Курсовая работа: Электроснабжение цеха по производству асбокартонных листов

Определим коэффициент загрузки трансформатора. Коэффициент загрузки определяется по формуле:

(2.14)

где S_т.ном. - номинальная полная мощность трансформатора, кВ·А;

S_Н - расчетная нагрузка потребителей подключенная к трансформатору, кВ·А.

Для определения К_З в нормальном режиме примем S_Н = 1440 кВА.

Тогда К_З, равен:

(2.15)

Проверяем выбранный КТП на перегрузку. КТП работает с полной загрузкой. Для определения в полном режиме примем S_Н = 2107,9 кВА.

Тогда , равен:

Трансформатор выдерживает присоединяемую нагрузку.

2.5 Расчет токов короткого замыкания

Токи короткого замыкания (КЗ) рассчитываются для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей на термическую и динамическую стойкость, для выбора, при необходимости, устройств по ограничению этих токов, а также для выбора и оценки устройств релейной защиты. Расчетным является трехфазное короткое замыкание, т.к. токи КЗ в этом случае имеют максимальные значения.

В данном разделе произведем расчет токов КЗ для стороны 0,4 кВ. Расчет ведем согласно [16], при расчетах КЗ в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать:

- индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, включая силовые трансформаторы, проводники, трансформаторы тока, токовые катушки автоматических выключателей;

- активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи;

- активные сопротивления различных контактов и контактных соединений;

- значения параметров синхронных и асинхронных электродвигателей, непосредственно примыкающих к месту КЗ.

При расчетах токов КЗ рекомендуется учитывать:

- сопротивление электрической дуги в месте КЗ;

- изменение активного сопротивления проводников короткозамкнутой цепи вследствие их нагрева при КЗ;

- влияние комплексной нагрузки на ток КЗ, если номинальный ток электродвигателей нагрузки превышает 1 % начального значения периодической составляющей тока КЗ, рассчитанного без учета нагрузки.

При расчетах токов КЗ допускается:

- максимально упрощать и эквивалентировать всю внешнюю сеть по отношению к месту КЗ;

- не учитывать ток намагничивания трансформаторов;

- расчетное напряжение каждой ступени схемы электроснабжения

принимается на 5% выше номинального значения.

2.5.1 Расчет токов короткого замыкания по схеме

Расчетная схема для расчета токов короткого замыкания цепи трансформатора приведена на рисунке 7

цеховой электроснабжение трансформатор токоведущий релейный

Рисунок 7 - Расчетная схема для расчета тока КЗ цепи трансформатора

Часто инженерам для проверки отключающей способности защитных аппаратов (автоматические выключатели, предохранители и т.д.), нужно знать значения токов короткого замыкания (ТКЗ). Но на практике не всегда есть возможность быстро выполнить расчет ТКЗ по ГОСТ 28249-93, из-за отсутствия данных по различным сопротивлениям, особенно это актуально при расчете однофазного тока короткого замыкания на землю.

Для решения этой задачи, можно использовать приближенный метод расчета токов короткого замыкания на напряжение до 1000 В, представленный в книге: «Е.Н. Зимин. Защита асинхронных двигателей до 500 В. 1967 г.».

Ведём расчет ТКЗ в сети 0,4 кВ для КТП №9, чтобы проверить отключающую способность выключателей, используя приближенный метод расчета ТКЗ представленный в книге Е.Н. Зимина.

Для проверки на отключающую способность автоматического выключателя, нужно определить в месте его установки ток трехфазного короткого замыкания.

Определяем активное и индуктивное сопротивление фазы трансформатора:

(2.16)

(2.17)

где ДР_к.з - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;

U_НН.ном - номинальное напряжение обмотки низшего напряжения

трансформатора, кВ;

u_к.з. - напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Определяем активное и индуктивное сопротивление кабелей сети:

2 х (ВВГнг ls 4х95) х 75 м:

R_к = r_к · l_к = 0,5 · 0,210 · 0,075 = 78,75 Ом,

X_к = x_к · l_к = 0,5 · 0,06 · 0,075 = 22,5 Ом;

ВВГнг ls 4х 95 х 45 м:

R_к = r_к · l_к = 0,265 · 0,045 = 119,2 Ом,

X_к = x_к · l_к = 0,082 · 0,045 = 36,4 Ом;

ВВГнг ls 4 х 70 х 50 м:

R_к = r_к · l_к = 0,265· 0,050 = 132,5 Ом,

X_к = x_к · l_к = 0,082 · 0,050 = 41 Ом;

Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления кабелей цепи короткого замыкания для точки К1:

; (2.18)

где Rф и R0 - активное сопротивление проводника фазы и соответственно нулевого провода, Ом

; (2.19)

где Xф и X0 - индуктивное сопротивление проводника фазы и соответственно нулевого провода, Ом

Так как все кабели имеют равное сечение фазных и нулевых жил, то:

, ; (2.20)

Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль цепи короткого замыкания для точки К1:

(2.21)

где R_ФК1 и Х_ФК1 - активное и индуктивное сопротивление проводника фазы и соответственно нулевого провода для расчетной точки К1, Ом

Определяем ток трехфазного короткого замыкания для точки К1:

Величина ударного тока:

(4.22)

Действующее значение ТКЗ:

(4.23)

Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль цепи короткого замыкания для точки К2:

(2.24)

Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления кабелей цепи короткого замыкания для точки К2:

,

.

Определяем ток трехфазного короткого замыкания для точки К2:

Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль цепи короткого замыкания для точки К3:

(2.25)

Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления кабелей цепи короткого замыкания для точки К2:

,

.

