Порядковый
номер на плане
|
Наименование
Электрооборудования
|
Вариант
|
Примечание
|
|
|
Мощность,
Pэп, кВт
|
|
1,
21
|
Краны
мостовые
|
36
кВ*А
|
ПВ
= 25%
|
2,
3, 22, 23
|
Манипуляторы
электрические
|
3,2
|
|
6,
28
|
Точильно-шлифовальные
станки
|
2
|
|
7,
8, 26, 27
|
Настольно-сверлильные
станки
|
2,2
|
|
9,
10, 29, 30
|
Токарные
полуавтоматы
|
10
|
|
11…14
|
Токарные
станки
|
13
|
|
15…20
33…37
|
Слиткообдирочные
станки
|
3
|
|
24,
25
|
Горизонтально-фрезерные
станки
|
7
|
|
31,
32
|
Продольно-строгальные
станки
|
10
|
|
38…40
|
Анодно-механические
станки
|
75
|
|
41
|
Тельфер
|
5
|
|
42,
43
|
Вентиляторы
|
4,5
|
|
2. Расчет электрических нагрузок
«методом коэффициента использования»
На основании ведомости электрических нагрузок
производим расчёт в следующем порядке:
записываем из ведомости электрических нагрузок
электроприёмники, которые относятся к группе А подводим по ней итог, затем по
группе В подводим итог, затем всего по объекту;
записываем количество на основании ведомости
электрических нагрузок, по каждой группе отдельно и по всему объекту;
записываем номинальную мощность одного
электроприёмника;
записываем номинальную установочную мощность,
приведённую к ПВ-100%.
Номинальную установочную мощность для
приемников, у которых ПВ-100% , Рну, кВт, рассчитывают по формуле
Рну = Рн1n, (1)
где Рн1-номинальная мощность одного
электроприёмника, кВт;
n - количество
электроприёмников, шт.
Номинальную установочную мощность для
приемников, у которых ПВ=100% , Рну, кВт, рассчитывают по формуле
Рну = Рн1n , (2)
где ПВ - продолжительность включения, % ;
Рассчитываем модуль сборки, в целом для группы
электроприёмников, m, по формуле
m = , (3)
где Рн1макс - максимальная мощность
электроприёмника, кВт;
Рн1мин - минимальная мощность
электроприёмника, кВт;
Рассчитываем активную мощность
среднюю за максимально загруженную смену для каждого элемента, Рсм, кВт, по
формуле
Рсм = Рну Ки, (4)
где Рну- номинальная установочная мощность, кВт;
Ки - коэффициент использования [1ст262] ;
Рассчитываем реактивную мощность среднюю за
максимально загруженную смену для каждого элемента,Q
см,
кВАр, по формуле
Qсм = Рсм tgφ, (5)
где Рсм- активную мощность за максимально
загруженную смену, кВт;
tgφ -
коэффициент реактивной мощности;
Рассчитываем средний коэффициент использования
для каждой группы электроприемников, Киср, по формуле
, (6)
где ∑Рсм - суммарная активная средняя
мощность за максимально загруженную смену для каждого элемента, кВт;
∑Рну - суммарная номинальная установочная
мощность, кВт;
Рассчитываем эффективное число
электроприёмников.
Эффективное число электроприёмников - это такое
число электроприёмников одинаковых по режиму работы и мощности, которые дают ту
же величину расчётного максимума, что и электроприёмники различные по мощности
и режиму работы.
Расчитываем эффективное число электроприёмников,
nэ, при условии что m>3
и Ки ≥0,2, по формуле
nэ = , (7)
где Рну - номинальная установочная мощность,
кВт;
Рн1макс - максимальная мощность
электроприёмника, кВт;
Записываем коэффициент максимума Км, который
рассчитаем по [5ст90];
Записываем активную расчетную максимальную
мощность, Ррас, кВт, которую рассчитываем по формуле
Ррас = Км, (8)
где Рсм - активная мощность за максимально
загруженную смену, кВт;
Км - коэффициент максимума [5ст90];
Записываем расчётную реактивную максимальную
мощность, Qрас, кВАр, которую
рассчитываем по формуле
Qрас = Qсм Км', (9)
где Qсм
- реактивная мощность за максимально загруженную смену, кВАр;
Км' - коэффициент максимума приведённый для
реактивной мощности, если nэ
≥ 10 то Км' = 1.
Записываем полную расчётную максимальную
мощность, Sрас, кВA,
которую рассчитываем по формуле
Sрас = , (10)
где Рр - активная расчетная максимальная
мощность,кВт;
Qр - расчётная
реактивная максимальная мощность,кВАр;
Записываем расчётный ток для одного двигателя,
Ір, А, который рассчитывается по формуле
Ір = Рн/Uнcosφ, (11)
где Рн - номинальная мощность двигателя, кВт;н -
номинальное напряжение,кВ;
Cosφ
- коэффициент реактивной мощности;
Расчёты нагрузок сведены в таблицу 2.
2.1 Компенсация реактивной мощности
Физическая сущность Cos φ
заключается в том, что он показывает какую часть активной мощности потребляет
приемник или группа приемников от полной мощности, подводимой к ним.
Для объектов Cos φ рассчитывается
по формуле
, (8)
Где - Pp и Sp - рассчитывается по таблице 2;
Энергоснабжающая организация для
всех объектов, предприятий задает нормативное значение Cos φ в пределах
, определяем по [5ст90];
Источники реактивной мощности:
конденсаторные батареи, синхронные двигатели, вентильные статические источники
реактивной мощности, специальные быстродействующие источники реактивной
мощности. Конденсаторные батареи устанавливают на секциях шин, вблизи ЭП.
Если Cos φ р < Cos φ норм , тогда
необходимо рассчитать сколько реактивной мощности ∆Qку, кВАр нужно отдать
в сеть, чтобы повысить его до нормативного значения, по формуле
энергетический цех
реактивный мощность
, (9)
где Рсм - активная средняя мощность за
максимально загруженную смену, из табл. 2 итого по объекту;
Если Cos φ р= Cos φ норм
Если Cos φ р>Cos φ норм
Если Cos φ р≈ Cos φ норм, то ∆Qку
незначительное число, то есть выбрать батареи не представляется возможным,
тогда нужно воспользоваться естественной компенсацией.
Далее приступаем к выбору числа и
мощности компенсирующих устройств.
Число компенсирующих батарей
принимается равным или кратным числу источников питания.
Если на объекте I,II и III категории
электроприборов, то nб принимается по наиболее ответственной категорииб= 2,4,6,
и т.д., II, III к. электроприборы - nб
Выбираю 4 батареи типа:
КСТ-0,38-9,4У2 общей мощностью 37,6 кВар.
2.2 Расчет и выбор силового
трансформатора
Мощность силовых трансформаторов
выбирается по полной мощности средней за максимально загруженную смену с учетом
компенсации реактивной мощности Sсм кВА, по формуле:
, (10)
где - активная средняя мощность за
максимально загруженную смену, кВт; Qсм - реактивная средняя мощность за
максимально загруженную смену кВАр; - сумма номинальной реактивной
мощности выбранных конденсаторных батарей; кВАр
Определяем расчетную мощность Sт, кВА
одного трансформатора по формуле
, (11)
где - число силовых трансформаторов; шт
По справочнику выбираем
трансформатор, для сравнения и выбора более подходящего:
ТСЗП-100/6 -0,4
Оформляют таблицу с паспортными данными
трансформатора по выбранной номинальной мощности.
Таблица 3 - Паспортные данные трансформатора.
∆Рхх,
кВт
|
∆Ркз,
кВт
|
Uкз, %
|
Iхх, %
|
Цена,
руб
|
0,365
|
1,97
|
4,5
|
2,6
|
60600
|
Проверяют выбранные трансформаторы по коэффициенту
загрузки в нормальном режиме работы, короткого замыкания, по формуле
, (12)
где Nт -
количество трансформаторов, шт;нт - номинальная мощность трансформатора, кВА;
(13)
Учитывая перспективу развития
производства данного объекта коэффициент загрузки в нормальном режиме работы,
Кз, может увеличиваться. Коэффициент загрузки в аварийном режиме работы, Кзав,
получился меньше 1,4, поэтому трансформатор может работать по 6 часов в течение
5 суток.
Рассчитывают потери реактивной
мощности при холостом ходе в трансформаторе, ∆Qхх, кВАр, по формуле
, (14)
где Iхх - ток холостого хода в
трансформаторе, %, таблица 2;
,кВАр
Рассчитывают потери реактивной
мощности при коротком замыкании в трансформаторе, ∆Qкз, кВАр, по формуле
, (15)
где Uкз - напряжение короткого
замыкания в трансформаторе, %, таблица 2;
,кВАр
Рассчитывают приведенные потери
активной мощности при коротком замыкании в трансформаторе, ∆Р'кз, кВт, по
формуле
, (16)
где ∆Ркз - потери мощности при
коротком замыкании в трансформаторе, кВт;
Кэп - коэффициент эквивалентных
потерь;
Кэп=0,01 ÷ 0,12,
[2ст702]
,кВт
Рассчитывают приведенные потери
активной мощности при холостом ходе в трансформаторе, ∆Р'хх, кВт, по
формуле
, (17)
где ∆Рхх - потери мощности при
холостом ходе в трансформаторе, кВт;
Кэп - коэффициент эквивалентных
потерь;
,кВт
Рассчитывают полные приведенные
потери активной мощности в трансформаторе, ∆Р'т, кВт, по формуле
, (18)
где Кз - коэффициент загрузки
трансформатора;т - количество трансформаторов, шт;
,кВт
Рассчитывают капитальные затраты на
приобретение и эксплуатацию трансформатора, К, руб, по формуле
К=Ц ×Nт, (19)
где Ц - стоимость трансформатора,
руб;т - количество трансформаторов, шт;
К = 230300 = 60600руб
Рассчитывают потерянную электроэнергию в
трансформаторе, Ип,ээ, руб по формуле
Ип,ээ = ∆Р'т ×Тг
×Со,
(20)
где ∆Р'т - полные приведенные потери
активной мощности в трансформаторе, кВт;
Тг - число часов работы трансформатора в год;
Со - стоимость одного кВт энергии, руб;
4,1543684 =72508,8 руб
Рассчитывают издержки на амортизацию при
эксплуатации трансформатора, Иа, руб, по формуле
Иа = Na×К/100,
(21)
где К - капитальные затраты на приобретение и
эксплуатацию трансформатора, руб;а - норма амортизации трансформатора, %;а=10%
Иа =860600/100 =4848 руб
Рассчитывают затраты на приобретение и
эксплуатацию трансформатора, З, руб, по формуле
З=N+Рн
×К,
(22)
где N
- издержки при эксплуатации трансформатора, руб;
К - капитальные затраты на приобретение и
эксплуатацию трансформатора, руб;
Рн - нормативный коэффициент эффективного
внедрения новой техники;
З = 77356,8+0,1560600
=86446,8 руб
На основание выбора силового трансформатора
выбираю КТП-100 со следующими данными.
Таблица 4 технико-экономическое сравнение
трансформаторов
|
Тип
|
n
|
ЗИ
|
|
|
1
вариант
|
ТСЗП-100/6
-0,4
|
2
|
4,15
|
86446,8
|
60600
|
2
вариант
|
ТМ-63/6-10
|
3
|
5,53
|
41400
|
442040
|
Выбираем вариант 1 как экономически более
выгодный.
2.3 Выбор типа контрольной
трансформаторной подстанции
Выбор трансформатора контрольной
трансформаторной подстанции представлен в таблице 4
Таблица 4 - Выбор трансформатора контрольной
трансформаторной подстанции
Показатель
|
КТП-160
|
Номинальная
мощность
|
160
кВА
|
Тип
силового трансформатора
|
ТСМА-160/6(10)
|
Тип
коммутационного аппарата на стороне 6(10)
|
РВ10/250;
ПК-6/10
|
Тип
коммутационного аппарата на стороне 0,4 кВ: на вводе с секционированием
|
А3144В
|
На
линиях
|
А3134В;
ПМН-2
|
Количество
отходящих линий
|
3+осв;
|
Трансформаторные подстанции являются одним из
основных элементов СЭС. Они служат для приема, преобразования и распределения
электроэнергии.
Подстанции и распределительные пункты
классифицируются: по назначению: УРП, ГПП, ПГВ, ТП, ПП, ЦРП,РП; по
конструктивному выполнению: открытые ( с оборудованием для наружной установки)
и закрытые ( с оборудованием для установки в помещениях); по количеству
трансформаторов: одно- и двух- трансформаторная; по расположению на территории
предприятия.
