Для ШМА определяются: средний коэффициент использования группы электроприёмников, коэффициент активной мощности, коэффициент реактивной мощности для каждого электроприёмника и результаты заносятся в колонки 5,6,7 соответственно:

, (4.11)

, (4.12)

, (4.13)

где Ки.ср – средний коэффициент использования группы электроприёмников.

Определяется число эффективных электроприёмников, для каждого электроприёмника, результат заносится в колонку 12:

nэ=F∙(n, m, Ки.ср, Рн), (4.14)

Определяется коэффициент максимума активной нагрузки для каждого электроприёмника и заносится в колонку 13:

Км=F∙(Ки.ср, nэ), (4.15)

Определяются: максимальная активная нагрузка, максимальная реактивная нагрузка, максимальная полная нагрузка для каждого электроприёмника и результаты заносятся в колонки 15,16,17:

Рм=Км∙ Рсм , (4.16)

Qм=К'м∙ Qсм , (4.17)

Sм=. (4.18)

Определяется ток на РУ для каждого электроприёмника и результат заносится в колонку 18:

, (4.19)

, (4.20)

, (4.21)

, (4.22)

, (4.23)

где Uл – напряжение линейное, В.

Определяются потери в трансформаторе, результат заносятся в колонку 15,16,17:

∆Рт=0,02 ∙ Sм (нн), кВт, (4.24)

∆Qт=0,1∙ Sм (нн), квар, (4.25)

∆Sт=, кВА, (4.26)

Таблица 4 – Сводная ведомость нагрузок на НН без КУ

Параметр	cosφ	tgφ	Рм, кВт	Qм, квар	Sм, кВА
Всего на НН без КУ	0,88	0,55	315,1	144,5	346,6

, . (4.26, 4.27)

4. Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий, имеет большое значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.

В процессе передачи потребителям активной и реактивной мощности в проводниках системы электроснабжения создаются потери активной мощности.

Из этого следует, что при снижении передаваемой реактивной мощности потеря активной мощности в сети снижается, что достигается применением компенсирующих устройств.

Расчётная формула:

Qку=α Рм∙(tgφ-tgφк), (5.1)

где Qку – мощность компенсирующего устройства;

α – коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, принимается α=0,9;

tgφ, tgφк – коэффициент реактивной мощности до и после компенсации;

Qку=28,4 квар,

Компенсирующее устройство не выбирается в виде малой реактивной мощности.

5. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы являются основным электрическим оборудованием электроэнергетических систем, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии на переменном трёхфазном токе от электрических станций к потребителям.

В справочных данных на трансформаторы приводятся: тип, номинальная мощность, номинальные напряжения обмоток, потери мощности холостого хода и короткого замыкания, напряжения короткого замыкания, ток холостого хода.

Определяется расчётная мощность трансформатора с учётом потерь, но без компенсации реактивной мощности:

Sт>Sр=0,7∙ Sм (ВН), (6.1)

где Sт - потери полной мощности в трансформаторе без КУ, кВА;

Sр – расчётная мощность трансформатора. кВА;

Sр=267,3 кВА.

По результатам расчётов выбираем ближайший больший по мощности стандартный трансформатор.

Мы выбираем масляный двухобмоточный трансформатор общего назначения класса 6 – 10 кВ типа ТМ 400/10/0,4. Схема соединения Υ/Υн – 0

Технические данные масляного двухобмоточного трансформатора общего назначения:

Выбираем ТМ-400/10/0,4 [2, с. 08]

Рн = 400 кВА,

Uвн =10 кВ,

Uнн = 0,4 кВ,

∆Рхх=0,95 кВт,

∆Ркз=5,5 кВТ,

Uкз = 4,5%,

Iхх = 2,1%,

где Рн – мощность номинальная, кВт;

Uвн – напряжение внешней обмотки, кВ;

Uнн – напряжение внутренней обмотки, кВ;

∆Рхх – потери холостого хода, кВт;

∆Ркз – потери короткого замыкания. кВт;

Uкз – напряжение короткого замыкания, %;

Iхх – ток холостого хода, %;

, (6.2)

где Кз – коэффициент загрузки трансформатора

Кз=0,95

6. Расчёт токов короткого замыкания

В системах электроснабжения промышленных предприятий могут возникать короткие замыкания, приводящие к резкому увеличению токов. Поэтому всё основное электрооборудование электроснабжения должно быть выбрано с учётом действия таких токов.