Определяем ток трехфазного короткого замыкания для точки К2:

Результаты расчетов сведем в таблице 2.3

Таблица 2.3

Результаты расчетов ТКЗ

2.6 Выбор оборудования и токоведущих частей

2.6.1 Выбор сечения кабелей

Прежде необходимо выбрать марку проводника, определится с условиями его прокладки и затем выполнить расчет.

Для определения марки кабеля, которым будет осуществляться прокладка распределительных сетей, необходимо учесть особенности окружающей среды помещений цехов, а при прокладке кабелей вне помещений особенности грунта данного предприятия. Для прокладки внутри помещений выбираем кабель марки ВВГнг-LS [12], прокладка будет производится в кабельных коробах.

Сечение кабелей напряжением до 1000 В определяется по экономической плотности тока [1], так как число часов использования максимума нагрузки на предприятии свыше 5000 часов:

(2.27)

где J_ЭК - нормированное значение плотности тока, А/мм² .

Рассмотрим пример расчета линии РУ-04 КТП-2-силовой шкаф ШС-1.

Исходные данные: Р_Р = 95,6 кВт, Q_Р = 98,67 квар, S_Р = 137,39 кВ•А,

L = 75 м, I_Р = 208,97 А. Кабель прокладывается в коробе, совместно с другими силовыми кабелями, число силовых кабелей в коробе не более 4.

Тогда экономически целесообразное сечение, равно:

принимаем сечение кабеля 95 мм².

Далее проверяем выбранный кабель по условиям нагрева:

(2.28)

где I_доп - длительно допустимый ток нагрузки для кабеля данного сечения, А;

К_прокл - коэффициент учитывающий способ прокладки кабелей.

При определении К_прокл контрольные и резервные кабели не учитываются.

Для кабеля сечением 95 мм², длительно допустимый ток нагрузки равен

I_доп = 280 А [12]. Проверим кабель по нагреву с учетом его прокладки, примем коэффициент прокладки равным 1,6, согласно [1]:

равенство не выполняется, выбранный кабель не проходит по условиям нагрева. Окончательно принимаем кабель 2х(ВВГнг ls 4х95).

Далее проверяем выбранный кабель по условиям нагрева:

(2.29)

где I_доп - длительно допустимый ток нагрузки для кабеля данного сечения, А;

К_прокл - коэффициент учитывающий способ прокладки кабелей.

При определении К_прокл контрольные и резервные кабели не учитываются.

Для кабеля сечением 95 мм², длительно допустимый ток нагрузки равен I_доп = 280 А [12]. Проверим кабель по нагреву с учетом его прокладки, примем коэффициент прокладки равным 0,85, согласно [1]:

равенство выполняется, выбранный кабель проходит по условиям нагрева. Окончательно принимаем кабель 2х( ВВГнг ls 4х95), 75 метров.

Расчеты для остальных приёмников производства произведем аналогично. Результаты расчетов приведем в таблицу

2.6.2 Проверка электрической сети на потери напряжения

Согласно [1] для силовых сетей отклонение напряжения должно составлять не более ± 5% от U_ном.

Расчет цеховой сети по условиям допустимой потери напряжения выполняется для цепочки линии от источника питания до зажимов одного наиболее удаленного от цеховой ТП или наиболее мощного ЭП.

В нашем случае это цепь РУ-0,4 кВ (КТП№9) - Силовой шкаф (ПР№6) - Асинхронные двигатели 110 кВт, 11 кВт и 6,3 кВт в составе пресс-гранулятора.

Схема для расчета потери напряжения приведена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Схема для расчета потери напряжения

Определяем потери напряжения на участках, по формуле

(2.30)

где r_уд и x_уд - удельные активные и индуктивные сопротивления проводников,

Ом/км (приложение);

U_P - напряжение в узлах сети, В.

Напряжение в расчетных узлах, определим по формуле:

(2.31)

где U_А - напряжение в начале рассматриваемого участка, В.

Определим потерю напряжения на участке РУ - ШС-2 и напряжение в узле ШС-2:

Расчеты по остальным участкам производим аналогично, результаты сводим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5

Расчет потерь напряжения

Суммарная потеря напряжения:

- от РУ 0,4 кВ 9КТП -2 до зажимов шкафа силового ШС-1

3,021 В, т.е. 0,75 %.

- от РУ 0,4 кВ 9 КТП №2 до шкафа силового ШС-2

4,53 В, т.е. 1,13 %.

Выбранные сечения проводников удовлетворяют требованиям [1], по отклонению напряжения.

2.6.3 Выбор выключателей

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

Выключатели выбираем по следующим условиям:

(2.32)

(2.33)

где U_ном.эл. - номинальное напряжение электроустановки, кВ;

U_ном.эл. - номинальное напряжение аппарата, кВ;

I_max. - максимальный расчетный ток, А;

I_н.расц. - номинальный ток расцепителя, А.

Вводной выключатель от трансформаторной подстанции выбираем по максимальному току нагрузки:

(2.34)

где УS_н - суммарная расчетная нагрузка всего предприятия (таблицеА.1 (Приложение А)), кВ·А

Принимаем к установке автоматический выключатель Метасол- AS 40f,

I_н.расц 4000 А.

В качестве коммутационно-защитного аппарата принимаем автоматический выключатель AN-160. Выбор выключателей производим по номинальному току электрооборудования I_ном, а вводные аппараты для распределительных пунктов и отходящих присоединений в РУ 0,4 кВ по максимально расчетному I_Р. Выбранные автоматические выключатели должны соответствовать следующим условиям: