Проектирование системы электроснабжения предприятия по изготовлению бетонных строительных материалов
Министерство
образования и науки Кыргызской Республики
Иссык-Кульский
государственный университет
имени Касыма
Тыныстанова
Кафедра
«Электроснабжения и электроники»
Дипломный
проект
Проектирование
системы электроснабжения предприятия по изготовлению бетонных строительных
материалов
Специальность:
551701.03 «Электроснабжение»
Руководитель:
к.ф.-м.н., доцент Клименко О.И.
Исполнитель:
ст.гр. ЭС-51 Обиленцев Анатолий.
Рецензент:
к.т.н.,
доцент Урсеитов О.
Допущен
к защите __________ зав. кафедрой «Электроснабжения и электроники» Чыныбаев
Р.Р.
Содержание
Введение
. Обоснование проекта
2. Расчет электрических нагрузок
предприятия
2.1 Расчет подробно рассчитываемого
цеха
.2 Расчет электрических нагрузок по
цехам
.3 Расчет осветительной нагрузки
.4 Расчет картограммы электрических
нагрузок
. Распределение электроэнергии
.1 Построение схемы электроснабжения
.2 Выбор генераторных установок
.3 Выбор трансформатора
.4 Выбор сечения кабелей и
шинопроводов
.5 Проверка электрической сети на
потери напряжения
.6 Выбор коммутационно - защитных
аппаратов
. Выбор основного
электрооборудования Ру 0,4 кВ
.1 Выбор выключателей
.2 Выбор жестких шин
.3 Выбор изоляторов
.4 Выбор трансформаторов тока
. Расчет токов короткого замыкания
.1 Расчет тока КЗ цепи генератора
.2 Расчет тока КЗ цепи
трансформатора
5.3 Проверка выбранного оборудования
по условию КЗ
6. Расчет внешнего электроснабжения
6.1 Выбор КЛ
.2 Выбор электрооборудования РУ 10
кВ
7. Собственные нужды
. Выбор релейной защиты и автоматики
.1 Расчет защиты генераторов
8.2 Расчет защиты трансформатора
.3 Расчет защиты питающей кабельной
линии
.4 Расчет уставок АВР
. Безопасность жизнедеятельности
Заключение
Список литературы
АННОТАЦИЯ
Объектом проектирования является промышленное
предприятие по производству бетонных строительных материалов.
Целью проектирования является: электроснабжение
данного предприятия с применением автономных источников питания, расчет цеховых
электрических нагрузок, расчет и выбор внутрицеховых сетей, а также питающих
линий, выбор коммутационно-защитной аппаратуры, выбор релейной защиты питающих
элементов, расчет контура защитного заземления, молниезащиты и освещения.
ВВЕДЕНИЕ
Современное предприятие любой отрасти
промышленности - это совокупность новейшего оборудования и технологий, правильно
организованные инженерные сети и бесперебойная работа всех звеньев этой цепи.
Обеспечить функционирование такого сложного объекта необходимо еще на стадии
подготовки к запуску оборудования в работу, предусмотрев заранее наличие
источников электроснабжения и целостной системы подачи электрической энергии с
помощью проектирования электроснабжения предприятий.
Затраты на энергоресурсы и системы
энергоснабжения промышленных предприятий составляют от 5 до 60% себестоимости
продукции в зависимости от ее вида. Доля затрат на энергоресурсы имеет
устойчивую тенденцию к увеличению во всем мире, а в Кыргызстане - в большей
мере в связи со спецификой переходной экономики. В конечном счете, эффективное
использование энергоресурсов самым непосредственным образом влияет на
конкурентоспособность продукции предприятия.
Рациональное использование энергии позволит
избежать потерь в линиях, а значит, отразится и на себестоимости производимой
продукции, и на уровне заработной платы сотрудников. Проектирование
электроснабжения здания и цехов промышленных предприятий поможет решить
проблемы экономии энергоресурсов и минимизации потерь.
Любой специалист, имеющий опыт работы с
электросетями и установками хорошо владеет практическими навыками, но не всегда
способен учесть все нюансы создания проекта электроснабжения промышленного
предприятия. Поэтому наиболее качественные результаты дает совместная работа
над данным проектом компетентных сотрудников предприятия и
специалистов-проектировщиков.
Целью является разработка проекта электроснабжение
предприятия по производству бетонных строительных материалов, обеспечение
надежного и качественного электропитания технологического и вспомогательного
оборудования.
При проектировании руководствовался директивными
и другими нормативными документами, в частности Правилами устройства
электроустановок [1], Инструкцией по проектированию электроснабжения
промышленных предприятий. СН 174-75 [2] и Инструкцией по проектированию
силового и осветительного электрооборудования промышленных предприятий СН 357-77
[3].
. ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
Краткая характеристика объекта
Номенклатура выпускаемых изделий:
блоки стеновые;
стеновые панели;
теплоизоляционные плиты;
сухие строительные смеси.
Ячеистый бетон (газобетон) - это легкий, прочный
и экологичный, искусственный пористый камень. Ячеистые бетоны изготавливают из
вяжущего, кремнеземистого компонента, порообразователя и воды. Вяжущими для
производства ячеистых бетонов служат цемент, известь, гипс, а также как сырьё
будут использоваться отходы ТЭЦ. За счет уникального сочетания своих высочайших
технологических и эксплуатационных качеств газобетонные блоки уже давно
лидируют на рынке стеновых материалов. Изделия из ячеистого бетона, позволяют
экономить средства строителям и владельцам домов: высокая экономичность -
повышенное удобство и функциональность.
Для производства газобетонов на предприятии
используется современная автоматизированная линия. Объем выпускаемой продукции
320 тыс. м3 в год. Работа предприятия рассчитана на трехсменную работу, Тмах
=7200 часов.
В производстве газобетона высокие требования
предъявляются к предварительной подготовке и дозированию сырьевых материалов,
контролю процесса ферментации, точности профилирования и резки блоков, а также
к автоматическому управлению всеми производственными процессами.
Автоматизированная линия является высокопроизводительным, автоматизированным и
компьютеризированным оборудованием для производства широкого ассортимента
газобетонных изделий высочайшего качества. Указанные особенности производства
требуют обеспечения надежности и независимости электроснабжения на данном
предприятии, для чего предлагаем применить автономное электроснабжение. Такое
решение принято в свете возможных перебоев электроснабжения, которые могут
привести к нарушению технологий и недоотпуску продукции, что в свою очередь
приведет к невыполнению обязательств перед поставщиками и возможному
невыполнению строительства в заданные сроки. Еще одним аргументом за
использование автономных источников - это возможность вырабатывать вместе с
электричеством тепловую энергию без расхода лишнего топлива. Такая технология
получения тепловой энергии называется когенерацией.
Производство размещено в четырех цехах: цех
приемки и подготовки сырьевых материалов, цех помола золы, цех по производству
блоков из газобетона, цех по производству сухих строительных смесей. Общая
площадь производственных цехов составляет 12000 м2. Установленная мощность
производственного оборудования 2531 кВт, рабочее напряжение 380/220 В. Сведения
об электроприемниках (ЭП) приведены в таблице 1.1. Нагрузка представлена
потребителями I и III
категории по надежности электроснабжения. К нагрузке I
категории относятся потребители основного производства - цех №: 1, 2, 3, 4. К
нагрузке III категории
относятся остальные потребители предприятия - цех №: 5, 6.
Таблица 1.1 - Сведения об электроприемниках
|
Наименование
электроприемника
|
Установленная
мощность РУ, кВт
|
kи
|
cosϕ
|
|
Цех
по производству блоков газобетона
|
|
Дозирование
и смешивание. Ударопрочная пластина.
|
205
|
0,8
|
0,8
|
|
Транспортная
тележка.
|
30
|
0,5
|
0,75
|
|
Толкатель
форм. Машина обработки формы. Машина для смазки форм. Рельсовая тележка.
|
55
|
0,6
|
0,75
|
|
Машина
для кантования.
|
40
|
0,9
|
0,75
|
|
Тележка.
Боковой триммер. Машина резки по толщине.
|
120
|
0,7
|
0,75
|
|
Подающее
устройство автоклавных поддонов.
|
10
|
0,6
|
0,75
|
|
Машина
поперечной резки.
|
35
|
0,9
|
0,75
|
|
Погрузочная
машина.
|
57
|
0,8
|
0,75
|
|
Механизм
подачи автоклавных тележек. Передаточная вагонетка. Двери автоклава.
|
140
|
0,4
|
0,75
|
|
Механизм
для удаления нижнего слоя.
|
42
|
0,9
|
0,75
|
|
Разделительная
машина. Подача автоклавных поддонов.
|
60
|
0,8
|
0,75
|
|
Укладочно-сортировочная
машина.
|
57
|
0,8
|
0,75
|
|
Система
транспортировки пакетов. Прессовка пакетов.
|
50
|
0,8
|
0,75
|
|
Машина
вытяжки.
|
25
|
1
|
0,75
|
|
Мастерские
|
35
|
0,3
|
0,75
|
|
Паровой
котел.
|
80
|
0,9
|
0,8
|
|
Охладитель
|
50
|
0,8
|
0,8
|
|
Насосная
технического водопровода
|
16
|
0,8
|
0,75
|
|
Вентиляция
|
72
|
0,8
|
0,85
|
|
Итого
по цеху
|
1185
|
-
|
-
|
|
Другие
цеха
|
|
Цех
приемки и подготовки сырьевых материалов
|
410
|
0,65
|
0,7
|
|
Цех
помола золы
|
390
|
0,6
|
0,75
|
|
Цех
по производству сухих строительных смесей
|
235
|
0,7
|
0,8
|
|
Склад
|
22
|
0,3
|
0,8
|
|
Административно-технический
корпус
|
80
|
0,7
|
0,85
|
|
Итого
по предприятию
|
2531
|
|
2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРЕДПРИЯТИЯ
2.1 Расчет подробно
рассчитываемого цеха
В качестве подробно рассчитываемого цеха примем
цех по производству блоков из газобетона №1 (чертеж 140211-12-ПЛ.02.00).
Для определения расчетной нагрузки группы
трехфазных электроприемников (ЭП) на разных ступенях системы электроснабжения
промышленных предприятий применим метод упорядоченных диаграмм или коэффициента
максимума[4], по которому:
где Км - коэффициент максимума активной нагрузки
при длительности интервала осреднения 30 мин;
Рсм - средняя активная нагрузка за наиболее
загруженную смену, Вт;
Ки - коэффициент использования;
Рном - номинальная активная мощность этой
группы, Вт.
Расчетная реактивная нагрузка группы
электроприемников равна при:
где nЭ
- эффективное число электроприемников группы, шт;
Qсм - средняя
реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену, вар;
tgϕ
- коэффициент реактивной мощности.
Полная расчетная нагрузка группы трехфазных
электроприемников определяется выражением:
Эффективное (приведенное) число
электроприемников - это такое число однородных по режиму электроприемников
одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетного максимума РР, что и
группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы.
. При n
= 4 и более фактических электроприемников в группе допускается приведенное
число nЭ считать равным
фактическому, если отношение (кратность) равно:
где Рном.макс, Рном.мин -
соответственно номинальные активные мощности наибольшего и наименьшего
электроприемников в группе, Вт.
. При 
>
3 и 
приведенное
число электроприемников
Если найденное по этой формуле nЭ
оказывается больше фактического числа электроприемников n,
то следует принять nЭ = n.
Произведем подробный расчет цеха по производству
ячеистого бетона.
Ведомость электрических нагрузок представлена в
таблице 2.1. Электроприемники подключены к силовым распределительным пунктам
СП-1, СП-2, СП-3, СП-4.
Для каждой группы электроприёмников производим
следующие расчёты: Pсм и Qсм.
Для электроприемников машины кантования: Рном =
40 кВт, Ки = 0,7,
cosϕ =
0,75 (tgϕ
= 0,88); получаем сменную мощность за наиболее загруженную смену:
При расчете максимальной нагрузки выбираем
условия расчета эффективного числа электроприемников nЭ.
Так, для СП-1 имеем: n
= 20, Ки > 0,2, m > 3,
тогда получаем
Принимаем nЭ
= 14 шт.
Следовательно, в период максимального (30 мин.)
потребления электроэнергии работают 14 ЭП со средним коэффициентом
использования:
Таблица 2.1 - Ведомость нагрузок по
подробно рассчитываемому цеху
|
№
п/п
|
Наименование
элекприемников
|
Кол-во
ЭП
|
Мощность
одного ЭП, кВ
|
Общая
установленная мощность, кВт
|
|
Силовой
пункт 1 (СП-1)
|
|
1
|
Дозирование
и смешивание. Вибрационная пластина.
|
5
|
70
|
62
|
31
|
22
|
20
|
205
|
|
2
|
Транспортная
тележка
|
1
|
30
|
|
|
|
|
30
|
|
3
|
Толкатель
форм. Машина обработки формы. Машина для смазки форм. Рельсовая тележка.
|
5
|
18
|
12
|
9
|
8
|
8
|
55
|
|
4
|
Машина
для кантования
|
2
|
28
|
12
|
|
|
|
40
|
|
5
|
Тележка.
Боковой триммер. Машина резки по толщине.
|
3
|
48
|
42
|
30
|
|
|
120
|
|
6
|
Подающее
устройство автоклавных поддонов.
|
1
|
10
|
|
|
|
|
10
|
|
7
|
Вентиляция
и дымоудаление
|
4
|
1,5
|
1,5
|
1,5
|
1,0
|
|
5,5
|
|
Силовой
пункт 2 (СП-2)
|
|
8
|
Машина
поперечной резки.
|
2
|
25
|
10
|
|
|
|
35
|
|
9
|
Погрузочная
машин
|
2
|
40
|
17
|
|
|
|
57
|
|
10
|
Подачи
автоклавных тележек. Передаточная вагонетка. Двери автоклава.
|
3
|
60
|
50
|
30
|
|
|
140
|
|
11
|
Механизм
для удаления нижнего слоя
|
2
|
30
|
12
|
|
|
|
42
|
|
12
|
Вентиляция
|
4
|
20
|
6
|
|
|
|
66
|
|
13
|
Управление
автоклавом
|
1
|
2
|
|
|
|
|
2
|
|
Силовой
пункт 3 (СП-3)
|
|
14
|
Разделительная
машина. Подача автоклавных поддонов.
|
3
|
35
|
17
|
8
|
|
|
60
|
|
15
|
Укладочно-сортировочная
машина.
|
2
|
45
|
12
|
|
|
|
57
|
|
16
|
Система
транспортировки пакетов. Прессовка пакетов.
|
3
|
30
|
12
|
8
|
|
|
50
|
|
17
|
Машина
вытяжки
|
2
|
21
|
4
|
|
|
|
25
|
|
18
|
Вентиляция
|
1
|
4,4
|
|
|
|
|
4,4
|
|
19
|
Мастерские
|
8
|
4
|
3,2
|
2
|
1,6
|
0,4
|
35
|
|
Силовой
пункт 4 (СП-4)
|
Паровой
котел
|
2
|
65
|
15
|
|
|
|
80
|
|
21
|
Охладитель
|
2
|
45
|
5
|
|
|
|
50
|
|
22
|
Насосная
технического водопровода
|
2
|
8
|
8
|
|
|
|
16
|
|
Всего
|
52
|
1
… 75 кВт
|
1185
кВт
|
Коэффициент максимума: Км = f(nЭ;
Ки) = 1,13.
Активная максимальная расчетная мощность для
СП-1:
Реактивная максимальная расчетная
мощность для СП-1 при nЭ > 10:
Полная максимальная расчетная
мощность для СП-1:
Максимальный расчетный ток нагрузки
силового пункта СП-1:
Аналогичные расчеты выполняем и для
других электроприемников и силовых пунктов. Полученные результаты сведены в
таблицу 2.2.
2.2 Расчет
электрических нагрузок по цехам
Расчет нагрузок по остальным цехам
производится по укрупненным показателям, так как заданы суммарные установленные
мощности электроприемников по цехам, но неизвестен их состав. Коэффициент
использования 
и мощности 
выбирается
в соответствии с группой цеха и характером нагрузки, согласно [5]. Эффективное
число электроприемников определим по формуле
где Pср.э.
- средняя мощность одного электроприемника, кВт.
Все расчеты электрических нагрузок по цехам
сведем в таблицу 2.3.
Таблица 2.2 - Сводная информация по подробно
рассчитываемому цеху
|
Наименование
групп электроприемников
|
Кол-во
ЭП n, шт.
|
Установленная
мощность, кВт
|
Модуль
силовой сборки m
|
Коэффи-циент
исполь-зования Ки,а
|
cosφ
|
tgφ
|
Средняя
мощность за максимально загруженную смену
|
Эффек-тивное
число ЭП nЭ, шт.
|
Коэффи-циент
макси-мума Км
|
Максимальная
расчетная мощность
|
Макси-мальный
расчетный ток Iр,А
|
|
|
Одного
ЭП Рном,
|
Общая
рабочая
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min
|
max
|
|
|
|
|
|
Рсм,
кВт
|
Qсм, квар
|
|
|
Рр,
кВт
|
Qр, квар
|
Sр, ВА
|
|
|
СП-1
|
|
Дозирование
и смешивание. Вибрационная пластина.
|
5
|
9
|
70
|
205
|
47
|
0,8
|
0,8
|
0,75
|
164
|
123
|
-
|
-
|
185
|
123
|
222
|
338
|
|
Транспортная
тележка
|
1
|
|
30
|
30
|
|
0,5
|
0,75
|
0,88
|
15
|
13,2
|
-
|
-
|
16,9
|
13,2
|
21,5
|
33
|
|
Толкатель
форм. Машина обработки формы. Машина для смазки форм. Рельсовая тележка.
|
5
|
8
|
18
|
55
|
|
0,5
|
0,75
|
0,88
|
27,5
|
24,2
|
-
|
-
|
31,08
|
24,2
|
39,4
|
60
|
|
Машина
для кантования
|
2
|
12
|
28
|
40
|
|
0,7
|
0,75
|
0,88
|
28,0
|
24,6
|
-
|
-
|
31,6
|
24,6
|
40,1
|
61
|
|
Тележка.
Боковой триммер. Машина резки по толщине.
|
3
|
32
|
40
|
120
|
|
0,7
|
0,75
|
0,88
|
84,0
|
73,9
|
-
|
-
|
94,9
|
73,9
|
120
|
183
|
|
Подающее
устройство автоклавных поддонов.
|
1
|
|
10
|
10
|
|
0,6
|
0,75
|
0,88
|
6
|
5,28
|
-
|
-
|
6,78
|
5,3
|
8,6
|
13
|
|
Вентиляция
и дымоудаление
|
4
|
1
|
1,5
|
5,5
|
|
0,8
|
0,85
|
0,62
|
4,4
|
2,73
|
-
|
-
|
4,97
|
2,73
|
5,67
|
9
|
|
Итого
по СП-1
|
21
|
1
|
70
|
465,5
|
>3
|
0,71
|
0,78
|
0,81
|
329
|
267
|
14
|
1,13
|
372
|
267
|
458
|
696
|
|
Итого
по СП-2
|
14
|
5
|
60
|
342
|
>3
|
0,59
|
0,75
|
0,87
|
200
|
175
|
12
|
1,23
|
246
|
175
|
302
|
459
|
|
Итого
по СП-3
|
19
|
0,2
|
45
|
231
|
>3
|
0,69
|
0,75
|
0,88
|
160
|
140
|
10
|
1,16
|
185
|
154
|
241
|
366
|
|
Итого
по СП-4
|
6
|
5
|
65
|
146
|
>3
|
0,85
|
0,8
|
0,76
|
117
|
89
|
4
|
1,14
|
133
|
98,2
|
165
|
251
|
|
Итого
по цеху
|
60
|
1
|
70
|
1185
|
|
0,72
|
0,77
|
0,83
|
805
|
671
|
40
|
1,09
|
932
|
694
|
1174
|
1772
|
Таблица 2.3 - Расчет нагрузок по цеха
|
Номер
цеха
|
РУСТ,
кВт
|
КИ
|
cosϕ
|
tgϕ
|
nЭ, шт
|
КМ
|
Максимальная
расчетная мощность
|
IР, А
|
|
|
|
|
|
|
|
PР, кВт
|
QР, квар
|
SР, кВ·А
|
|
|
1
|
1185
|
0,72
|
0,77
|
0,83
|
40
|
1,09
|
932
|
711
|
1174
|
1772
|
|
2
|
470
|
0,65
|
0,7
|
0,9
|
9
|
1,28
|
391
|
302
|
494
|
751
|
|
3
|
486
|
0,6
|
0,75
|
0,88
|
6
|
1,37
|
399
|
282
|
489
|
743
|
|
4
|
288
|
0,7
|
0,8
|
0,75
|
14
|
1,13
|
228
|
151
|
273
|
415
|
|
5
|
22
|
0,3
|
0,8
|
0,75
|
4
|
2,14
|
14,1
|
5,4
|
15,1
|
23,0
|
|
6
|
80
|
0,7
|
0,85
|
0,62
|
56
|
1,09
|
61,0
|
34,7
|
70,2
|
107
|
|
Итого
|
2531
|
-
|
0,77
|
-
|
129
|
-
|
2025
|
1486
|
2515
|
3630
|
2.3 Расчет
осветительной нагрузки
После ввода помещения и обработки геометрии
помещения, для расчета необходимо выбрать тип освещения, определить нормируемую
освещенность, выбрать тип светильников.
Расчет будем вести для системы общего освещения.
К установке примем светильники: внутреннее
освещение - HBT 400M [6], наружное освещение -NTV 123 E60.
Нормируемая освещенность, согласно[7] - для
общего постоянное наблюдения за ходом производственного процесса: при
постоянном пребывании людей в помещении - VIII
разряд зрительной работы равна 200 лк. Тогда необходимое значение освещенности
определим по формуле:
где Ен - значение освещенности, лк;
kЗ -
коэффициент запаса[7].
Тогда для цеха №1 получим:
для остальных цехов расчет произведем
аналогично, результат сведем в таблицу 2.4.
Расчетная нагрузка осветительных установок
определяем по формуле:
где Кс.о. - коэффициент спроса осветительной
нагрузки [8];
Рн.о. - номинальная мощность осветительной
установки, кВт.
Результаты по расчету сведены в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 - Мощность осветительной нагрузки
№ Наименование цеха 
КС.ОcosϕРН.О.,
кВтFЦ,
|
м2РР.О.,
кВтSР.О., кВ·А
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
Цех
по производству блоков из газобетона
|
120
|
0,85
|
0,95
|
26,8
|
7920
|
21,6
|
22,8
|
|
2
|
Цех
приемки и подготовки сырьевых материалов
|
120
|
0,85
|
0,95
|
4,80
|
900
|
3,67
|
3,86
|
|
3
|
Цех
помола золы
|
120
|
0,85
|
0,95
|
4,80
|
880
|
3,59
|
3,78
|
|
4
|
Цех
производства сухих строительных смесей
|
120
|
0,85
|
0,95
|
4,80
|
280
|
1,14
|
1,24
|
|
5
|
Склад
|
120
|
0,6
|
0,95
|
4,10
|
1500
|
3,69
|
3,89
|
|
6
|
Административно-технический
корпус
|
420
|
0,9
|
0,95
|
17,9
|
350
|
5,64
|
5,94
|
|
7
|
Освещение
территории
|
4,5
|
0,6
|
0,95
|
6
|
-
|
3,60
|
4,97
|
2.4 Расчет картограммы
электрических нагрузок
При проектировании системы электроснабжения на
генплан предприятия наносятся все производственные цеха с картограммой
нагрузок. Картограмма нагрузок представляет собой размещенные в генплане
окружности, центры которых совпадают с центрами нагрузок цехов, а площади
кругов пропорциональны расчетным активным нагрузкам. Каждый круг делится на
секторы, площади которых пропорциональны расчетным активным нагрузкам
электроприемников напряжением до 1000 В, электроприемников напряжением выше
1000 В и электрического освещения. При этом радиус окружности r
и соотношения секторов в процентах - ННi,
НBi, НОi,
для каждого цеха соответственно определяются:
, 
, 
,
где Ppi,
Pp,нi,
Pp.вi,
Pp.оi
- расчетные активные нагрузки соответственно все го цеха, ЭП напряжением до
1000 В, ЭП напряжением выше 1000 В и электрического освещения, кВт;
m - масштаб площадей
картограммы нагрузок, кВт/м2.
В данном проекте ЭП с Uном
> 1000 В не используются.
Расчетные нагрузки и координаты цехов для
расчета картограммы приведены в таблице 2.5.
Рассчитаем 1 цех:
мм; 
%; 
%.
Для других цехов считаем аналогично,
результаты занесём в таблицу 2.5.
Нанесем окружности на рисунок 2.1.
Таблица 2.5 - Расчет картограммы
нагрузок
|
№
цеха
|
РP.Hi
|
РP.O
|
РP.Σ
|
SН
|
X
|
Y
|
r
|
НН
|
НО
|
|
кВт
|
кВт
|
кВт
|
кВ·А
|
м
|
м
|
мм
|
%
|
%
|
|
1
|
932
|
21,6
|
954
|
1189
|
118
|
66
|
22,5
|
97,7
|
2,31
|
|
2
|
391
|
3,67
|
395
|
498
|
48
|
66
|
14,5
|
98,8
|
1,28
|
|
3
|
399
|
3,59
|
403
|
493
|
24
|
87
|
14,6
|
98,9
|
1,14
|
|
4
|
228
|
1,14
|
229
|
275
|
36
|
115
|
11,0
|
99,1
|
0,992
|
|
5
|
14,1
|
3,69
|
17,8
|
19
|
156
|
123
|
3,15
|
77,7
|
22,3
|
|
6
|
61,0
|
3,81
|
64,8
|
74
|
165
|
30
|
5,93
|
92,9
|
7,14
|
|
итого
|
2025
|
37,5
|
2064
|
2548
|
|
Центр электрических нагрузок предприятия
является символическим центром потребления электрической энергии (активной мощности)
предприятия, координаты которого находятся по выражениям:
где xi,
yi - координаты
центра i-го цеха на плане предприятия, м.
Координаты центра нагрузок рассчитаны и
полученные результаты - х0 = 79 м, у0 = 75 м.
Нанесем ЦЭН на картограмму нагрузок (рисунок
2.1).
Место расположения электрогенераторной и
подстанции выбрано исходя из следующих условий:
центра электрических нагрузок;
площади, необходимой для электрооборудований;
рельефа местности;
наличия коридоров для прокладки кабельных линии
с учетом охранной зоны.
Рисунок 2.1 - Картограмма электрических нагрузок
На основе сказанного принимаем месторасположение
электрогенераторной пристроенной к цеху по производству блоков из газобетона
№1, как указанно на рисунке 2.1.
Вывод: в данном разделе произвели расчет
электрических нагрузок предприятия, необходимых для построения схемы
электроснабжения и выбора мощности источников питания.
. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОНЕРГИИ
3.1 Построение схемы
электроснабжения
электрический нагрузка замыкание
напряжение
Схема электроснабжения должна быть проста,
безопасна и удобна в эксплуатации, экономична, удовлетворять характеристике
окружающей среды, обеспечивать применение индустриальных методов монтажа.
Схема главных соединений. Согласно [1],
электроснабжение потребителей I
и II категории должно
осуществляется от двух независимых взаиморезервируемых источников питания. Так
как на предприятии принято решении об установке - КГУ на базе газопоршневого
двигателя, принимаем к установке двух таких агрегатов. Далее построение схемы
электроснабжение изобразим в виде схемы на рисунке 3.1.
Схема распределительных сетей. Согласно[4],
внутрицеховые сети выполняются по радиальным магистральным и смешанным схемам.
В нашем проекте, рациональным будет использование смешанной схемы (чертеж
140211-12-СХ.03.Э3). Питание электроприемников цехов, прилегающих к
электрогенераторной, будет осуществляется с использованием магистральных шинопроводов
ШМА 5. Питание отдельно стоящих цехов будет осуществляться при помощи кабельных
линий.
Распределение нагрузки. Нагрузку между
генераторами распределим следующим образом:
генератор №1 - цех №1, 5, 6,
генератор №2 - цех №2, 3, 4;
таким образом нагрузка на генераторы составляет
1256 и 1259 кВ·А, соответственно.
Рисунок 3.1 - Построение главной
схемы электроснабжения
.2 Выбор
генераторных установок
Современной мировой промышленностью выпускается
сегодня большое количество видов газопоршневых электростанций. Сегодня
популярность газовых генераторов растет в геометрической прогрессии с каждым
годом.
В данном проекте используем когенерационные
установки Caterpillar.
Мощность автономных источников согласно [9], определяется по выражению:
где ΣРр
- максимальная расчетная мощность, кВт;
Ррез - величина резервной мощности, кВт.
Величину резервной мощности принимаем равной 10
%, от максимальной нагрузки на генератор, такое значение выбрано из расчета
подключения нагрузки собственных нужд и на некоторый запас учитывающий
перспективу роста нагрузок
Принимаем к установке газопоршневую
когенерационную электрогенераторную установку G3516В с генератором SR4B (чертеж
140211-12-ПЛ.04.00), мощностью 1165 кВт [10] .
3.3 Выбор
трансформатора
В данном проекте трансформаторная подстанция
является резервным источником, поэтому мощность трансформатора выбирается при
условии резервировании обоих генераторов, но при этом примем, что оба
генератора одновременно отключится не могут. Данное условие принято из того
расчета, что в нормальном режиме вероятность аварии обоих генераторов мала, но
при выводе одного из генераторов в ремонт, вероятность отказа второго более
логична. То есть «наброс» нагрузки будет двухступенчатым.
Мощность трансформатора выбираем по формуле:
где K12
- коэффициент участия в нагрузке потребителей 1-й и 2-й категории, %;
,4 - коэффициент, учитывающий нагрузочную способность;
Smax -
максимальная нагрузка, кВ·А.
Коэффициент К12 для расчета мощности
трансформатора примем равным 1, так как нагрузка потребителей III
категории не велика и ею можно пренебречь. Примем максимальную нагрузку Smax
, равной расчетной мощности нагрузки всего предприятия ΣSН
= 2515 кВ·А.
Примем к установке трансформатор ТМГ
- 2500/10 [11].
Таблица 4.1 - Каталожные данные выбранного
трансформатора
|
Тип
трансформатора
|
Номинальная
мощность, кВ·А
|
Номинальное
напряжение, кВ
|
ΔPхх,
кВт
|
ΔPкз,
кВт
|
Uкз,%
|
Iхх,
%
|
|
|
ВН
|
НН
|
|
|
|
|
|
ТМГ
- 2500
|
2500
|
10
|
0,4
|
2,5
|
26,5
|
6,0
|
1,1
|
Определим коэффициент загрузки трансформатора
для двух ступеней: резервирование одного генератора и резервирование обоих
генераторов. Коэффициент загрузки определяется по формуле:
где Sт.ном.
- номинальная полная мощность трансформатора, кВ·А;
SН - расчетная
нагрузка потребителей подключенная к генератору, кВ·А.
Так как нагрузка распределена равномерно между
генераторами: 1256 кВ·А и 1259 кВ·А, для определения КЗ первой ступени примем SН
= 1259.
Тогда КЗ, равен:
- первая ступень 
вторая ступень 
Проверять выбранный трансформатор на
перегрузки, нет необходимости, даже при резервировании обоих генераторов данный
трансформатор будет работать, в номинальном режиме. А также при росте нагрузок
обеспечивать полное резервирование.
3.4 Выбор сечения
кабелей и шинопроводов
Расчет и выбор кабелей. Прежде необходимо
выбрать марку проводника, определится с условиями его прокладки и затем
выполнить расчет.
Для определения марки кабеля, которым будет
осуществляться прокладка распределительных сетей, необходимо учесть особенности
окружающей среды помещений цехов, а при прокладке кабелей вне помещений
особенности грунта данного предприятия. Для прокладки внутри помещений выбираем
кабель марки ВВГнг-LS
[12], прокладка будет производится в кабельных коробах, а для прокладки кабелей
вне помещений и в земле ВБбШв.
Сечение кабелей напряжением до 1000 В
определяется по экономической плотности тока[1], так как число часов
использования максимума нагрузки на предприятии свыше 5000 часов:
где JЭК -
нормированное значение плотности тока, А/мм2 .
Рассмотрим пример расчета линии СП-1-Машина для
кантования (сборка).
Исходные данные: РР = 31,6 кВт, QР
= 24,6 квар, SР = 40,1 кВ∙А,
L =61м, IР
= 61 А. Кабель прокладывается в коробе, совместно с другими силовыми кабелями,
число силовых кабелей в коробе не более 4.
Тогда экономически целесообразное сечение, равно
принимаем сечение кабеля 25 мм2.
Далее проверяем выбранный кабель по условиям
нагрева:
где Iдоп
- длительно допустимый ток нагрузки для кабеля данного сечения, А;
Кпрокл - коэффициент учитывающий способ
прокладки кабелей.
При определении Кпрокл контрольные и резервные
кабели не учитываются.
Для кабеля сечением 25 мм2 ,длительно допустимый
ток нагрузки равен Iдоп = 115 А
[12]. Проверим кабель по нагреву с учетом его прокладки, примем коэффициент
прокладки равным 0,67, согласно [1]:
равенство выполняется, выбранный кабель проходит
по условиям нагрева.
Выбор кабелей для остальных электроприемников
цеха выбираем аналогично результаты сведем в таблицу 3.1.
Выбор шинопровода. Произведем выбор сечения
шинопровода питающего силовые пункты, в качестве устанавливаемого принимаем
шинопровод марки ШМА 5 [13]. Сечение выбирается по экономической плотности
тока. Нагрузка в начале шинопровода составляет IР
= 1759 А, тогда сечение токопроводящих шин шинопровода равно
принимаем шинопровод ШМА 5 - 2500, с
сечением фазных шин F = 2240 мм2.
Силовые пункты запитываются с помощью кабелей
через ответвительные секции без коммутационного аппарата.
Расчеты для остальных цехов произведем
аналогично, учитывая при этом, что прокладка кабелей питающих отдельно стоящие
цеха производится в земле. Результаты расчетов приведем в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 - Выбор электрических сетей
|
Наименование
электропотребителей
|
Sр, кВ·А
|
Iр.к.,
А
|
Fэ,
мм2
|
Fпр.,
мм2
|
кол-во
|
Iдоп,
А
|
I'доп
А
|
L, км
|
|
Цех
приемки и подготовки сырьевых материалов
|
498
|
751
|
1494
|
ШМА
5 1600 А (1380 мм2)
|
1600
|
1600
|
0,095
|
|
Цех
помола золы
|
489
|
743
|
|
|
|
|
|
|
Цех
производства сухих строительных смесей
|
273
|
417
|
154
|
150
|
1
|
435
|
435
|
0,09
|
|
Склад
|
19
|
29
|
11
|
10
|
1
|
90
|
90
|
0,05
|
|
Административно-технический
корпус
|
74
|
113
|
42
|
50
|
1
|
145
|
116
|
0,21
|
Таблица 3.1 - Выбор кабелей для
электроприемников подробно рассчитываемого цеха
|
КЛ
|
Iр.к.,
А
|
Fэ,
мм2
|
Fпр.,
мм2
|
кол-во
|
Iдоп,
А
|
I'доп
А
|
L, км
|
Марка
и сечение кабеля
|
|
СП-1
|
696
|
128
|
120
|
2
|
260
|
260
|
0,01
|
ВВГнг-LS
5×120
|
|
Транспортная
тележка
|
33
|
12
|
16
|
1
|
75
|
75
|
0,021
|
ВВГнг-LS
5×16
|
60
|
22
|
25
|
1
|
95
|
64
|
0,023
|
ВВГнг-LS
5×25
|
|
Подающее
устройство автоклавных поддонов
|
13
|
5
|
6
|
1
|
42
|
42
|
0,023
|
ВВГнг-LS
5×6
|
|
Дозирование
и смешивание. Вибрационная пластина
|
336
|
65
|
120
|
2
|
520
|
348
|
0,056
|
ВВГнг-LS
5×120
|
|
Машина
для кантования
|
61
|
23
|
25
|
1
|
95
|
95
|
0,032
|
ВВГнг-LS
5×25
|
|
Тележка.
Боковой триммер. Машина резки по толщине
|
183
|
68
|
95
|
1
|
220
|
220
|
0,045
|
ВВГнг-LS
5×95
|
|
Вентиляция
и дымоудаление
|
9
|
3
|
4
|
1
|
35
|
35
|
0,039
|
ВВГнг-LS
5×4
|
|
СП-2
|
459
|
85
|
95
|
2
|
274
|
274
|
0,035
|
ВВГнг-LS
5×95
|
|
Механизм
подачи автоклавных тележек. Двери автоклава.
|
166
|
62
|
120
|
1
|
260
|
174
|
0,030
|
ВВГнг-LS
5×120
|
|
Машина
поперечной резки
|
62
|
23
|
25
|
1
|
95
|
64
|
0,062
|
ВВГнг-LS
5×25
|
|
Механизм
для удаления нижнего слоя
|
65
|
24
|
25
|
1
|
95
|
64
|
0,068
|
ВВГнг-LS
5×25
|
|
Погрузочная
машина
|
68
|
25
|
25
|
1
|
95
|
95
|
0,025
|
ВВГнг-LS
5×25
|
|
Вентиляция
|
110
|
41
|
70
|
1
|
180
|
121
|
0,022
|
ВВГнг-LS
5×70
|
|
Управление
автоклавом
|
3
|
1
|
2,5
|
1
|
25
|
25
|
0,045
|
ВВГнг-LS
5×2.5
|
|
СП-3
|
366
|
68
|
70
|
2
|
180
|
180
|
0,035
|
ВВГнг-LS
5×70
|
|
Укладочно-сортировочная
машина
|
103
|
38
|
70
|
1
|
180
|
121
|
0,042
|
ВВГнг-LS
5×70
|
|
Система
транспортировки пакетов. Прессовка пакетов.
|
90
|
33
|
50
|
1
|
145
|
97
|
0,048
|
ВВГнг-LS
5×50
|
|
Разделительная
машина
|
109
|
40
|
50
|
1
|
145
|
145
|
0,047
|
ВВГнг-LS
5×50
|
|
Машина
вытяжки
|
28
|
10
|
10
|
1
|
55
|
37
|
0,038
|
ВВГнг-LS
5×10
|
|
Вентиляция
|
6
|
2
|
2,5
|
1
|
25
|
17
|
0,030
|
ВВГнг-LS
5×2.5
|
|
Мастерские
|
25
|
9
|
10
|
1
|
55
|
37
|
0,042
|
ВВГнг-LS
5×10
|
|
СП-4
|
251
|
93
|
120
|
1
|
260
|
260
|
0,010
|
ВВГнг-LS
5×120
|
|
Паровой
котел
|
137
|
51
|
95
|
1
|
220
|
147
|
0,049
|
ВВГнг-LS
5×95
|
|
Охладитель
|
86
|
32
|
50
|
1
|
145
|
97
|
0,060
|
ВВГнг-LS
5×50
|
|
Насосная
технического водопровода
|
29
|
11
|
10
|
1
|
55
|
37
|
0,042
|
ВВГнг-LS
5×10
|
3.5 Проверка
электрической сети на потери напряжения
Согласно [1] для силовых сетей отклонение
напряжения должно составлять не более ± 5% от Uном.
Расчет цеховой сети по условиям допустимой
потери напряжения выполняется для цепочки линии от источника питания до зажимов
одного наиболее удаленного от цеховой ТП или наиболее мощного ЭП. В нашем
случае это цепь РУ-0,4 кВ-Паровой котёл (чертеж 140211-12-ПЛ.02.00). Схема
питания изображена на рисунке 3.1. Точка ПС на рисунке означает место присоединения
кабеля к присоединительной секции.
Рисунок 3.1 - Расчетная схема
Определяем потери напряжения на участках, по
формуле
где rуд
и xуд - удельные
активные и индуктивные сопротивления проводников, Ом/км (приложение);
UP -
напряжение в узлах сети, В.
Напряжение в расчетных узлах, определим по
формуле:
где UА
- напряжение в начале рассматриваемого участка, В.
Определим потерю напряжения на участке РУ - СП-1
и напряжение в узле СП-1:
Расчеты по остальным участкам производим
аналогично, результаты
сводим в таблицу 3.3.
Таблица 3.3 - Расчет потерь напряжения
|
Участок
сети
|
P, кВт
|
Q, кВт
|
rуд, Ом/км
|
xуд, Ом/км
|
L, км
|
ΔU
|
|
|
|
|
|
|
В
|
%
|
|
РУ
- СП-1
|
919
|
701
|
0,017
|
0,008
|
0,04
|
2,14
|
0,57
|
|
СП-1
- СП-2
|
547
|
434
|
0,017
|
0,008
|
0,075
|
2,45
|
0,64
|
|
СП-2
- СП-3
|
301
|
242
|
0,017
|
0,008
|
0,015
|
0,03
|
0,02
|
|
СП-3
- ПС
|
133
|
98
|
0,017
|
0,008
|
0,03
|
0,23
|
0,06
|
|
ПС
- СП-4
|
133
|
98
|
0,18
|
0,07
|
0,01
|
0,20
|
0,05
|
|
СП-4
- Паровой котёл
|
73,0
|
52,8
|
0,268
|
0,073
|
0,05
|
0,41
|
0,11
|
|
Итого
|
5,46
|
1,45
|
Суммарная потеря напряжения от РУ 0,4 кВ до
зажимов парового котла равна 5,46 В, т.е. 1,45 %.
Выбранные сечения проводников удовлетворяют
требованиям [1], по отклонению напряжения.
3.6 Выбор коммутационно
- защитных аппаратов
В качестве коммутационно-защитных аппаратов
принимаем автоматические выключатели ВА07,ВА88, ВА47-29[14]. Выбор выключателей
производим по номинальному току электрооборудования Iном,
а вводные аппараты для распределительных пунктов и отходящих присоединений в РУ
0,4 кВ по максимально расчетному IР.
Выбранные автоматические выключатели должны соответствовать следующим условиям:
Выбор автоматических выключателей представлен в
таблицах 3.4 и 3.5.
Данные выключатели выполнены в «выдвижном
исполнении»( ВА07) и во «втычном исполнении», поэтому выбирать разъединители не
требуется.
Таблица 3.4 - Выбор автоматических выключателей
электроприемников
|
Наименование
электроприемников
|
РНОМ/
РР, кВт
|
cosϕ
|
IН.ЭП/ IР,
А
|
Ток
расц, А
|
Тип
выключателя
|
|
СП
- 1
|
372
|
0,78
|
696
|
800*
|
ВА88-40
|
|
Транспортная
тележка
|
30
|
0,75
|
61
|
63
|
ВА88-33
|
|
Толкатель
форм. Машина обработки формы. Машина для смазки форм. Рельсовая тележка.
|
31,1
|
0,75
|
62
|
63
|
ВА88-33
|
|
Подающее
устройство автоклавных поддонов
|
10
|
0,75
|
20
|
25
|
ВА88-33
|
|
Дозирование
и смешивание. Вибрационная пластина
|
185
|
0,8
|
351
|
400
|
ВА88-37
|
|
Машина
для кантования
|
40
|
0,75
|
81
|
100
|
ВА88-33
|
|
Тележка.
Боковой триммер. Машина резки по толщине
|
94,9
|
0,75
|
183
|
200
|
ВА88-35
|
4,97
|
0,85
|
9
|
10
|
ВА47-29
|
|
СП
- 2
|
246
|
0,75
|
459
|
800*
|
ВА88-40
|
|
Механизм
подачи автоклавных тележек. Передаточная вагонетка. Двери автоклава
|
86,1
|
0,75
|
166
|
200
|
ВА88-35
|
|
Машина
поперечной резки
|
35
|
0,75
|
71
|
80
|
ВА88-32
|
|
Механизм
для удаления нижнего слоя
|
42
|
0,75
|
85
|
100
|
ВА88-33
|
|
Погрузочная
машина
|
57
|
0,75
|
115
|
125
|
ВА88-33
|
|
Вентиляция
|
56,8
|
0,75
|
110
|
125
|
ВА88-33
|
|
Управление
автоклавом
|
2
|
1
|
3
|
4
|
ВА47-29
|
|
СП
- 3
|
185
|
0,75
|
366
|
400*
|
ВА88-40
|
|
Укладочно-сортировочная
машина
|
51,5
|
0,75
|
103
|
125
|
ВА88-33
|
|
Система
транспортировки пакетов. Прессовка пакетов.
|
45,2
|
0,75
|
90
|
100
|
ВА88-33
|
|
Разделительная
машина
|
60
|
0,75
|
122
|
125
|
ВА88-33
|
|
Машина
вытяжки
|
25
|
0,75
|
51
|
63
|
ВА88-33
|
|
Вентиляция
|
3,23
|
0,75
|
6,5
|
8
|
ВА47-29
|
|
Мастерские
|
12,9
|
0,75
|
25
|
25
|
ВА88-32
|
|
СП
- 4
|
133
|
0,8
|
251
|
400*
|
ВА88-37
|
|
Паровой
котел
|
80
|
0,8
|
152
|
160
|
ВА88-33
|
|
Охладитель
|
50
|
0,8
|
95
|
100
|
ВА88-33
|
|
Насосная
технического водопровода
|
14,6
|
0,8
|
29
|
32
|
ВА88-32
|
* Используются выключатели с электронным расцепителем
Таблица 3.5 - Выбор выключателей отходящих
присоединений РУ 0,4 кВ
|
Наименование
отходящей линии
|
SР, кВ·А
|
IР А
|
Ток
расц, А
|
Тип
выключателя
|
|
Цех
по производству блоков из ячеистого бетона
|
1174
|
1772
|
2000*
|
ВА07-220
|
|
Цех
приемки и подготовки сырьевых материалов
|
494
|
751
|
1600*
|
ВА88-216
|
|
Цех
помола золы
|
489
|
743
|
|
|
|
Цех
по производству сухих строительных смесей
|
273
|
417
|
800*
|
ВА88-40
|
|
Склад
|
15,1
|
23,0
|
25
|
ВА88-33
|
|
Административно
- технический корпус
|
70,2
|
107
|
125
|
ВА88-33
|
* Используются выключатели с электронным
расцепителем
. ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ РУ 0,4 кВ
Все электрические аппараты, токоведущие части и
изоляторы на станциях и подстанциях должны быть выбраны по условиям длительной
работы и проверены по условиям короткого замыкания в соответствии с указаниями
[1].
Согласно [15], расчетными условиями для выбора
проводников и аппаратов по продолжительным режимам работы: нормальный,
ремонтный, послеаварийный.
4.1 Выбор выключателей
Выключатель является основным аппаратом в
электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых
режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход.
Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и
включение на существующее короткое замыкание.
Выключатели выбираем по следующим условиям:
где Uном.эл. -
номинальное напряжение электроустановки, кВ;
Uном.эл. -
номинальное напряжение аппарата, кВ;
Imax. -
максимальный расчетный ток, А;
Iн.расц. -
номинальный ток расцепителя, А.
Цепь генератора. Наибольший ток
нормального режима принимается при загрузке генератора до номинальной мощности
Рном при номинальном напряжении и cosjном [10].
В качестве вводных выключателей
генераторов принимаем автоматический выключатель IEК ВА07-325
[14], с номинальным током отключения
Iн.расц. =
2500 А. Данные выключатели выполнены в «выдвижном исполнении», поэтому выбирать
разъединители нет необходимости.
Цепь трансформатора. Вводной выключатель для
трансформаторной подстанции выбираем по максимальному току нагрузки
где ΣSн
- суммарная расчетная нагрузка всего предприятия (табл. 2.5), кВ·А
Принимаем к установке автоматический
выключатель ВА07- 440 [13],
Iн.расц =
4000 А.
Секционные выключатели. В качестве
секционных автоматических выключателей выбираем выключатели ВА07 - 325, с
номинальным током отключения Iн.расц. = 2500 А [14].
4.2 Выбор
жестких шин
В закрытых РУ 0,4 кВ ошиновка и сборные шины
выполняются жесткими алюминиевыми шинами, но применяют и медные шины. При токах
до 3000 А применяются одно- и двухполосные шины. При больших токах
рекомендуются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают меньшие потери
от эффекта близости и поверхностного эффекта, а также лучшие условия
охлаждения.
Сборные шины и ошиновка, согласно [1], в
пределах распределительного устройства выбираются по допустимому току.
При этом учитываются не только нормальные, но и
послеаварийные режимы, а также режимы в период ремонтов и возможность
неравномерного распределения токов между секциями шин. Условие выбора:
Imax 
Iдоп,
где Imax
- максимально возможный ток, А, для РУ генераторов - номинальный ток генератора
Iном.г, для РУ ТП - Iраб.утяж
;
Iдоп -
допустимый ток на шины выбранного сечения с учетом поправки при расположении
шин плашмя или температуре воздуха, отличной от принятой в таблицах [1] (
=25 0С).
Произведем выбор сечения шин:
РУ генераторов: Iном.г
= 2101 А → 2(100×8)Al,
Iдоп = 2390 А;
РУ ТП: Iраб.утяж.=
3678 А → 2(100×10)Cu,
Iдоп = 3610 А.
Для распределительного устройства ТП принимаем
решение об установке медных шин сечением 100×10, так
как при указанном токе алюминиевых шин необходимо три на одну фазу, что в свою
очередь приведет к усложнению конструкции распределительного устройства.
Применение шин коробчатого сечения, как правило, не практикуется отечественными
производителями низковольтных распределительных устройств. Принимаем шины
прямоугольного сечения марок АДЗ1Т и М1.
Рисунок 4.1 - Расположение шин в
распределительном устройстве
При отклонении температуры окружающей среды от
нормированной
+25 0C [15],
необходимо произвести перерасчет допустимого тока Iдоп
, для шин стандартного сечения по формуле:
где IДОП.ШИН -
допустимый ток на шину при температуре окружающей среды 
=25 0С;
- действительная среднесуточная
температура окружающей среды в летнее время года;
- длительно допустимая температура
нагрева шин, равная 70 0C.
Произведем перерасчет приняв = 23 0С.
РУ генераторов: 
А > Iном.г = 2101
А.
РУ ТП: 
А > Iраб.утяж. =
3678 А.
Выбранные шины для распределительных
устройств проходят по условию допустимого тока.
Для соединения генераторных
установок с распределительными устройствами используем шинопровод ШМА 5 2500А.
Для соединения трансформатора с распределительным устройством используем
шинопровод ШМА 68П 4000А.
4.3 Выбор изоляторов
В РУ шины будут крепится с помощью
шинодержателей. Выбор производим по следующим условиям[15]:
- по номинальному напряжению Uуст Uном.
Выбираем шинодержатели серии ШН:
Uмакс.= 1 кВ;
Fраз.= 8 кН;
высота изолятора Низ = 25 мм.
4.4 Выбор
трансформаторов тока
Трансформаторы тока, предназначенные для питания
измерительных приборов, выбираются:
по номинальному напряжению - Uуст
£ Uном;
по номинальному току - Iраб.утж
£ I1ном,
причем, номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки,
так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей; по
конструкции и классу точности.
Выбор класса точности определяет назначение
трансформатора тока. В соответствие с ПУЭ:
трансформаторы тока для включения
электроизмерительных приборов должны иметь класс точности не ниже 3;
обмотки трансформаторов тока для присоединения
счётчиков, по которым ведутся денежные расчеты, должны иметь класс точности
0,5;
для технического учёта допускается применение
трансформаторов тока класса точности 1.
Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной
нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности
первичного тока по отношению к номинальному. Увеличения нагрузки и кратности
тока приводят к увеличению погрешности.
Контроль за режимом работы подстанции
осуществляем с помощью контрольно-измерительных приборов: вольтметра,
амперметра, счётчиков активной и реактивной энергии. Вышеперечисленные
контрольно-измерительные приборы устанавливаем на каждом вводном устройстве. На
ТТ 0,4 кВ устанавливаются: амперметр, счетчик электроэнергии. Схема включения
приборов показана на рисунке 4.2.
Для измерения тока используем аналоговый щитовой
амперметр Э47, класс точности 1,5.
Для измерения напряжения используем аналоговый
щитовой вольтметр Э47 100 (0…600 В), класс точности 1,5.
Для организации технического(контрольного) и
расчетного (коммерческого) учета электроэнергии используем счетчики Меркурий
230 АR-01 R
(счетчик активной и реактивной энергии), класс точности 0,5S.
Счетчики Меркурий 230 поддерживают двух- и трехэлементное включение. Это означает,
что между любым фазным и нулевым проводами счетчика может быть приложено как
фазное, так и линейное напряжение. Варианты исполнения счетчиков позволяют
осуществлять непосредственное и трансформаторное подключение как по напряжению,
так и по току. Схема подключения счетчиков в проектируемых распределительных
устройствах представлена на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 - Схема подключения
измерительных приборов
Выбираем трансформаторы тока
ТШЛ-0,66 У2 с классом точности 0,2S:
Цепь генераторов: Iном.г = 2101
А → 2500/5;
Цепь трансформатора: Iраб.утяж. =
3678 А → 4000/5.
Для проверки трансформаторов тока по вторичной
загрузки, пользуясь каталожными данными приборов, определяем нагрузку по фазам
(таблица 4.1).
Таблица 4.1 - Вторичная нагрузка трансформаторов
тока
|
Прибор
|
тип
|
Фаза
А
|
Фаза
В
|
Фаза
С
|
|
Амперметр
|
Э47
|
0,1
|
0,1
|
0,1
|
|
Счётчик
электроэнергии
|
Меркурий
230 АRT-01
R
|
2,5
|
2,5
|
2,5
|
|
Итого
|
2,6
|
2,6
|
2,6
|
Аналогичные приборы устанавливаем в
распределительном устройстве трансформаторной подстанции.
