(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование системы электроснабжения предприятия по изготовлению бетонных строительных материалов
Министерство образования и науки Кыргызской Республики
Иссык-Кульский муниципальный институт
имени Касыма Тыныстанова
Кафедра «Электроснабжения и электроники»
Дипломный проект
Проектирование системы электроснабжения компании по изготовлению бетонных строй материалов
Специальность: 551701.03 «Электроснабжение»
Управляющий: к.ф.-м.н., доцент Клименко О.И.
Исполнитель: ст.гр. ЭС-51 Обиленцев Анатолий.
Рецензент: к.т.н., доцент Урсеитов О.
Допущен к защите __________ зав. кафедрой «Электроснабжения и электроники» Чыныбаев Р.Р.
Содержание
Введение
1. Обоснование проекта
2. Расчет электронных нагрузок компании
2.1 Расчет тщательно рассчитываемого цеха
2.2 Расчет электронных нагрузок по цехам
2.3 Расчет осветительной перегрузки
2.4 Расчет картограммы электронных нагрузок
3. Распределение электроэнергии
3.1 Построение схемы электроснабжения
3.2 Выбор генераторных установок
3.3 Выбор трансформатора
3.4 Выбор сечения кабелей и шинопроводов
3.5 Проверка электронной сети на утраты напряжения
3.6 Выбор коммутационно — защитных аппаратов
4. Выбор основного электрооборудования Ру 0,4 кВ
4.1 Выбор выключателей
4.2 Выбор твердых шин
4.3 Выбор изоляторов
4.4 Выбор трансформаторов тока
5. Расчет токов недлинного замыкания
5.1 Расчет тока КЗ цепи генератора
5.2 Расчет тока КЗ цепи трансформатора
5.3 Проверка избранного оборудования по условию КЗ
6. Расчет наружного электроснабжения
6.1 Выбор КЛ
6.2 Выбор электрооборудования РУ 10 кВ
7. Собственные нужды
8. Выбор релейной защиты и автоматики
8.1 Расчет защиты генераторов
8.2 Расчет защиты трансформатора
8.3 Расчет защиты питающей кабельной полосы
8.4 Расчет уставок АВР
9. Сохранность жизнедеятельности
Заключение
Перечень литературы
АННОТАЦИЯ
Объектом проектирования является промышленное предприятие по производству бетонных строй материалов.
Целью проектирования является: электроснабжение данного компании с применением автономных источников питания, расчет цеховых электронных нагрузок, расчет и выбор внутрицеховых сетей, также питающих линий, выбор коммутационно-защитной аппаратуры, выбор релейной защиты питающих частей, расчет контура защитного заземления, молниезащиты и освещения.
ВВЕДЕНИЕ
Современное предприятие хоть какой отрасти индустрии — это совокупа нового оборудования и технологий, верно организованные инженерные сети и бесперебойная работа всех звеньев данной для нас цепи. Обеспечить функционирование такового сложного объекта нужно еще на стадии подготовки к запуску оборудования в работу, предусмотрев заблаговременно наличие источников электроснабжения и целостной системы подачи электронной энергии при помощи проектирования электроснабжения компаний.
Издержки на энергоресурсы и системы энергоснабжения промышленных компаний составляют от 5 до 60% себестоимости продукции зависимо от ее вида. Толика издержек на энергоресурсы имеет устойчивую тенденцию к повышению во всем мире, а в Кыргызстане — в большей мере в связи со специфичностью переходной экономики. В конечном счете, действенное внедрение энергоресурсов самым конкретным образом влияет на конкурентоспособность продукции компании.
Рациональное внедрение энергии дозволит избежать утрат в линиях, а означает, отразится и на себестоимости производимой продукции, и на уровне зарплаты служащих. Проектирование электроснабжения строения и цехов промышленных компаний поможет решить задачи экономии энергоресурсов и минимизации утрат.
Хоть какой спец, имеющий опыт работы с электросетями и установками отлично обладает практическими способностями, но не постоянно способен учитывать все аспекты сотворения проекта электроснабжения промышленного компании. Потому более высококачественные результаты дает совместная работа над данным проектом компетентных служащих компании и специалистов-проектировщиков.
Целью является разработка проекта электроснабжение компании по производству бетонных строй материалов, обеспечение надежного и высококачественного электропитания технологического и вспомогательного оборудования.
При проектировании управлялся директивными и иными нормативными документами, а именно Правилами устройства электроустановок [1], Аннотацией по проектированию электроснабжения промышленных компаний. СН 174-75 [2] и Аннотацией по проектированию силового и осветительного электрооборудования промышленных компаний СН 357-77 [3].
1. ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
Короткая черта объекта
Номенклатура выпускаемых изделий:
— блоки стеновые;
— стеновые панели;
— теплоизоляционные плиты;
— сухие строй консистенции.
Ячеистый бетон (газобетон) — это легкий, крепкий и экологичный, искусственный пористый гранит. Ячеистые бетоны изготавливают из вяжущего, кремнеземистого компонента, порообразователя и воды. Вяжущими для производства ячеистых бетонов служат цемент, известь, гипс, также как сырьё будут употребляться отходы ТЭЦ. За счет неповторимого сочетания собственных высочайших технологических и эксплуатационных свойств газобетонные блоки уже издавна лидируют на рынке стеновых материалов. Изделия из ячеистого бетона, разрешают сберегать средства строителям и обладателям домов: высочайшая экономичность — завышенное удобство и функциональность.
Для производства газобетонов на предприятии употребляется современная линия. Размер выпускаемой продукции 320 тыс. м3 в год. Работа компании рассчитана на трехсменную работу, Тмах =7200 часов.
В производстве газобетона высочайшие требования предъявляются к подготовительной подготовке и дозированию сырьевых материалов, контролю процесса ферментации, точности профилирования и резки блоков, также к автоматическому управлению всеми производственными действиями. линия является высокопроизводительным, автоматическим и компьютеризированным оборудованием для производства широкого ассортимента газобетонных изделий высокого свойства. Обозначенные индивидуальности производства требуют обеспечения надежности и независимости электроснабжения на данном предприятии, для чего же предлагаем применить автономное электроснабжение. Такое решение принято в свете вероятных перебоев электроснабжения, которые могут привести к нарушению технологий и недоотпуску продукции, что в свою очередь приведет к невыполнению обязанностей перед поставщиками и вероятному невыполнению строительства в данные сроки. Еще одним аргументом за внедрение автономных источников — это возможность производить вкупе с электричеством термическую энергию без расхода излишнего горючего. Таковая разработка получения термический энергии именуется когенерацией.
Создание расположено в 4 цехах: цех приемки и подготовки сырьевых материалов, цех помола золы, цех по производству блоков из газобетона, цех по производству сухих строй консистенций. Общая площадь производственных цехов составляет 12000 м2. Установленная мощность производственного оборудования 2531 кВт, рабочее напряжение 380/220 В. Сведения о электроприемниках (ЭП) приведены в таблице 1.1. Перегрузка представлена пользователями I и III группы по надежности электроснабжения. К перегрузке I группы относятся пользователи основного производства — цех №: 1, 2, 3, 4. К перегрузке III группы относятся другие пользователи компании — цех №: 5, 6.
Таблица 1.1 — Сведения о электроприемниках
Наименование
электроприемника
Установленная
мощность РУ, кВт
kи
cos?
Цех по производству блоков газобетона
Дозирование и смешивание. Ударопрочная пластинка.
205
0,8
0,8
Транспортная телега.
30
0,5
0,75
Толкатель форм. машинка обработки формы. Машинка для смазки форм. Рельсовая телега.
55
0,6
0,75
машинка для кантования.
40
0,9
0,75
Телега. Боковой триммер. машинка резки по толщине.
120
0,7
0,75
Подающее устройство автоклавных поддонов.
10
0,6
0,75
машинка поперечной резки.
35
0,9
0,75
Погрузочная машинка.
57
0,8
0,75
Механизм подачи автоклавных тележек. Передаточная вагонетка. Двери автоклава.
140
0,4
0,75
Механизм для удаления нижнего слоя.
42
0,9
0,75
Разделительная машинка. Подача автоклавных поддонов.
60
0,8
0,75
Укладочно-сортировочная машинка.
57
0,8
0,75
Система транспортировки пакетов. Прессовка пакетов.
50
0,8
0,75
машинка вытяжки.
25
1
0,75
Мастерские
35
0,3
0,75
Паровой котел.
80
0,9
0,8
Охладитель
50
0,8
0,8
Насосная технического водопровода
16
0,8
0,75
Вентиляция
72
0,8
0,85
Итого по цеху
1185
—
—
Остальные цеха
Цех приемки и подготовки сырьевых материалов
410
0,65
0,7
Цех помола золы
390
0,6
0,75
Цех по производству сухих строй консистенций
235
0,7
0,8
Склад
22
0,3
0,8
Административно-технический корпус
80
0,7
0,85
Итого по предприятию
2531
2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРЕДПРИЯТИЯ
2.1 Расчет тщательно рассчитываемого цеха
В качестве тщательно рассчитываемого цеха примем цех по производству блоков из газобетона №1 (чертеж 140211-12-ПЛ.02.00).
Для определения расчетной перегрузки группы трехфазных электроприемников (ЭП) на различных ступенях системы электроснабжения промышленных компаний применим способ упорядоченных диаграмм либо коэффициента максимума[4], по которому:
где Км — коэффициент максимума активной перегрузки при продолжительности интервала осреднения 30 мин;
Рсм — средняя активная перегрузка за более загруженную смену, Вт;
Ки — коэффициент использования;
Рном — номинальная активная мощность данной для нас группы, Вт.
Расчетная реактивная перегрузка группы электроприемников равна при:
где nЭ — действенное число электроприемников группы, шт;
Qсм — средняя реактивная перегрузка за более загруженную смену, вар;
tg? — коэффициент реактивной мощности.
Полная расчетная перегрузка группы трехфазных электроприемников определяется выражением:
Действенное (приведенное) число электроприемников — это такое число однородных по режиму электроприемников схожей мощности, которое дает то же работы.
1. При n = 4 и наиболее фактических электроприемников в группе допускается приведенное число nЭ считать равным фактическому, если отношение (кратность) равно:
где Рном.макс, Рном.мин — соответственно номинальные активные мощности большего и меньшего электроприемников в группе, Вт.
2. При 3 и приведенное число электроприемников
Если отысканное по данной для нас формуле nЭ оказывается больше фактического числа электроприемников n, то следует принять nЭ = n.
Произведем подробный расчет цеха по производству ячеистого бетона.
Ведомость электронных нагрузок представлена в таблице 2.1. Электроприемники подключены к силовым распределительным пт СП-1, СП-2, СП-3, СП-4.
Для каждой группы электроприёмников производим последующие расчёты: Pсм и Qсм.
Для электроприемников машинки кантования: Рном = 40 кВт, Ки = 0,7,
cos? = 0,75 (tg? = 0,88); получаем сменную мощность за более загруженную смену:
При расчете наибольшей перегрузки избираем условия расчета действенного числа электроприемников nЭ.
Так, для СП-1 имеем: n = 20, Ки > 0,2, m > 3, тогда получаем
Принимаем nЭ = 14 шт.
Как следует, в период наибольшего (30 мин.) употребления электроэнергии работают 14 ЭП со средним коэффициентом использования:
Таблица 2.1 — Ведомость нагрузок по тщательно рассчитываемому цеху
№ п/п
Наименование элекприемников
Кол-во
ЭП
Мощность 1-го ЭП, кВ
Общая установленная мощность, кВт
Силовой пункт 1 (СП-1)
1
Дозирование и смешивание. Вибрационная пластинка.
5
70
62
31
22
20
205
2
Транспортная телега
1
30
30
3
Толкатель форм. машинка обработки формы. Машинка для смазки форм. Рельсовая телега.
5
18
12
9
8
8
55
4
машинка для кантования
2
28
12
40
5
Телега. Боковой триммер. машинка резки по толщине.
3
48
42
30
120
6
Подающее устройство автоклавных поддонов.
1
10
10
7
Вентиляция и дымоудаление
4
1,5
1,5
1,5
1,0
5,5
Силовой пункт 2 (СП-2)
8
машинка поперечной резки.
2
25
10
35
9
Погрузочная машин
2
40
17
57
10
Подачи автоклавных тележек. Передаточная вагонетка. Двери автоклава.
3
60
50
30
140
11
Механизм для удаления нижнего слоя
2
30
12
42
12
Вентиляция
4
20
6
66
13
Управление автоклавом
1
2
2
Силовой пункт 3 (СП-3)
14
Разделительная машинка. Подача автоклавных поддонов.
3
35
17
8
60
15
Укладочно-сортировочная машинка.
2
45
12
57
16
Система транспортировки пакетов. Прессовка пакетов.
3
30
12
8
50
17
машинка вытяжки
2
21
4
25
18
Вентиляция
1
4,4
4,4
19
Мастерские
8
4
3,2
2
1,6
0,4
35
Силовой пункт 4 (СП-4)
20
Паровой котел
2
65
15
80
21
Охладитель
2
45
5
50
22
Насосная технического водопровода
2
8
8
16
Всего
52
1 … 75 кВт
1185 кВт
Коэффициент максимума: Км = f(nЭ; Ки) = 1,13.
Активная наибольшая расчетная мощность для СП-1:
Реактивная наибольшая расчетная мощность для СП-1 при nЭ > 10:
Полная наибольшая расчетная мощность для СП-1:
Наибольший расчетный ток перегрузки силового пт СП-1:
Подобные расчеты исполняем и для остальных электроприемников и силовых пт. Приобретенные результаты сведены в таблицу 2.2.
2.2 Расчет электронных нагрузок по цехам
Расчет нагрузок по остальным цехам делается по укрупненным показателям, потому что заданы суммарные установленные мощности электроприемников по цехам, но неизвестен их состав. Коэффициент использования и мощности выбирается в согласовании с группой цеха и нравом перегрузки, согласно [5]. Действенное число электроприемников определим по формуле
где Pср.э. — средняя мощность 1-го электроприемника, кВт.
Все расчеты электронных нагрузок по цехам сведем в таблицу 2.3.
Таблица 2.2 — Сводная информация по тщательно рассчитываемому цеху
Наименование групп электроприемников
Кол-во ЭП n, шт.
Установленная мощность, кВт
Модуль силовой сборки m
Коэффи-циент исполь-зования Ки,а
cosц
tgц
Средняя мощность за очень загруженную смену
Эффек-тивное число ЭП
nЭ,
шт.
Коэффи-циент макси-мума Км
Наибольшая расчетная мощность
Макси-мальный расчетный ток Iр,А
1-го ЭП Рном,
Общая рабочая
min
max
Рсм, кВт
Qсм, квар
Рр, кВт
Qр, квар
Sр, ВА
СП-1
Дозирование и смешивание. Вибрационная пластинка.