Схема контрольной трансформаторной подстанции
представлена на рисунке 1
Рисунок 1- Схема контрольной трансформаторной
подстанции
2.4 Расчет центра электрических
нагрузок и выбор схемы электроснабжения
Определение центр электрических нагрузок участка
электрооборудования учебных мастерских. Координаты центра электрических
нагрузок рассчитывают по формулам:
x´=
,
где хi
- координаты электроприёмника по горизонтали, м;
Pi - мощность
электроприёмника, кВт;
x´=4,3
см
y´ = ,
где yi - координаты
электроприёмника по вертикали, м;
Pi - мощность
электроприёмника, кВт;
y´ =12,8 см
Данные по расчету цеха приведены в
таблице 5
Таблица 5- Расчёт центра электрических нагрузок
Номер
позиции
|
x
|
y
|
P, кВт
|
1
|
2
|
9,5
|
36
|
2
|
2,7
|
13
|
3,2
|
3
|
2,7
|
11,5
|
3,2
|
4
|
-
|
-
|
-
|
5
|
-
|
-
|
-
|
6
|
5,5
|
13,2
|
2
|
7
|
5,5
|
12,5
|
2,2
|
8
|
5,5
|
11,5
|
2,2
|
9
|
7,5
|
13
|
10
|
10
|
7,5
|
11,5
|
10
|
11
|
9,5
|
13
|
13
|
12
|
9,5
|
11,5
|
13
|
13
|
11,2
|
13
|
13
|
14
|
11,2
|
11,5
|
13
|
15
|
13
|
13
|
3
|
16
|
13
|
11,5
|
3
|
17
|
14,5
|
13
|
3
|
18
|
14,5
|
11,5
|
3
|
19
|
16,5
|
13
|
3
|
20
|
16,5
|
11,5
|
3
|
21
|
2
|
1,5
|
36
|
22
|
2,3
|
3,2
|
23
|
2,6
|
1
|
3,2
|
24
|
4
|
2,3
|
7
|
25
|
4
|
1
|
7
|
26
|
5,5
|
2,5
|
2,2
|
27
|
5,5
|
1,6
|
2,2
|
28
|
5,5
|
1
|
2
|
29
|
7,5
|
2,3
|
10
|
30
|
7,5
|
1
|
10
|
31
|
10,5
|
2,3
|
10
|
32
|
10,5
|
1
|
10
|
33
|
13
|
2,3
|
3
|
34
|
13
|
1
|
3
|
35
|
18,3
|
2,3
|
3
|
36
|
20
|
2,3
|
3
|
37
|
22
|
2,3
|
3
|
38
|
14,7
|
2
|
75
|
39
|
19
|
1
|
75
|
40
|
21,5
|
1
|
75
|
41
|
15,5
|
1
|
5
|
42
|
5,7
|
6
|
4,5
|
43
|
5,7
|
7
|
4,5
|
Центр электрических нагрузок располагается в
точке с координатами: (4,3;12,2) в том же месте располагается и контрольно
тяговая подстанция
На практике для электроснабжения цеховых
электроприборов радиальные или магистральные схемы редко встречаются в чистом
виде наибольшее распространение имеют смешанные (комбинированные) схемы,
сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодные для
любой категории электроснабжения. такие схемы применяются в прокатных и
мартеновских цехах металлургической промышленности, в кузнечных, котельных и
механосборочных цехах, на обогатительных фабриках и т. п. В смешанных схемах от
главных питающих магистралей и их ответвлений электроприемники питаются через
распределительные шкафы или шинопровод в зависимости от расположения
оборудования в цехе. на участках с малой нагрузкой, где прокладка
распределительных шинопроводов нецелесообразна, устанавливаются
распределительные шкафы, присоединяемые к ближайшим шинопроводам (распределительным
или магистральным) устанавливаются вблизи места расположения электроприборов
при среднем радиусе отходящих от распределительных шкафов линии 10-30 м.
2.5 Расчет и выбор токоведущих
частей
Проводники электрических сетей от проходящего по
ним тока согласно закону Джоуля-Ленца нагреваются. Количество выделенной
тепловой энергии пропорциональна квадрату тока, сопротивлению и времени
протекания тока
Рассчитывают ток расчётный по формуле:
Iр = , (25)
где P - мощность
электрооборудования, Вт;- фазное напряжение, В;
Ток расчётный - максимальный
рассчитывается по формуле:
.max = Ip1.25, (26)
где Iр - ток расчётный;
Ток длительно-допустимый (ПУЭ)
рассчитывают по формуле:
д.доп Ip.max , (27)
где Ip.max - ток расчётный
максимальный;
Потери напряжения рассчитывают по
формуле:
∆U = , (28)
где P - мощность электрооборудования,
кВт;- длина кабеля, м;- фазное напряжение, В;- сечение жилы кабеля (ПУЭ), мм;-
удельная проводимость = 54;
Потери напряжения в % рассчитывают
по формуле:
∆U% = , (29)
где ∆U - потери напряжения, В;
U - фазное напряжение, В;
Расчет и выбор сечения токоведущих частей сводим
в таблицу
2.6 Выбор оборудования напряжением
ниже 1000 В
Выбор распределительных пунктов РП и силовых
щитов, производительность по току номинальному с учетом числа отходящих линий.
При проверке выполнения условия
,
где Ip - расчетный ток аппарата
;ном. а - номинальный ток по справочнику;
Выбор силовых щитов сводятся в
таблице 7
Таблица 7- Выбор щитов силовых
Номинальные
данные
|
Расчётные
данные
|
ЩС1
ЯБПВУ-ЯС-400-1-У3 IP54 Iном - 400 А U - 380 В
|
Iрасч - 328 А U - 380 В
|
ЩС2
ЯБПВУ-ЯС-250-1-У3 IP54 Iном -250 А U
- 380
В
|
Iрасч - 227 А U - 380 В
|
ЩС3
ЯБПВУ-ЯС-630-1-У3 IP54 Iном - 630 А U
- 380
В
|
Iрасч - 413 А U - 380 В
|
ЩС4
ЯБПВУ-ЯС-630-1-У3 IP54 Iном - 630 А U
- 380
В
|
Iрасч - 420А U - 380 В
|
ЩС5
ЯБПВУ-ЯС-250-1-У3 IP54 Iном - 250 А U
- 380
В
|
Iрасч - 186 А U - 380 В
|
ЩО1
ОЩВН-12 25А Iном - 25 А
U - 380 В
|
Iрасч - 25 А U - 380 В
|
ЩО2
ОЩВН-12 25А Iном - 25 А
U - 380 В
|
Iрасч - 25 А U - 380 В
|
2.7 Расчет токов трехфазного
короткого замыкания
Производится методом именованных единиц т.е.
учитываются активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы от
источника питания до точки короткого замыкания, а для этого чертится расчетная
схема токов короткого замыкания с указанием всех параметров элементов схемы.
Токи короткого замыкания рассчитывается в
соответствии с рисунком 2
Рисунок 2 - Схема замещения для токов короткого
замыкания
Рассчитываем активное и индуктивное сопротивление
трансформатора по формуле:
, (32)
где Uк% - напряжение к.з.;%б2 -
напряжение на высокой стороне трансформатора; кВтном - мощность трансформатора;
кВА
Ом
, (33)
где Uб2 - напряжение на высокой
стороне трансформатора; кВтном - мощность трансформатора; кВАк - потери к.з;
кВт
Ом
Рассчитывают активное индуктивное
сопротивление автомата:а= 0,12 мОма=0,094мОм
Точка КЗ1
Рассчитываем суммарное активное
сопротивление до точки КЗ1 ∑ r1, мОм
∑ r1= rт + rа , (34)
где rт - активное
сопротивление трансформатора;
rа - активное
сопротивление автомата;
∑ r1=
0,02+0,12=0,14 , мОм
Рассчитываем суммарное индуктивное сопротивление
до точки КЗ1 ∑ x1, мОм
∑ x1= xт + xа , (35)
где xТ -
