наружного покрова. Для подключения СП к ТП используем кабельные линии, выполненные также с помощью кабеля АВВГ. Для подключения СП используется радиально-магистральная схема.

2.1.2 Расчет электрической нагрузки пунктов разветвления

Таблица 2.1 Определение расчетной электрической нагрузки СП1

Таблица 2.2 Определение расчетной электрической нагрузки СП2

Таблица 2.3 Определение расчетной электрической нагрузки СП3

Таблица 2.4 Определение расчетной электрической нагрузки СП4

Таблица 2.5 Определение расчетной электрической нагрузки СП5

Таблица 2.6 Определение расчетной электрической нагрузки СП6

Таблица 2.7 Определение расчетной электрической нагрузки СП7

Таблица 2.8 Определение расчетной электрической нагрузки СП8

2.1.3 Выбор марки, способа прокладки и расчет сечения проводников

Для линии от СП к ЭП используем кабельные линии, выполненные с помощью кабеля АВВГ — кабель с алюминиевыми жилами, с пластмассовой изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке, с отсутствием наружного покрова. Сечение кабеля выбираем по таблице 1.3.7. при прокладке в земле.

Выбираем сечение из условия нагрева по формуле (2.1), результаты сведем в таблицу 2.9.

(2.1)

где Ip — максимальный расчетный ток для данного электроприемника (ЭП), А;

Iд.д. — длительно допустимый ток, А.

(2.2)

где Pном. — номинальная мощность ЭП, кВт;

ПВ — паспортная продолжительность включения, о.е.;

U — номинальное напряжение, кВ;

cos (ф) — коэффициент мощности.

Для примера по формуле (2.2) вычисляем максимальный расчетный ток для сварочного автомата в СП1.

Учитывая формулу (2.1), выбираем длительно допустимый ток и сечение провода для данного ЭП [9]: провод АВВГ 4Ч70 с длительно-допустимым током I.д.д.=165 А.

Рассчитаем расчетный ток для каждого ЭП, результаты сведем в таблицу 2.9.

Таблица 2.9 Сечения проводников от СП к ЭП

У кабеля АВВГ 4Ч2,5 длительно-допустимый ток I.д.д.=26 А.

У кабеля АВВГ 4Ч4 длительно-допустимый ток I.д.д.=34 А;

У кабеля АВВГ 4Ч16 длительно-допустимый ток I.д.д.=72 А;

У кабеля АВВГ 4Ч25 длительно-допустимый ток I.д.д.=93 А;

У кабеля АВВГ 4Ч50 длительно-допустимый ток I.д.д.=137 А;

Для линии от ТП к СП также используем кабельные линии, выполненные с помощью кабеля АВВГ. Исходя из расположения СП и учитывая формулу (2.1), выбираем длительно допустимый ток и сечения линий:

1. Для линии 1 (от ТП к СП1):

.

Выбираем кабель АВВГ 4*10, I_дд=55 А.

2. Для линии 2 (от ТП к СП2):

.

Выбираем кабель АВВГ 4*150, I_дд=274 А.

3. Для линии 3 (от ТП к СП3):

.

Выбираем кабель АВВГ 4*70, I_дд=165 А.

4. Для линии 4 (от ТП к СП4):

.

Выбираем кабель АВВГ 4*120, I_дд=224 А.

5. Для линии 5 (от СП4 к СП5):

.

Выбираем кабель АВВГ 4*25, I_дд=93 А.

6. Для линии 6 (от ТП к СП6):

.

Выбираем кабель АВВГ 4*50, I_дд=137 А.

7. Для линии 7 (от СП6 к СП7):

.

Выбираем кабель АВВГ 4*16, I_дд=72 А.

8. Для линии 8 (от СП7 к СП8):

.

Выбираем кабель АВВГ 4*4, I_дд=27,07 А.

Результаты расчета сведем в таблицу 2.10.

Таблица 2.10 Сечения проводников от ТП к СП

2.1.4 Выбор защитно-коммутационных аппаратов

В данной работе выбираем автоматические воздушные выключатели (автоматы), так как они являются более совершенными по сравнению с предохранителями. Они обеспечивают защиту от перегрузок, токов КЗ и оперативное включение и отключение цепей при полной нагрузке.

Автоматический выключатель и уставки его расцепителей серии ВА выбираем по условиям:

(2.3)

(2.4)

(2.5)

(2.6)

— определяется температурой окружающей среды и для нашего региона равен 1,2.

Выбираем автоматы для каждого электроприемника в шкафу:

Приведем пример выбора автомата для сварочного аппарата в СП1.

(2.7)

(2.8)

I_дд=165 А для кабеля к данному ЭП.

Следовательно, кабель АВВГ 4Ч70 I.д.д.=165 А не проходит.

Выбираем для этого ЭП кабель АВВГ 4Ч120 I.д.д.=224 А и повторяем расчет.

I_дд=224 А для кабеля к данному ЭП.

Кабель проходит.

Выбираем выключатель ВА 88−35−250,[10]

Выбор автоматических выключателей для всех ЭП представим в таблице 2.11.

Таблица 2.11 Выбор автоматических выключателей для ЭП

Для компрессора, продольно-строгального станка не выполняется условие (2.4) и (2.6). Выбираем для этих ЭП кабели АВВГ 4Ч35 I.д.д.=112 А.

Для кран-балки не выполняется условие (2.4) и (2.6). Выбираем для этих ЭП кабели АВВГ 4Ч6 I.д.д.=41 А.

Для поперечно-строгального станка не выполняется условие (2.4) и (2.6). Выбираем для этих ЭП кабели АВВГ 4Ч10 I.д.д.=55 А.

Для расточного станка не выполняется условие (2.4) и (2.6). Выбираем для этих ЭП кабели АВВГ 4Ч70 I.д.д.=165 А.

Выбираем автоматы на отходящих линиях:

Приведем пример выбора автомата для линии 1.

(2.9)

где максимальный ток приемника,

расчетный ток силовых пунктов,

коэффициент приемника наибольшего по мощности,

значение номинального тока приемника наибольшего по мощности.

Выбираем выключатель ВА 88- 32−63,[10].

Выбор автоматических выключателей для всех отходящих линий представим в таблице 2.12.

Таблица 2.12 Выбор автоматических выключателей для линий

Для линии ТП-СП2 не выполняется условие (2.6), выбираем кабель АВВГ 4Ч185 I.д.д.=291 А

Для линии ТП-СП3 не выполняется условие (2.6), выбираем кабель АВВГ 4Ч95 I.д.д.=190 А

Для линии ТП-СП4-СП5 не выполняется условие (2.6), выбираем кабель АВВГ 4Ч185 I.д.д.=291 А

Так как мы применяем автоматы ВА 88−32, ВА 88−35, ВА 88−32 то необходимо привести их время токовую характеристику отключения:

Рис. 2.1 Время токовая характеристика отключения для ВА 88−32

Рис. 2.2 Время токовая характеристика отключения для ВА 88−35

Рис. 2.3 Время токовая характеристика отключения для ВА 88−37

Выбор марки и сечения кабеля, и защитно-коммутационных аппаратов в линии, питающей конденсаторную установку

Выбираем кабель марки АВВГ — кабель с алюминиевыми жилами, с пластмассовой изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке, с отсутствием наружного покрова.

Выбираем сечение из условия нагрева, аналогичное условию (2.1).

где I_РКУ — максимальный расчетный ток для данной конденсаторной установки, А;

I_ДД — длительно допустимый ток, А.

Максимальный расчетный ток КУ рассчитывается по следующей формуле:

где — номинальная мощность КУ, кВАр;

U_НОМ — номинальное напряжение, кВ;

Максимальный расчетный ток КУ:

Выбираем кабель марки АВВГ (4×150):

227,908 А? 254 А

Условие выполняется, выбранный кабель подходит для установки.

Выбираем автоматический выключатель по условиям:

1. По нагреву максимальными рабочими токами:

где — ток теплового расцепителя, А. — максимальный расчетный ток, протекающий по линии в которой стоит автомат, А;

1,2 — коэффициент необходим для учета разброса защитной характеристики.

2. По обеспечению защиты проводов и кабелей от токов перегрузки в соответствии с выражениями (2.4) и (2.6).

Выберем автомат ВА88−37 с, и проверим, выполняются ли условия проверки автомата:

315 А? 254 А

3150 А? 1143 А.

Условия выполняются, следовательно, данный автомат подходит для установки.

2.1.5 Расчет токов однофазного короткого замыкания и проверка аппаратов защиты

Отстройка от однофазного тока короткого замыкания:

=0.04 Ом, [13, стр. 144, табл. 100]

где Zт — сопротивление трансформатора, Ом;

— сопротивление петли фаза ноль, Ом.

Активное, индуктивное и полное сопротивление линии вычисляем как:

(2.10)

(2.11)

(2.12)

Проверку на чувствительность автоматического выключателя на линии 1 производим по схеме, показанной на рис. 2.5.

Рис. 2.4 Схема КЗ для проверки на чувствительность автоматического выключателя

Линия 1:

Участок от ТП к СП1 выполнен кабелем АВВГ4×10, длина 0,012 км.

Индуктивные сопротивления кабелей взяты из [2, стр. 139, табл. 2.53].

Рассчитаем кратность:

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 5 с, следовательно, оставляем ранее выбранный выключатель.

Проверку на чувствительность автоматического выключателя на линии 2 производим по схеме, показанной на рис. 2.5.

Рис. 2.5 Схема КЗ для проверки на чувствительность автоматического выключателя

Линия 2:

Участок от ТП к СП2 выполнен кабелем АВВГ 4Ч185, длина 0,029 км.

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 5 с, следовательно, оставляем ранее выбранный выключатель.

Проверку на чувствительность автоматического выключателя на линии 5 производим по схеме, показанной на рис. 2.6.

Рис. 2.6 Схема КЗ для проверки на чувствительность автоматического выключателя

Линия 3:

Участок от ТП к СП3 выполнен кабелем АВВГ 4Ч95, длина 0,048 км.

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 5 с, следовательно, оставляем ранее выбранный выключатель.

Проверку на чувствительность автоматического выключателя на линии 4 производим по схеме, показанной на рис. 2.7.

Рис. 2.7 Схема КЗ для проверки на чувствительность автоматического выключателя

Линия 4:

Участок от ТП к СП4 выполнен кабелем АВВГ4×185, длина 0,017 км.

Линия 5:

Участок от СП4 к СП5 выполнен кабелем АВВГ4×25, длина 0,018 км.

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 5 с, следовательно, оставляем ранее выбранный выключатель.

Проверку на чувствительность автоматического выключателя на линии 5 производим по схеме, показанной на рис. 2.8.

Рис. 2.8 Схема КЗ для проверки на чувствительность автоматического выключателя

Линия 6:

Участок от ТП к СП6 выполнен кабелем АВВГ4×50, длина 0,049 км.

Линия 7:

Участок от СП6 к СП7 выполнен кабелем АВВГ4×16, длина 0,01 км.

Линия 8:

Участок от СП7 к СП8 выполнен кабелем АВВГ4×4, длина 0,018 км.

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 5 с, следовательно, увеличиваем сечение кабеля линии 8. АВВГ4×10.

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 5 с, следовательно, оставляем ранее выбранный выключатель.

Проверку на чувствительность автоматического выключателя проведем для наиболее удаленного из ЭП (ЭП№ 26 — расточный станок 2):

Линия выполнена кабелем АВВГ 4×16.

Параметры линии от СП 8 к ЭП:

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 0,4 с, следовательно, оставляем ранее выбранный выключатель.

2.1.6 Расчет отклонений напряжения в проводниках сети

Напряжение узла нагрузки можно определить по выражению:

(2.13)

где — искомое напряжение узла нагрузки; - напряжение узла питания; - потеря напряжения на сопротивлениях элементов электрической сети.

Для ЭП1:

Потеря напряжения меньше 2% для линий к ЭП, меньше 5% для линий к СП.

Расчет линий ЭП сведем в таблицу 2.14, для линий СП в таблицу 2.13.

Таблица 2.13 Расчет отклонений напряжения для линий к ЭП

Таблица 2.14 Расчет отклонений напряжения для линий к СП

Все кабельные линии проходят по потере напряжения.

Потеря напряжения меньше 2% для линий к ЭП, меньше 3% для линий к СП.

2.2 Расчет осветительной электрической сети

2.2.1 Выбор и обоснование схемы питания осветительной установки

Питание осветительных установок производится от трансформатора ТМ 10/0,4 кВ. Питание групповых щитков производственных участков осуществляется по радиальным схемам. От ЩО до ламп электропроводка выполняется кабелями марки АВВГ, групповые щитки запитываются по кабелям от ТП марки АВВГ. Жилы АВВГ выполнены из алюминия и получили широкое распространение вследствие своей экономичности. В начале каждой питающей линии устанавливаем автоматический выключатель. Каждый групповой щиток будет содержать количество автоматических выключателей равное числу отходящих линий.

2.2.2 Расчет электрической нагрузки осветительной установки

В зависимости от характера производства и назначения помещения часть ламп обычно не включена, поэтому при расчете сетей электрического освещения используем расчетную мощность, которая определяется с использованием коэффициента спроса:

(2.14)

где n — количество ламп;

Р — мощность одной лампы;

К_с — коэффициент спроса, равен 1 для групповых сетей;

— коэффициент реактивной мощности;

б — коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре (для ламп ДРЛ — 1,1; для ламп ЛЛ — 1,2−1,3).

Реактивная мощность осветительной установки

(2.15)

ОЩВ 1. Для станочного отделения и трансформаторной выбираем осветительный щиток ОЩВ на 6 отходящих линий.

Расчетная мощность для линии 1−5: (n = 10, Рл = 700 Вт, лампы располагаются в пять рядов по 10 ламп в каждом ряду)

Расчетная мощность для линии 6(трансформаторная): (n = 6, Рл = 40 Вт, лампы располагаются по 2 штуки в светильнике, светильники в один ряд по 3 штуки)

Суммарная мощность ОЩВ1:

ОЩВ 2. Для вентиляционной, бытовки, инструментальной, коридора, компрессорной и сварочного участка выбираем осветительный щиток ОЩВ на 6 отходящих линий.

Расчетная мощность для линии 1 (инструментальная): (n = 4, Рл = 65 Вт, лампы располагаются по 2 штуки в светильнике, светильники в один ряд по 2 штуки).

Расчетная мощность для линии 2 (бытовка): (n = 6, Рл = 65 Вт, лампы располагаются по 2 штуки в светильнике, светильники в один ряд по 3 штуки).

Расчетная мощность для линии 3 (коридор): (n = 6, Рл = 65 Вт)

Расчетная мощность для линии 4 (сварочный участок): (n = 8, Рл = 400 Вт)

Расчетная мощность для линии 5 (вентиляционная): (n = 4, Рл = 40 Вт)

Расчетная мощность для линии 6 (компрессорная): (n = 6, Рл = 40 Вт)

Суммарная мощность ОЩВ2:

2.2.3 Выбор марки, способа прокладки и расчет сечения проводников

Для линии от ЩО к светильникам выбираем провода марки АВВГ с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной изоляцией. Выбираем сечение из условия нагрева:

(2.16)

где I_p — максимальный расчетный ток, А;

I_д.д. — длительно допустимый ток, А.

(2.17)

где S_расч — расчетная мощность, кВА;

U_ном — номинальное напряжение, кВ;

Рассмотрим ОЩВ 1.

Расчетный ток линии 1−6:

Учитывая формулу 2.16, выбираем длительно допустимый ток и сечение кабеля [9]: для групповой сети кабель АВВГ 4Ч2.5 с длительно-допустимым током I_д.д=26А.

Расчеты сведем в таблицу.

Таблица 2.15 Выбор проводников для групповой сети от ОЩВ1

Расчетный ток питающего кабеля

Выбираем кабель АВВГ 4Ч16 с длительно-допустимым током I_д.д=72 А.

Рассмотрим ОЩВ 2.

Расчетный ток линии 1:

Учитывая формулу 2.16, выбираем длительно допустимый ток и сечение кабеля [9]: для групповой сети кабель АВВГ 4Ч2.5 с длительно-допустимым током I_д.д=26 А.

Расчеты сведем в таблицу.

Таблица 2.16 Выбор проводников для групповой сети от ОЩВ2

Расчетный ток питающего кабеля

Выбираем кабель АВВГ 4Ч2,5 с длительно-допустимым током I_д.д=26А.

2.2.4 Выбор защитно-коммутационных аппаратов

В данной работе выбираем автоматические воздушные выключатели (автоматы), так как они являются более совершенными по сравнению с предохранителями. Они обеспечивают защиту от перегрузок, токов КЗ и оперативное включение и отключение цепей при полной нагрузке.

Автоматический выключатель и уставки его расцепителей серии ВА выбираем по условиям:

(2.18)

(2.19)

(2.20)

— коэффициент, учитывающий пусковой ток источника света, для ламп ДРЛ равен 1; для люминесцентных равен 1.

Приведем пример выбора автомата для линии 1 в станочном отделении (лампы ДРЛ).

— выбираем характеристику В, исходя из стандартного ряда

Выбираем ВА47−29/3/В20 с номинальным током 20 А, при этом все условия выполняются.

Сведем выбор автоматических выключателей в таблицу 2.17.

Таблица 2.17

Рис. 2.9 Время токовая характеристика отключения ВА47/29

Рис. 2.10 Время токовая характеристика отключения ВА88/32

2.2.5 Расчет токов однофазного короткого замыкания и проверка защиты

Проверку на чувствительность автоматического выключателя на линии от ТП к ОЩВ 1 производим по схеме, показанной на рис. 2.11.

Рис. 2.11 Схема КЗ для проверки на чувствительность автоматического выключателя

Линия выполнена кабелем АВВГ 4×16, длина 0,011 км.

Индуктивные сопротивления кабелей взяты из [2, стр. 139, табл. 2.53].

Рассчитаем кратность:

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 5 с, следовательно, оставляем ранее выбранный выключатель. Проверку на чувствительность автоматического выключателя на линиях, отходящих от ОЩВ 1, производим по схеме, показанной на рис. 2.12, для самой удаленной точки.

Рис. 2.12 Схема КЗ для проверки на чувствительность автоматического выключателя

Линия 5:

Линия выполнена кабелем АВВГ 4×2,5, длина 0,054 км.

Индуктивные сопротивления кабелей взяты из [2, стр. 139, табл. 2.53].

Рассчитаем кратность:

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 0,4 с, следовательно, оставляем ранее выбранный выключатель.

Проверку на чувствительность автоматического выключателя на линии от ТП к ОЩВ 2 производим по схеме, показанной на рис. 2.13.

Рис. 2.13 Схема КЗ для проверки на чувствительность автоматического выключателя

Линия выполнена кабелем АВВГ 4×2,5, длина 0,0225 км.

Индуктивные сопротивления кабелей взяты из [2, стр. 139, табл. 2.53].

Рассчитаем кратность:

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 5 с, следовательно, оставляем ранее выбранный выключатель.

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 5 с, следовательно, оставляем ранее выбранный выключатель.

Проверку на чувствительность автоматического выключателя на линиях, отходящих от ОЩВ 2, производим по схеме, показанной на рис. 2.14, для самой удаленной точки.

Рис. 2.14 Схема КЗ для проверки на чувствительность автоматического выключателя

Линия 6:

Линия выполнена кабелем АВВГ 4×2,5, длина 0,026 км.

Индуктивные сопротивления кабелей взяты из [2, стр. 139, табл. 2.53].

Рассчитаем кратность:

По характеристике определяем время срабатывания:, а максимальное допустимое равно 0,4 с, следовательно, оставляем ранее выбранный выключатель.

2.2.6 Расчет отклонений напряжения в проводниках сети

Рассчитаем потерю напряжения для линии 1 ОЩВ 1.

Расчеты сведем в таблицу 2.17.

Для линии от ТП к ОЩВ 1:

Таблица 2.18 Расчет отклонений напряжения для линий ОЩВ 1

Таблица 2.19 Расчет отклонений напряжения для линий ОЩВ 2

Для линии от ТП к ОЩВ 2:

Как видно из таблицы 2.18, необходимо увеличить сечения кабелей, чтобы уменьшить отклонения напряжения до допустимого значения.