5
9
70
205
47
0,8
0,8
0,75
164
123
—
—
185
123
222
338
Транспортная телега
1
30
30
0,5
0,75
0,88
15
13,2
—
—
16,9
13,2
21,5
33
Толкатель форм. машинка обработки формы. Машинка для смазки форм. Рельсовая телега.
5
8
18
55
0,5
0,75
0,88
27,5
24,2
—
—
31,08
24,2
39,4
60
машинка для кантования
2
12
28
40
0,7
0,75
0,88
28,0
24,6
—
—
31,6
24,6
40,1
61
Телега. Боковой триммер. машинка резки по толщине.
3
32
40
120
0,7
0,75
0,88
84,0
73,9
—
—
94,9
73,9
120
183
Подающее устройство автоклавных поддонов.
1
10
10
0,6
0,75
0,88
6
5,28
—
—
6,78
5,3
8,6
13
Вентиляция и дымоудаление
4
1
1,5
5,5
0,8
0,85
0,62
4,4
2,73
—
—
4,97
2,73
5,67
9
Итого по СП-1
21
1
70
465,5
>3
0,71
0,78
0,81
329
267
14
1,13
372
267
458
696
Итого по СП-2
14
5
60
342
>3
0,59
0,75
0,87
200
175
12
1,23
246
175
302
459
Итого по СП-3
19
0,2
45
231
>3
0,69
0,75
0,88
160
140
10
1,16
185
154
241
366
Итого по СП-4
6
5
65
146
>3
0,85
0,8
0,76
117
89
4
1,14
133
98,2
165
251
Итого по цеху
60
1
70
1185
0,72
0,77
0,83
805
671
40
1,09
932
694
1174
1772
Таблица 2.3 — Расчет нагрузок по цеха
Номер
цеха
РУСТ, кВт
КИ
cos?
tg?
nЭ,
шт
КМ
Наибольшая расчетная мощность
IР, А
PР,
кВт
QР,
квар
SР, кВ·А
1
1185
0,72
0,77
0,83
40
1,09
932
711
1174
1772
2
470
0,65
0,7
0,9
9
1,28
391
302
494
751
3
486
0,6
0,75
0,88
6
1,37
399
282
489
743
4
288
0,7
0,8
0,75
14
1,13
228
151
273
415
5
22
0,3
0,8
0,75
4
2,14
14,1
5,4
15,1
23,0
6
80
0,7
0,85
0,62
56
1,09
61,0
34,7
70,2
107
Итого
2531
—
0,77
—
129
—
2025
1486
2515
3630
2.3 Расчет осветительной перегрузки
Опосля ввода помещения и обработки геометрии помещения, для расчета нужно избрать тип освещения, найти нормируемую освещенность, избрать тип осветительных приборов.
Расчет будем вести для системы общего освещения.
К установке примем осветительные приборы: внутреннее освещение — HBT 400M [6], внешнее освещение -NTV 123 E60.
Нормируемая освещенность, согласно[7] — для общего неизменное наблюдения за ходом производственного процесса: при неизменном пребывании людей в помещении — VIII разряд зрительной работы равна 200 лк. Тогда нужное
где Ен —
kЗ — коэффициент припаса[7].
Тогда для цеха №1 получим:
для других цехов расчет произведем аналогично, итог сведем в таблицу 2.4.
Расчетная перегрузка осветительных установок определяем по формуле:
где Кс.о. — коэффициент спроса осветительной перегрузки [8];
Рн.о. — номинальная мощность осветительной установки, кВт.
Результаты по расчету сведены в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 — Мощность осветительной перегрузки
№
Наименование цеха
КС.О
cos?
РН.О.,
кВт
FЦ,
м2
РР.О.,
кВт
SР.О.,
кВ·А
1
Цех по производству блоков из газобетона
120
0,85
0,95
26,8
7920
21,6
22,8
2
Цех приемки и подготовки сырьевых материалов
120
0,85
0,95
4,80
900
3,67
3,86
3
Цех помола золы
120
0,85
0,95
4,80
880
3,59
3,78
4
Цех производства сухих строй консистенций
120
0,85
0,95
4,80
280
1,14
1,24
5
Склад
120
0,6
0,95
4,10
1500
3,69
3,89
6
Административно-технический корпус
420
0,9
0,95
17,9
350
5,64
5,94
7
Освещение местности
4,5
0,6
0,95
6
—
3,60
4,97
2.4 Расчет картограммы электронных нагрузок
При проектировании системы электроснабжения на генплан компании наносятся все производственные цеха с картограммой нагрузок. Картограмма нагрузок представляет собой размещенные в генплане окружности, центры которых совпадают с центрами нагрузок цехов, а площади кругов пропорциональны расчетным активным перегрузкам. Любой круг делится на секторы, площади которых пропорциональны расчетным активным перегрузкам электроприемников напряжением до 1000 В, электроприемников напряжением выше 1000 В и электронного освещения. При всем этом радиус окружности r и соотношения секторов в процентах — ННi, НBi, НОi, для всякого цеха соответственно определяются:
, , ,
где Ppi, Pp,нi, Pp.вi, Pp.оi — расчетные активные перегрузки соответственно все го цеха, ЭП напряжением до 1000 В, ЭП напряжением выше 1000 В и электронного освещения, кВт;
m — масштаб площадей картограммы нагрузок, кВт/м2.
В данном проекте ЭП с Uном > 1000 В не употребляются.
Расчетные перегрузки и координаты цехов для расчета картограммы приведены в таблице 2.5.
Рассчитаем 1 цех:
мм; %; %.
Для остальных цехов считаем аналогично, результаты занесём в таблицу 2.5.
Нанесем окружности на набросок 2.1.
Таблица 2.5 — Расчет картограммы нагрузок
№
цеха
РP.Hi
РP.O
РP.У
SН
X
Y
r
НН
НО
кВт
кВт
кВт
кВ·А
м
м
мм
%
%
1
932
21,6
954
1189
118
66
22,5
97,7
2,31
2
391
3,67
395
498
48
66
14,5
98,8
1,28
3
399
3,59
403
493
24
87
14,6
98,9
1,14
4
228
1,14
229
275
36
115
11,0
99,1
0,992
5
14,1
3,69
17,8
19
156
123
3,15
77,7
22,3
6
61,0
3,81
64,8
74
165
30
5,93
92,9
7,14
итого
2025
37,5
2064
2548
Центр электронных нагрузок компании является символическим центром употребления электронной энергии (активной мощности) компании, координаты которого находятся по выражениям:
где xi, yi — координаты центра i-го цеха на плане компании, м.
Координаты центра нагрузок рассчитаны и приобретенные результаты — х0 = 79 м, у0 = 75 м.
Нанесем ЦЭН на картограмму нагрузок (набросок 2.1).
пространство расположения электрогенераторной и подстанции выбрано исходя из последующих критерий:
-центра электронных нагрузок;
—площади, нужной для электрооборудований;
-рельефа местности;
-наличия коридоров для прокладки кабельных полосы с учетом охранной зоны.
Набросок 2.1 — Картограмма электронных нагрузок
На базе произнесенного принимаем месторасположение электрогенераторной пристроенной к цеху по производству блоков из газобетона №1, как указанно на рисунке 2.1.
Вывод: в данном разделе произвели расчет электронных нагрузок компании, нужных для построения схемы электроснабжения и выбора мощности источников питания.
3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОНЕРГИИ
3.1 Построение схемы электроснабжения
электронный перегрузка замыкание напряжение
Схема электроснабжения обязана быть ординарна, неопасна и комфортна в эксплуатации, экономна, удовлетворять характеристике окружающей среды, обеспечивать применение промышленных способов монтажа.