индуктивное сопротивление трансформатора;
xа -
индуктивное сопротивление автомата;
∑ x1=
4,5+0,094=4,594, мОм
Рассчитываем полное сопротивление Z,
мОм
, (36)
где - суммарное активное сопротивление;
- суммарное индуктивное
сопротивление;
, мОм
Рассчитываем ток КЗ в начальный
момент времени, по формуле:
, (37)
где Uн -
номинальное напряжение;
z1 - общее
сопротивление;
, кА
Рассчитываем значение ударного тока
в точке КЗ1, iу1, кА по формуле:
, (38)
где Ку - коэффициент ударный;к.з1-
ток короткого замыкания; А
, кА
Рассчитываем значение
установившегося тока КЗ в точке КЗ1 Iу, кА по формуле:
, (39)
где - ток КЗ в начальный момент времени;
,кА
Точка КЗ2
Рассчитываем активное и индуктивное
сопротивление кабеля 1
, (40)
где R0 - активное
сопротивление кабеля;
l - длина
кабеля;
Ом
энергетический цех
реактивный мощность
, (41)
где x0 -
индуктивное сопротивление кабеля;
Ом
Рассчитываем активное и индуктивное
сопротивление кабеля 2
Ом
Ом
Рассчитываем суммарное активное сопротивление до
точки КЗ2 ∑ r2, мОм
∑ r2=∑
r1 + rа1
+ rк1 + rщ
+ rк2+ rа2
, (42)
где ra1
- активное сопротивление автомата 1;
rк1 - активное
сопротивление кабеля 1;
rщ - активное
сопротивление щитка;
rк2 - активное
сопротивление кабеля 2;
ra2 - активное
сопротивление автомата 2;
∑ r2=0,14+0,12+50,9+0,36+52,58+0,12=104,22,
мОм
Рассчитываем суммарное индуктивное сопротивление
до точки КЗ2 ∑ x2,
мОм
∑ x2=∑
x1 + xа2
+ xк1 + xщ+
xк2+ xа2,
(43)
где xa1
- индуктивное сопротивление автомата 1;
xк1 - индуктивное
сопротивление кабеля 1;
xщ - индуктивное сопротивление
щитка;
xк2 - индуктивное
сопротивление кабеля 2;
xa2 -
индуктивное сопротивление автомата 2;
∑ x2=
4,594+0,094+5,551+0,28+0+0,094=10,613, мОм
Рассчитываем полное сопротивление ∑Z2, мОм
, (44)
где - активное суммарное сопротивление;
- индуктивное суммарное
сопротивление;
, мОм
Рассчитываем ток короткого замыкания
в начальный момент времени Iк.з2 , кА по формуле
, (45)
где Uн -
номинальное напряжение;
z2 - общее
сопротивление;
, кА
Рассчитываем значение ударного тока
в точке КЗ2, iу2, кА по формуле
, (46)
где Ку - коэффициент ударный;к.з2 -
ток короткого замыкания; А
, кА
Рассчитываем значение
установившегося тока КЗ в точке КЗ2 Iу, кА по формуле:
, (47)
,кА
Данные расчётов токов трехфазного
короткого замыкания в сетях, сведены в таблице 8
Таблица 8 - Расчётные данные
Место
КЗ
|
, кАiу, кА, кАZ, мОм
|
|
|
|
т.1
|
1,2562
|
4,3516
|
2,1758
|
4,596
|
т.2
|
0,05511
|
0,1909
|
0,0954
|
104,7589
|
2.8 Выбор высоковольтного
электрооборудования
Выбор разъединителей и предохранителей
учитывается по следующим условиям:
по напряжению установки: Uуст
≤ Uном
по длительному току: Iнорм
≤ I,ном
Iмаx
≤
I,ном
по электродинамической стойкости: iу
≤ iдин
Выбор высоковольтного электрооборудования
сводится в таблицу 9
Таблица 9 - Выбор высоковольтного
электрооборудования
Расчетные
данные
|
Разъединитель
|
Предохранитель
|
U=10кВ
|
U=10кВ
|
U=10кВ
|
Iк.з=1,2562кА
|
Iном=1000,А
|
Iк.з=160
кА
|
iу1= 4,3516кА
|
iу1=40/4 кА
|
Iср=20кА
|
Iу=
2,17 кА
|
Iу=100
кА
|
ПКТ
104-10-160-20 УЗ
|
|
Тип
:РВ Привод: ПР-10
|
|