Таблица 2.20 Расчет отклонений напряжения для линий ОЩВ 1

Отклонения напряжения удовлетворяют заданным требованиям: 2% для групповых сетей и 5% для питающих.

Заключение

В данном курсовом проекте необходимо было выполнить проектирование системы электроснабжения цеха промышленного предприятия. Работа состояла из двух частей:

1. проектирование электрической сети 10 кВ;

2. проектирование электрической сети 0,4 кВ (расчет силовой сети и расчет осветительной сети).

В первой части курсового проекта была рассчитана электрическая нагрузка цеха, а так же был проведен расчет осветительной нагрузки по методу удельной мощности:

Р_? = Р_осв+Р_р+Р_{ст.потр.}=41,834+323,3+270 = 635,134 кВт

Q_? = Q_осв+Q_р+Q_{ст.потр.}= 29,285+313,3817+210 = 552,667 кВар

S₌

Далее для компенсации реактивной мощности были выбраны 2 КУ: КРМ 0,4−150−10−61. С учетом скомпенсированной мощности был выбран трансформатор ТМ-630/10 — трехфазный трансформатор с естественным масляным охлаждением с переключателем без возбуждения. Питающая линия выполнена кабелем ААШв 3Ч35 и защищается выключателем BB/TEL-10−20/1000У2- выключатель вакуумный.

По результатам светотехнического расчета были приняты к установке лампы: в станочном отделении устанавливаем лампы ДРЛ 700, на сварочном участке устанавливаем лампы ДРЛ 400, в трансформаторной, вентиляционной и компрессорной устанавливаем лампы ЛЛ, номинальная мощность этих ламп составляет 40 Вт, в бытовке, инструментальной и коридоре устанавливаем лампы ЛЛ, номинальная мощность этих ламп 65 Вт.

Для цеха выбираем светильники РСП-08В-700−713 IP 54. Для сварочного участка выбираем светильники РСП-11−400−002 IP 52. Для вспомогательных помещений выбираем светильники ЛСП-01В-2*40−231 5'0 и ЛСП-01В-2*65−231 5'0.

Во второй части курсового проекта были выбраны сечения кабелей АВВГ для всех ЭП и для линий, соединяющих ТП и СП, а так же защитно-коммутационные аппараты (автоматические выключатели). Электроприемники были распределены по распределительным шкафам типа ПР11−3060, ПР11−3068 и ПР11−3078.

Для осветительной сети также были выбраны кабели марки АВВГ. Сечения проводников были выбраны из условия нагрева и проверены по условию потери напряжения. Величина потери напряжения не превышает допустимых значений. Также для защиты линий были выбраны автоматические выключатели и проведена их проверка на чувствительность. Все выбранные выключатели удовлетворяют заданным условиям.

1. СНиП 23−05−95. Естественное и искусственное освещение. — М.: Минстрой России, 1995.

2. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю. Г. Барыбина и др. — М.: «Энергоатомиздат», 1990.

3. Электронный каталог «Расчет освещения».

4. Осветительные установки / Кнорринг Г. М. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинг. отд-ние, 1981. — 288 с.

5. Справочная книга по светотехнике. / Под ред. Ю. Б. Айзенберга. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 472 с., ил.

6. Электронный каталог «Светильники».

7. Электронный каталог «Конденсаторные установки».

8. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. — 2-е изд., перераб. — М.: Энергия, 1980. — 600 с., ил.

9. Электронный каталог «Кабели и провода».

10. Электронный каталог «Автоматы».

11. Правила устройства электроустановок. — 7-е издание. — М.: изд-во НЦ ЭНАС, 2003.

12. Электрическая часть электростанций и подстанций / Б. Н. Неклепаев, И. П. Крючков — М.: «Энергоатомиздат», 1989 г.

13. Справочник по расчёту эл. сетей / Шаповалов И. Ф. — 3-е изд., перераб. и доп. — К.: Будивельник, 1986. — 224 с.