Электроснабжение деревообрабатывающего предприятия

  • Вид работы:
    Дипломная (ВКР)
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    689,6 Кб
  • Опубликовано:
    2017-02-15
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Электроснабжение деревообрабатывающего предприятия

ВВЕДЕНИЕ


Деревообрабатывающее предприятие предназначено для выработки пиломатериалов. Современное лесопиление является постоянным производством. В нем механизированы технологические и вспомогательные операции. Важнейшим оборудованием в пиловочном цехе являются пилорамы, имеющиеся у себя достаточно не простые механические узлы, гидросистему и дистанционное электроуправление; в их механизмах подачи осуществляется беззвучное регулирование скорости подачи с применением для этого постоянного тока или электромагнитных муфт скольжения, специальных гидродвигателей или тиристого привода.

К лесопильному электрооборудованию относятся также станки, на которых распиливается сырье на пиломатериалы и все другое электрооборудование, которое вместе с пиловочными станками входит в комплекты для оснащения станочного дерево пильного производства. В лесопильном цехе применяются также окорочные станки для удаления коры с бревен перед их распиловкой, рубительные машины для переработки кусковых отходов лесопиления на технологическую щепу и оборудования для сортировки, контроля качества, торцовки после сушки, маркирования и формирования пакетов пиломатериалов.

К технологическому процессу лесопильного цеха относятся следующие операции: окорка бревен, распиловка бревен и брусьев на пиломатериалы, обрезка и торцовка материалов, дробление отходов, кроме этого дерево пильный цех выполняет многочисленные операции по перемещению лесоматериалов и их ориентированию, подаче в станки, а также по сортировке и пакетированию получаемых пиломатериалов.

Станки, устанавливаемые в начале технологического потока, на которых производят продольную распиловку бревен, принято называть головными. Ими могут быть лесопильные рамы, ленточно-пильные или ленточно-круглые станки. Соответственно существуют комплекты оборудования на базе этих головных пильных станков.

Для технологического процесса производства обрезных пиломатериалов в рамных лесопильных потоках характерна дробная сортировка перед пиловочного сырья по диаметрам, обязательная его окорка перед распиловкой, распиловка с брусовкой на лесопильных рамах первого и второго ряда, обрезка необрезных пиломатериалов, переработка горбылей, реек и других кусковых отходов на технологическую щепу, вынос окончательной торцовки лесоматериала за пределы лесоцеха и выполнение ее после сушки.

В настоящее время наиболее распространенными технологическими операциями являются: раскрой хвойного пиловочного сырья с брусовкой на обрезные пиломатериалы, раскрой тонкомерного хвойного пиловочного сырья врозвал на обрезные пиломатериалы, раскрой сырья хвойных и лиственных пород развальным способом на не обрезные пиломатериалы. В технологических процессах раскроя сырья на пиломатериалы независимо от их различия выделяют такие операции: продольный раскрой и обрезка досок по ширине, поперечный раскрой досок по длине (торцовка досок).

Выбор станков для выполнения отдельных операций обуславливается размерами и качеством сырья, способом распиловки и экономической выгодой применения тех или других станков в различных условиях.

Для повышения эффективности использования оборудования целесообразно специализировать его по сырью. Выбор оборудования для распиловки бревен предопределяется размерами распиливаемого сырья. Наиболее рациональным считается применение оборудования для распиловки сырья: тонкомерного, средних размеров и крупномерного сырья.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ


Лесопильный цех предназначен для выработки пиломатериалов. Современное лесопиление является поточным производством. В нем механизированы технологические и вспомогательные операции. При модернизации производства в цехе установлена финская линия по распиловке леса HEW SAW R200SE.

В начале сырье подается в окорочный цех, где проходит через металлоискатель, окорочный станок и сортируется по диаметру и длине. Затем автопогрузчиком подается в лесопильный цех. Там сырье распиливается на многопильном станке на брус или доски. Далее они поступают на линию по сортировке, где с помощью датчиков сортируются по сечению и длине, торцуются на триммере и скребковым транспортером складываются в нужный карман. Затем транспортером подаются на штабеле-формировочную машину, складываются в пакеты и отправляются в сушильный цех. Далее в цех столярно-слесарных изделии или на склад готовой продукции.

В лесопильном цехе потребителями электрической энергии является электрооборудование для обработки сырья. Электрооборудование относится ко II и III категориям надежности электроснабжения.

кабельный нагрузка цех выключатель

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НАГРУЗКИ ЦЕХА


Определение силовых и осветительных нагрузок 0,4 кВ показано на примере расчёта нагрузок по РП1.

 

2.1 Методика определения силовых расчётных нагрузок


Определение нагрузок производится по методике, изложенной в [1]. По этому методу расчётная нагрузка определяется по средней мощности и коэффициенту максимума из выражения:

, кВт                                                                            (2.1)

где Кp - «расчётный коэффициент, который определяется в зависимости от коэффициента использования и эффективного числа приемников»[1];

Рсм - «средняя за смену активная мощность группы электроприемников, кВт» [1].

Средняя за смену активная мощность группы электроприемников определяется по формуле:

, кВт                                                                      (2.2)

где РН.i - «номинальная мощность i-го потребителя, кВт» [1];

КИ.А.i - «коэффициент использования активной мощности для i-го потребителя» [1].

Групповой коэффициент использования активной мощности определяется по формуле:

                                                                                     (2.3)

«Эффективное число приемников определяется по формуле» [1]:

, шт.                                                                           (2.4)

где РН.МАХ - «номинальная мощность наиболее мощного приёмника группы, кВт» [1].

«Расчётная реактивная нагрузка на шинах РП, питающих отдельные участки производства QР, определяется в зависимости от эффективного числа приёмников по формуле» [1]:

 при                                                                            (2.5)

 при                                                                       (2.6)

где Qсм - «средняя за смену реактивная мощность группы электро приемников» [1];

, кВар                                                            (2.7)

«где tgj соответствует cosj, принятому для данного потребителя из справочных материалов» [2 ].

Расчётная реактивная нагрузка на шинах ТП и на шинах магистральных шино проводов напряжением до 1 кВ определяется по формуле:

, кВар                                                         (2.8)

«где КР принимает то же значение, что и при определении расчётной активной мощности» [2].

Полная нагрузка определяется по формуле:

, кВ·А.                                                                       (2.9)

Расчётный ток для группы электро-приемников определяется по формуле:

, А                                                                                 (2.10)

где Uн - номинальное напряжение сети, В.

Расчёт силовой нагрузки РП1:

По [2] определяется КИ для каждого приёмника. Исходные данные для определения расчётной нагрузки по РП1 представлены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 - Данные по электроприёмникам РП1

Приёмник

РН, кВт

Кол-во N, шт

КИ

сos j

tg j

Двигатель первой горки

4

2

0,5

0,8

0,75

Двигатель второй горки

4

2

0,5

0,8

0,75

Транспортер 1

4

1

0,6

0,8

0,75

Транспортер 2

7,5

1

0,6

0,83

0,67

Вертикальные двигатели подающего стола

4

5

0,5

0,8

0,75

Горизонтальные двигатели подающего стола

5,5

5

0,5

0,78

0,81


По (2.2) средняя за смену активная мощность группы электроприемников Рсм равна:

Рсм =4∙2∙0,5+4∙2∙0,5+4∙0,6+7,5∙0,6+4∙5∙0,5+5,5∙5∙0,5=38,65 (кВт).

По (2.3) групповой коэффициент использования нагрузки КИ равен:

Ки = 38,65/4∙2+4∙2+4+7,5+4∙5+5,5∙5 = 38,65/75 = 0,5.

По (2.4) эффективное число приемников nэф равно nэф= n- деиствительному т.к. Рн,max/Pн,min < 3.

По [1] при КИ = 0,5 и nэф = 5 коэффициент расчётной нагрузки КР равен:

Кр=1,01.

Тогда по (2.1) расчётная активная нагрузка РР равна:

РР = 1,01 × 38,65 = 39,2 (кВт).

По (2.7) средняя за смену реактивная мощность группы электроприемников QСМ равна:СМ =4∙2∙0,5∙0,75+4∙2∙0,5∙0,75+4∙0,6∙0,757,5∙0,6∙0,67+4∙5∙0,5∙0,75+5,5∙5∙0,5∙0,81=

= 29,5 (кВар).

По (2.5) расчётная реактивная нагрузка QР равна:Р = 36,55 (кВар).

По (2.9) полная расчётная нагрузка SР равна:

 =822,9 (кВ·А).

По (2.10) расчётный ток IР равен:

 

Так же рассчитываются остальные группы электро-приемников. Результаты расчёта силовых нагрузок представлены в приложении 1.

 

2.2 Методика определения осветительных расчётных нагрузок


Определение осветительной нагрузки производится по методике, изложенной в [1]. По этому методу расчётная мощность осветительной нагрузки определяется по формулам:

, кВт                                                               (2.11)

где: W - «удельная мощность на единицу площади, Вт/м2» [1];- «площадь освещаемого помещения, м2» [1];

КС - «коэффициент спроса» [1];

КПРА - «коэффициент потерь пускорегулирующей аппаратуры» [1].

, кВар                                                                   (2.12)

где tg j соответствует сos j осветительной установки.

 

2.3 Расчёт осветительных нагрузок


Расчёт осветительной нагрузки для участка распиловки.

Используются светильники ASTZ ДСП44-65-002. Высота подвеса светильников 9 м. Коэффициент отражения потолка, стен и рабочей поверхности: rп = 0,7, rс = 0,5, rр = 0,3. Для производственных зданий:  . Для светодиодных ламп: . Разряд зрительных работ 4В . Общая освещенность Ен = 200 Лк. Площадь машинного зала составляет F = 1500 м2, согласно [2] W = 10 Вт/м2. По (2.11) и (2.12) расчётная активная и реактивная мощности осветительной нагрузки составят:

Рр.о.м.з. = 10 × 1500 × 0,95 × 1,2 = 54,4 (кВт);р.о.м.з. = 17,1 × 0,43 = 22,9 (кВар).

Расчёт осветительных нагрузок остальных помещений производится аналогично. Результаты расчёта осветительных нагрузок в приложении 2.

 



2.4 Определение результирующей расчётной нагрузки на шинах ТП


Расчётная нагрузка на шинах ТП с учётом осветительной нагрузки определяется по формуле:

 , кВ·А                                                        (2.13)

Тогда по (2.13) расчётная нагрузка на шинах ТП равна:

Sр=√ (717,9+54,4)2+(402,4+22,9)2 = 881 (кВ·А).

3. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

3.1. Методика выбора числа и мощности трансформаторов КТП

Минимальное число трансформаторов определяется по формуле:

 , шт                                                                      (3.1)

где Рр -« расчётная активная нагрузка потребителей по данной КТП» ;

 - «коэффициент загрузки трансформаторов, принимаемый в зависимости от категории надёжности потребителей электроэнергии» [2];

SН.ТР - «номинальная мощность трансформатора, принимаемая в зависимости от удельной плотности нагрузки» [2].

Плотность цеховых нагрузок определяется по формуле:

 кВ·А/м2                                                                             (3.2)

где SР - «расчётная нагрузка цеха, кВ·А» [2];

F - «площадь цеха, м2» [2].

«Реактивная мощность, которую может передать в сеть трансформатор при заданном коэффициенте загрузки для масляных трансформаторов, определяется по формуле» [2]:

 , кВар.                                          (3.3)

«Реактивная мощность, которую необходимо скомпенсировать определяется (предварительно) по формуле» [2]:

 ,кВар                                                                         (3.4)

Может получиться, что QР < QТ. В этом случае компенсирующие устройства не требуются.

По справочникам выбираются тип компенсирующих устройств, их мощность QКУ и количество NКУ.

Фактическая мощность КУ:

, кВар.                                                                     (3.5)

«Уточнённая полная расчётная нагрузка на КТП» [2]:

, кВ·А.                                                         (3.6)

«Уточнённые коэффициенты загрузки в нормальном и аварийном режимах» [2] :

                                                                    (3.7)

 

 

3.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов КТП


При выборе цеховых трансформаторов учитываем категорию надёжности потребителя. Для 2-й категории коэффициент загрузки Кз=0,7-0,8; для 3-й категории Кз=0,9-0,95.

Количество и мощность трансформаторов определяется для нагрузки:р = 881,6 кВт; Qр = 425,3 кВар .

Рассматривается два варианта с трансформаторами:

) ТМГ 630 кВ·А;

) ТМГ 400 кВ·А.

По (3.1) минимальное число трансформаторов равно:

Nт,min1=881,6/0,8∙630=2 (шт);

Nт,min1=881,6/0,8∙400=3 (шт).

«Величина реактивной мощности, которую может пропустить трансформатор со стороны высокого напряжения в сеть низкого напряжения для масляных трансформаторов по (3.3) составит» [2]:

Qт1=√(1,1∙630∙0,8∙2)2 - 881,62 = 795,6 кВар;

Qт1=√(1,1∙400∙0,8∙3)2 - 881,62 = 832 кВар.

По (3.4) мощность, которую необходимо скомпенсировать равна:

Qку1=425,3 - 795,6 = - 370,3 кВар;

Qку2=425,3 - 832 = - 406,7 кВар.

Для имеющихся вариантов установка компенсирующих устройств не требуется.

По (3.7) коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме:

Кз,1=√881,62+425,32/2∙630 = 0,69;

Кз,2=√881,62+425,32/3∙400 = 0,7.

По (3.8) коэффициент загрузки трансформаторов в аварийном режиме:

Кз,ав1=√881,62+425,32/(2-1)630 = 1,3;

Кз,ав2=√881,62+425,32/(3-1)400 = 1,1.

Для выбранных масляных трансформаторов мощностью до 2500 кВ·А , что соответствует требованиям «ГОСТ 14209-85» [5].

 

.3 Технико-экономический расчет


Полные приведенные затраты трансформатора определяются по выражению:

, тыс.руб.,                                          (3.9)

где E- норма дисконта, ;

- «полные капитальные затраты с учётом стоимости КТП, тыс.руб». [3];

- «стоимость потерь в трансформаторе, тыс.руб.» [3] ;

- «затраты на обслуживание ремонт и амортизацию, тыс.руб.»

, тыс.руб.                                              (3.10)

где  - цена КТП, Ц тр,1=231,7 тыс. руб., Ц тр,2 =162,2 тыс. руб.;

 - индекс цен оборудования ();  - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы, связанные с приобретением оборудования;

 - коэффициент, учитывающий затраты на строительные работы;

- коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и отладку оборудования.

Кн,тр =231,7∙1∙(1+0,095+0,13+0,15) = 318,58 (тыс. руб.),

, тыс. руб.,                    (3.11)

где  - стоимость 1кВт/ч электроэнергии, С0=4,83 руб/кВт∙ч (2015г.);

 - годовое число часов работы трансформатора, ;

 - потери холостого хода, ΔРхх=1,42кВт, ΔРхх =0,92 кВт;

 - потери короткого замыкания, ΔРкз=8,5кВт, ΔРкз=5,9 кВт;

 - время максимальных потерь, .

Ип,тр=4,83∙(2∙1,42∙8760+(822,9/630)2∙8,5∙2700∙(1/2)=194,68 тыс. руб.

, тыс. руб.                                   (3.12)

где  норма амортизационных отчислений;

 - норма обслуживания оборудования;

 - норма ремонта оборудования.

И обсл,рем,ам =(0,035+0,029+0,01)∙318,58=23,6 тыс. руб.,

З∑=0,25∙318,58+135,43+23,5=238,5 тыс. руб.

Аналогично определяются приведенные затраты и для второго варианта. Результаты расчётов сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Результаты технико-экономических показателей для ТП

Параметры ТП

ЦПС


2∙630

3∙400

Потери холтостого хода, ΔРхх, кВт

1,42

0,92

Потери короткого замыкания, ΔРкз, кВт

8,5

5,9

Полная стоимость КТП, Цтр, тыс. руб.

463,4

486,6

Полные капитальные затраты, Кн.тр, тыс.руб.

637,16

669,1

Стоимость потерь в трансформаторах,, тыс.руб.194,68276,53



Затраты на обслуживание, ремонт и амортизацию, Иобсл.рем.ам.,тыс.руб

47,1

49,5

Суммарные затраты, ЗΣ, тыс.руб.

297,75

385,2


Вариант ТП с двумя трансформаторами мощностью по 630 кВ·А на основе технико-экономического расчёта оказался выгоднее, его и принимаем за основной в последующих расчетах.

4 .ВЫБОР СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

4.1 Проектирование цеховой сети


Цеховые сети распределения электроэнергии должны обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории надёжности, быть удобными и безопасными в эксплуатации, иметь оптимальные технико-экономические показатели, и конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа. Схемы могут быть: радиальными, магистральными и смешанными, с односторонним и двухсторонним питанием. При проектировании следует избегать многоступенчатых схем, не применять недогруженного оборудования, использовать наиболее простой способ прокладки сети. Каждый участок или отделение цеха должны питаться от своих распределительных устройств, исключая подключение потребителей других участков или отделений цеха.

«Схему распределения электрической энергии выполним при помощи установки распределительных устройств РУ. От РУ питаются распределительные шкафы. При радиальной схеме питание от подстанции к отдельным узлам нагрузки и мощным приемникам передается по отдельной линии. В двухступенчатой радиальной схеме между ЦП и потребителями (приемниками) имеются дополнительные элементы - РП. На ее выбор повлияли следующие факторы:

при сосредоточенных нагрузках;

для питания мощных электро-приемников с нелинейными, резко переменными, ударными нагрузками, отрицательно влияющими на качество электрической энергии;

при повышенных требованиях к надежности электроснабжения»[4] .

Кроме того, радиальные схемы относятся к высоконадежным элементам системы электроснабжения. Их можно применять для питания потребителей любой категории надежности. Такие схемы обладают универсальностью и гибкостью.

Распределение электроэнергии от РУ к распределительным пунктам реализуется кабелем.

Распределение электроэнергии от распределительных пунктов до электроприемников осуществляется по радиальной схеме кабелем, прокладываемым в полу в трубах соответствующего диаметра.

Схема электроснабжения рабочего и аварийного освещения радиальная. Питающая и групповая сети схемы реализованы посредством кабельных линий, проложенным по колоннам. Питание щитка аварийного освещения осуществляется от смежной системы шин цеховой трансформаторной подстанции.

 

4.2 Расчет нагрузок по отдельным узлам


Расчет нагрузки по отдельным узлам низковольтной части выполним с помощью метода упорядоченных диаграмм аналогично расчету нагрузок участков цеха, выполненному в п. 2.1.

5. ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЦЕХА

 

5.1 Выбор распределительных пунктов


Расчет нагрузок по отдельным узлам схемы

Расчет выполним аналогично пункту 2.1.

Питание потребителей осуществляется от девяти распределительных пунктов. Результаты расчета силовой нагрузки приведены в приложении А.

«Выбор силовых шкафов и пунктов осуществляется по степени защиты в зависимости от характера среды в цехе, по его комплектации - предохранителями или автоматическими выключателями» [4].

Номинальный ток силового пункта  должен быть больше расчётного тока  группы приёмников:

Число присоединений к силовому пункту  и их токи  не должны превышать количество отходящих от силового пункта линий  и их допустимые токи , т. е.

,

.

Выбор распределительных пунктов.

Для приёма и распределения электроэнергии к группам потребителей

трёхфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В применяют силовые распределительные шкафы .

Учитывая расположение приемников электроэнергии, используются девять распределительных пунктов.

Выбираем распределительный шкаф Tri-Line-R фирмы АВВ. Высота - 2213 мм, глубина-325мм, ширина-364мм. IP-54. Количество панелей-1. Количество аппаратов-68.

5.2 Расчёт сечений кабельных линий 0,4 кВ


Методика расчёта сечений кабельных линий

Выбранный тип провода или кабеля должен строго соответствовать его назначению, характеру среды, способу прокладки.

Сечение проводов и жил кабелей цеховой сети на напряжение до 1кВ выбирается по следующим условиям:

по нагреву расчётным током:

, А                                                                       (5.1)

где Iр - «расчетный ток линии, питающей группу приемников (для линии, питающей единичный потребитель вместо Iр принимается номинальный ток приемника Iном ) ,А» [1];

 - «поправочный коэффициент, учитывающий отличие температуры в цехе от температуры, при которой заданы Iдоп,» [2];

 - «поправочный коэффициент, учитывающий снижение допустимой токовой нагрузки для проводов и кабелей при их многослойной прокладке в коробах,» [2];

- по термической стойкости:

, А·                                                   (5.2)

где tОТКЛ = tС.О + tА - время отключения КЗ, с;

tС.О - выдержка времени срабатывания отсечки селективного автомата, с;

tА - время гашения дуги, для автоматических выключателей принимают равным 0,06 с;

I(3)КЗ - расчётный ток КЗ,А;

С - постоянная, принимающая разное значение для кабелей в зависимости от изоляции и напряжения.

Выбранные сечения проводов кабелей проверяются на потери напряжения, которые определяются по формуле:

                                                     (5.3)

где l - длина линии, м;

ro и xo - удельные активное и индуктивное сопротивления соответственно, Ом;

j - угол сдвига между током и напряжением сети.

Расчёт сечений кабельных линий.

Ниже приведён выбор кабеля, соединяющего шины КТП-1 с распределительным пунктом РП1.

Проверка по нагреву расчётным током:

IР = 74,7 А,

кср = 1, кпр = 0,9,

IдопА=90 A.

Выбирается кабель марки АВБбШв 4∙35, Iдоп = 90 А [5];

∙0,9 > 74,7 - условие выполняется.

Проверка на потерю напряжения:

ΔU=24∙74,7∙√3∙(0,7∙0,8+0,662∙0,65) = 2,07 В,

что составляет 0,5 % от Uсети, что допустимо.

Выбор кабелей для остальных электроприёмников производится аналогично. Результаты выбора представлены в приложении 3.

6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ СЕТИ 0,4 И 10 КВ

 

.1 Расчет токов короткого замыкания в сети 0,4 кВ


Расчет токов КЗ выполняется с целью проверки коммутационной аппаратуры на динамическую стойкость, чувствительность и селективность действия защит.

Расчет произведем для потребителя №8, т.к. он является самым мощным электроприемником, и для потребителя №28, т.к. он является самым удаленным.

Рисунок 6.1 - Исходная схема для расчета токов короткого замыкания

Исходные данные для расчета:

Система С:; .

Трансформатор Т: Sн.тр=630 кВА; Uк=5,5%; ΔPк=8,5 кВт.

Линия W7: АВБбШв (5x10); r0=3,12 мОм/м; х0=0,099 мОм/м; L=27,5 м.

Линия W5: ВВГ (5x1,5); r0=12,5 мОм/м; х0=0,126 мОм/м; L=18м.

Линия W116: АВБбШв (5х95); r0=0,326 мОм/м; х0=0,081мОм/м ;L=15,5 м.

Линия W32: АВВГ (5´95); r0=0,32 6мОм/м; х0=0,081 мОм/м;L=4 м.

Выключатель QF1: Iн=1600 А.

Выключатель QF9: Iн=25 А.

Выключатель QF118: Iн=25 А.

Выключатель QF5: Iн=630 А.

Выключатель QF30: Iн=250 А.

Транспортер Н1: Pн=1,5 кВт; Iн=3,92 А; cosφ=0,71.

Двигатель горизонтальной фрезы Н2: Pн=95 кВт; Iн=160 А; cosφ=0,9.

Рисунок 6.2 - Схема замещения

Найдем параметры схемы замещения.

Индуктивное сопротивление системы:

, мОм ,                                                     (6.1)

где  - номинальный ток отключения выключателя на стороне , А;

 (мОм).

Сопротивления трансформатора:

, мОм;                                                                 (6.2)

, мОм;                                                (6.3)

Rтр=(8,5∙0,42/6302 )∙106 =3,4 (мОм);

Хтр=(0,42/630)∙106∙√(5,5/100)2 -(8,52/6302)=13,5 (мОм).

Сопротивления линий:

, мОм;                                                                              (6.4)

, мОм;                                                                            (6.5)

Rw7=3,12∙27,5=85,8 (мОм);

Х w7 =0.099∙27,5=2,72 (мОм);

Rw5=12,5∙18=225 (мОм);

Х w5 =0,126∙18=2,3 (мОм);

Rw116=0.326∙15,5=5,05 (мОм);

Xw116= 0,081∙15,5=1,3 (мОм);

Rw30=0,326∙4=1,3 (мОм);

Xw30=0,081∙4=0,32 (мОм).

Сопротивления автоматических выключателей:

RQF1=0,25 мОм; XQF1=0,1 мОм;

RQF9=7 мОм; XQF9=4,5 мОм;

RQF118=7 мОм; XQF116=4,5 мОм;

RQF7=0,41 мОм; XQF12=0,13 мОм;

RQF32=1,1 мОм; XQF32=0,5 мОм.

Переходные сопротивления неподвижных контактных соединений:

Rк1=0,022 мОм;

Rк2=0,027 мОм;

Rк4=0,027 мОм.

Сопротивление дуги:

, Ом,                                                                              (6.6)

Где  - падение напряжения на дуге, кВ;

 -максимальный ток КЗ, А.

, В,                                                                               (6.7)

Где  - напряженность в стволе дуги, при ;Е д =1,6 В/мм;

 - длина дуги, м.

, А,                                                               (6.8)

Где ;  - суммарные индуктивное и активное сопротивления прямой последовательности до точки КЗ со стороны системы.

Минимальный ток КЗ определяется по выражению:

,А.                                                     (6.9)

Ударный ток определяется по выражению:

, А                                                                     (6.10)

Где  - ударный коэффициент.

;                                                                                  (6.11)

,                                                                            (6.12)

Где  - частота сети, .

Для точки К1:

Х∑к1=Хс+Хтр+Х QF1 , Ом;                                                        (6.13)

R∑к1=Rтр+RQF1+Rк1 , Ом;                                                         (6.14)

Х∑к1 =0,8+13,5+0,1=14,4 (мОм).

R∑к1=3,4+0,25+0,022=3,7 (мОм).

I³k1 =400/√3∙√3,7²+14,4²=15,5 (кА).

Расстояние между фазами проводника а для КТП с трансформаторами на 630 кВА составляет , т.к. а > 50 мм, то LД = а = 60 мм.

 (В);

R д =96/15,5=6,2 (мОм);

I³k1 =400/√3∙√(3,7+6,2)2 +14,42 =13,2 (кА).

Найдем ударный ток:

Ta= 14,4/2∙3,14∙50∙3,7 = 0,01 с;

куд = 1+e -0,01/0,01 = 1,36;

i уд =√2∙15,5∙1,36=26,7(кА).

Для точки К2:

Х ∑к2 =Х∑к1+ХQF9+Хw7 , мОм;                                               (6.15)

R∑k2=R∑k1+RQF9+Rw7+Rk2 , мОм;                                          (6.16)

R∑k2=3,7+7+85,8+0,027=96,5 (мОм).

I³k2 =400/√3∙√96,52+21,622=2,3 (кА).

Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.

 (В);

Rд =17,92/2,3=7,7 (мОм);

I³k2=400/√3∙√(96,5+7,7)2+21,622 = 2,1 (кА).

Найдем ударный ток:

T a =21,62/2∙3,14∙50∙96,5=0,007 (с);

куд =1+e -0,01/0,0007 =1,25;

iуд =√2∙2,3∙1,25=4,05 (кА).

Для точки К3:

Х∑к3=Х∑к2+ХQF118+Хw116 , мОм;                                            (6.17)

R∑k3=R∑k2+RQF118+Rw116, мОм        ;                                     (6.18)

R∑k3=96,5+7+225=328,5 (мОм);

Х∑к3=21,62+4,5+2,3=28,42 (мОм);

I³k3 =400/√3∙√328,52+28,422=0,7 кА.

Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.

 (В);

Rд=17,92/0,7=25,6 (мОм);

I³k3 =400/√3∙√(328,5+25,6) 2 +28,42 2 =0,65 (кА).

Найдем ударный ток:

Ta=28,42/2∙3,14∙50∙328,5=0,003 (с);

Куд=1+e-0.01/0.003=1,03;

iуд =√2∙0,7∙1,03=1,01 (кА).

Для точки К4:

Х∑к4=Х∑к1+ХQF7+Хw5 , мОм;                                                   (6.19)

R∑k4=R∑k1+RQF7+Rw5 +Rk3, мОм;                                          (6.20)

Х∑к4=14,4+0,13+1,3=15,8 (мОм);

R∑k4=3,7+0,41+5,05+0,027=9,1 (мОм);

I³k4 =400/√3∙√9,12+15,82=12,6 (кА).

Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.

 (В);

Rд=17,92/12,6=1,4 (мОм);

I³k3 =400/√3∙√(9,1+1,4)2 +15,82 =12,1 (кА).

Найдем ударный ток:

Ta=15,8/2∙3,14∙50∙9,1=0,005 (с);

Куд=1+e-0.01/0.005 = 1,1;

iуд =√2∙12,6∙1,1=18,5 кА.

Для точки К5:

Х∑к5=Х∑к4+ХQF32+Хw30 , мОм;                                                       (6.21)

R∑k5=R∑k4+RQF32+Rw30 , мОм                                                (6.22)

Х∑к4=15,8+0,5+0,32=16,62 (мОм);

R∑k4=9,1+1,1+1,3=11,5 (мОм);

I³k4 =400/√3∙√11,52+16,622=11,4 (кА).

Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.

 (В);

Rд=17,92/11,4=1,5 (мОм);

I³k3 =400/√3∙√(11,5+1,5)2 +16,622 =10,9 (кА).

Найдем ударный ток:

Ta=16,62/2∙3,14∙50∙11,5=0,004 (с);

Куд=1+e-0.01/0.003=1,08;

iуд =√2∙11,4∙1,08=17,35 (кА).

Токи однофазного КЗ в сетях с напряжением до 1кВ, как правило, являются минимальными. По их величине проверяется чувствительность защитной аппаратуры.

Действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ  определяется по формуле:

, А,                                                                   (6.23)

Где  - полное сопротивление питающей системы, трансформатора, а также переходных контактов точки однофазного КЗ;

 - полное сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки КЗ.

, Ом         (6.24)

Где , , ,  - соответственно индуктивные и активные сопротивления прямой и обратной последовательности силового трансформатора;

,  - соответственно индуктивное и активное сопротивления нулевой последовательности силового трансформатора.

Z ∑ =√(13,5+13,5+40,8+2∙0,8)2+(3,4+3,4+9,63+3∙0,0024)2 = 71,3 (мОм),

, Ом,                                                                       (6.25)

где - удельное сопротивление петли фаза-нуль элемента;

 - длина элемента.

Значение тока однофазного КЗ в точке К2:

Zп=4,73∙27,5=130 (мОм);

I¹к2=400/√3(71,3/3+130) =1,2 (кА).

Значение тока однофазного КЗ в точке К3:

Zп=130+7,49∙18=265 (мОм);

I¹к3=400/√3(71,3/3+265) = 0,5 (кА).

Значение тока однофазного КЗ в точке К4:

Zп=0,69∙15,5=10,7 ( мОм);

I¹к4=400/√3(71,3/3+10,7)=6,7 (кА).

Значение тока однофазного КЗ в точке К5:

Zп=10,7+0,69∙4=13,5 мОм.

I¹к5=400/√3(71,3/3+13,5)= 6,2 кА.

Результаты сведем в таблицу 6.1

Таблица 6.1 Результат расчета токов КЗ в сети 0,4 кВ

Точка КЗ

rS, мОм

xS, мОм

zп, мОм



К1

3,7

14,4

-

13,2

6,3

26,7

К2

96,5

21,62

130

2,3

1,2

4,05

К3

328,5

28,42

265

0,7

0,5

1,01

К4

9,1

15,8

10,7

12,6

6,7

18,5

К5

11,5

16,62

13,5

11,4

6,2

17,35

 

.2 Расчет токов короткого замыкания в сети 10,5 кВ


Рисунок 6.3 - Исходная схема для расчета токов КЗ

В точке К1 следует рассчитать ток трехфазного КЗ, в точке К2 - трехфазного и двухфазного коротких замыканий.

Составляем схему замещения в именованных единицах и рассчитаем сопротивления, за основную ступень напряжения принимаем 10,5 кВ.

Рисунок 6.4 - Схема замещения для расчетов токов КЗ

Выбор высоковольтного кабеля производится также по суммарному расчетному току. Найдем суммарный расчетный ток:

Iр=Sр/√3∙Uном=881,6/1,73∙10=47,5А.

Необходимо учитывать аварийный режим, т.е. увеличиваем сечение в два раза , плюс запас на резерв нового оборудования.

Выбираем кабель марки ВВГ 5х185-1 : Iдоп = 115 А,

x0 = 0,0637 мОм/м;  r0 = 0,894 мОм/м.

∙1∙1 ≥ 47,5 (А).

Проверяем потери напряжения, длина высоковольтного кабеля L = 300м:

ΔU=√3∙47,5∙0,3∙(0,894∙0,7+0,0637∙0,715)=16 (В), что составляет 0,37% от Uсети, что допустимо.

ЕС=10,5 кВ.

, мОм;                  (6.26)

 , мОм.                  (6.27)

Индуктивное сопротивление системы:

∙103,            (6.28)

Где  - номинальный ток отключения выключателя на стороне ВН.

Xc=(0,42/√3∙11,25∙10,5)=0,8 (мОм) .

Сопротивление линии :

 

 

Rтр=(8,5∙0,42/6302 )∙106 =3,4 (мОм);

Хтр=(0,42/630)∙106∙√(5,5/100)2 -(8,52/6302)=13,5 (мОм).

Рассчитываем ток трехфазного КЗ приведенный к стороне 10 кВ в точке К3:

 

(3)k3=10,5/√3∙√(0,8+0,019+13,5)2+(0,268+3,4)2=0,53 (кА).

Двухфазное КЗ:

                                                                              (6.30)

(2)k2=√3/2∙0,5=0,43 (кА).

Остальные расчеты производятся аналогично и сводятся в таблицу.

Таблица 6.2 Результат расчета токов КЗ в сети 10 кВ

Точка КЗ

К1

6,1

5,1

К2

0,53

0,43



7. ВЫБОР И ПРОВЕРКА КОММУТАЦИОННОЙ И ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ

 

.1 Выбор высоковольтного оборудования


Методика выбора выключателей напряжением 10 кВ.

Выбор выключателей по номинальному напряжению:

«Выбор выключателей по номинальному напряжению сводится к сравнению номинального напряжения сети и номинального напряжения выключателя с учётом того, что выключатель в нормальных условиях эксплуатации допускает продолжительное повышение напряжения до 15% номинального, т.е.» [11]:

ном. авт. ³ Uном. сети , В                                                              (7.1)

где Uном. авт. - номинальное напряжение аппарата-выключателя, кВ;ном. сети - номинальное напряжение сети, кВ.

Выбор выключателей по номинальному току:

Выбор по номинальному току Iном.авт. сводится к выбору выключателя, у которого номинальный ток является ближайшим большим по отношению к расчётному току сети Iрасч. сети , т.е. должно быть соблюдено условие :

ном.авт. ³ Iрасч. сети , А                                                               (7.2)

Выбор выключателей по отключающей способности:

отк.авт. ³ IК.З., А                                                                           (7.3)

где Iотк.авт. - номинальный ток отключения автоматического выключателя, А;К.З. - ток трёхфазного короткого замыкания, А.

Выбор выключателей по типу:

Выбор выключателей по типу сводится к выбору масляного малообъёмного, много объёмного, воздушного или других типов в соответствии с условиями, в которых допустимо или целесообразно применять данный тип выключателя.

Выбор выключателей по роду установки:

Такой выбор производится в зависимости от установки: на открытом воздухе или в помещении (в зависимости от конструктивного решения подстанции).

Выбор выключателя:

Выберем автоматический выключатель.расч. = 47,5А; IК.З. = 6,1кА; Uном. сети = 10кВ.

Выбираем вакуумный высоковольтный выключатель типа ВВ/TEL-10-12.5/630:

Номинальный ток 630А;

Номинальный ток отключения 20кА;

Полное время отключения 0,07с.

1)      10 кВ ³ 10 кВ - условие выполняется;

) 630 А³47,5А - условие выполняется;

)        20 кА ³ 6,1 кА - условие выполняется;

)        52 кА ³ 12,28 кА - условие выполняется, выключатель подходит.

Выбор трансформаторов тока:

«Трансформаторы тока выбираются по номинальному току, номинальному напряжению, нагрузке вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в пределах паспортного класса точности. Выбор трансформаторов тока по номинальному току состоит в соблюдении условия»[11]:

Iном.т.т. ³ Iрасч. сети , А                                                              (7.4)

где Iном.т.т. - номинальный ток трансформатора тока;расч. сети - расчётный ток участка сети.

Выбор трансформаторов тока по номинальному напряжению сводится к сравнению напряжения трансформаторов тока и участка сети, для которого он предназначен. В этом случае достаточно, чтобы соблюдалось условие, тогда:

ном. т.т. ³ Uном. сети , В                                                              (7.5)

где Uном. т.т. - номинальное напряжение трансформаторов тока;ном. сети - номинальное напряжение участка сети.

Выберем трансформаторы тока;расч.= 47,5 А; IК.З.= 6,1 кА; Uном. сети = 10 кВ.

Выбираем трансформаторы тока ТПЛ-10-УЗ из таблицы 5.9, стр. 294.

Т - трансформатор тока;

П - или проходной, или для крепления на пакете плоских шин;

Л - с литой изоляцией;

У - для районов с умеренным климатом;

З - для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

)        Выбор по номинальному току:

А ³ 47,5А - условие выполняется;

2)      Выбор по номинальному напряжению:

кВ ³ 10кВ - условие выполняется.

Выбор трансформаторов напряжения:

Трансформаторы напряжения для питания электроизмерительных приборов выбирают по номинальному напряжению первичной цепи, классу точности и схеме соединения обмоток.

В нашем случае выбираем 2 трансформатора напряжения типа НАМИ-10.

Н - трансформатор напряжения;

Т - трёхфазный;

М - с естественным маслянным охлаждением;

И - для измерительных цепей.

Характеристика трансформатора напряжения НАМИ-10 приведена в таблице 7.1

Таблица 7.1 Характеристика трансформатора напряжения НАМИ-10

Тип трансформатора

Класс напряжения,кВ

Ном.напр. пер. обмот., В

Ном.напр. осн.вторичной, В

Ном.напр. допол.вторичной, В

Класс точности

Предельная мощность, В·А

Схема соединения

НТМИ-10

10

10000

100

100/3

1

1000

Y0/Y0/D-0

 

7.2 Методика выбора автоматических выключателей


Выбор автоматических выключателей осуществляется по следующим условиям:

)        соответствие номинального напряжения автоматического выключателя Uн.в номинальному напряжению сети Uн.с.:

, В.                                                                                (7.6)

2)      соответствие номинального тока выключателя расчетному току защищаемой цепи:

, А                                                                                      (7.7)

3)      токовая отсечка автоматического выключателя (уставка электромагнитного или аналогичного ему расцепителя) отстраивается от пускового тока электроприемника по выражению:

                                                      (7.8)

где 1,05 - коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме напряжение может быть на 5% выше номинального электроприемника;

 - коэффициент запаса;

 - коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пиковом токе электроприемника;

 - коэффициент, учитывающий возможный разброс срабатывания отсечки, относительно уставки;

 - коэффициент надежности отстройки.

Величина пикового тока зависит от вида электроприемника. Для защит электродвигателей пиковый ток является пусковым и определяется по формуле:

, А                                                                             (7.9)

где  - кратность пускового тока электродвигателя (принимается по справочнику);

 - номинальный ток двигателя, А.

Для защиты группы электродвигателей:

 , А                                                                     (7.10)

Пиковый ток на шинах КТП или шинопроводе определяется по формуле:

, А                      (7.11)

где  принимается в зависимости от соотношения видов электроприемников на шинах КТП или шинопровода.

Для вводных автоматических выключателей КТП необходимо учитывать бросок пикового тока при действии устройства АВР секционного выключателя:

, А            (7.12)

4) защита от перегрузки:

«Необходимо иметь в виду, что контроль за перегрузкой электро приемников ложится на тепловой или аналогичный ему электронный расцепитель автоматического выключателя, поэтому уставка последнего выбирается из соображения допустимой перегрузки электро приемника электрической сети»[11].

Для защиты от перегрузки трансформаторов уставки выбираются исходя из перегрузочной способности трансформатора:с.п. £ 1,4 × Iн.тр , А

Для электродвигателей защита от перегрузки считается эффективной, если

с.п. £ (1,2 ¸ 1,4) × Iн.д , А.                                                              (7.13)

)        выбор времени срабатывания:

«Время срабатывания отсечки автоматического выключателя, защищающего группу электро приемников (шино проводы, кабельную сеть с распределительными шкафами), секционных и вводных выключателей определяется по условию»[11]:

, с                                                                            (7.14)

где  - наибольшее время срабатывания отсечки предыдущей от источника питания защиты, с;

 - ступень селективности, с;

) проверка по условиям стойкости при КЗ:

«Предельной коммутационной способностью выключателя (ПКС) называется максимальное значение тока КЗ, которое выключатель способен включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии. Одноразовой ПКС (ОПКС) называют наибольшее значение тока, которое выключатель может отключить один раз. После этого дальнейшая работа выключателя не гарантируется. Каталожное значение ПКС должно быть не меньше значения тока КЗ, протекающего в цепи в момент расхождения контактов выключателя»[11]:

                                                                                        (7.15)

где  - ток металлического КЗ для вводных и секционного выключателей.

«Допускается установка нестойких к КЗ выключателей или группы выключателей, если они защищены расположенным ближе к источнику питания стойким к КЗ выключателем, обеспечивающим мгновенное отключение всех КЗ с током, равным или большим тока ОПКС указанных нестойких выключателей. В тех случаях, когда заводом-изготовителем в качестве ПКС задается ток динамической стойкости проверка осуществляется по условию»[11]:

                                                                          (7.16)

7)      проверка по чувствительности отсечки при КЗ:

                                                                          (7.17)

где  - коэффициент чувствительности отсечки;

 - минимальный ток КЗ в конце защищаемой линии, кА;

 - ток срабатывания отсечки, кА;

Кр - коэффициент разброса срабатывания отсечки по току [1].

7.3 Выбор автоматических выключателей

Выбор автоматических выключателей производится для участка: от ввода трансформатора Т1, далее по отходящей кабельной линии, питающей РП8 и защиту самого удаленного электроприёмника, питающей РП2 и защиту самого мощного электроприёмника. Защищаемый участок представлен на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Фрагмент схемы для выбора защитных аппаратов сети 0,4 кВ

Выключатель QF5 - S 230 RC250: Iнв=250 А; Iнр=250 А; ПКС=50 кА.

)        проверка условия (7.6):

Uнв = 660 В ≥ Uнс380 В - условие выполняется;

)        проверка условия (7.7):

I нр = 250 А ≥ I р = 160 А- условие выполняется;

)        проверка условия (7.8):

Iс.о= 10∙Iн.р= 10∙250 = 2500 (А), [1];

 [1];

По (7.9) пиковый ток равен:

Iпик=8,5∙160=1360 (А);

Таким образом:

Iс.о = 2500 ≥ Кн∙Iпик = 1,5∙1360 = 2040 (А) - условие выполняется;

4)      тепловой расцепитель выбирается по условию:

Iс.п= 1,5∙ I нр= 1,5∙250 =375 (А);

5)      собственное время отключения не превышает  [1];

6)      проверка условия (7.17):


ПКС(ОПКС) = 50 кА ≥ iуд = 17,35 А - условие выполняется.

7)      проверка условия (7.18):


Кч = 6,2/2,5 = 2,48 ≥ 1,1∙1,5 = 1,43- условие выполняется.

Выключатель проходит по всем требованиям.

Выключатель QF4 -TmaxT5N: [1] Iнв=630 А, Iнр=630 А , ПКС=70 кА.

)        проверка условия (7.6):

Uнв= 660 В ≥ Uнс380 В - условие выполняется;

)        проверка условия (7.7):

I нр = 630 А ≥ I р = 464 А - условие выполняется;

)        проверка условия (7.8):

Iс.о= 5∙Iн.р= 5∙630 = 3150 А [1];

 [1];

Пиковый ток равен:

Iпик=(8,5-1)∙160+464,4=1664,4 (А);

Таким образом,

Iс.о=3150≥Кн∙Iпик =1,5∙1664,4=2496 А - условие выполняется;

4)      тепловой расцепитель выбирается по условию:

Iс.п=1,35∙I нр=1,35∙630=945 (А);

)        проверка условия (7.15):


tс.о = 0,07 ≥ tс.о.п = 0,02+0,02 = 0,04- условие выполняется;

)        проверка условия (7.17):


ПКС(ОПКС) = 70кА ≥ iуд = 18,5А - условие выполняется;

7)      Проверка условия (7.18):


Кч = 6,7/3,15 = 2,1 ≥ 1,1∙1,5 = 1,43 - условие выполняется.

Выключатель проходит по всем требованиям.

Выключатель QF3 S 230 RC25: [1] Iнв=25 А, Iнр=6,3 А , ПКС=25 кА;

1)      проверка условия (7.6):


Uнв= 660В ≥ Uнс380 В - условие выполняется;

)        проверка условия (7.7):


I нр =6,3 А ≥ I р = 3,92 А - условие выполняется;

)        проверка условия (7.8):


Iс.о = 10∙Iн.р = 10∙6,3 = 63 (А), [1];

 [1];

Пиковый ток равен:

Iпик=4,5∙3,92=17,6 (А);

Таким образом,

Iс.о= 63 ≥ Кн∙Iпик = 1,5∙17,6 = 26,5 (А) - условие выполняется;

4)      тепловой расцепитель выбирается по условию:

Iс.п = 1,35∙ I нр = 1,35∙6,3 = 8,5 (А);

5) собственное время отключения не превышает  [1];

6) проверка условия (7.17):


ПКС(ОПКС) = 25 кА ≥ iуд = 0,7 А - условие выполняется;



Кч = 0,5/0,63 = 1,8≥1,1∙1,5 = 1,43 - условие выполняется;

Выключатель проходит по всем требованиям.

Выключатель QF2 -S 230 RC25[1]: Iнв=25 А, Iнр=25 А , ПКС=4,5 кА;

)        проверка условия (7.6):


 - условие выполняется;

2)      проверка условия (7.7):


I нр = 25 А ≥ I р =22,6 (А) - условие выполняется;

)        проверка условия (7.8):


Iс.о=10∙Iн.р=5∙25=125 А ,[1];

 [1];

Пиковый ток равен:

Iпик=(4,5-1)∙3,62+22,6=41 (А);

Таким образом,

Iс.о= 125 ≥ Кн∙Iпик =1,5∙41 = 61,5 (А)- условие выполняется;

4)      тепловой расцепитель выбирается по условию:

Iс.п= 1,35∙I нр= 1,35∙22,6 = 30,51 (А);

)        время срабатывания отсечки выключателя:


tс.о=0,4≥ tс.о.п =0,02+0,02=0,04.

)        проверка условия (7.17):


ПКС(ОПКС) = 4,5 кА ≥ iуд =2,3 А - условие выполняется;

)        проверка условия (7.18):


Кч= 1,2/0,125 = 3,2 ≥ 1,1∙1,5 = 1,43 - условие выполняется;

Выключатель проходит по всем требованиям.

Выключатель QF1 (вводной) - TmaxT7W (выкатной): Iнв=1250 А, Iнр=25 А, ПКС=100 кА;

1)      проверка условия (7.6):


- условие выполняется;

2)      проверка условия (7.7):


I нр =1250 А≥I р =1187 (А) - условие выполняется;

)        проверка условия (7.8):


Iс.о=5∙Iн.р=5∙1250=6250 (А), [1];

, Kсз=2,4[1].

Пиковый ток равен:

Iпик= 2,4∙1187 = 2848 (А);

Таким образом,

Iс.о = 6250 ≥ Ксз∙Iпик = 1,5∙2848 = 4273 А - условие выполняется;

4)      тепловой расцепитель выбирается по условию:

Iс.п=1,4∙ Iтр=1,4∙1250=1750 (А);

)        проверка условия (7.15):


tс.о= 0,06 с;

)        проверка условия (7.17):


ПКС(ОПКС) = 100 кА ≥ iуд = 26,7 А (см. п. 1.4) - условие выполняется;

7)      проверка условия (7.18):


Кч = 6,3/0,625 = 10 ≥ 1,1∙1,5 = 1,43 - условие выполняется;

Выключатель проходит по всем требованиям.

 


8. РАСЧЁТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

 

8.1 Назначение релейной защиты и автоматики


«В процессе эксплуатации системы электроснабжения возникают повреждения отдельных её элементов. Наиболее опасными и частными видами повреждений являются трёхфазные, междуфазные и однофазные К.З. В электрических и трансформаторах наряду с междуфазными К.З. и замыканиями на землю имеют место витковые замыкания. Вследствие возникновения К.З. нарушается нормальная работа системы электроснабжения, что создаёт ущерб для промышленного предприятия. При протекании тока К.З. элементы системы электроснабжения подвергаются термическому и динамическому воздействию. Для уменьшения размеров повреждения и предотвращения развития аварии устанавливают совокупность автоматических устройств, называемых релейной защитой и обеспечивающих с заданной степенью быстродействия отключения поврежденного элемента или сети. Основные требования, предъявляемые к релейной защите, следующие: надежное отключение всех видов повреждений, чувствительность защиты, избирательность (селективность) действия - отключение только поврежденных участков, простота схем, быстродействие, наличие сигнализации о повреждениях»[11].

Однако одной релейной защиты бывает недостаточно для обеспечения надежного и бесперебойного электроснабжения. Поэтому дополнительно предусматривают устройства автоматического включения резерва (АВР) и устройства автоматического повторного включения (АПВ). Первое устройсво позволяет подключать резервный источник питания при выходе из строя основного источника. Второе устройство предназначено для повторного включения линий электропередачи, так как большинство повреждений после быстрого отключения линий релейной защитой самоустраняется.

8.2 Защита кабельных линий 10 кВ


Для защиты кабельных линий 10 кВ предусматриваем токовую отсечку и МТЗ (максимальная токовая защита). Также предусматриваем защиту от замыкания на землю .

Релейная защита на цифровой базе будет выполнена с использованием микропроцессорных устройств фирмы «Радиус-Автоматика».

Защиту линии выполним микропроцессорным устройством релейной защиты сетей напряжением 6-35 кВ - «Сириус - 2Л».

Расчёты ведутся аналогичным образом как для электромеханической части РЗА, но с учётом своих коэффициентов и времятоковых характеристик.

Основные технические данные устройств Сириус.

Питание устройства осуществляется от источника переменного (от 45 до 55 Гц), постоянного или выпрямленного тока напряжением от 178 до 242В или от источника постоянного тока напряжением от 88 до 132В, в зависимости от исполнения.

Мощность, потребляемая устройством от источника оперативного постоянного тока в дежурном режиме - не более 15 Вт, в режиме срабатывания защит - не более 30 Вт.

Дополнительная погрешность измерения токов, а также дополнительная погрешность срабатывания блока при изменении температуры окружающей среды в рабочем диапазоне не превышает 1% на каждые 10°С относительно 20 °С.

Дополнительная погрешность измерения токов и срабатывания блока при изменении частоты входных сигналов в диапазоне от 45 до 55 Гц не превышает 2% на каждый 1 Гц относительно 50 Гц.

Устройство не срабатывает ложно и не повреждается:

при снятии и подаче оперативного тока, а также при перерывах питания любой длительности с последующим восстановлением;

при подаче напряжения оперативного постоянного тока обратной полярности;

при замыкании на землю цепей оперативного тока.

 

8.2.1 Селективная токовая отсечка без выдержки времени

Ток срабатывания токовой отсечки мгновенного действия Icо, кА, определим по формуле:

,               (8.1)

где  - коэффициент надёжности (=1,1; [11], таблица 3.2).

Ток  - определяется при максимальном режиме питающей системы ( кА).

Ток срабатывания реле определим по формуле:

,                                                                                 (8.2)

где kсх - коэффициент схемы;

kТ - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Оценку коэффициента чувствительности отсечки производят при наиболее благоприятных условиях: при трёхфазном КЗ в месте установки защиты:

,                                                                                        (8.3)

где Ik(3) - ток трехфазного КЗ, кА.

Защиту будем выполнять по однорелейной схеме. Схема соединений ТТ - неполная звезда (kсх=1). Трансформатор тока выберем марки ТПЛ-10 класса Р с kТ =500/5.

Рассчитаем параметры токовой отсечки.

 (кА);

 (А).

Чувствительность определяем по формуле (8.3):

 > 1,2.

8.2.2 МТЗ с выдержкой времени

Ток срабатывания МТЗ определим по формуле:

 ,                                                                   (8.4)

где kн - коэффициент надежности;

kсзп - коэффициент самозапуска;

kв - коэффициент возврата;

Iраб.МАХ,W - максимальный рабочий ток, А.

Ток срабатывания реле и коэффициент чувствительности МТЗ определяется аналогично, как и для токовой отсечки по (8.2) и (8.3).

При выборе тока срабатывания МТЗ используется ток послеаварийного режима, в этом случае ток  А,

 (А);

(А).

Оценку коэффициента чувствительности МТЗ производят при двухфазном КЗ в зоне основного действия.

 > 1,5 .

«Защита от замыкания на землю подключается через трансформаторы тока нулевой последовательности. Это защита с действием на сигнал, поэтому устанавливается на главной понизительной подстанции, где есть обслуживающий персонал»[11].

Селективность действия МТЗ осуществляется путём выбора соответствующей выдержки времени, которая должна согласовываться с временем сгорания предохранителя при токах равным токам перегрузки.

                                                   (8.5)

где  - время срабатывания предохранителя при I = 202 А;

 - ступень селективности.

(с).

Проверка на 10% погрешность осуществляется при двухфазном КЗ для схемы соединения ТТ в неполную звезду. Кратность  определяется по расчётному току отсечки:

;             (8.6)

.

По кривой предельной кратности для трансформатора типа ТПЛ-10 Ом ([11] , рисунок 7.6).

Фактическое расчетное сопротивление нагрузки:

 ,            (8.7)

где  - сопротивления прямого и обратного проводов ( Ом);

- переходное сопротивление в контактных соединениях ( Ом);

- сопротивление приборов (устройства “Сириус 2Л”).

 Ом                                                                          (8.8)

где SПРИБ - мощность, потребляемая “Сириус 2Л”;

I2 - вторичный номинальный ток устройства.

Сопротивление “Сириус 2Л”:

Коэффициент 0,8 учитывает снижение сопротивления реле при больших токах.

 Ом.

Из результатов расчетов видно, что  меньше, чем Ом и, следовательно, полная погрешность ТТ <10%.

9. УЧЕТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ


Проектом предусматривается общий учет электроэнергии

Для учета электроэнергии применены 3-х фазные счетчики электроэнергии с телеметрическим выходом «Меркурий 230ART-02», включенные через трансформаторы тока

10. ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ


«К важнейшим задачам технического прогресса нашего общества относится автоматизация, совершенствование технологии и повышение производительности труда во всех сферах и отраслях производства»[18].

«Действующее законодательство в области охраны труда позволяет обеспечить безопасную жизнедеятельность человека в производственных условиях. Безопасность человека определяется отсутствием производственных и не производственных аварий, стихийных и других природных бедствий, опасных факторов, вызывающих травмы или резкое ухудшение здоровья, вредных факторов, вызывающих заболевание человека и снижающих его работоспособность»[18].

«Правовую основу обеспечение безопасной жизнедеятельности работников составляют соответствующие законы и постановления, принятые представительными органами РФ, а также правовые нормативные акты по охране труда. Охрана труда - это система обеспечение безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включая правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия. Выполнение правил и норм по охране труда обеспечивает необходимую безопасность (пожаро- и взрывобезопасность) электроустановок и электробезопасность»[18].

10.1 Электробезопасность на промышленных предприятиях


«Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества»[18].

«Устройство и эксплуатацию электрических установок и отдельных видов электрооборудования необходимо осуществлять в соответствии с "Правилами устройства электроустановок" (ПУЭ), "Правилами эксплуатации электроустановок потребителей", "Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей":

-          обслуживание действующих электроустановок, проведение в них оперативных переключений, организация и выполнение ремонтных, монтажных или наладочных работ и испытаний осуществляется специально подготовленным электротехническим персоналом. Электротехнический персонал должен находиться в составе энергетической службы организации;

-          работодатель приказом (распоряжением) назначает работника, ответственного за состояние электрохозяйства. Приказ или распоряжение о назначении лица, ответственного за электрохозяйство, издается после проверки знаний правил и инструкций и присвоения ему соответствующей группы по электробезопасности: V - в электроустановках напряжением выше 1000 В, IV - в электроустановках напряжением до 1000В. При наличии на предприятии должности главного энергетика обязанности лица, ответственного за электрохозяйство предприятия, возлагаются на него;

-          лица из оперативного персонала, обслуживающие электроустановки единолично, и старшие в смене или бригаде, за которыми закреплена данная электроустановка, должны иметь группу по электробезопасности не ниже IV в установках напряжением выше 1000 В и III в установках напряжением до 1000 В;

-          при работе с применением электрозащитных средств (изолирующие штанги и клещи, электроизмерительные клещи, указатели напряжения) допускается приближение человека к токоведущим частям на расстояние, определяемое длиной изолирующей части этих средств;

-          без применения электрозащитных средств запрещается прикасаться к изоляторам электроустановки, находящейся под напряжением;

-          при приближении грозы должны быть прекращены все работы на воздушных линиях и в открытых распределительных устройствах, а в закрытых распределительных устройствах - работы на вводах и коммутационной аппаратуре, непосредственно подсоединенной к воздушным линиям;

-          при обнаружении замыкания на землю запрещается приближаться к месту замыкания на расстояние менее 4 м в закрытых и менее 8 м в открытых распределительных устройствах. Приближение к этому месту на более близкое расстояние допускается только для производства операций с коммуникационной аппаратурой для ликвидации замыкания на землю, а также при необходимости оказания первой помощи пострадавшим.
В этих случаях обязательно необходимо пользоваться как основными, так и дополнительными электрозащитными средствами;

-          электрозащитные средства, применяемые при эксплуатации и ремонте электроустановок, должны подвергаться осмотру и испытанию в сроки, предусмотренные "Правилами пользования и испытания защитных средств, применяемых в электрических установках";

-          открытые токоведущие части электрических установок должны быть ограждены (изолированы) или расположены в недоступных местах. Вся аппаратура открытого исполнения (рубильники, предохранители и т.п.) должна устанавливаться в закрывающихся на замок металлических конструкциях и иметь предупреждающие надписи и знаки. Все пускорегулирующие приборы должны иметь надписи о своем назначении;

-          подключать к электрической сети ручной переносной инструмент нужно гибкими шланговыми кабелями или шнурами при помощи разъемов, имеющих нулевые контактные соединения. Отдельные участки кабеля должны стыковаться только посредством соединительных муфт;

-          до выдачи в работу электроприборов и электроинструмента они должны быть проверены на исправность изоляции;

-          сопротивление изоляции электрооборудования должно проверяться периодически в сроки, предусмотренные нормативной документацией;

-          все работы по обслуживанию и ремонту электрооборудования, электроинструмента и осветительной сети должны осуществляться только при снятом напряжении. В местах отключения необходимо устанавливать плакаты, запрещающие подачу напряжения. У пусковых приспособлений и рубильников, подводящих ток, должны вывешиваться плакаты, указывающие, что станок или механизм находится в ремонте и пуск его запрещен. Ремонт, уборка и чистка электрооборудования, находящегося под напряжением, не разрешается;

-          Оборудование, при работе которого возможно образование статического электричества (лакирование, полирование, шлифование деталей и др.), должно иметь устройство, исключающее возможность его накапливания»[18].