Основными причинами короткого замыкания являются нарушения изоляции отдельных частей электроустановок, неправильные действия персонала, перекрытия изоляции из-за перенапряжения в системе. [7, с.352]

Методика расчёта

Определяем ток системы:

, (7.1)

где Iс – ток системы;

Iс=23,1 А. (7.2)

Определяем удельное индуктивное сопротивление:

Х0=0,4 Ом/км,

Х'с=Х0 ∙ Lс,

где Х0 – удельное индуктивное сопротивление, Ом/км;

Х'с – индуктивное сопротивление, ОМ;

Lс – длина кабельной линии, км;

Х'с=0,64 Ом.

Определяем удельное активное сопротивление:

, (7.3)

где r0 – удельное активное сопротивление, Ом/км;

γ – удельная проводимость материала, [1, с.60];

S – сечение проводника, мм2;

r0=28,5 Ом/км,

R'с= r0 ∙ Lс,

R'с=45,6 Ом.

Сопротивления приводятся к НН:

=73 мОм, (7.4)

=1 мОм, (7.5)

где Uнн и Uвн – напряжение низкое и высокое, кВ.

Выбираем сопротивление для трансформатора:

Rт=5,5 мОм,

Хт=17,1 мОм,

Z(1)т=195 мОм,

где Rт – активное сопротивление, мОм;

Хт – индуктивное сопротивление, мОм;

Z(1)т – полное сопротивление, мОм.

Выбираем сопротивления для автоматов, [1, с. 62]:

1SF R1SF=0,12 мОм, Х1SF=0,13 мОм, R1пSF=0,25 мОм,

2SF R2SF=0,12 мОм, Х2SF=0,13 мОм, R2пSF=0,25 мОм,

3SF R3SF=5,5 мОм, Х3SF=4,5 мОм, R3пSF=1,3 мОм.

Выбираем удельное сопротивление кабеля, [1, с. 62]:

КЛ1 r|0=0,169 мОм/м,

Х0=0,78 мОм/м,

т.к. в схеме 3 параллельных кабеля;

r0=0,05 мОм.

Rкл1=r0 ∙ Lкл1, (7.6)

где Lкл1 – длина линии ЭСН от ШНН до ШМА;

Rкл1=0,1 мОм,

Хкл1=Х0 ∙ Rкл1,

Хкл1=1,5 мОм.

КЛ2 r0=12,5 мОм/м,

Х0=0,116 мОм/м,

Rкл2=25 мОм,

Хкл2=0,232 мОм.

Для шинопровода ШМА:

Iн=1260 А,

r0=0,034 мОм/м,

Х0=0,016 мОм/м,

rоп=0,068 мОм/м,

Хоп=0,053 мОм/м.

Rш=r0 ∙ Lш, Хш=Х0 ∙ Lш, (7.7)

где Rш – удельное сопротивление шинопровода, мОм;

Хш – удельное сопротивление шинопровода, мОм;

Lш – участок ШМА до ответвления, [1, с. 63];

Rш=0,034 мОм,

Хш=0,016 мОм.

Для ступеней распределения, [1, с. 62]:

Rс1=15 мОм, Rс2=20 мОм.

Вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между КЗ:

Rэ1= Rс+ Rт+ R1SF+ Rс1=93,6 мОм, (7.8)

Хэ1=Хс+Хт+Х1SF=18,2 мОм, (7.9)

Rэ2= RSF1+ RПSF1+ Rкл1+ Rш+ Rс2=20,5 мОм, (7.10)

Хэ2=Х SF1+Х кл1+Хш=1,6 мОм, (7.11)

Rэ3= RSF+ RПSF+ Rкл2=31,8 мОм, (7.12)

Хэ3=Х SF+Х кл2=4,7 мОм, (7.13)

где Rэ1, Rэ2, Rэ3 – активные сопротивления на участках КЗ, мОм;

Хэ1, Хэ2, Хэ3 – индуктивные сопротивления на участках КЗ, мОм.

Вычисляем сопротивления до каждой точки КЗ и заносим в таблицу 5:

Rк1= Rэ1=93,6 мОм, (7.14)

Хк1= Хэ1=18,2 мОм, (7.15)

=95,3 мОм, (7.16)

Rк2= Rэ1+ Rэ2=114,1 мОм, (7.17)

Хк2= Хэ1+ Хэ2=19,8 мОм, (7.18)

=115,8 мОм, (7.19)

Rк3= Rк2+ Rэ2=145,9 мОм, (7.20)

Хк3= Хк2+ Хэ3=24,5 мОм (7.21)

=147,9 мОм (7.22)

где Rк.., Хк.., Zк… - сопротивления на каждой точке КЗ, мОм.

мОм, мОм,(7.23)

мОм. (7.24)

Определяем ударный коэффициент и коэффициент действующего значения ударного тока и заносим в таблицу 5:

, (7.25)

, (7.26)

, (7.27)

где Ку – ударный коэффициент;

Ку1=1,

Ку2=1,

Ку3=1.

d1=, (7.28)

d2=, (7.29)

где d – коэффициент действующего значения ударного тока;

d1=1,

d2=1,

d3=1.

Определяются 3-фазные и 2-фазные токи КЗ и заносятся в таблицу:

=2,4 кА, (7.30)

=1,8 кА, (7.31)

=1,5 кА,. (7.32)

Iук1=d1∙ I(3)к1= 2,4 кА, (7.33)

Iук2=d2 ∙ I(3)к2=1,8 кА, (7.34)

Iук3=d3 ∙ I(3)к3=1,5 кА, (7.35)

iук1=*Ку1* I(3)к1=3,4 кА, (7.36)

iук2=∙ Ку2 ∙ I(3)к2=2,5 кА, (7.37)

iук3=∙ Ку3 ∙ I(3)к3=2,41 кА, (7.38)

=2 кА, (7.39)

=1,6 кА, (7.40)

=1,3 кА. (7.41)

Определяем сопротивления для кабельных линий:

Хпкл1=Хоп ∙ Lкл1=0,3 мОм, (7.42)

Rпкл1=2∙ r0 ∙ Lкл1=0,2 мОм, (7.43)

Rпш=2∙ r0пш∙ Lш=0,068 мОм, (7.44)

Хпш=Хопш∙ Lш=0,053 мОм, (7.45)

Rпкл2=2∙ r0∙ Lкл2=50 мОм, (7.46)

Хпкл2=Хоп∙ Lкл2=0,3 мОм, (7.47)

Zп1=15 мОм, (7.48)

Rп2=Rс1+Rпкл1+Rпш+Rс2=15,3 мОм, (7.49)

Хп2=Хпкл1+Хпш=0,253 мОм, (7.50)

Zп2==15,2 мОм, (7.51)

Rп3=Rп2+Хпкл2=65,268 мОм, (7.52)

Хп3=Хп2+Хпкл2=0,553 мОм, (7.53)

Zп3==65,2 мОм, (7.54)

кА, (7.55)

кА, (7.56)

кА. (7.57)

Таблица 5 – Ведомость токов КЗ

Точка КЗ	К1	К2	К3
Rк, мОм	93,6	114,1	145,9
Хк, мОм	18,2	19,8	24,5
Zк, мОм	95,3	115,8	147,9
	5,1	5,8	6
Ку	1	1	1
D	1	1	1
I(3)к, кА	2,4	1,8	1,5
iу, мОм	3,4	2,5	2,1
I(3)∞, кА	2,4	1,8	1,5
I(2)к, кА	2	1,6	1,3
Zп, мОм	15	15,2	65,2
I(1)к, кА	2,75	2,7	1,7

7. Расчёт и выбор магистральных и распределительных сетей, защита их от токов перегрузки и токов КЗ

7.1 Выбираем сечение кабеля

Критерием для выбора сечения кабельных линий является минимум приведённых затрат. В практике проектирования линий массового строительства выбор сечения производится не по сопоставительным технико-экономическим расчётам в каждом конкретном случае, а по нормируемым обобщенным показателям.[4, с.240]

Выбираем сечение провода для вертикально-сверлильных станков, данные расчёта заносятся в таблицу 6.

Расчётный ток линии определяется так:

А, (8.1)

где Iрас – расчётный ток для проверки кабеля по нагреву, А;

U – номинальное напряжение сети, В.

=40,3 А, (8.2)

где I/рас – расчётный ток, выраженный через поправочный коэффициент, А;

К1 – поправочный коэффициент на температуру воздуха для нагрузки кабеля, выбирается по [7, с.340] в зависимости от температуры и расположения кабеля.

Iдоп=46 А,

где Iдоп – допустимая токовая нагрузка, [7, с. 338];

Iдоп должен быть больше, чем I/рас:

Iдоп> I/рас

Выбираем сечение ААБ (4Х4) [7, с. 338]:

ААБ – кабели с изоляцией из пропитанной бумаги с алюминиевыми жилами, в алюминиевой оболочке, бронированные стальными лентами.

Аналогично выбираются сечения кабелей для других электроприёмников и заносим данные в таблицу 6.

7.2 Проверка выбранного сечения на допустимую потерю напряжения

Нормальный режим работы электроприёмника обеспечивается при нормальном напряжении сети, которое должно совпадать с номинальным напряжением приёмника в точке его присоединения. Повышение или понижение уровня напряжения сети ухудшает работу электроустановки.

Повышенное напряжение на зажимах асинхронного двигателя приводит к перегреву обмотки статора и ускоряет износ изоляции . При понижении уровня напряжения уменьшается вращающий момент двигателя, падает частота вращения, нарушается режим работы электропривода, увеличивается потребляемый ток и перегревается изоляция.

Отклонение напряжения от номинального в электропечах нарушает технологический процесс плавки и термообработки. Снижение напряжения на сварочных электроустановках ухудшает качество сварки. Пониженное напряжение на лампах уменьшается световой поток и снижает освещённость.

Проверяем электрическую печь сопротивления на допустимую потерю напряжения [1. с, 42]:

∆Uрас(8.3)

(8.4)

где ∆Uрас – потери напряжения, %;

L – длина линии, м;

r0 – активное сопротивление на 1 км. линии, Ом/км;

j – удельная проводимость, мм2/Ом∙м;

Х0 – индуктивное сопротивление 1 км линии, Ом/км;

r0=1,14 Ом/км,

∆Uрас=0,1 %,

∆Uрас<Uдоп, Uдоп<5%.

Кабель выбран правильно.

Аналогично рассчитываем для электродуговой печи, продольно-строгального станка, токарно-револьверного станка и кабеля от ГПП до трансформатора. Данные заносятся в таблицу 7.

Таблица 7

Проверка выбранного сечения на допустимую потерю напряжения

Электроприёмники	L	cosφ	sinφ	Iрас	S	r0	X0	∆Uрас, %
Электрическая печь сопротивления	0,002	0,95	0,3	72	10	1,14	0,07	0,1
Электродуговая печь	0,001	0,95	0,3	88	25	1,14	0,07	0,1
Продольно-строгальный станок	0,008	0,65	0,75	32,7	4	7	0,07	0,4
Токарно-револьверный станок	0,007	0,65	0,75	19,9	2,5	11,5	0,07	0,5
От ГПП до трансформатора	1,6	0,85	0,5	23,3	3,5	8,16	0,07	4,4

7.3 Расчёт и выбор аппаратов защиты и линии электроснабжения

В электрической сети возможны нарушения нормального режима работы: перегрузки, короткие замыкания, при которых ток в проводниках резко возрастает. Поэтому цеховые электрические сети должны быть надёжно защищены аппаратом, отключающим повреждённый элемент с наименьшими потерями времени. Защита электрических сетей КЗ должна быть предусмотрена во всех случаях [4, с. 195].

Рассчитываем и выбираем автомат защиты типа ВА

Линии Т1 – ШНН, 1SF, линия без электродвигателей:

(8.5)

где Sт – номинальная мощность трансформатора, кВА;

Uн.т. – номинальное напряжение трансформатора, кВ;

Iт – номинальный ток трансформатора, А;

Iт=578 А,

Iна≥ Iнр,

Iнр> Iт=578 А (8.6)

где Iна – номинальный ток автомата, А;

Iнр – номинальный ток расцепителя, А.

Выбираем ВА 52-39 [1, с.185]:

Uна=380 В,

Iна=530 А,

Iнр=630 А,

Iу(н)=1,25 Iнр,

Iу(кз)=10 Iнр,

Iоткл=40 кА,

где Iу(н) – номинальный ударный ток, А;

Iу(кз) – ударный ток короткого замыкания, А;

Iоткл – ток отключения, А.

Линия ШНН - ШМА, 1SF, линия с группой ЭД:

Iм=458,3 А,

Iна≥ Iнр,

Iнр≥1,1 Iм,

Iнр=504,1 А.

Выбирается ВА 52-39:

Uна=380 В,

Iна=630 А,

Iнр=530 А,

Iу(н)=1,25 Iнр,

Iу(кз)=10 Iнр,

Iоткл=40 кА.

Определяется ток отсечки:

Iо=1,25 Iпи,

где Iо – ток отсечки, А;

Iпи – пиковый ток, А;

К0=1,2→К0=3,

где К0 – кратность отсечки.

Линия ШМА – вентилятор, 2SF, линия с одним ЭД:

(8.7)

где Iд – длительный ток в линии, А;

η – коэффициент полезного действия, %.

Iнр=11,9 А.

Выбираем ВА 51-25:

Uна=380 В,

Iна=25 А,

Iнр=12,5 А,

Iу(н)=1,35 А,

Iу(кз)=7 Iнр,

Iоткл=2,5 кА,

I0≥1,2 Iп=74,1 А,

Принимается К0=7.

Аналогично рассчитываются автоматы для всех электроприёмников, данные заносятся в таблицу 8.

8. Релейная защита

Релейная защита называется совокупность специальных устройств, контролирующих состояние всех элементов системы электроснабжения и реагирующих на возникновения повреждения или ненормальный режим работы системы.

При повреждениях релейная защита выявляет повреждённый участок и отключает его, воздействуя на коммутационные аппараты. При ненормальных режимах, не представляющих непосредственной опасности элементам системы, релейная защита работает на сигнал. Выполняя упомянутые функции, она является основным видом автоматики, обеспечивающим надежность системы электроснабжения.

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к релейной защите:

Селективность

Селективность или избирательность, защиты – это её способность отключать при КЗ только поврежденный участок.

Быстродействие

Повреждение должно быть отключено с наибольшей быстротой, что уменьшает воздействие аварийного тока на оборудование, повышает устойчивость параллельной работы генераторов электростанций и системы. Последнее условие наиболее важно, поскольку Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) установлено, что если остаточное напряжение меньше 0,6 номинального, то для сохранения устойчивости надо как можно быстрее отключить повреждение. Полное время отключения (tоткл) слагается из времени работы защиты (tз) и времени работы выключателя (tв); т. е.

tоткл=tз+tв.

Самые распространенные выключатели обладают временем действия 0,15…0,16 с. В современных энергосистемах требуется весьма малое время отключения. В целях упрощения допускается применение простых быстродействующих защит, не обеспечивающих селективности, с последующим восстановлением схемы электроснабжения устройствами автоматики.

Чувствительность

Чувствительность защиты характеризует её способность реагировать на повреждения в защищаемой зоне в режиме работы системы, при котором ток повреждения минимален.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5