Схема основных соединений. Согласно [1], электроснабжение потребителей I и II группы обязано осуществляется от 2-ух независящих взаиморезервируемых источников питания. Потому что на предприятии принято решении о установке — КГУ на базе газопоршневого мотора, принимаем к установке 2-ух таковых агрегатов. Дальше построение схемы электроснабжение изобразим в виде схемы на рисунке 3.1.
Схема распределительных сетей. Согласно[4], внутрицеховые сети производятся по круговым магистральным и смешанным схемам. В нашем проекте, оптимальным будет внедрение смешанной схемы (чертеж 140211-12-СХ.03.Э3). Питание электроприемников цехов, прилегающих к электрогенераторной, будет осуществляется с внедрением магистральных шинопроводов ШМА 5. Питание раздельно стоящих цехов будет осуществляться с помощью кабельных линий.
Распределение перегрузки. Нагрузку меж генераторами распределим последующим образом:
— генератор №1 — цех №1, 5, 6,
— генератор №2 — цех №2, 3, 4;
таковым образом перегрузка на генераторы составляет 1256 и 1259 кВ·А, соответственно.
Набросок 3.1 — Построение главной схемы электроснабжения
3.2 Выбор генераторных установок
Современной мировой индустрией выпускается сейчас огромное количество видов газопоршневых электростанций. сейчас популярность газовых генераторов вырастает в геометрической прогрессии с каждым годом.
В данном проекте используем когенерационные установки Caterpillar. Мощность автономных источников согласно [9], определяется по выражению:
где УРр — наибольшая расчетная мощность, кВт;
Ррез — величина запасной мощности, кВт.
Величину запасной мощности принимаем равной 10 %, от наибольшей перегрузки на генератор, такое значение выбрано из расчета подключения перегрузки собственных нужд и на некий припас учитывающий перспективу роста нагрузок
Принимаем к установке газопоршневую когенерационную электрогенераторную установку G3516В с генератором SR4B (чертеж 140211-12-ПЛ.04.00), мощностью 1165 кВт [10] .
3.3 Выбор трансформатора
В данном проекте трансформаторная подстанция является запасным источником, потому мощность трансформатора выбирается при условии резервировании обоих генераторов, но при всем этом примем, что оба генератора сразу отключится не могут. Данное условие принято из того расчета, что в обычном режиме возможность трагедии обоих генераторов мала, но при выводе 1-го из генераторов в ремонт, возможность отказа второго наиболее логична. Другими словами «наброс» перегрузки будет двухступенчатым.
Мощность трансформатора избираем по формуле:
где K12 — коэффициент роли в перегрузке потребителей 1-й и 2-й группы, %;
1,4 — коэффициент, учитывающий нагрузочную способность;
Smax — наибольшая перегрузка, кВ·А.
Коэффициент К12 для расчета мощности трансформатора примем равным 1, потому что перегрузка потребителей III группы не велика и ею можно пренебречь. Примем наивысшую нагрузку Smax , равной расчетной мощности перегрузки всего компании УSН = 2515 кВ·А.
Примем к установке трансформатор ТМГ — 2500/10 [11].
Таблица 4.1 — Каталожные данные избранного трансформатора
Тип
трансформатора
Номинальная мощность, кВ·А
Номинальное напряжение, кВ
ДPхх, кВт
ДPкз, кВт
Uкз,%
Iхх, %
ВН
НН
ТМГ — 2500
2500
10
0,4
2,5
26,5
6,0
1,1
Определим коэффициент загрузки трансформатора для 2-ух ступеней: резервирование 1-го генератора и резервирование обоих генераторов. Коэффициент загрузки определяется по формуле:
где Sт.ном. — номинальная полная мощность трансформатора, кВ·А;
SН — расчетная перегрузка потребителей присоединенная к генератору, кВ·А.
Потому что перегрузка распределена умеренно меж генераторами: 1256 кВ·А и 1259 кВ·А, для определения КЗ первой ступени примем SН = 1259.
Тогда КЗ, равен:
— 1-ая ступень
— 2-ая ступень
Инспектировать избранный трансформатор на перегрузки, нет необходимости, даже при резервировании обоих генераторов данный трансформатор будет работать, в номинальном режиме. Также при росте нагрузок обеспечивать полное резервирование.
3.4 Выбор сечения кабелей и шинопроводов
Расчет и выбор кабелей. До этого нужно избрать марку проводника, обусловится с критериями его прокладки и потом выполнить расчет.
Для определения марки кабеля, которым будет осуществляться прокладка распределительных сетей, нужно учитывать индивидуальности окружающей среды помещений цехов, а при прокладке кабелей вне помещений индивидуальности грунта данного компании. Для прокладки снутри помещений избираем кабель марки ВВГнг-LS [12], прокладка будет делается в кабельных коробах, а для прокладки кабелей вне помещений и в земле ВБбШв.
Сечение кабелей напряжением до 1000 В определяется по экономической плотности тока[1], потому что число часов использования максимума перегрузки на предприятии выше 5000 часов:
где JЭК — нормированное
Разглядим пример расчета полосы СП-1-машинка для кантования (сборка).
Начальные данные: РР = 31,6 кВт, QР = 24,6 квар, SР = 40,1 кВ•А,
L =61м, IР = 61 А. Кабель прокладывается в коробе, вместе с иными силовыми кабелями, число силовых кабелей в коробе не наиболее 4.
Тогда экономически целесообразное сечение, равно
принимаем сечение кабеля 25 мм2.
Дальше проверяем избранный кабель по условиям нагрева:
где Iдоп — продолжительно допустимый ток перегрузки для кабеля данного сечения, А;
Кпрокл — коэффициент учитывающий метод прокладки кабелей.
При определении Кпрокл контрольные и запасные кабели не учитываются.
Для кабеля сечением 25 мм2 ,продолжительно допустимый ток перегрузки равен Iдоп = 115 А [12]. Проверим кабель по нагреву с учетом его прокладки, примем коэффициент прокладки равным 0,67, согласно [1]:
равенство производится, избранный кабель проходит по условиям нагрева.
Выбор кабелей для других электроприемников цеха избираем аналогично результаты сведем в таблицу 3.1.
Выбор шинопровода. Произведем выбор сечения шинопровода питающего силовые пункты, в качестве устанавливаемого принимаем шинопровод марки ШМА 5 [13]. Сечение выбирается по экономической плотности тока. Перегрузка сначала шинопровода составляет IР = 1759 А, тогда сечение токопроводящих шин шинопровода равно
принимаем шинопровод ШМА 5 — 2500, с сечением фазных шин F = 2240 мм2.
Силовые пункты запитываются при помощи кабелей через ответвительные секции без коммутационного аппарата.
Расчеты для других цехов произведем аналогично, беря во внимание при всем этом, что прокладка кабелей питающих раздельно стоящие цеха делается в земле. Результаты расчетов приведем в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 — Выбор электронных сетей
Наименование
электропотребителей
Sр,
кВ·А
Iр.к.,
А
Fэ,
мм2
Fпр.,
мм2
кол-во
Iдоп,
А
I’доп
А
L,
км
Цех приемки и подготовки сырьевых материалов
498
751
1494
ШМА 5
1600 А
(1380 мм2)
1600
1600
0,095
Цех помола золы
489
743
Цех производства сухих строй консистенций
273
417
154
150
1
435
435
0,09
Склад
19
29
11
10
1
90
90
0,05
Административно-технический корпус
74
113
42
50
1
145
116
0,21
Таблица 3.1 — Выбор кабелей для электроприемников тщательно рассчитываемого цеха
КЛ
Iр.к.,
А
Fэ,
мм2
Fпр.,
мм2
кол-во
Iдоп,
А
I’доп
А
L,
км
Марка и сечение
кабеля
СП-1
696
128
120
2
260
260
0,01
ВВГнг-LS 5Ч120
Транспортная телега
33
12
16
1
75
75
0,021
ВВГнг-LS 5Ч16
Толкатель форм. машинка обработки формы. Машинка для смазки форм. Рельсовая телега.
60
22
25
1
95
64
0,023
ВВГнг-LS 5Ч25
Подающее устройство автоклавных поддонов
13
5
6
1
42
42
0,023
ВВГнг-LS 5Ч6
Дозирование и смешивание. Вибрационная пластинка
336
65
120
2
520
348
0,056
ВВГнг-LS 5Ч120
машинка для кантования
61
23
25
1
95
95
0,032
ВВГнг-LS 5Ч25
Телега. Боковой триммер. машинка резки по толщине
183
68
95
1
220
220
0,045
ВВГнг-LS 5Ч95
Вентиляция и дымоудаление
9
3
4
1
35
35
0,039
ВВГнг-LS 5Ч4
СП-2
459
85
95
2
274
274
0,035
ВВГнг-LS 5Ч95
Механизм подачи автоклавных тележек. Двери автоклава.
166
62
120
1
260
174
0,030
ВВГнг-LS 5Ч120
машинка поперечной резки
62
23
25
1
95
64
0,062
ВВГнг-LS 5Ч25
Механизм для удаления нижнего слоя
65
24
25
1
95
64
0,068
ВВГнг-LS 5Ч25
Погрузочная машинка
68
25
25
1
95
95
0,025
ВВГнг-LS 5Ч25
Вентиляция
110
41
70
1
180
121
0,022
ВВГнг-LS 5Ч70
Управление автоклавом
3
1
2,5
1
25
25
0,045
ВВГнг-LS 5Ч2.5
СП-3
366
68
70
2
180
180
0,035
ВВГнг-LS 5Ч70
Укладочно-сортировочная машинка
103
38
70
1
180
121
0,042
ВВГнг-LS 5Ч70
Система транспортировки пакетов. Прессовка пакетов.
90
33
50
1
145
97
0,048
ВВГнг-LS 5Ч50
Разделительная машинка
109
40
50
1
145
145
0,047
ВВГнг-LS 5Ч50
Машинка вытяжки
28
10
10
1
55
37
0,038
ВВГнг-LS 5Ч10
Вентиляция
6
2
2,5
1
25
17
0,030
ВВГнг-LS 5Ч2.5
Мастерские
25
9
10
1
55
37
0,042
ВВГнг-LS 5Ч10
СП-4
251
93
120
1
260
260
0,010
ВВГнг-LS 5Ч120
Паровой котел
137
51
95
1
220
147
0,049
ВВГнг-LS 5Ч95
Охладитель
86
32
50
1
145
97
0,060
ВВГнг-LS 5Ч50
Насосная технического водопровода
29
11
10
1
55
37
0,042
ВВГнг-LS 5Ч10
3.5 Проверка электронной сети на утраты напряжения
Согласно [1] для силовых сетей отклонение напряжения обязано составлять не наиболее ± 5% от Uном.
Расчет цеховой сети по условиям допустимой утраты напряжения производится для цепочки полосы от источника питания до зажимов 1-го более удаленного от цеховой ТП либо более массивного ЭП. В нашем случае это цепь РУ-0,4 кВ-Паровой котёл (чертеж 140211-12-ПЛ.02.00). Схема питания изображена на рисунке 3.1. Точка ПС на рисунке значит пространство присоединения кабеля к присоединительной секции.
Набросок 3.1 — Схема
Определяем утраты напряжения на участках, по формуле
где rуд и xуд — удельные активные и индуктивные сопротивления проводников, Ом/км (приложение);
UP — напряжение в узлах сети, В.
Напряжение в расчетных узлах, определим по формуле:
где UА — напряжение сначала рассматриваемого участка, В.
Определим утрату напряжения на участке РУ — СП-1 и напряжение в узле СП-1:
Расчеты по остальным участкам производим аналогично, результаты
сводим в таблицу 3.3.
Таблица 3.3 — Расчет утрат напряжения
Участок сети
P,
кВт
Q,
кВт
rуд,
Ом/км
xуд,
Ом/км
L,
км
ДU
В
%
РУ — СП-1
919
701
0,017
0,008
0,04
2,14
0,57
СП-1 — СП-2
547
434
0,017
0,008
0,075
2,45
0,64
СП-2 — СП-3
301
242
0,017
0,008
0,015
0,03
0,02
СП-3 — ПС
133
98
0,017
0,008
0,03
0,23
0,06
ПС — СП-4
133
98
0,18
0,07
0,01
0,20
0,05
СП-4 — Паровой котёл
73,0
52,8
0,268
0,073
0,05
0,41
0,11
Итого
5,46
1,45
Суммарная утрата напряжения от РУ 0,4 кВ до зажимов парового котла равна 5,46 В, т.е. 1,45 %.
Избранные сечения проводников удовлетворяют требованиям [1], по отклонению напряжения.
3.6 Выбор коммутационно — защитных аппаратов
В качестве коммутационно-защитных аппаратов принимаем автоматические выключатели ВА07,ВА88, ВА47-29[14]. Выбор выключателей производим по номинальному току электрооборудования Iном, а вводные аппараты для распределительных пт и отходящих присоединений в РУ 0,4 кВ по очень расчетному IР. Избранные автоматические выключатели должны соответствовать последующим условиям:
Выбор автоматических выключателей представлен в таблицах 3.4 и 3.5.
Данные выключатели выполнены в «выдвижном выполнении»( ВА07) и во «втычном выполнении», потому выбирать разъединители не требуется.
Таблица 3.4 — Выбор автоматических выключателей электроприемников
Наименование электроприемников
РНОМ/ РР, кВт
cos?
IН.ЭП/ IР,
А
ток расц,
А
Тип выключателя
СП — 1
372
0,78
696
800*
ВА88-40
Транспортная телега
30
0,75
61
63
ВА88-33
Толкатель форм. машинка обработки формы. Машинка для смазки форм. Рельсовая телега.
31,1
0,75
62
63
ВА88-33
Подающее устройство автоклавных поддонов
10
0,75
20
25
ВА88-33
Дозирование и смешивание. Вибрационная пластинка
185
0,8
351
400
ВА88-37
машинка для кантования
40
0,75
81
100
ВА88-33
Телега. Боковой триммер. машинка резки по толщине
94,9
0,75
183
200
ВА88-35
Вентиляция и дымоудаление
4,97
0,85
9
10
ВА47-29
СП — 2
246
0,75
459
800*
ВА88-40
Механизм подачи автоклавных тележек. Передаточная вагонетка. Двери автоклава
86,1
0,75
166
200
ВА88-35
машинка поперечной резки
35
0,75
71
80
ВА88-32
Механизм для удаления нижнего слоя
42
0,75
85
100
ВА88-33
Погрузочная машинка
57
0,75
115
125
ВА88-33
Вентиляция
56,8
0,75
110
125
ВА88-33
Управление автоклавом
2
1
3
4
ВА47-29
СП — 3
185
0,75
366
400*
ВА88-40
Укладочно-сортировочная машинка
51,5
0,75
103
125
ВА88-33
Система транспортировки пакетов. Прессовка пакетов.
45,2
0,75
90
100
ВА88-33
Разделительная машинка
60
0,75
122
125
ВА88-33
Машинка вытяжки
25
0,75
51
63
ВА88-33
Вентиляция
3,23
0,75
6,5
8
ВА47-29
Мастерские
12,9
0,75
25
25
ВА88-32
СП — 4
133
0,8
251
400*
ВА88-37
Паровой котел
80
0,8
152
160
ВА88-33
Охладитель
50
0,8
95
100
ВА88-33
Насосная технического водопровода
14,6
0,8
29
32
ВА88-32
* Употребляются выключатели с электрическим расцепителем
Таблица 3.5 — Выбор выключателей отходящих присоединений РУ 0,4 кВ
Наименование отходящей полосы
SР, кВ·А
IР
А
ток расц,
А
Тип
выключателя
Цех по производству блоков из ячеистого бетона
1174
1772
2000*
ВА07-220
Цех приемки и подготовки сырьевых материалов
494
751
1600*
ВА88-216
Цех помола золы
489
743
Цех по производству сухих строй консистенций
273
417
800*
ВА88-40
Склад
15,1
23,0
25
ВА88-33
Административно — технический корпус
70,2
107
125
ВА88-33
* Употребляются выключатели с электрическим расцепителем
4. ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ РУ 0,4 кВ
Все электронные аппараты, токоведущие части и изоляторы на станциях и подстанциях должны быть выбраны по условиям долговременной работы и испытаны по условиям недлинного замыкания в согласовании с указаниями [1].
Согласно [15], расчетными критериями для выбора проводников и аппаратов по длительным режимам работы: обычный, ремонтный, послеаварийный.
4.1 Выбор выключателей
Выключатель является главным аппаратом в электронных установках, он служит для отключения и включения в цепи в всех режимах: долгая перегрузка, перегрузка, куцее замыкание, холостой ход. Более тяжеленной и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на имеющееся куцее замыкание.
Выключатели избираем по последующим условиям:
где Uном.эл. — номинальное напряжение электроустановки, кВ;
Uном.эл. — номинальное напряжение аппарата, кВ;
Imax. — наибольший расчетный ток, А;
Iн.расц. — номинальный ток расцепителя, А.
Цепь генератора. Больший ток обычного режима принимается при загрузке генератора до номинальной мощности Рном при номинальном напряжении и cosном [10].
В качестве вводных выключателей генераторов принимаем автоматический выключатель IEК ВА07-325 [14], с номинальным током отключения
Iн.расц. = 2500 А. Данные выключатели выполнены в «выдвижном выполнении», потому выбирать разъединители нет необходимости.
Цепь трансформатора. Вводной выключатель для трансформаторной подстанции избираем по наибольшему току перегрузки
где УSн — суммарная расчетная перегрузка всего компании (табл. 2.5), кВ·А
Принимаем к установке автоматический выключатель ВА07- 440 [13],
Iн.расц = 4000 А.
Секционные выключатели. В качестве секционных автоматических выключателей избираем выключатели ВА07 — 325, с номинальным током отключения Iн.расц. = 2500 А [14].
4.2 Выбор твердых шин
В закрытых РУ 0,4 кВ ошиновка и сборные шины производятся твердыми дюралевыми шинами, но используют и медные шины. При токах до 3000 А используются одно- и двухполосные шины. При огромных токах рекомендуются шины коробчатого сечения, потому что они обеспечивают наименьшие утраты от эффекта близости и поверхностного эффекта, также наилучшие условия остывания.
Сборные шины и ошиновка, согласно [1], в границах распределительного устройства выбираются по допустимому току.
При всем этом учитываются не только лишь обычные, да и послеаварийные режимы, также режимы в период ремонтов и возможность неравномерного распределения токов меж секциями шин. Условие выбора:
Imax Iдоп,
где Imax — очень вероятный ток, А, для РУ генераторов — номинальный ток генератора Iном.г, для РУ ТП — Iраб.утяж ;
Iдоп — допустимый ток на шины избранного сечения с учетом поправки при расположении шин плашмя либо температуре воздуха, хорошей от принятой в таблицах 1 (=25 0С).
Произведем выбор сечения шин:
— РУ генераторов: Iном.г = 2101 А > 2(100Ч8)Al, Iдоп = 2390 А;
— РУ ТП: Iраб.утяж.= 3678 А > 2(100Ч10)Cu, Iдоп = 3610 А.
Для распределительного устройства ТП принимаем решение о установке медных шин сечением 100Ч10, потому что при обозначенном токе дюралевых шин нужно три на одну фазу, что в свою очередь приведет к усложнению конструкции распределительного устройства. Применение шин коробчатого сечения, как правило, не практикуется русскими производителями низковольтных распределительных устройств. Принимаем шины прямоугольного сечения марок АДЗ1Т и М1.
Набросок 4.1 — Размещение шин в распределительном устройстве
При отклонении температуры окружающей среды от нормированной
+25 0C 15, нужно произвести перерасчет допустимого тока Iдоп , для шин обычного сечения по формуле:
где IДОП.ШИН — допустимый ток на шину при температуре окружающей среды =25 0С;
— действительная среднесуточная температура окружающей среды в летнее время года;
— продолжительно допустимая температура нагрева шин, равная 70 0C.
Произведем перерасчет приняв = 23 0С.
— РУ генераторов: А > Iном.г = 2101 А.
— РУ ТП: А > Iраб.утяж. = 3678 А.
Избранные шины для распределительных устройств проходят по условию допустимого тока.
Для соединения генераторных установок с распределительными устройствами используем шинопровод ШМА 5 2500А. Для соединения трансформатора с распределительным устройством используем шинопровод ШМА 68П 4000А.
4.3 Выбор изоляторов
В РУ шины будут крепится при помощи шинодержателей. Выбор производим по последующим условиям[15]:
— по номинальному напряжению Uуст Uном.
Избираем шинодержатели серии ШН:
Uмакс.= 1 кВ; Fраз.= 8 кН; высота изолятора Низ = 25 мм.
4.4 Выбор трансформаторов тока
Трансформаторы тока, созданные для питания измерительных устройств, выбираются:
— по номинальному напряжению — Uуст Uном;
— по номинальному току — Iраб.утж I1ном, при этом, номинальный ток должен быть как можно поближе к рабочему току установки, потому что недогрузка первичной обмотки приводит к повышению погрешностей; по конструкции и классу точности.
Выбор класса точности описывает предназначение трансформатора тока. В соответствие с ПУЭ:
— трансформаторы тока для включения электроизмерительных устройств обязаны иметь класс точности не ниже 3;
— обмотки трансформаторов тока для присоединения счётчиков, по которым ведутся валютные расчеты, обязаны иметь класс точности 0,5;
— для технического учёта допускается применение трансформаторов тока класса точности 1.
Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной перегрузки (сопротивление устройств, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Роста перегрузки и кратности тока приводят к повышению погрешности.
Контроль за режимом работы подстанции осуществляем при помощи контрольно-измерительных устройств: вольтметра, амперметра, счётчиков активной и реактивной энергии. Перечисленные выше контрольно-измерительные приборы устанавливаем на любом вводном устройстве. На ТТ 0,4 кВ инсталлируются: амперметр, счетчик электроэнергии. Схема включения устройств показана на рисунке 4.2.
Для измерения тока используем аналоговый щитовой амперметр Э47, класс точности 1,5.
Для измерения напряжения используем аналоговый щитовой вольтметр Э47 100 (0…600 В), класс точности 1,5.
Для организации технического(контрольного) и расчетного (коммерческого) учета электроэнергии используем счетчики Меркурий 230 АR-01 R (счетчик активной и реактивной энергии), класс точности 0,5S. Счетчики Меркурий 230 поддерживают двух- и трехэлементное включение. Это значит, что меж хоть каким фазным и нулевым проводами счетчика быть может приложено как фазное, так и линейное напряжение. Варианты выполнения счетчиков разрешают производить конкретное и трансформаторное подключение как по напряжению, так и по току. Схема подключения счетчиков в проектируемых распределительных устройствах представлена на рисунке 4.2.
Набросок 4.2 — Схема подключения измерительных устройств
Избираем трансформаторы тока ТШЛ-0,66 У2 с классом точности 0,2S:
— Цепь генераторов: Iном.г = 2101 А > 2500/5;
— Цепь трансформатора: Iраб.утяж. = 3678 А > 4000/5.
Для проверки трансформаторов тока по вторичной загрузки, пользуясь каталожными данными устройств, определяем нагрузку по фазам (таблица 4.1).
Таблица 4.1 — Вторичная перегрузка трансформаторов тока
Устройство
тип
Фаза А
Фаза В
Фаза С
Амперметр
Э47
0,1
0,1
0,1
Счётчик электроэнергии
Меркурий 230 АRT-01 R
2,5
2,5
2,5
Итого
2,6
2,6
2,6
Подобные приборы устанавливаем в распределительном устройстве трансформаторной подстанции.
Производим проверку по вторичной перегрузке трансформаторов тока.
Общее сопротивление устройств:
;
.
Вторичная номинальная перегрузка трансформатора тока в классе точности 0,2 составляет 20 В·А либо:
;
Ом.
Сопротивление контактов принимаем 0,1, тогда сопротивление соединительных проводов:
;
Ом.
Сечение соединительных проводов:
где с — удельное сопротивление материала провода, принимаем провода с медными жилами, =0,0175, Ом·м/мм2;
lрасч — расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока, для звезды ;
l — длина соединительных проводов , l=5 м.
мм2.
По условию механической прочности принимаем провод ПВ-1 2,5мм2.
Аналогичной провод принимаем для подключения электроизмерительных устройств в распределительном устройстве трансформаторной подстанции.
Для приема и распределения электроэнергии в распределительном устройстве 0,4 кВ принимаем к установке низковольтное комплектное устройство (НКУ) ЩО 09.
5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Токи недлинного замыкания (КЗ) рассчитываются для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей на тепловую и динамическую стойкость, для выбора, по мере необходимости, устройств по ограничению этих токов, также для выбора и оценки устройств релейной защиты. Расчетным является трехфазное куцее замыкание, т.к. токи КЗ в этом случае имеют наибольшие 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 нужно учесть:
— индуктивные сопротивления всех частей короткозамкнутой цепи, включая силовые трансформаторы, проводники, трансформаторы тока, токовые катушки автоматических выключателей;
— активные сопротивления частей короткозамкнутой цепи;
— активные сопротивления разных контактов и контактных соединений;
— значения характеристик синхронных и асинхронных электродвигателей, конкретно примыкающих к месту КЗ.
При расчетах токов КЗ рекомендуется учесть:
— сопротивление электронной дуги в месте КЗ;
— изменение активного сопротивления проводников короткозамкнутой цепи вследствие их нагрева при КЗ;
— воздействие всеохватывающей перегрузки на ток КЗ, если номинальный ток электродвигателей перегрузки превосходит 1 % исходного значения повторяющейся составляющей тока КЗ, рассчитанного без учета перегрузки.
При расчетах токов КЗ допускается:
— очень упрощать и эквивалентировать всю внешнюю сеть по отношению к месту КЗ;
— не учесть ток намагничивания трансформаторов;
— расчетное напряжение каждой ступени схемы электроснабжения
принимается на 5% выше номинального значения.
5.1 Расчет тока КЗ цепи генератора
Схема для расчета тока КЗ цепи генератора (G1) приведена на рисунке 6.1.
Набросок 6.1 — Схема цепи генератора
Начальные данные для расчета приняты из[14], [16] представлены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 — характеристики частей схемы
генератор
Шинопровод
ШМА 5
2500 А
Выключатель
ВА 07
2500 А
Трансформаторы тока
Болтовые
контактные
соединения
Uном. = 400 В
Sном = 1456 кВ·А
rст = 0,015·xd
rш = 0,017 мОм/м
xш = 0,008 мОм/м
l = 5м
Rкв = 0,13 мОм
Хкв = 0,07 мОм
Выше 500/5,
сопротивления не учитываются
n = 15
rк = 0,003 мОм
Составим схему замещения:
Набросок 6.2 — Схема замещения для цепи генератора
Расчет будем вести в именованных единицах и при приближенном приведении.
Определим характеристики схемы замещения.
— Сопротивление генератора:
;
;
мОм.
— Активное и индуктивное сопротивление шинопровода:
Rш = rш · l, Rш = 0,017 · 5 = 0,085 Ом;
Xш = xш · l, Xш = 0,008 · 5 = 0,04 Ом.
— Активное сопротивление болтовых контактных соединений:
RК = rк · n, RК = 0,003 · 12 = 0,036 Ом.
Расчет исходного значения повторяющейся составляющей тока трехфазного КЗ. В электроустановках с автономными источниками электроэнергии изначальное действующее
где -сверхпереходная ЭДС (фазное
RУ и XУ — суммарные активные и индуктивные сопротивления цепи КЗ, Ом.
При всем этом учтем, что куцее замыкание будет чисто железным, т.е. без учета активного сопротивления дуги.
Суммарные сопротивления равны:
RУ = rст + RтА + Rкв + Rш + Rк ,
ХУ = х”d + XтА + Rкв + Xш ,
где rст — активное сопротивление статора автономного источника, мОм;
Rк — активное сопротивление разных контактов и контактных соединений, мОм;
x”d — сверхпереходное сопротивление по продольной оси ротора, мОм;
RтА и XтА — активное и индуктивное сопротивление первичных обмоток трансформаторов тока, мОм;
Rкв и Xкв — активные и индуктивные сопротивления токовых катушек и переходных сопротивлений подвижных контактов автоматических выключателей, мОм;
Rш и Xш- активное и индуктивное сопротивления шинопроводов, мОм.
Тогда, для нашей цепи получим:
RУ = 0,248 + 0,085 + 0,13 + 0,035 = 0,498 мОм;
ХУ = 16,5 + 0,07 + 0,04 = 16,6 мОм,
13,9 кА.
Расчет ударного тока. Ударный ток трехфазного КЗ в электроустановках рассчитывают по формуле
где Куд — ударный коэффициент, который быть может определен по кривым либо рассчитан по формуле (6.6).
где Та — неизменная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с;
tуд — время от начала КЗ до возникновения ударного тока, с.
;
;
.
В тех вариантах когда ХУ/RУ ? 5, tуд принимают равной 0,01 с.
В нашем случае, получим:
Учет сопротивления электронной дуги. Учет электронной дуги в месте КЗ рекомендуется создавать введением в расчетную схему активного сопротивления дуги Rд, которое определяется на базе вероятностных черт воздействия стойкости (непогасающейся) дуги на ток КЗ.
Среднее момент КЗ, определим по формуле
,
где Кс — среднестатическое момент дугового КЗ по сопоставлению с током железного КЗ, который можно найти по формуле:
,
где Zк — полное сопротивление цепи КЗ, мОм.
Рассчитаем сопротивление дуги:
Тогда ток дугового КЗ, определяется с введением в расчетную схему активного сопротивления дуги:
Учет всеохватывающей перегрузки. Воздействие всеохватывающей перегрузки учесть не будем.
Расчет повторяющейся составляющей тока КЗ для случайного момента времени. Данный расчет нужен для проверки РЗ генераторов. Расчет будем вести для трехфазного железного КЗ на выводах генератора в установившемся режиме т.е. для t = ?.
,
где Iп0(В) — ток трехфазного КЗ на выводах генератора, А, определяется по выражению 6.2;
гt — коэффициент находящийся по типовым кривым (набросок 6.3).
Набросок 6.3 — Типовые кривые для синхронного генератора автономных систем электроснабжения напряжением 400/230 В
Тогда для нашего варианта получим:
Результаты по расчетам токов КЗ для цепи генератора представлены в таблице 6.2.
Таблица 6.2 — Результаты расчетов токов КЗ
Вид КЗ
Наибольшие значения тока
КЗ, кА
Малые значения тока КЗ, кА
IпО
iуд
IпО
Iпt (t = ?)
iуд
К(3)
13,9
37,5
9,6
5,88
13,7
5.2 Расчет тока КЗ цепи трансформатора
Схема для расчета тока КЗ цепи трансформатора приведена на рисунке 6.4.
Набросок 6.4 — Схема цепи трансформатора
Начальные данные для расчета приняты из[14], [16] представлены в таблице 6.1.
Таблица 6.3 — характеристики частей схемы
Система
КЛ
Трансформатор
ТМГ-2500/10
Шинопровод
ШМА 68П
Выключатель
ВА 07
4000 А
Трансформаторы тока
Болтовые
контактные
соединения
Uср.ВН = 10,5 кВ
Uном = 10 кВ,
l = 2
км*
UВН.ном. = 10,5 кВ
UНН.ном. = 0,4 кВ
Sт.ном = 2500 кВ·А
ДРк.з. = 26,5
кВт
uк.з. = 6 %
rш = 0,013 мОм/м
xш = 0,015 мОм/м
l = 5м
Rкв = 0,1 мОм
Хкв = 0,05 мОм
Выше 500/5
rТА не учитываются
n = 12
rк = 0,003 мОм
* длина кабельной полосы за ранее взята исходя из того, что в радиусе 2 км от обекта проектирования имеется 3 источника электроснабжения.
Составим схему замещения. В вариантах, когда трансформатор подключен к сети энергосистемы через реактор, воздушную либо кабельную линию (длиной наиболее 1 км), нужно учесть не только лишь индуктивные, да и активные сопротивления этих частей.
Набросок 6.5 — Схема замещения для цепи трансформатора
Расчет будем вести в именованных единицах и при приближенном приведении.
Определим характеристики схемы замещения.
— Сопротивление системы: при отсутствии обозначенных данных о системе индуктивное сопротивление системы допускается рассчитывать по формулеI
,
где Uср.НН — среднее номинальное напряжение сети, присоединенной к обмотке низшего напряжения трансформатора, В;
Uср.ВН — среднее номинальное напряжение сети, к которой подключена обмотка высшего напряжения трансформатора, В;
Iоткл.ном — номинальный ток отключения выключателя, установленного на стороне высшего напряжения понижающего трансформатора, кА.
Для большинства выключателей на напряжение 10 кВ — Iоткл.ном равна 20 кА, это также справедливо и для предохранителей серии ПКТ. Тогда сопротивление системы получим:
— Сопротивление кабельной полосы: для определения сопротивления КЛ нужно за ранее найти ее сечение. Сечение определим по способу экономической плотности тока, в качестве расчетного тока примем Iраб.утяж.= 3233 А. Тогда, при Тм = 5800 ч для кабелей с дюралевыми жилами и пластмассовой изоляцией получим:
принимаем сечение 90 мм2, согласно [12]: Iдоп = 253 А (при прокладке в земле), rуд.кб = 0,443 мОм/м, худ.кб = 0,119 мОм/м. Тогда сопротивление приведенное к стороне 0,4 кВ, равно
— Сопротивление трансформатора:
где ДРк.з — утраты недлинного замыкания в трансформаторе, кВт;
UНН.ном — номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ;
uк.з. — напряжение недлинного замыкания трансформатора, %.
— Активное и индуктивное сопротивление шинопровода:
Rш = rш · l, Rш = 0,013 · 5 = 0,065 Ом,
Xш = xш · l, Xш = 0,015 · 5 = 0,075 Ом.
— Активное сопротивление болтовых контактных соединений:
RК = rк · n, RК = 0,003 · 12 = 0,036 Ом.
Расчет исходного значения повторяющейся составляющей тока трехфазного КЗ.
RУ = 1,29 + 0,91 + 0,065 + 0,1 + 0,036 = 2,41 Ом;
ХУ = 0,44 + 0,35 + 6,62 + 0,075 + 0,05 = 7,49 Ом;
Расчет ударного тока.
;
;
Учет сопротивления электронной дуги.
Сопротивление дуги рассчитаем аналогично п 5.1:
Тогда ток трехфазного КЗ с учетом сопротивления дуги равен:
Учет всеохватывающей перегрузки. Воздействие всеохватывающей перегрузки учесть не будем.
Результаты по расчетам токов КЗ для цепи трансформатора представлены в таблице 6.4.
Таблица 6.4 — Результаты расчетов токов КЗ
Вид КЗ
Наибольшие значения тока
КЗ, кА
Малые значения тока КЗ, кА
IпО
iуд
IпО
iуд
К(3)
29,4
45,7
18,9
27,1
5.3 Проверка избранного оборудования по условию КЗ
Проверка автоматических выключателей. Проверку выключателей следует проводить по условиям:
Iоткл ? IпО;
iпр.с. ? iуд;
Вк ? I2тер. · tтер.
Определим тепловое действие тока недлинного замыкания, по формуле:
,
где Вк — термический импульс, выделяемый током КЗ либо интеграл Джоуля, кА2с;
tотк = tр.з.+ tо.в.;
tр.з — время деяния наибольшей токовой защиты, равное 0,3 с;
tо.в. — полное время отключения выключателя, равно 0,003, с.
-для цепи генератора: кА2с;
-для цепи генератора: кА2с.
Все расчетные и каталожные данные по выбору и проверке выключателей сводим в таблицу 6.5.
Таблица 6.5 — Данные для выбора выключателей
Цепь генератора
Цепь трансформатора
Расчетные данные
Каталожные данные
Расчетные данные
Каталожные данные
ВА07 — 325
2500 А
ВА07 — 440
4000 А
Uуст = 0,4 кВ
Uном = 0,69 кВ
Uуст = 0,4 кВ
Uном = 0,69 кВ
Iном = 2102 А
Iном = 2500 А
Iраб.утяж = 3233 А
Iном = 4000 А
IпО = 13,9 кА
Iоткл = 85 кА
IпО = 29,4 кА
Iоткл = 100 кА
iуд = 37,5 кА
iпр.с = 85 кА
iуд = 45,7 кА
iпр.с = 100 кА
Bк = 84 кА2с
I2тер. · tтер = 12675 кА2с
Bк = 286 кА2с
I2тер. · tтер = 21675
кА2с
Проверка твердых шин. Твердые шины, укрепленные на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под действием электродинамических сил. В таковой системе появляются колебания, частота которых зависит от массы и жесткости конструкций. Электродинамические силы, возникающие при КЗ, имеют составляющие, которые меняются с частотой 50 и 100 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ). Если собственные частоты колебательной системы шины — изоляторы совпадут с этими значениями, то перегрузки на шины и изоляторы вырастут. Если собственные частоты меньше 30 и больше 200 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ), то механического резонанса не возникает.
]]>