Правила охраны труда:

«Деревообрабатывающее производство характеризуются наличием следующих опасных и вредных производственных факторов:

-       движущиеся машины и механизмы; подвижные части производственного оборудования; передвигающиеся изделия, заготовки, материалы;

-       повышенная загазованность и запыленность воздуха рабочей зоны;

-       повышенная температура поверхностей оборудования;

-       повышенная и пониженная температура воздуха рабочей зоны;

-       повышенный уровень шума на рабочем месте;

-       повышенная влажность воздуха;

-       физические перегрузки;

В производственных помещениях, на постоянных рабочих местах, в рабочих зонах и на территории предприятий шум не должен превышать допустимых уровней, предусмотренных «ГОСТ 12.1.003»[14].

Зоны с уровнем звука или эквивалентным уровнем звука выше нормируемых значений должны быть обозначены знаками безопасности по «ГОСТ 12.4.026»[14]. Работников в этих зонах работодатель обязан снабжать средствами индивидуальной защиты.

Для работающих на открытом воздухе или в помещениях с температурой воздуха на рабочих местах ниже плюс 5 град. C должны быть помещения для обогревания.

При работах на открытом воздухе должны быть помещения и устройства для сушки рабочей одежды и обуви. Для сушки рабочей одежды допускается применять (в гардеробных) закрытые шкафы, оборудованные устройствами для подачи в них подогретого и вытяжки влажного воздуха.

При работе на открытом воздухе и в неотапливаемых помещениях в холодное время года устанавливаются перерывы для обогревания работающих или работы прекращаются в зависимости от температуры воздуха и силы ветра.

Для исключения воздействия опасных факторов на приводах и приводимых ими в движение механизмах должны быть нанесены стрелки, указывающие направление вращения или движения механизмов и двигателей.

Зубчатые, цепные и ременные передачи, соединительные муфты, выступающие гайки, болты, шпонки и другие элементы движущихся и вращающихся частей оборудования, а также обрабатываемые предметы, выступающие за габариты оборудования, с которыми возможно соприкосновение обслуживающего персонала, должны быть закрыты достаточно прочными кожухами или иметь сплошные или сетчатые ограждения с ячейками не более 10 x 10 мм, плотно прикрепленные к станине или другой неподвижной части оборудования. Зубчатые передачи, не заключенные в специальные коробки и не находящиеся внутри оборудования, должны быть закрыты со всех сторон.

Ременные, канатные и цепные передачи должны быть ограждены со всех сторон по всей длине независимо от высоты расположения и скорости движения.

Конструкции ограждающих устройств и приспособлений должны исключать возможность травмирования, быть достаточно прочными, надежно фиксироваться в заданном положении и не мешать производительной работе, уборке отходов и наладке оборудования.

Дверцы и съемные крышки защитных ограждений должны иметь устройства, не допускающие самопроизвольного их открывания или смещения во время работы оборудования.

Ограждения должны иметь рукоятки, скобы и другие устройства для удобного и безопасного удержания их при съеме и установке.

Во всех случаях перед пуском в эксплуатацию оборудования ограждения должны быть поставлены на место и прочно закреплены. Работать на оборудовании со снятым или неисправным ограждением запрещается.

Транспортные устройства для передачи с одного места на другое заготовок, изделий и т.п. должны быть оборудованы ограждениями, исключающими возможность падения транспортируемых предметов»[18].

 

10.2 Выбор и обоснование сетей до 1кВ для предприятия деревообработки. Зануление в сетях предприятия. Виды и периодичность проверки состояния заземляющего устройства цеха

 

.2.1 Выбор и обоснование сетей до 1кВ для предприятия деревообработки

Выбор схемы сети и режима нейтрали источника тока осуществляют в зависимости от технологических требований и условий безопасности.

«По технологическим требованиям предпочтение отдается четырехпроводной сети, так как эта сеть характеризуется двумя напряжениями: - линейным и фазным (380/220 В). Линейным напряжением 380 В питают силовую нагрузку: включают электродвигатели производственного оборудования между фазными проводами. Фазное напряжение 220 В используют для осветительной установки: подключают лампы между фазным и нулевым проводами»[2].

«По условиям безопасности выбор одной из двух схем производится с учетом выводов, полученных при рассмотрении этих сетей в ,а именно: по условиям прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопасна, как правило, сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период - сеть с глухозаземленной нейтралью» [2].

«Поэтому по условиям безопасности сети с изолированной нейтралью целесообразно применять на объектах с повышенной опасностью поражения током и в тех случаях, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции проводов сети относительно земли и когда емкость проводов относительно земли незначительна. Такими являются сравнительно короткие сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором электротехнического персонала. ПУЭ рекомендуют использовать трехфазные трехпроводные сети с изолированной нейтралью при повышенных требованиях безопасности (для передвижных установок, торфяных разработок, шахт и т. п.)»[2].

«Сети с глухозаземленной нейтралью (четырехпроводные) следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среды, большой протяженности и т. п.), когда нельзя быстро отыскать или устранить повреждение изоляции или когда емкостные токи замыкания на землю достигают больших значений. опасных для человека. Примером таких сетей могут служить сети крупных промышленных предприятий, городские и сельские сети, сети собственного расхода электростанций и т. п.» [2].

С учетом всех требований выбираем сеть с глухозаземленной нейтралью с системой TN-С - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении.

 

10.2.2 Зануление в сетях предприятия

В качестве основных защитных мер, обеспечивающих электробезопасность в сетях с глухозаземленной нейтралью применяется зануление.

«Зануление - преднамеренное электрическое соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением с глухо заземленной нейтралью с нулевым проводом. Это приводит к тому, что замыкание любой из фаз на корпус электроустановки превращается в короткое замыкание этой фазы с нулевым проводом. Ток в этом случае возникает значительно больший, чем при использовании защитного заземления. Быстрое и полное отключение поврежденного оборудования - основное назначение зануления» [2].

«Принцип действия защитного зануления заключается в превращении замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и отключение поврежденной электроустановки от питающей ее сети. Такой защитой могут служит предохранители, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, максимальные расцепители автоматических выключателей, срабатывающие при коротком замыкании в цепи тока, и т. п. Так как оказавшиеся под напряжением нетоковедущие металлические части оборудования заземлены через нулевой защитный проводник, то до момента отключения поврежденной электроустановки от сети их напряжение относительно» [3].

 

10.2.3 Виды и периодичность проверки состояния заземляющего устройства цеха

«Заземляющие устройства должны соответствовать требованиям государственных стандартов, правил устройства электроустановок, строительных норм и правил и других нормативно-технических документов, обеспечивать условия безопасности людей, эксплутационные режимы работы и защиту электроустановок» [11]:

-          для определения технического состояния заземляющего устройства должны проводиться визуальные осмотры видимой части, осмотры заземляющего устройства с выборочным вскрытием грунта, измерение параметров заземляющего устройства в соответствии с нормами испытания электрооборудования .

-          Визуальные осмотры видимой части заземляющего устройства должны производиться по графику, но не реже 1 раза в 6 месяцев ответственным за электрохозяйство Потребителя или работником, им уполномоченным. При осмотре оценивается состояние контактных соединений между защитным проводником и оборудованием, наличие антикоррозионного покрытия, отсутствие обрывов. Результаты осмотров должны заноситься в паспорт заземляющего устройства.

-          осмотры с выборочным вскрытием грунта в местах, наиболее подверженных коррозии, а также вблизи мест заземления нейтралей силовых трансформаторов, присоединений разрядников и ограничителей перенапряжений должны производиться в соответствии с графиком планово-профилактических работ (далее - ППР), но не реже одного раза в 12 лет. Величина участка заземляющего устройства, подвергающегося выборочному вскрытию грунта определяется решением технического руководителя Потребителя.

-          выборочное вскрытие грунта осуществляется на всех заземляющих устройствах электроустановок Потребителя; для ВЛ в населенной местности вскрытие производится выборочно у 2% опор, имеющих заземляющие устройства.

-          в местности с высокой агрессивностью грунта по решению технического руководителя Потребителя может быть установлена более частая периодичность осмотра с выборочным вскрытием грунта. При вскрытии грунта должна производиться инструментальная оценка состояния заземлителей и оценка степени коррозии контактных соединений. Элемент заземлителя должен быть заменен, если разрушено более 50% его сечения. Результаты осмотров должны оформляться актами.

«Для определения технического состояния заземляющего устройства в соответствии с нормами испытаний электрооборудования должны производиться:

-          измерение сопротивления заземляющего устройства;

-          измерение напряжения прикосновения (в электроустановках, заземляющее устройство которых выполнено по нормам на напряжение прикосновения), проверка наличия цепи между заземляющим устройством и заземляемыми элементами, а также соединений естественных заземлителей с заземляющим устройством;

-          измерение токов короткого замыкания электроустановки, проверка состояния пробивных предохранителей;

-          измерение удельного сопротивления грунта в районе заземляющего устройства»[11].

«Для ВЛ измерения производятся ежегодно у опор, имеющих разъединители, защитные промежутки, разрядники, повторное заземление нулевого провода, а также выборочно у 2% железобетонных и металлических опор в населенной местности. Измерения должны выполняться в период наибольшего высыхания грунта (для районов вечной мерзлоты - в период наибольшего промерзания грунта). Результаты измерений оформляются протоколами» [11].

На главных понизительных подстанциях и трансформаторных подстанциях, где отсоединение заземляющих проводников от оборудования невозможно по условиям обеспечения категорийности электроснабжения, техническое состояние заземляющего устройства должно оцениваться по результатам измерений и в соответствии с п.п.1-5.

-          измерения параметров заземляющих устройств - сопротивление заземляющего устройства, напряжение прикосновения, проверка наличия цепи между заземлителями и заземляемыми элементами - производятся также после реконструкции и ремонта заземляющих устройств, при обнаружении разрушения или перекрытия изоляторов ВЛ электрической дугой.

При необходимости должны приниматься меры по доведению параметров заземляющих устройств до нормативных.

На каждое находящееся в эксплуатации заземляющее устройство должен быть заведен паспорт, содержащий:

-          исполнительную схему устройства с привязками к капитальным сооружениям;

-          указание связи с надземными и подземными коммуникациями и с другими заземляющими устройствами;

-          дату ввода в эксплуатацию;

-          основные параметры заземлителей (материал, профиль, линейные размеры);

-          величина сопротивления растеканию тока заземляющего устройства;

-          удельное сопротивление грунта;

-          данные по напряжению прикосновения (при необходимости);

-          данные по степени коррозии искусственных заземлителей;

-          данные по сопротивлению металлосвязи оборудования с заземляющим устройством;

-          ведомость осмотров и выявленных дефектов;

-          информация по устранению замечаний и дефектов.