Производим проверку по вторичной нагрузке
трансформаторов тока.
Общее сопротивление приборов:
;
.
Вторичная номинальная нагрузка
трансформатора тока в классе точности 0,2 составляет 20 В·А или:
;
Ом.
Сопротивление контактов принимаем
0,1, тогда сопротивление соединительных проводов:
;
Ом.
Сечение соединительных проводов:
где ρ - удельное
сопротивление материала провода, принимаем провода с медными жилами, =0,0175,
Ом·м/мм2;
lрасч -
расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока, для звезды
;
l - длина
соединительных проводов , l=5
м.
мм2.
По условию механической прочности принимаем
провод ПВ-1 2,5мм2.
Аналогичной провод принимаем для подключения
электроизмерительных приборов в распределительном устройстве трансформаторной
подстанции.
Для приема и распределения электроэнергии в
распределительном устройстве 0,4 кВ принимаем к установке низковольтное
комплектное устройство (НКУ) ЩО 09.
. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Токи короткого замыкания (КЗ) рассчитываются для
выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей на термическую и динамическую
стойкость, для выбора, при необходимости, устройств по ограничению этих токов,
а также для выбора и оценки устройств релейной защиты. Расчетным является
трехфазное короткое замыкание, т.к. токи КЗ в этом случае имеют максимальные
значения.
В данном разделе произведем расчет токов КЗ для
стороны 0,4 кВ. Расчет ведем согласно [16], при расчетах КЗ в электроустановках
до 1 кВ необходимо учитывать:
индуктивные сопротивления всех элементов
короткозамкнутой цепи, включая силовые трансформаторы, проводники,
трансформаторы тока, токовые катушки автоматических выключателей;
активные сопротивления элементов короткозамкнутой
цепи;
активные сопротивления различных контактов и
контактных соединений;
значения параметров синхронных и асинхронных
электродвигателей, непосредственно примыкающих к месту КЗ.
При расчетах токов КЗ рекомендуется учитывать:
сопротивление электрической дуги в месте КЗ;
изменение активного сопротивления проводников
короткозамкнутой цепи вследствие их нагрева при КЗ;
влияние комплексной нагрузки на ток КЗ, если
номинальный ток электродвигателей нагрузки превышает 1 % начального значения
периодической составляющей тока КЗ, рассчитанного без учета нагрузки.
При расчетах токов КЗ допускается:
максимально упрощать и эквивалентировать всю
внешнюю сеть по отношению к месту КЗ;
не учитывать ток намагничивания трансформаторов;
расчетное напряжение каждой ступени схемы
электроснабжения
принимается на 5% выше номинального значения.
5.1 Расчет тока КЗ цепи
генератора
Расчетная схема для расчета тока КЗ цепи
генератора (G1) приведена на
рисунке 6.1.
Рисунок 6.1 - Расчетная схема цепи
генератора
Исходные данные для расчета приняты
из[14], [16] представлены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 - Параметры элементов
схемы
|
Генератор
|
Шинопровод
ШМА 5 2500 А
|
Выключатель
ВА 07 2500 А
|
Трансформаторы
тока
|
Болтовые
контактные соединения
|
Uном. = 400 В
Sном = 1456
кВ·А 
rст
= 0,015·xdrш = 0,017
мОм/м
xш = 0,008
мОм/м
l = 5мRкв = 0,13
мОм
Хкв = 0,07 мОм
Свыше 500/5,
сопротивления не учитываютсяn = 15
Составим схему замещения:
Рисунок 6.2 - Схема замещения для цепи
генератора
Расчет будем вести в именованных единицах и при
приближенном приведении.
Определим параметры схемы замещения.
Сопротивление генератора:
;
;
мОм.
Активное и индуктивное сопротивление
шинопровода:
ш = rш · l, Rш = 0,017 ·
5 = 0,085 Ом;
Xш = xш · l, Xш = 0,008 ·
5 = 0,04 Ом.
Активное сопротивление болтовых
контактных соединений:
К = rк · n, RК = 0,003 ·
12 = 0,036 Ом.
Расчет начального значения
периодической составляющей тока трехфазного КЗ. В электроустановках с
автономными источниками электроэнергии начальное действующее значение периодической
составляющей тока КЗ без учета подпитки электродвигателей следует рассчитывать
по формуле
где 
-сверхпереходная ЭДС (фазное
значение) автономного источника, кВ;
RΣ и XΣ - суммарные
активные и индуктивные сопротивления цепи КЗ, Ом.
При этом учтем, что короткое замыкание будет
чисто металлическим, т.е. без учета активного сопротивления дуги.
Суммарные сопротивления равны:
RΣ = rст
+ RтА
+ Rкв
+ Rш
+ Rк
,
ХΣ
= х”d + XтА
+ Rкв + Xш
,
где rст
- активное сопротивление статора автономного источника, мОм;
Rк - активное
сопротивление различных контактов и контактных соединений, мОм;
x”d
- сверхпереходное сопротивление по продольной оси ротора, мОм;
RтА и XтА
- активное и индуктивное сопротивление первичных обмоток трансформаторов тока,
мОм;
Rкв и Xкв
- активные и индуктивные сопротивления токовых катушек и переходных сопротивлений
подвижных контактов автоматических выключателей, мОм;
Rш и Xш-
активное и индуктивное сопротивления шинопроводов, мОм.
Тогда, для нашей цепи получим:
RΣ = 0,248 +
0,085 + 0,13 + 0,035 = 0,498 мОм;
ХΣ
= 16,5 + 0,07 + 0,04 = 16,6 мОм,
13,9 кА.
Расчет ударного тока. Ударный ток
трехфазного КЗ в электроустановках рассчитывают по формуле
где Куд - ударный коэффициент, который может
быть определен по кривым или рассчитан по формуле (6.6).
где Та - постоянная времени затухания
апериодической составляющей тока КЗ, с;
tуд - время от
начала КЗ до появления ударного тока, с.
;
;
.
В тех случаях когда ХΣ/RΣ ≥
5, tуд принимают
равной 0,01 с.
В нашем случае, получим:
Учет сопротивления электрической дуги. Учет
электрической дуги в месте КЗ рекомендуется производить введением в расчетную
схему активного сопротивления дуги Rд,
которое определяется на базе вероятностных характеристик влияния устойчивости
(непогасающейся) дуги на ток КЗ.
Среднее значение активного сопротивления дуги в
начальный момент КЗ, определим по формуле
,
где Кс - среднестатическое значение поправочного
коэффициента, учитывающего снижение тока в начальный момент дугового КЗ по
сравнению с током металлического КЗ, который можно определить по формуле:
,
где Zк
- полное сопротивление цепи КЗ, мОм.
Рассчитаем сопротивление дуги:
Тогда ток дугового КЗ, определяется с введением
в расчетную схему активного сопротивления дуги:
Учет комплексной нагрузки. Влияние комплексной
нагрузки учитывать не будем.
Расчет периодической составляющей тока КЗ для
произвольного момента времени. Данный расчет необходим для проверки РЗ
генераторов. Расчет будем вести для трехфазного металлического КЗ на выводах
генератора в установившемся режиме т.е. для t
= ∞.
,
где Iп0(В)
- ток трехфазного КЗ на выводах генератора, А, определяется по выражению 6.2;
γt
- коэффициент находящийся по типовым кривым (рисунок 6.3).
Рисунок 6.3 - Типовые кривые для синхронного
генератора автономных систем электроснабжения напряжением 400/230 В
Тогда для нашего случая получим:
Результаты по расчетам токов КЗ для
цепи генератора представлены в таблице 6.2.
Таблица 6.2 - Результаты расчетов
токов КЗ
|
Вид
КЗ
|
Максимальные
значения тока КЗ, кА
|
Минимальные
значения тока КЗ, кА
|
|
IпО
|
iуд
|
IпО
|
Iпt
(t = ∞)
|
iуд
|
|
К(3)
|
13,9
|
37,5
|
9,6
|
5,88
|
13,7
|
5.2 Расчет тока КЗ цепи
трансформатора
Расчетная схема для расчета тока КЗ цепи
трансформатора приведена на рисунке 6.4.
Рисунок 6.4 - Расчетная схема цепи
трансформатора
Исходные данные для расчета приняты
из[14], [16] представлены в таблице 6.1.
Таблица 6.3 - Параметры элементов
схемы
|
Система
|
КЛ
|
Трансформатор
ТМГ-2500/10
|
Шинопровод
ШМА 68П
|
Выключатель
ВА 07 4000 А
|
Трансформаторы
тока
|
Болтовые
контактные соединения
|
|
Uср.ВН = 10,5 кВ
|
Uном = 10 кВ, l
= 2 км*
|
UВН.ном. = 10,5 кВ
UНН.ном. = 0,4 кВ Sт.ном
= 2500 кВ·А ΔРк.з. = 26,5 кВт uк.з.
= 6 %
|
rш = 0,013 мОм/м xш
= 0,015 мОм/м l
= 5м
|
Rкв = 0,1 мОм Хкв
= 0,05 мОм
|
Свыше
500/5 rТА не
учитываются
|
n = 12 rк
= 0,003 мОм
|
* длина кабельной линии предварительно взята
исходя из того, что в радиусе 2 км от обекта проектирования имеется 3 источника
электроснабжения.
Составим схему замещения. В случаях, когда
трансформатор подключен к сети энергосистемы через реактор, воздушную или
кабельную линию (длиной более 1 км), необходимо учитывать не только
индуктивные, но и активные сопротивления этих элементов.
Рисунок 6.5 - Схема замещения для
цепи трансформатора
Расчет будем вести в именованных
единицах и при приближенном приведении.
Определим параметры схемы замещения.
- Сопротивление системы: при отсутствии
указанных данных о системе индуктивное сопротивление системы допускается
рассчитывать по формулеI
,
где Uср.НН
- среднее номинальное напряжение сети, подключенной к обмотке низшего
напряжения трансформатора, В;
Uср.ВН - среднее
номинальное напряжение сети, к которой подключена обмотка высшего напряжения
трансформатора, В;
Iоткл.ном -
номинальный ток отключения выключателя, установленного на стороне высшего
напряжения понижающего трансформатора, кА.
Для большинства выключателей на напряжение 10 кВ
- Iоткл.ном равна 20
кА, это также справедливо и для предохранителей серии ПКТ. Тогда сопротивление
системы получим:
- Сопротивление кабельной линии: для определения
сопротивления КЛ необходимо предварительно определить ее сечение. Сечение
определим по методу экономической плотности тока, в качестве расчетного тока
примем Iраб.утяж.= 3233 А.
Тогда, при Тм = 5800 ч для кабелей с алюминиевыми жилами и пластмассовой
изоляцией получим:
принимаем сечение 90 мм2, согласно
[12]: Iдоп = 253 А
(при прокладке в земле), rуд.кб = 0,443 мОм/м, худ.кб = 0,119
мОм/м. Тогда сопротивление приведенное к стороне 0,4 кВ, равно
Сопротивление трансформатора:
где ΔРк.з
- потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;
UНН.ном -
номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ;
uк.з. - напряжение
короткого замыкания трансформатора, %.
Активное и индуктивное сопротивление
шинопровода:
ш = rш · l, Rш = 0,013 ·
5 = 0,065 Ом,
Xш = xш · l, Xш = 0,015 ·
5 = 0,075 Ом.
Активное сопротивление болтовых
контактных соединений:
К = rк · n, RК = 0,003 ·
12 = 0,036 Ом.
Расчет начального значения периодической
составляющей тока трехфазного КЗ.
RΣ = 1,29 +
0,91 + 0,065 + 0,1 + 0,036 = 2,41 Ом;
ХΣ
= 0,44 + 0,35 + 6,62 + 0,075 + 0,05 = 7,49 Ом;
Расчет ударного тока.
;
;
Учет сопротивления электрической дуги.
Сопротивление дуги рассчитаем аналогично п 5.1:
Тогда ток трехфазного КЗ с учетом
сопротивления дуги равен:
Учет комплексной нагрузки. Влияние комплексной
нагрузки учитывать не будем.
Результаты по расчетам токов КЗ для цепи
трансформатора представлены в таблице 6.4.
Таблица 6.4 - Результаты расчетов токов КЗ
|
Вид
КЗ
|
Максимальные
значения тока КЗ, кА
|
Минимальные
значения тока КЗ, кА
|
|
IпО
|
iуд
|
IпО
|
iуд
|
|
К(3)
|
29,4
|
45,7
|
18,9
|
27,1
|
5.3 Проверка выбранного
оборудования по условию КЗ
Проверка автоматических выключателей. Проверку
выключателей следует проводить по условиям:
Iоткл ≥ IпО;
iпр.с. ≥ iуд;
Вк ≥ I2тер.
· tтер.
Определим термическое действие тока короткого
замыкания, по формуле:
,
где Вк - тепловой импульс, выделяемый током КЗ
или интеграл Джоуля, кА2×с;
tотк = tр.з.+
tо.в.;
tр.з - время
действия максимальной токовой защиты, равное 0,3 с;
tо.в. - полное время
отключения выключателя, равно 0,003, с.
-для цепи генератора: 
кА2×с;
для цепи генератора: 
кА2×с.
Все расчетные и каталожные данные по
выбору и проверке выключателей сводим в таблицу 6.5.
Таблица 6.5 - Данные для выбора выключателей
|
Цепь
генератора
|
Цепь
трансформатора
|
|
Расчетные
данные
|
Каталожные
данные
|
Расчетные
данные
|
Каталожные
данные
|
|
ВА07
- 325 2500 А
|
|
ВА07
- 440 4000 А
|
|
Uуст = 0,4 кВ
|
Uном = 0,69 кВ
|
Uуст = 0,4 кВ
|
Uном = 0,69 кВ
|
|
Iном = 2102 А
|
Iном = 2500 А
|
Iраб.утяж = 3233 А
|
Iном = 4000 А
|
|
IпО = 13,9 кА
|
Iоткл = 85 кА
|
IпО = 29,4 кА
|
Iоткл = 100 кА
|
|
iуд = 37,5 кА
|
iпр.с = 85 кА
|
iуд = 45,7 кА
|
iпр.с = 100 кА
|
|
Bк = 84 кА2×с
|
I2тер. · tтер
= 12675 кА2×с
|
Bк = 286 кА2×с
|
I2тер. · tтер
= 21675 кА2×с
|
Проверка жестких шин. Жесткие шины, укрепленные
на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему,
находящуюся под воздействием электродинамических сил. В такой системе возникают
колебания, частота которых зависит от массы и жесткости конструкций.
Электродинамические силы, возникающие при КЗ, имеют составляющие, которые
изменяются с частотой 50 и 100 Гц. Если собственные частоты колебательной
системы шины - изоляторы совпадут с этими значениями, то нагрузки на шины и
изоляторы возрастут. Если собственные частоты меньше 30 и больше 200 Гц, то
механического резонанса не возникает.
Определение частоты собственных колебаний для:
алюминиевых шин:
медных шин:
где l
- длина пролета между изоляторами, м, примем 0,8 м;
J - момент инерции
поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению
изгибающей силы, см4,[15] ;
q - поперечное
сечение шины, см2.
Необходимо произвести проверку на
электродинамическую стойкость с учетом механических колебаний.
Если каждая фаза выполняется из двух полос
(рисунок 5.1), то возникают усилия между полосами и между фазами. Усилие между
полосами не должно приводить к их соприкосновению. Для того чтобы уменьшить это
усилие, в пролете между полосами устанавливают прокладки (рисунок 6.6).
Рисунок 6.6 - Расположение двух полосных
шин
Пролет между прокладками 
выбирается
таким образом, чтобы электродинамические силы, возникающие при КЗ, не вызывали
соприкосновение полос:
.
Механическая система две полосы - изоляторы
должна иметь частоту собственных колебаний больше 200Гц, чтобы не произошло
резкого увеличения усилия в результате механического резонанса. Исходя из
этого, величина lп выбирается
еще по одному условию:
,
где 
- расстояние между осями полос, см;
- момент инерции полосы, 
;
- коэффициент формы, определяется
по кривой, приложение;
- масса полосы на единицу длины,
кг/м;
Е - модуль упругости материала шин.
Для РУ генераторов:
см;
см.
Для РУ ТП:
см;
см.
В расчет принимается меньшая из двух величин.
Силу взаимодействия между полосами в пакете из
двух можно определить:
;
Н;
Н.
Напряжение в материале шин от
взаимодействия полос, МПа (шины рассматриваются как балки с равномерно
распределенной нагрузкой и защемленными концами):
,
где 
- момент сопротивления одной
полосы, 
.
Напряжение в материале шин от
взаимодействия фаз:
,
где l
- длина пролета между изоляторами, м;
- момент сопротивления пакета шин.
Шины механически прочны если:
;
Допустимое механическое напряжение
для шин марки АДЗ1Т 
= 75 МПа,
марки М1= 171 МПа
[15], следовательно выбранные шины распределительных устройств соответствуют
необходимой электродинамической прочности.
. РАСЧЕТ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
6.1 Выбор КЛ
Сечение кабельной линии определено в пункте 5.2.
Необходимо выбрать только марку кабеля и тип прокладки: принимаем кабель марки
АПВБПГ 3×90/21
[11], Iдоп = 253 А,
прокладка будет осуществляется в траншее.
6.2 Выбор
электрооборудования РУ 10 кВ.
Расчет токов КЗ.
Составим расчетную схему (рисунок 6.1).
Рисунок 6.1 - Расчетная схема
Составим схему замещения (рисунок
6.2).
Рисунок 6.2 - Схема замещения
Расчет будем вести в именованных
единицах и при приближенном приведении.
Определим параметры схемы замещения.
Исходные данные представлены в таблице 6.2.
Таблица 6.2 - Параметры элементов схемы
|
Система
|
Кабельная
линия 3×70
мм2
|
|
Система
задана мощностью КЗ, МВ·А мин/макс 240/320
|
rуд.кб = 0,443
Ом/км, худ.кб = 0,119 Ом/км l
= 0,85 км
|
Данные по мощности КЗ взяты в ходе преддипломной
практики.
Сопротивление системы определяется по формуле:
,
где Sк.з
- мощность КЗ системы, МВ·А..
Тогда ток трехфазного КЗ, равен:
для точки К1:
для точки К2:
Найдем ударный ток (только для точки
К2), в максимальном режиме :
Набольший ток аварийного режима:
Определим тепловой импульс,
выделяемый током короткого замыкания, при этом примем 
время
действия основной защиты трансформатора, равное 0,1 с.
кА2×с.
Выбор выключателя. Выключатели в РУ
10 кВ выбираем по утяжеленному режиму:
Принимаем к установке вакуумный выключатель ВB/TEL
-10-12,5/630 У2.
Таблица 6.3 - Данные для выбора выключателя
|
Расчетные
данные
|
Каталожные
данные
|
|
ВB/TEL
-10-20/100 У2.
|
|
Uуст = 10 кВ
|
Uном = 10 кВ
|
|
Iраб.утяж = 140 А
|
Iном = 630 А
|
|
IпО = 10,5 кА
|
Iоткл = 12,5 кА
|
|
iуд = 16,1 кА
|
iпр.с = 51 кА
|
|
Bк = 42,9 кА2×с
|
I2тер. · tтер
= 7803 кА2·с
|
-20/Выбор трансформаторов тока. Трансформаторы
тока выбираем аналогично пункту 4.4.
Iраб.утяж. = 140 А.
Принимаем к установке трансформаторы тока ТОЛ
-10-I У2.
Таблица 6.4 - Данные для выбора трансформаторов
тока
|
Расчетные
данные
|
Каталожные
данные
|
|
ТОЛ
-10-I У2
|
|
Uуст = 10 кВ
|
Uном = 10 кВ
|
|
Iраб.утяж = 140 А
|
Iном = 150 А
|
|
iуд = 16,1 кА
|
Iдин. = 51 кА
|
|
Bк = 42,9 кА2×с
|
I2тер. · tтер
= 7803 кА2·с
|
Выбор ограничителей перенапряжения. Для защиты
электрооборудования 10 кВ, принимаем к установке ограничителе перенапряжения
ОПН-KP/TEL-10/12
УХЛ2.
Для приема и распределения электроэнергии
используем КРУ серии D
-12P. Принципиальная
схема выбранного КРУ представлена на рисунке 6.3.
Выбор гибких проводов
Для обвязки трансформатора используем СИП-3 -
это одножильный самонесущий изолированный провод. Жила выполнена из
алюминиевого сплава. Принимаем СИП-3, сечением 70 мм2, Iдоп
= 310 А.
На питающей подстанции устанавливается
аналогичное оборудование, с аналогичными характеристиками. Для реализации
защиты кабельной линии, от токов замыкания на землю установим трансформатор
тока нулевой последовательности ТЗЛМ-10.
. СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ
Потребителями собственных нужд подстанции и
электрогенераторной являются:
освещение генераторной и подстанции и наружное
освещение;
вентиляция ЗРУ и трансформаторного блока;
ремонтно-розеточные сети
собственные нужды электрогенераторной:
охладитель надувочного воздуха, компрессор, насос замены масла, насосы сетевой
воды, вентиляция и другое.
Согласно [9], нагрузка собственных нужд
электрогенераторов на базе газопоршневых двигателей составляет 3 - 4 %, от
номинальной мощности установки, то есть
Рс.н. = (0,04 · 1456) = 58,2 кВт.
Таблица 7.1 - Потребители собственных нужд
электрогенераторной
|
Вид
потребителя
|
Количество
|
Мощность
на единицу, Вт
|
Общая
мощность, кВт
|
|
Охладитель
надувочного воздуха, компрессор, насос замены масла, насосы сетевой воды,
вентиляция и другое
|
2
|
58,2
|
116
|
|
Внутреннее
освещение
|
1
|
1,44
|
1,44
|
|
Итого
|
118
|
Таблица 7.2 - Потребители собственных нужд
трансформаторной подстанции
|
Вид
потребителя
|
Количество
|
Мощность
на единицу, Вт
|
Общая
мощность, кВт
|
|
Внутреннее
освещение
|
1
|
0,79
|
0,79
|
|
Наружное
освещение
|
1
|
0,42
|
0,42
|
|
Вентиляция
|
1
|
0,35
|
0,35
|
|
Итого
|
1,56
|
. ВЫБОР РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ
8.1 Расчет защиты
генераторов
Генератор SR4B
Caterpillar: Pном
- 1165 кВт, Uном - 0,4 кВ, cosϕ
= 0,8.
Согласно [18], защиту генераторов до 1 кВ
выполняют с помощью плавких предохранителей или автоматических выключателей. В
нашем проекте будем использовать автоматические выключатели (рисунок 8.1).
Для генераторов, работающих с глухозаземленной
нейтралью, РЗ от всех видов повреждений и ненормальных режимов осуществляется с
помощью автоматических выключателей с максимальными расцепителями или
выключателями с МТЗ. Защита должна предусматриваться в трех или двухфазном
исполнении, но в последнем случае с установкой дополнительной максимальной или
дифференциальной защиты нулевой последовательности от КЗ на землю. Защита
должна присоединяться к ТТ, установленным на выводах генератора со стороны
нейтрали. Если выводы со стороны нейтрали отсутствуют то автоматический выключатель
включают со стороны выводов генератора, обращенных к шинам. Также в генераторах
мощностью более 1 МВт должно осуществляется автоматическое гашение поля.
Установка автомата со стороны выводов
генератора, обращенных к шинам, не обеспечивает защиту от внутренних
повреждений. Поэтому для таких генераторов целесообразно устанавливать
автоматический выключатель со стороны нулевых выводов генератора или выполнять
дополнительно трех- или двухфазную МТЗ, включенные на трансформаторы тока со
стороны нулевых выводов генератора. Защита должна действовать на отключения
выключателя установленного со стороны выводов.
Рисунок 8.1 - Схема к расчету РЗ
генератора
Устанавливаемый выключатель ВА07 -
325 [14], с номинальным током отключения Iном.в. =
2500 А имеет следующие типы защит:
МТЗ;
защита от перегрузки;
мгновенная токовая отсечка.
Токовая отсечка используется лишь
для защиты генераторов, работающих параллельно с сетью или с другими
генераторами.
Расчет уставок МТЗ генератора. Ток уставки
максимального расцепителя с выдержкой времени, обратно зависимой от тока,
принимают равным:
Далее по шкале уставок
автоматического выключателя подбирается ближайшая большая уставка. Ряд устовок
применяемого выключателя выглядит следующим образом Iном.в.×
(1-1,5-2-2,5-3-4-6-8), т.е
выбираем Iном.в.× 1,5. Ток уставки
максимального расцепителя равен:
Ток уставки для МТЗ генераторов
принимаем равным Iус.расц = 3750 А.
Чувствительность МТЗ проверяется в
установившемся режиме трехфазного КЗ на выводах генератора:
где 
согласно п. 6.1.
Защита чувствительна.
Для обеспечения селективности требуется
согласование выбранной защитной характеристики автомата защищаемого генератор,
с защитными характеристиками автоматов, установленных на элементах внешней сети.
При всех возможных КЗ на этих элементах их защитные устройства должны
срабатывать раньше, чем сработает автомат, уставленный для защиты генератора.
Так как в НКУ для защиты отходящих линий (шинопровода) используются выключатели
с аналогичной времятоковой характеристикой, необходимо отстроится от их времени
срабатывания.
Время срабатывания определим по выражению:
где tвнеш.
- время отключения отходящих присоединений, с;
Δt
- ступень селективности, для защит с применением микропроцессорных, равна 0,3
с.
Время отключения отходящих присоединений, пример
равным собственному времени отключения защитных автоматических выключателей
[14].
Выдержка времени токовой отсечки
принимается 
с.
Расчет уставок защиты от перегрузки генератора.
Ток срабатывания защиты от перегрузки:
где kв
- коэффициент возврата, для электронных (цифровых) реле равен 0,95;
Kн - коэффициент
надежности, учитывающий увеличение тока при различных перегрузках генератора, а
также неточности расчета и настройке реле, принимается 1,05;
Ряд уставок выключателя для защиты
от перегрузок: Iном.в.× (0,8-1,0-1,05-1,15). Выбираем Iном.в.× 1. Ток уставки
для защиты от перегрузки равен:
Ток уставки для защиты генераторов
от перегрузки принимаем равным Iус.расц = 2500 А.
Выдержка времени устанавливается
больше выдержки времени МТЗ генератора на ступень селективности:
Выдержка времени защиты от
перегрузки принимается 
с.
8.2 Расчет защиты
трансформатора
Основными видами повреждения в трансформаторе
являются: замыкания между фазами внутри кожуха трансформатора и на наружных
выводах обмоток; замыкания в обмотках между витками одной фазы (витковые
замыкания); замыкания на землю обмоток или их наружных выводов, повреждения
магнитопровода трансформатора, приводящие к появлению местного нагрева и
«пожару стали».
Для трансформаторов с высшим напряжением 10(6)
кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов
повреждений и ненормальных режимов работы:
) междуфазных коротких замыканий в обмотках и на
выводах (токовая отсечка без выдержки времени);
) токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ
(максимальная токовая защита);
) токов в обмотках, обусловленных перегрузкой
(максимальная токовая защита от перегрузки).
В данном проекте будем рассчитывать защиту для
трансформатора
ТМГ -2500/10/0,4, со схемой
соединения 
.
Максимальная нагрузка трансформатора
примем равной 1,4·Sном.т.
Максимальное время защит линий,
отходящих от шин НН трансформатора равняется собственному времени отключения
автоматических выключателей, tмакс = 0,03с.
Приведем токи КЗ в таблицу 8.1.
Таблица 8.1 - Токи КЗ для расчета защиты
трансформатора
Максимальная защита трансформатора и токовая
отсечка выполнена с применением устройства микропроцессорной защиты «SEPAM
T-20»[19].серии 20
представляет собой терминал для использования в простых защитах одного
присоединения, основанных на измерении токов или напряжений. Например: защита
воздушных линий со встроенным АПВ; защита вводов и фидеров подстанции от
междуфазных КЗ и замыканий на землю; защита трансформаторов 10 (6) кВ малой
мощности от перегрузок (в том числе тепловая защита с учетом температуры
окружающей среды и двумя группами уставок для разных режимов обдува); защита
двигателей от внутренних повреждений и повреждений, зависящих от нагрузки с
контролем режима пуска, включая защиту от перегрузок (в том числе термическая
защита с учетом температуры окружающей среды и кривой холодного состояния,
которую можно отрегулировать в соответствии с характеристиками двигателя.
Для цифровых терминалов SEPAM уставки
рассчитываются и задаются в первичных величинах или в процентах от номинальных
значений.
Поясняющая схема к расчету релейной защиты
трансформатора изображена на рисунке 8.2.
Рисунок 8.2 - Схема к расчету РЗ
трансформатора
Расчет токовой отсечки. Токовая отсечка от
междуфазных КЗ на стороне 10 кВ. Для защиты трансформаторов мощностью до 4 МВ·А
может применяться токовая отсечка [1]. На трансформаторах 6,3 МВ·А и более
должна устанавливаться продольная дифференциальная защита. Известно, что
мощности трансформаторов 10/0,4 кВ не превышают 1600 кВ·А (в исключительных
случаях 2500 кВ А). Поэтому для защиты вводов и части первичной обмотки этих
трансформаторов применяется токовая отсечка. Если применение токовой отсечки не
позволяет обеспечить чувствительность защиты (kч ≥1,5), то для
трансформаторов мощностью более 1000 кВ·А применяют продольную дифференциальную
защиту.
Продольная дифференциальная защита должна
устанавливаться на крупных трансформаторах мощностью 6,3 МВт и более. Она
используется в качестве основной быстродействующей защиты от всех видов КЗ в
обмотках трансформатора, КЗ на выводах и в соединениях с шинами высшего и
низкого напряжений. По условиям селективности токовая отсечка не должна
срабатывать при КЗ на стороне 0,4 кВ. Это обеспечивается правильным выбором
значений параметров срабатывания этой защиты. Уставка срабатывания реле
выбирается больше значения тока трехфазного КЗ стороне 0,4 кВ. В зону действия
токовой отсечки входят выводы обмотки 10 кВ, часть первичных обмоток
трансформатора, а так же кабель, соединяющий трансформатор с выключателем Q2.
Уставка токовой отсечки выбирается по формуле:
где 
- значение тока трехфазного КЗ на
выводах обмотки 0,4 кВ, А.
kотс -
коэффициент отстройки учитывающий погрешность при расчете значений токов КЗ.
Для цифровых терминалов SEPAM, kотс
принимается в диапазоне 1,1…1,15.
Защита не должна срабатывать при
включении трансформатора от броска намагничивающего тока:
Выбирается больший из токов срабатывания защиты,
т.е. 831,6 А.
Для проверки чувствительности необходимо знать
двухфазный ток короткого замыкания на выводах 10 кВ трансформатора. По
известному значению тока трехфазного найдем ток двухфазного КЗ по формуле:
Проверим коэффициент
чувствительности токовой отсечки:
Защита чувствительна. Токовая
отсечка действует только при повреждениях на выводах и части обмотки ВН поэтому
выдержка времени токовой отсечки принимается 
с.
Расчет МТЗ. Максимальная токовая защита
трансформатора устанавливается со стороны вводов 10 кВ и является одновременно
защитой ввода рабочего питания 0,4 кВ. На реактированных линиях 10 кВ МТЗ
является единственной защитой от междуфазных КЗ, так как при защите этих линий
быстродействующие защиты не применяются. МТЗ выполняет функцию резервной защиты
токовых защит трансформатора при их отказе или выводе из действия. Выбор
уставок срабатывания МТЗ осуществляется из условия несрабатывания защиты при
самозапуске электродвигателей. Причем, значения токов самозапуска могут
значительно превышать номинальные значения токов трансформатора. При
использовании в качестве защиты цифровых терминалов SEPAM защита выполняется с
применением трансформаторов тока в трех фазах.
Защита должна быть отстроена от максимально
возможного тока нагрузки, с учетом токов самозапуска электродвигателей:
где kсзп
- коэффициент самозапуска электродвигателей, принимается равным 1,3 ÷1,5;
Iнаг.макс. -
максимальный нагрузочный ток, А.
Для цифровых терминалов SEPAM
значение kн принимают равным
1,1, а kв принимают 0,935.
Максимальную нагрузку принимаем равной суммарной расчетной нагрузкой всего
предприятия ΣSрасч
= 2548 кВ·А.
Чувствительность МТЗ проверяется по
коэффициенту чувствительности со стороны 0,4 кВ:
где 
- ток двухфазного КЗ на выводах
трансформатора со стороны 0,4 кВ
Защиту чувствительна.
Время срабатывания МТЗ определяем по формуле:
где tср.пред.
- время срабатывания предыдущей защиты, с, в нашем случае автоматический
выключатель установленный на стороне 0,4 кВ.
Выдержка времени МТЗ трансформатора
принимается с.
Расчет защиты от симметричных перегрузок. Защита
от симметричных перегрузок на стороне 10 кВ предназначена для выявления режима
симметричных перегрузок защищаемого трансформатора. Защита от симметричных
перегрузок действует на сигнал. Данная защита, как правило, выполняется с
помощью одной из ступеней МТЗ SEPAM. Защита от симметричных перегрузок не
устанавливается на реактированных линиях напряжением 10,5 кВ.
Ток срабатывания защиты от перегрузки
определяется из выражения:
Время срабатывания защиты от симметричных
перегрузок должно превышать время срабатывания основных защит трансформатора.
Так как, защита от перегрузки
действует на сигнал, то проверять чувствительность нет необходимости. Выдержка
времени принимается с.
8.3 Расчет защиты
питающей кабельной линии
Согласно [1], для линий в сетях 3 - 10 кВ с
изолированной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от
многофазных замыканий и однофазных замыканий на землю (ОЗЗ). Релейная защита
кабельной линии выполнена с применением терминала защиты «SEPAM
S-20» (рисунок 9.3).
Рисунок 9.3 - Схема к расчету РЗ КЛ
Расчет МТЗ. На одиночных линиях с односторонним
питанием, от многофазных КЗ устанавливается МТЗ с независимой или зависимой
выдержкой времени с действием на отключение.
Ток срабатывания МТЗ выбирается в амперах по
двум условиям:
несрабатывание защиты при сверхтоках
послеаварийных перегрузок, т.е. после отключения КЗ на предыдущем элементе
Согласование чувствительности защит
последующего и предыдущего элементов сети:
где kн.с.
- коэффициент надежности согласования, принимается равным 1,1;
Iс.з.пред. - ток
срабатывания МТЗ предыдущих элементов, А;
Выбираем больший из токов срабатывания защиты,
т.е. 373,7 А.
Проверим чувствительность защиты в основной и
резервной зоне:
где 
- ток двухфазного КЗ в конце
защищаемой линии, примем равным току на выводах 10 кВ трансформатора (п. 8.2);
Защита чувствительна.
Выдержка времени МТЗ выбирается большей, чем у
защит последующего элемента:
,
где tс.з.посл. -
наибольшее время срабатывания защиты последующего элмента, с, в нашем случае tмтз
трансформатора.
Выдержка времени принимается tс.з. = 0,63
с.
Расчет токовой отсечки. Токовая отсечка защищает
только часть линии или часть обмотки трансформатора, расположенные ближе к
источнику питания. Отсечка срабатывает без специального замедления, то есть t ≈
0 с.
Селективность токовой отсечки мгновенного
действия обеспечивается выбором её тока срабатывания Iс.о.
большим, чем максимальное значение тока трехфазного КЗ при повреждении в конце
защищаемой линии. Выбор уставки тока срабатывания выбирается по выражению 9.7:
Токовая отсечка не чувствительна
из-за малой длины линии поэтому настраивать её не будем.
Расчет токовой защиты нулевой
последовательности. В электрических сетях 6 - 35 кВ, работающих, как правило, с
изолированной или компенсированной нейтралью, значения токов однофазного
замыкания на землю (ОЗЗ) невелики, они не превышают 20 - 30 А. Поэтому сети
этих классов напряжения называют сетями с малым током замыкания на землю.
Однако ОЗЗ представляют большую опасность для оборудования электрических сетей
и для находящихся вблизи места ОЗЗ людей и животных. В связи с этим ПУЭ требуют
в одних случаях быстро автоматически отключать ОЗЗ, а в других немедленно
приступать к определению присоединения с ОЗЗ и затем отключать его.
Значение емкостного тока линии и,
соответственно, суммарного емкостного тока кабельной линий всей сети можно
ориентировочно определить по эмпирической формуле:
для кабельных сетей
для воздушных сетей
где LКЛ
- длина кабельной линии, км.
Тогда для данной КЛ:
Для других отходящих линий питающей
подстанции, емкостной ток определяем аналогично расчеты сведем в таблицу 8.2.
Таблица 8.2 - Значения емкостного тока отходящих
линий
|
№
линии
|
Тип
линии
|
LКЛ, км
|
IС, А
|
|
1
|
3×АС
70
|
2,1
|
0,06
|
|
2
|
АСБ
3×240
|
1,2
|
1,2
|
|
3
|
АСБ
3×185
|
1,5
|
1,5
|
|
4
|
ААБл
3×240
|
1,4
|
1,4
|
|
5
|
АСБ
3×240
|
1,8
|
1,8
|
|
6
|
3×АС
70
|
1,9
|
0,05
|
|
7
|
ААШВ
3×70
|
2,2
|
2,2
|
|
8
|
ААБл
3×240
|
2,1
|
2,1
|
|
9
|
АСБ
3×185
|
1,1
|
1,1
|
|
10
|
ААШВ
3×185
|
2,2
|
2,2
|
|
11
|
ААБ
3×240
|
1,5
|
1,5
|
|
12
|
3×АС
70
|
1,4
|
0,04
|
|
13
|
АПВБПГ
3×70
|
0,85
|
0,9
|
|
Сумма
IСΣ,
А
|
16,0
|
При использовании SEPAM в качестве
измерительного органа защиты от ОЗЗ селективная работа защиты в режиме
изолированной нейтрали может быть обеспечена при условии, когда суммарный
емкостной ток сети ICΣ (минимально
возможный из всех режимов работы сети) существенно превышает собственный
емкостной ток любого фидера Iс.фид.макс (при внешнем ОЗЗ).
Ток срабатывания определяем по условию:
где kбр
- коэффициент «броска», учитывающий бросок емкостного тока в момент ОЗЗ, а
также способность реле реагировать на него.
Бросок емкостного тока представляет собой
апериодический процесс, который частично подавляется фильтрами цифровых
терминалов. Поэтому, при использовании для защиты от ОЗЗ цифровых реле серии
SEPAM, можно принимать значение: kбр =1 - 1,5.
Коэффициент чувствительности
проверяется по условию:
Защита чувствительна.
Защита должна работать с минимальной выдержкой
времени tт.о. = 50 мс.
Защита действует на сигнал.
8.4 Расчет уставок АВР
Пусковой орган минимального напряжения.
Напряжение срабатывания минимального реле напряжения выбирается так, чтобы
пусковой орган срабатывал только при полном исчезновении напряжения и не
приходил в действие при понижении напряжении, вызванных КЗ или самозапуском
двигателей [20].
Для выполнения этого условия напряжение
срабатывания минимального реле напряжения должно быть равным:
,
где Uост.к.
- наименьшее расчетное значение остаточного напряжения при КЗ;
kотс. - коэффициент
отстройки, принимаемый 1,2 для электронных реле.
Рассчитаем остаточное напряжения на шинах 0,4 кВ
при КЗ на генераторном распределительном устройстве.
где ZΣ
- полное сопротивление от шин источника до места КЗ (п. 6.1), Ом.
Выдержка времени пускового органа
минимального напряжения должна быть на ступень селективности больше выдержек
времени защит, в зоне действия которых остаточное напряжение при КЗ оказывается
ниже напряжения срабатывания минимального реле напряжения. Для защиты отходящих
линий на распределительных устройствах 0,4 кВ установлены выключатели с
временем отключения равным 0,03 с.
,
где tРЗ.НН
- наибольшая выдержка времени защит присоединений, шин 0,4 кВ, с.
Выдержка времени принимается tс.з.
= 0,33 с.
Для управления автоматическим включением резерва
установим блок управления «БУАВР.2С».
БУАВР предназначен для управления автоматическим
переходом от основного источника питания на резервный и обратно при
недопустимых отклонениях напряжения в фазах, асимметрии или перекосе фаз,
изменении порядка чередования фаз, обрывах одной или нескольких фаз в
«основной» или «резервной» сетях.
Все рассчитанные уставки задаем в данном
устройстве. Диапазон регулирования уставок по напряжению равен (65 ÷
98) % Uном, соответственно
задаем минимальное значение.
Все рассчитанные уставки по защитам
электрооборудования сведем в таблицы 8.3, 8.4 и 8.5.
Таблица 8.3 - Уставки защит генераторов
|
Вид
защиты
|
Iс.з., А
|
tс.з., с
|
|
МТЗ
|
3750
|
0,33
|
|
Защита
от перегрузки
|
2500
|
0,63
|
Таблица 8.4 - Уставки защит трансформатора
|
Вид
защитыIс.з., Аtс.з.,
с
|
|
|
|
ТО
|
832
|
0
|
|
МТЗ
|
222
|
0,33
|
|
Защита
от перегрузки
|
109
|
0,63
|
Таблица 8.5 - Уставки защит кабельной линии
|
Вид
защитыIс.з., Аtс.з.,
с
|
|
|
|
МТЗ
|
374
|
0,63
|
|
Защита
от токов НП
|
0,007
|
0,05
|
. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
В данном разделе рассмотрим наиболее возможные
ОВПФ согласно [21], оказывающий влияние на обслуживающий персонал электроустановок
и укажем необходимые мероприятия по защите от них.
Влияние электромагнитных полей. Зона влияния
электрического поля - это пространство, в котором напряжённость магнитного поля
превышает 5 кВ/м. Предельно допустимый уровень напряжённости электрического
поля составляет 25 кВ/м [22]. В связи с тем, что высшее напряжение на
подстанции составляет 10 кВ, влияние электромагнитных полей на персонал будет в
пределах допустимых норм.
В данном проекте источниками ЭМП являются:
трансформаторы, генераторы, коммутационные аппараты, устройства защиты и
автоматики, измерительные приборы и др..
Все вопросы связанные с воздействием ЭМП,
решаются непосредственно производителями данного оборудования, но для
дополнительного снижения воздействия ЭМП в данном проекте каждый блок
электрогенераторной и ТП выполнены раздельно и имеют капитальные перекрытия из
газобетонных блоков толщиной 300 мм.
Влияние горюче смазочных материалов.
Согласно[1], в камерах трансформаторов или других маслонаполненных аппаратов с
массой масла в одном баке до 600 кг при расположении камер на первом этаже с
дверями выходящими наружу, маслосборные устройства не выполняются. При массе
масла более 600 кг должен быть устроен маслоприемник, рассчитанный на полный
объем масла или удержание 20% масла с отводом его в маслосборник.
Масса масла установленного трансформатора
составляет 1220 кг[11], емкость системы смазки одной газопоршневой установки
(ГПУ) составляет 401 л[10], плотность моторных масел составляет 0,8…0,9 кг/л
при 20 0С, тогда примем массу масла равной 360 кг. Из этого следует, что
необходимо сделать маслоприемник только для трансформатора, для этого
воспользуемся [1].
Замена масла ГПУ. Конструкция ГПУ установки
сделана таким образом что замены моторного масла не требуется, она работает на
угар, требуется только контроль и доливка масла. Для этого имеется насос для
доливки и бочка емкостью 200 л возле каждой ГПУ. Хранение масла будет
осуществляться на складе готовой продукции, в специально отведенном помещении.
Вентиляция. В герметичных трансформаторах типа
ТМГ, который установлен в проектируемой подстанции, масло не соприкасается с
воздухом и не окисляется. Однако в процессе работы есть определенный долевой
выход «масляных» газов, что делает необходимым выполнение вентиляционной
системы согласно [23] блока трансформатора.
Для вентиляция трансформаторного блока
предусматривать естественную приточно-вытяжную вентиляцию путем установки
жалюзийных решеток на дверях таким образом, чтобы воздух «омывал»
трансформатор. На крыше трансформаторного блока устанавливаются дефлекторы типа
Т-16, с диаметром воздуховода равным 150 мм.
Вентиляция ЗРУ 10 кВ будет выполнена только с
применением установки жалюзийных решеток на дверях.
Для вентиляции электрогенераторной и ЗРУ 0,4 кВ
будет обустроена вентиляция c
применением принудительной приточно - вытяжной системы.
Обеспечение электробезопасности. Статистика
электротравматизма в России показывает, что смертельные поражения электрическим
током составляют 2,7% от общего числа смертельных случаев, что
непропорционально много относительно травматизма вообще. Это означает, что
электротравматизм носит по преимуществу смертельный характер. Следует отметить,
что число несчастных случаев в электроустановках напряжением до 1000 В в 3 раза
больше, чем в электроустановках напряжением выше 1000 В.
Это объясняется тем, что установки напряжением
до 1000 В применяются более широко, а также тем, что контакт с
электрооборудованием здесь имеет большее число людей, как правило, не имеющих
электротехническую специальность. Электрооборудование выше 1000 В
распространено меньше, и к его обслуживанию допускаются только
высококвалифицированные электрики.
Для обеспечения электробезопасности каждое из
помещений окольцовывают шиной заземления - внутреннее заземляющее устройство,
расположенной на 0,5 м от пола и снабженной надежными контактами. Сопротивление
шины заземления в любом месте не должно превышать 4 Ом. Все корпусы
электродвигателей, а также металлические части оборудования, которые могут
оказаться под напряжением, зануляются. Для этого используется провод марки ПВ3,
сечение которого выбирается согласно [1].
В РУ 10 кВ и РУ 0,4 кВ будут установлены КРУ
заводского исполнения, поэтому специальных средств защиты не предусматриваем.
Необходимо только занулить корпус электроустановки, а также заземлить
ввод/вывод кабельных линии. Также необходимо руководствоваться инструкциями по
монтажу на данное оборудование.
Также предусмотрим следующие защитные средства,
для обеспечения безопасных работ:
резиновые диэлектрические перчатки Э29-34 (2
пары);
коврик диэлектрический 500 ×
500 мм
(4 шт.);
переносные заземления ПЗУ-1 (1 шт.) и ЗРЛ-10 (2
шт.);
указатели напряжения УНН-1Д (1 шт.) и УВН-1Д (1
шт.);
комплект предупредительных плакатов: «СТОЙ
напряжение», «ВЛЕЗАТЬ здесь», «РАБОТАТЬ здесь», «ЗАЗЕМЛЕНО», НЕ ВКЛЮЧАТЬ!
работают люди», «НЕ ВКЛЮЧАТЬ! работа на линии», «НЕ ВЛЕЗАЙ убьет».
Весь обслуживающий персонал должен иметь
соответствующие группы допуска:
>II
- для персонала обслуживающие электроустановки до 1000 В,
>IV
- для персонала обслуживающие электроустановки свыше 1000 В.
Расчет заземления. Территория, на которой
размещается подстанция, оборудуется заземляющим устройством, основной функцией
которого является защита обслуживающего персонала от поражения электрическим
током. Для защиты электротехнического персонала в помещениях
электрогенераторной и трансформаторной подстанции предусматриваем два
взаимосвязанных заземляющих устройства. И в связи с тем что электрогенераторная
и подстанция являются пристроенными, то необходимо рассчитать выносное
заземление.
При выносной системе заземления
заземлители располагаются на некотором удалении от заземляемого оборудования.
Поэтому заземленное оборудование находится вне поля растекания тока и человек,
касаясь его, окажется под полным напряжением относительно земли. Выносное
заземление защищает только за счёт малого сопротивления грунта.
Согласно [1] при использовании
заземляющего устройства одновременно для электроустановок напряжение выше 1000
В сети с изолированной нейтралью и для электроустановок до 1000 В с глухозаземленной
нейтралью, сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом при
линейном напряжении 380 В.
Предполагаемый контур
искусственного заземлителя имеет форму прямоугольника. Заземлитель
предполагается выполнить из вертикальных стальных электродов длиной 3 метра.
Верхние концы вертикальных электродов соединяются с помощью горизонтального
электрода - стальной полосы размером 40×4
мм, уложенной в землю на глубине0,5 м.
Исходные данные для расчета искусственных
заземлителей сведены в таблицу 9.2. Расчет заземляющего устройства будем
производить согласно [24].
Таблица 9.2 - Исходные данные
|
Вид
заземления
|
выносное
|
|
Длина
вертикального электрода l,
м
|
3
|
|
Диаметр
вертикального электрода (пруток), м
|
0,016
|
|
Глубина
заложения заземлителя в грунт h,
м
|
0,5
|
|
Удельное
сопротивление грунта ρ , Ом∙м
|
50
|
|
Климатическая
зона
|
II
|
|
Размеры
горизонтального электрода b
× c, мм
|
40
× 4
|
|
Сопротивление
заземляющего устройства RЗ.У.,
Ом
|
4
|
Расчет заземлителя (по допустимому сопротивлению
заземлителя).
I. Определяем значение
электрического сопротивления растеканию тока в землю с одиночного заземлителя:
где ρ - удельное
сопротивление грунта, Ом · м;
- коэффициент сезонности,
учитывающий промерзание и просыхание грунта, в нашем случае равен 2;
l - длина
вертикального электрода, м;
d - диаметр
вертикального электрода, м;
t - расстояние от
поверхности грунта до середины вертикального электрода, м.
где h - глубина
заложения заземлителя в грунт, м.
II.
Рассчитываем число заземлителей без учета взаимных помех, оказываемых
заземлителями друг на друга, так называемого явления взаимного экранирования:
III.
Рассчитываем число вертикальных электродов с учетом экранирования.
где ɳз- коэффициент экранирования.
Коэффициент экранирования принимаем по [24], при
условии, что расстояние между вертикальными электродами а = l
= 3 м (рисунок 9.1).
Рисунок 9.1 - Схема расположения
вертикальных электродов
IV. Определяем
длину соединительной полосы:
V. Рассчитываем
полное значение сопротивления растеканию тока с соединительной полосы:
где b - ширина
соединительной полосы, м.
VI.
Рассчитываем полное значение сопротивления заземляющего устройства:
где ɳз- коэффициент
экранирования полосы, [24];
Сопротивление Rзу
= 2,9 Ом меньше допускаемого сопротивления, равного 4 Ом. Следовательно,
рассчитанная система заземления (чертёж 140211-12-ПЛ.06.00) обеспечивает защиту
при выносной схеме расположения заземлителей. Данное значение Rзу
рассчитано для заземляющего устройства электрогенераторной, для
трансформаторной подстанции значение Rзу
= 2,72 Ом, уменьшенное значение сопротивления объясняется большей длиной
горизонтального электрода.
Расчет искусственного освещения. На подстанции и
в электрогенераторной предусмотрено рабочее освещение. Территория вокруг
подстанции и электрогенераторной освещается прожекторами, питающимися от сети
переменного тока напряжением 220 В. На подстанции предусмотрена система
автоматического и ручного включения наружного освещения. Данная система
монтируется в шкафу собственных нужд, расположенному в блоке РУ 0,4 кВ и
включает в себя:
контрольное фотореле ФР-7Е;
ряд питающих и защитных автоматических
выключателей ВА47-29;
контактор КМИ-34012;
стационарный понижающий трансформатор напряжения
переменного тока ОСМ1-0,1 220/5-22-220/36;
штепсельная розетка на 220В, для подключения
дополнительного электрооборудования РАр10-3-ОП;
штепсельная розетка на 36В для питания
переносных ремонтных светильников РШ-п-2;
ручка переключения режима работы панели
наружного освещения двух положений (ручное включение, автоматическое
включение).
Заключение
В данном дипломном проекте произвели анализ
источников питания, на основе которого определились со схемой электроснабжения,
выбрали тип и мощности источников питания, а также произвели расчет
распределительной сети.
Также, выбрали основное электрооборудование и
токоведущие части распределительных устройств генераторов и трансформаторной
подстанции.
Был выполнен расчет токов короткого замыкания,
на основании которых произвели проверку выбранного оборудования.
Произведен расчет защиты и автоматики для
основных элементов сети с применением современных микропроцессорных устройств
релейной защиты и автоматики.
Список литературы
1. Федоров
А. А., Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования
по электроснабжению промышленных предприятий: Учебное пособие для вузов. - 3-е
изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1987. - 386 с.: ил.
2. Неклипаев
Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные
материалы для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат, 1989.
- 604 с.: ил.
. Справочник
по проэктировани электрических сетей / Под редакцией Д.Л. Файбисовича. -
М.:Изд-во НЦЭНАС,2006.-320с. Ил.
. Липкин
Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Учебник для
техникумов. М., «Высш. школа», 1975.
. Правила
устройства электроустановок /Минэнерго СССР. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.,
Энергоатомиздат, 1985. - 640 с.
. Расчёт
токов короткого замыкания в сети внешнего и внутреннего электроснабжения
промышленных предприятий: Методические указания к курсовой работе для студентов
специальности 100400 - «Электроснабжение»/Сост. Л.Л.Латушкина, Красноярск:
КГТУ, 2004, 34 с.
. Справочник
по электроснабжению и электрооборудованию: В 2 т. т 2. Электрооборудование /
Под общ. ред. А. А. Федорова. - М.: Энергоатомиздат, 1987. 592 с.: ил.
. Справочная
книжка энергетика. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. -
568 с.: ил.
. Электротехнический
справочник: в 3-х т. Т. 2. Э 45 Электротехнические устройства/Под. общ. ред.
Проф. МЭИ В. Г. Герасимова, П. Г. Грудинского, Л. А. Жукова и др. - 6-е изд.,
испр. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981. - 640 с.: ил.
. Справочник
по электроснабжению промышленных предприятий. Под общ. ред. А.А. Федорова и
Г.В. Сербиновского. В 2-х кн. Кн. 2. Проектно расчетные сведения. М.,
«Энергия», 1981.