К паспорту должны быть приложены результаты визуальных осмотров, осмотров со вскрытием грунта, протоколы измерения параметров заземляющего устройства, данные о характере ремонтов и изменениях, внесенных в конструкцию устройства.

10.3 Выбор и расчет заземяющего устройства. Выполнение системы зануления в электрических сетях предприятия. Схема зануления

 

.3.1 Выбор и расчет заземяющего устройства

-          подстанция является понижающей, имеет два трансформатора 10/0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью на стороне 0,4 кВ ;

-          площадь застройки ТП 160 м;

-          искусственный заземлитель предполагается выполнить электродами из стального стержня диаметром dтр=18мм., длиной lтр=4.5 м., соединённой стальным прутком диаметром 16мм. и заглублённой на глубину 0,5 м.;

-          длина контура lкон = 44 м.;

-          грунт в месте сооружения подстанции имеет удельное сопротивление

-          ρ = 100 Ом∙м (суглинок). Климатическая зона 3.

Определяется расчётное удельное сопротивление грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей:

                                                                                 (10.1)

                                                                                 (10.2)

где коэффициенты сезонности для горизонтальных и вертикальных заземлителей:

 (Ом∙м);

 (Ом∙м).

Определяется сопротивление растеканию одного вертикального электрода по формуле:

         Ом,                               (10.3)

 (Ом).

Определяем расчётное сопротивление растеканию горизонтальных полос по формуле:

Ом;                                                      (10.4)

 (Ом).

Уточняется необходимое сопротивление вертикальных электродов:

 Ом;                                                                   (10.5)

 (Ом).

Уточняется число вертикальных электродов:

, шт.;                                                                                     (10.6)

 (шт.).

Окончательно принимаем к установке 10 вертикальных заземлителей.

Для подстанций напряжением 6-10/0,4 кВ должно быть выполнено одно общее заземляющее устройство, к которому должны быть присоединены:

-          нейтраль трансформатора на стороне напряжением до 1 кВ;

-          корпус трансформатора;

-          металлические оболочки и броня кабелей напряжением до 1 кВ и выше;

-          открытые проводящие части электроустановок напряжением до 1 кВ и выше;

-          сторонние проводящие части.

Вокруг площади, занимаемой подстанцией, на глубине не менее 0,5 м и на расстоянии не более 1 м от края фундамента здания подстанции или от края фундаментов открыто установленного оборудования должен быть проложен замкнутый горизонтальный заземлитель (контур), присоединенный к заземляющему устройству.

 

10.3.2 Выполнение системы зануления в электрических сетях предприятия. Схема зануления

Зануление, как и защитное заземление, должно выполняться в следующих случаях:

-          в помещениях с повышенной опасностью и особоопасных в отношении поражения электрическим током а также вне помещений при напряжениях электроустановок, превышающих 42 В переменного и 110 В постоянного тока;

-          в помещениях без повышенной опасности при напряжении электроустановок 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока;

-          во взрывоопасных зонах всех классов независимо от напряжения электроустановок, в том числе при напряжении до 42 В переменного и до 110В постоянного тока.

Занулению подлежат металлические нетоковедущих части, которые подлежат заземлению, в том числе корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, металлические кабельные соединительные муфты металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, металлические рукава и трубы электропроводки корпуса переносных электроприемников.

Нейтраль источника тока трансфоратора на стороне до 1000В должна быть присоединена к заземлителю и выведена на щит управления распределительного устройства рис 10.1. Нейтраль присоединяется к заземлителю специальным проводником, который называется заземляющим. Обычно это полосовая сталь, сечение которой зависит от мощности трансформатора, но должно быть не меньше 24 мм2 при прокладке в здании и 48 мм2 при прокладкев земле.

Рисунок 10.1 - Заземление нейтральной точки трансформатора

Заземлитель, к которому присоединяется централь источника тока, должен быть расположен в непосредственной близости от источника. В отдельных случаях, например во внутрицеховых подстанциях, заземлитель допускается сооружать около самой стены здания.

10.4 Проектирование мероприятий противопожарной безопасности в деревообрабатывающем производстве

 

.4.1 Общие положения

Ответственность за пожарную безопасность помещений цеха и своевременное выполнение противопожарных мероприятий несет мастер или ответственное лицо по противопожарной безопасности, назначенное распоряжением по подразделению. Все рабочие и ИТР должны проходить 1 раз в месяц инструктаж о соблюдении мер охраны труда, в которых также разработаны мероприятия пожарной безопасности. Лица, не прошедшие инструктаж, не должны допускаться к работе.

При строительстве были учтены факторы влияющие на устойчивость здания во время пожара. В здании находятся пожароопасные зоны класса П-IIа и возможны пожары класса А и Е, поэтому установлены 8 огнетушителей марки ОП-8(б)-4А,144B,C,E-05,Д-0,0625 см2. Так же установлены 2 ящика с песком и пожарные щиты с лопатами и ломом. Имеется система пожарной сигнализации «Сигнал 20П» с использованием дымовых и тепловых датчиков, ручных пожарных извещателей. Также есть специальное водоснабжение для пожарных команд, находящееся за территорией цеха

 

10.4.2 Содержание помещений

-          помещение цеха должно своевременно убираться от стружки, опилок и других отходов производства и постоянно содержаться в чистоте и порядке;

-          не допускается хранение материалов на станках и под ними, а также в проходах и подходах к ним, что затрудняет нормальную эксплуатацию оборудования;

-          запрещается убирать помещение с применением бензина, керосина и других горючих жидкостей;

-          курение в помещение цеха запрещено;

-          в бытовых помещениях шкафы для спецодежды должны быть металлические или деревянные, обработанные антиперенами;

-          при наличии на окнах решеток они должны легко сниматься изнутри помещения без применения инструментов;

-          по окончании рабочего дня необходимо отключить все станки и инструменты, а также выключить освещение, кроме аварийного;

-          при возникновении пожара или загорания необходимо немедленно сообщить в пожарную охрану по телефону 01 и принять меры к ликвидации пожара или загорания имеющимся средствами пожаротушения.

-          пожарные щиты и пожарные шкафы должны располагаться в доступном месте. Подходы к ним должны быть свободными и не завалены материалами;

-          пожарный щит , имеющийся в цехе должен быть укомплектован двумя порошковыми огнетушителями, багром, ведрами, совковыми лопатами, а также установлен ящик с песком. Пожарная сигнализация, находящаяся в цехе должна быть в исправном состоянии. Должны принять меры беспрепятственного проникновения дыма к датчикам, т.е. датчики не должны быть закрыты листовыми материалами и пр.;

-          для предотвращения сильного скопления пыли в воздухе / древесная пыль / должна быть предусмотрена вентиляция помещения через воздуховоды;

-          бункер для скопления стружки и опилок должен своевременно очищаться от них, во избежании переполнения , что может привести к разлетанию опилок;

 

10.4.3 Обязанности ответственных за пожарную безопасность в цехе деревообработки

Необходимо:

-          соблюдать на вверенных им участках работы установленный противопожарный режим;

-          следить за исправностью приборов отопления, вентиляции, электроустановок, технического оборудования и принимать незамедлительные меры к устранению обнаруженных неисправностей, могущих привести к пожару;

-          производить ежедневный осмотр помещений перед их закрытием после окончания работы с записью в журнале;

-          следить за наличием и исправным состоянием имеющихся средств пожаротушения, а также отключением электроприборов и станков по окончании работы;

10.5 Наводнение, защита энергообъекта при весеннем паводке. Задачи МЧС в 21 веке

«Наводнение на реке возможно от резкого возрастания объема воды вследствие таяния снега или в результате выпадения больших осадков, а также в результате загромождения русла льдом при ледоходе (затор) или закупорки русла внутренним льдом под неподвижным ледяным покровом с образованием ледяной пробки (зажор)»[20].

«Защита людей при наводнениях - оповещение и эвакуация. Борьба с наводнениями - регулирование речного стока путем создания водохранилищ, меры по предотвращению скопления льдов.

Для защиты энергообъекта при весеннем паводке производятся следующие мероприятия:

-          1) Составляются перечни объектов электрических сетей, подверженных подтоплению, организовываются периодические осмотры данных объектов в период паводка;

-          2) Организовывается завоз оборудования, материалов, ГСМ в сетевые участки на период бездорожья;

-          3) По возможности, эвакуируется оборудование, механизмы и материалы из возможных зон затопления;

-          4) До начала ледохода и паводка проверить состояние опор ВЛ 10 - 110 кВ, на переходах через реки, водоемы и овраги, а также опор попадающих в зону затопления;

-          5) Проверяется исправность устройств для сбора и удаления масла, с целью предотвращения попадания его в водоемы;

-          6) Проверяются откачивающие устройства, водосточные канавы для отвода талой воды от территорий подстанций;

-          7) На период паводка запрещаются все виды плановых работ на ВЛ и ТП, оказавшихся в подтопляемых зонах;

-          8) При необходимости, организовываются временные посты наблюдения при угрозе образования заторов льда и опасных для объектов электрических сетей столкновений с ледовыми массами»[20].

«В начале XXI века человечество столкнулось с заметными изменениями своей среды обитания. Меняющийся климат, информационный взрыв, прогрессирующее вмешательство человека в природу, а также возникновение новых угроз, в том числе вызванных военными и террористическими действиями, стали определяющими факторами создания науки управления рисками»[20].

«Целью деятельности органов власти в области обеспечения безопасности жизнедеятельности стало снижение рисков опасностей и угроз и смягчение последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий в интересах повышения уровня безопасности личности, общества и окружающей среды и создание необходимых условий для устойчивого мирового развития»[20].

«МЧС России всегда уделяло самое серьезное внимание вопросам снижения рисков чрезвычайных ситуаций и уменьшения их последствий. В рамках Федеральной целевой программы “Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2005 года” выполняется комплекс мер по развитию системы мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций, управления в кризисных ситуациях, внедрению передовых технических средств и технологий для их предупреждения и ликвидации последствий. Немаловажным фактором является подготовка специалистов по управлению рисками и обучение населения действиям в условиях чрезвычайных ситуаций»[20].

«Важнейшее направление деятельности МЧС России - создание системы мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования ЧС. В 2001 г. было создано головное учреждение системы - Всероссийский центр мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (“Центр Антистихия”), который в настоящее время имеет свои филиалы в 6 региональных центрах и многих территориальных подразделениях Министерства. В задачи Центра входит составление долгосрочных, среднесрочных и оперативных прогнозов развития чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, а также подготовка рекомендаций для местных органов власти по своевременному и эффективному реагированию на ЧС»[20].

«В целях совершенствования работ в области предупреждения ЧС и ликвидации их последствий, повышения оперативности и эффективности действий МЧС России ведется разработка новых технологий проведения спасательных операций, аварийно-спасательного и противопожарного оборудования. Приоритетным направлением является создание парка робототехники, обеспечивающей безопасное проведение работ в случае пожаров, разрушений, радиационного и химического загрязнения территорий. Сегодня аварийно-спасательный инструмент, роботы, приборы и оборудование для проведения поисково-спасательных работ, разработанные по заданию МЧС России рядом отечественных фирм, не уступают по своим тактико-техническим характеристикам лучшим зарубежным аналогам»[20].

«Большое внимание уделяется техническому оснащению подразделений Государственной противопожарной службы, созданию новых технологий пожаротушения, позволяющих оперативно реагировать на пожары в условиях города, в том числе в высотных зданиях. Ежегодно проводится до 30 опытно-конструкторских работ по созданию новых образцов пожарной техники и огнетушащих веществ, в числе последних разработок - пожарный автомобиль порошкового тушения, термоагрессивостойкий костюм из специальных полимерных материалов, боевая одежда пожарного для северных районов»[20].

«Мировую известность получил мобильный госпиталь МЧС России. Медицинский персонал госпиталя, его оборудование и модули могут быть десантированы с самолета в любую точку планеты. Уже через 15 минут после приземления госпиталь готов принять первых пострадавших»[20].

«Важнейшим элементом системы безопасности жизни является повышение культуры безопасности населения. Специалисты МЧС активно участвуют в разработке учебников по курсу “Основы безопасности жизнедеятельности”, подготовке квалифицированных преподавателей, создании учебно-методической базы для различных учебных заведений»[20].

11. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

11.1 Сметно-финансовый расчет


Смета-спецификация оборудования и материалов, применяемых при монтаже схемы электроснабжения представлена в таблице 4.1 (приложение 4)

Составление сметы затрат на строительно-монтажные работы

Сметная стоимость объекта определяется на основании сметы.

Для расчетов используются территориальные единичные расценки на монтаж оборудования 2001 г.[TЕРм-2001-08], прейскуранты заводов-изготовителей, методические пособия для расчета сметной стоимости строительства электроэнергетики.

Смета затрат на строительно-монтажные работы представлена в приложении 6.

Составление сметы затрат на пусконаладочные работы.

Стоимость затрат на пусконаладочные работы определяется по территориальным единичным расценкам на пуско-наладочные работы. [TЕРп-2001-1]

Пересчет сметы затрат в цены текущего периода

Пересчет проводится с помощью корректирующих коэффициентов, характеризующих цепные темпы инфляции по отдельным видам товаров, работ и услуг.

Для того чтобы определить общую сметную стоимость строящегося объекта в ценах текущего периода необходимо полную сметную стоимость:

руб.                                           (11.1)

где стоимость строительно-монтажных работ по возведению зданий, сооружений, монтажа технологического оборудования, руб.;

затраты на приобретение основного и вспомогательного технологического оборудования, руб.;

стоимость материалов, изделий и конструкций, руб.;

прочие и лимитированные затраты, руб.

Расчет стоимости строительно-монтажных работ:


 , руб.,                                                   (11.2)

где прямые затраты, руб.;

накладные расходы, охватывающие затраты строительно-монтажных организаций, связанные с созданием общих условий производства, его обслуживанием, организацией, управлением, руб.;

сметная прибыль, представляющая собой сумму средств, необходимую для покрытия расходов строительной организации на развитие производства, социальной сферы и материальное стимулирование работников, руб.

                                                  (11.3)

где оплата труда рабочих, занятых непосредственно на строительно-монтажных работах и машинистов, эксплуатирующих машины, руб.;

расходы на материалы, необходимые для выполнения строительно-монтажных работ, руб.;

расходы по эксплуатации строительных машин и оборудования, руб.

                               (11.4)

где заработная плата строителей, руб.;

заработная плата машинистов, руб.;

заработная плата за пусконаладочные работы, руб.;

базисный индекс удорожания.

 

                                                                (11.5)

где - базисный индекс удорожания.

 

                                                      (11.6)

где базисный индекс удорожания.

 

 

                                                                    (11.7)

где норматив накладных расходов, рекомендуемый Госстроем России, %.

 

                                                                    (11.8)

где норматив сметной прибыли, рекомендуемый Госстроем России, %.

 

 

Расчет затрат на приобретение основного и вспомогательного оборудования.


                                                                  (11.9)

где стоимость основного технологического оборудования, руб.;

дополнительные затраты, связанные с приобретением оборудования, руб.

                           (11.10)

где стоимость запасных частей, руб.;

затраты на тару и упаковку, руб.;

стоимость транспортных услуг, руб.;

 стоимость комплектации, руб.;

заготовительно-складские затраты, руб.

                                                                    (11.11)

где коэффициент, учитывающий стоимость запасных частей, отн. ед.

 

                                                                    (11.12)

где коэффициент, учитывающий расходы на тару и упаковку, отн. ед.

 

                                                                    (11.13)

где транспортные расходы, отн. ед.

 

                                                                           (11.15)

где  коэффициент, учитывающий расходы на комплектацию, отн. ед.

 

                                                                   (11.16)

где коэффициент, учитывающий заготовительно-складские расходы, отн. ед.

 

 

 

Расчет стоимости материалов:

                                       (11.17)

где отпускная цена поставщика на материалы, изделия и конструкции в текущих ценах

 

 

 

 

                                                                            (11.18)

 

                                                                            (11.19)

 

                                                                            (11.20)

 


                                                             (11.21)

 

Расчет лимитированных затрат:

               (11.22)

где затраты на временные здания и сооружения, руб.;

затраты на добровольное страхование, руб.;

затраты, связанные с премированием за ввод в эксплуатацию в срок построенных объектов, руб.;

дополнительные затраты по охране объектов строительства, руб.;

затраты, связанные с содержанием дирекции, руб.;


                                                                   (11.23)

где сметная норма затрат, учитывающая дополнительные затраты на временные здания и сооружения, отн. ед. ( 3,9 % - для предприятий лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности)

 

                                                                   (11.24)

где коэффициент, учитывающий дополнительные затраты строительной организации, связанные с добровольным страхованием сотрудиков, отн. ед.

 

                                                              (11.25)

 

                                                                  (11.26)

где сметная норма, учитывающая размер средств, отчисляемых на охрану объекта, отн. ед.

 

                                                                 (11.27)

где коэффициент, учитывающий затраты связанные с содержанием дирекции, отн. ед.

 

                                                                 (11.28)

где среднегодовая сметная норма, учитывающая дополнительные за траты строительной организации при работе в зимнее время, отн. ед., по нормативам Сборника сметных норм дополнительных затрат при производстве строительно-монтажных работ в зимнее время равен 1,1.

 

Полная сметная стоимость:

                                                 (11.29)

Авторский надзор:

                                                                   (11.30)

 

Резерв средств на непредвиденные затраты:

                                                                 (11.31)

 

11.2 Расчет численности и состава бригад электромонтажников


Исходя из заданного срока выполнения строительно-монтажных работ, рассчитывают явочную численность бригад электромонтажников по формуле:

                                                                      (11.32)

где ТМ - общие трудозатраты (общая трудоемкость) выполнения монтажных работ, определяемая по сметно-финансовому расчету, чел-ч.;

ТПЛ - плановый срок выполнения монтажных работ.

Определяется по формуле:

ТПЛ = n ∙ ТМЕС,                                                                           (11.33)

где    n - количество месяцев планируемых на проведение строительно-монтажных работ, мес.;

ТМЕС - месячный фонд рабочего времени, час.

КВ - коэффициент выполнения норм труда, принимается в диапазоне 1,00…0,40.

КИ - коэффициент использования рабочего времени, принимается равным значению 0,9.

ТПЛ = 2 ∙ 168 = 336 (ч).

 

Принимаем Чя = 12 чел.

 



11.3 Составление ленточного графика проведения строительно-монтажных работ


Ленточный график представляет собой указания о времени начала и окончания той или иной работы. По длительности лент, их последовательности можно представить занятость строительно-монтажной бригады. При построении ленточного графика учитывается производительность и численность рабочих.

Расчеты для построения ленточного графика показаны в приложении 5.

Построенный ленточный график показан на плакате.

 

11.4 Расчет срока окупаемости


Рассчитаем срок окупаемости электромонтажных работ:

 , мес.,                                                                                    (11.34)

 

 

 

                                                      (11.35)

где  ;

;

;

 

 

                                                                    (11.36)

где

                                                                 (11.37)

где

 

 

Производительность финской линии по распиловке леса HEW SAW R200SE составляет 3500 м3/мес. При цене первичного сырья 3200 руб. за 1 м3 и производительности 150 м3 в смену получим:

 

где руб/м3.;

 м3.;

 

Количество полученных обрезных досок в месяц из расчета полезного выхода 60% при производительности 3150 м3 кругляка в месяц составляет 3150 х 60% = 1890 (м3).

Стоимость обрезных досок по цене 6500 руб. за 1 м3 составляет 1890 х 6500 = 12285000 (руб/мес.).

 

Расчет заработной платы работников.


руб.                                                                          (11.38)

где

 

 

 

 

Расчет расходов на электроэнергию:


руб/мес.                                              (11.39)

где,  количество рабочих часов в месяц, ч.;

 расчетная мощность осветительной нагрузки, кВт;

расчетная мощность силовой нагрузки, кВт.;

 3,8 руб/кВт·ч - тариф на электроэнергию.

 (руб/мес).

 

На окупаемость электромонтажных работ будет отчисляться 15% от чистой прибыли предприятия.

 

Уже, меньше, чем за 3,5 года затраты окупаются.

Список использованных источников


1. Блок В.М. Электрические сети и системы: Учеб. пособие для электроэнергет. спец. вузов / В.М. Блок. М.: Высш. шк., 2001. - 430 с.: ил.

2. Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. для вузов / А.А. Васильев, И.П. Крючков, Е. Ф. Наяшкова [и др.]; под ред. А.А. Васильева - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2002. - 576 с.: ил.

3. Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций: учебник для студ. сред. проф. Образования / Л.Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т.В. Чиркова. - 4-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 448 с.

. СП-31-110-2003. Свод правил по проектированию и строительству Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий. Взамен ВСН 59-88. Госстрой Росси, 2004-01-01.-38с.

. Правила устройства электроустановок. - 7-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2003.

. Ополева Г.Н. Схемы подстанции электроснабжения: Справочник: учеб. пособие. - М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2008. - 480 с. - (Высшее образование)

. Типовой проект ТП Л56-97. Опоры одноцепные железобетонные ВЛ - 10 кВ на стойках СВ110, С112, СВ105 с защищенными проводами.

. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп./ Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. - М.: Энергоатомиздат, 2003. - 608 с.: ил.

9. Рекомендации по выбору уставок устройств защиты трансформаторов «Сириус Т3» - ЗАО «Радиус-автоматика», 2003. - 11с.

10. Чернобровов Н.В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд. 5-е, перераб. и доп./ Н.В. Чернобровов - М.: Энергия, 2000. - 680 с.: ил.

. Булычев А.В. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Примеры и задачи с решениями: учебное пособие/А.В. Булычев, Н.Д. Поздеев, А.А. Наволочный - Вологда, ВоГТУ, 2006. - 132 с.

. Территориальные единичные расценки на монтаж оборудования. ТЕРм - 2001. Сборник №8. Электрические установки. - Издание официальное, Вологодская обл., 2001.

. Строительные нормы и правила. Приложение. Сборники расценок на монтаж оборудования. Сб. № 8. Электротехнические установки / Госстрой СССР. - М.:Стройиздат, 2001. - 191 с.

. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (с изм. и доп.). - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. 192 с.

. Седельников Ф.И. Безопасность жизнедеятельности (охрана труда): Учебное пособие./ Ф.И. Седельников. - Вологда: ВоГТУ, 2001. - 388 с.: ил.

. Типовая инструкция по охране труда для электромонтеров по эксплуатации распределительных сетей. - Министерство труда и социального развития РФ от 2. 08. 02. ТИ РМ - 069 - 2002, министерство энергетики РФ от 25. 07. 02 ТИ РМ - 069 - 2002.

. Федоров А.А. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий/ А.А. Федоров, Г.В. Сербиновский: Кн. 1. Проектно-расчетные сведения. - М.: Энергоатомиздат, 2002. - 520 с.

. Князевский Б.А. Охрана труда в электроустановках: Учебник для вузов/ Б.А. Князевский, Т.П. Марусова, И.А. Чекалин, Н.В. Шипунов. Под ред. Б.А. Князевского. - М.: Энергоатомиздат, 2003. - 336 с.: ил.

. Правила пожарной безопасности для энергетических предприятий ВППБ 01 - 02 - 95 (РД 34.03.301 - 95). - изд. 2-е с изм. и доп. - СПб.: Издательство ДЕАН, 2001. - 144с.

Похожие работы на - Электроснабжение деревообрабатывающего предприятия

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!