Проектирование системы электроснабжения кузнечно-прессового цеха

       - расстояние до ГПП, м;=1,4 км.

 

 

где: – сопротивление на фазу, индуктивное, (Ом/км); определяется по [4, табл. 3.5], ;

       - расстояние до ГПП, м;=1,4 км.

 

Определяем эквивалентное сопротивление  короткого замыкания в точках:

• в точке К-1:

т.к. в сети, напряжением выше 35 кВ, не учитываются активные сопротивления, т.е., то результирующее сопротивление будет равно:

 

 

где: – сопротивление энергосистемы на схеме замещения, Ом

        - сопротивление трансформатора ГПП на схеме замещения, Ом

 

• в точке К-2:

 

 

где: - активное сопротивление кабельной линии на схеме замещения, Ом

,

где: - результирующее реактивное сопротивление в точке К-1, Ом

     -индуктивное сопротивление кабельной линии на схеме замещения, Ом

 

 

 

Определяем установившийся ток  короткого замыкания в расчетных  точках:

• в точке К-1:

 

где: - среднее номинальное напряжение на базисной ступени, кВ;

        - эквивалентное сопротивление в точке К-1, Ом

 

• в точке К-2:

 

где: - среднее номинальное напряжение на базисной ступени, кВ;

        - эквивалентное сопротивление в точке К-2, Ом

 

 

Определяем ударный ток короткого  замыкания:

• в точке К-1:

 

где: – установившийся ток короткого замыкания в точке К-1, кА

        - ударный коэффициент; определяется при отсутствии активного сопротивления по [2, табл. 6.1], т.к. , К_у=1,8.

 

• в точке К-2:

 

где: - ударный коэффициент; определяется по кривой времени затухания [2, рис. 6.2], из соотношения /; т.к./ = 1,01, то К_у=1,07.

 

5.2.3. Проверка кабельных линий  напряением 10,5 кВ на термическую  устойчивость к токам коротких  заммыканий.

Проверка производится по условию:

 

где: S – сечение кабеля, выбранное по нагреву, мм²

       - минимальное термически устойчивое сечение, мм²; определяется по формуле:

 

где: – установившийся ток короткого замыкания в точке К-1, А

       С – температурный коэффициент, который принимается для кабелей напряжением 10 кВ с алюминиевыми жимами С=85;

        – приведённое время короткого замыкания, которое допускается принимать:

 

где: – время отключения выключателя на ГПП, с;принимается 0,05 с;

        - время срабатывания релейной защиты, с;принимается 0,1 с;

        - ступень селективности, с; принимается равное 0,05 с;

 

 

Т.к., т.е. 35 мм² <73,0 мм², следовательно проверяемый кабель не проходит по термической устойчивости к токам короткого замыкания. Принимаем сечение кабеля, S=70 мм². 

 

5.3 Выбор и проверка по действию токов короткого замыкания высоковольтных токоведущих частей и электрических аппаратов.

 

При длине  высоковольтной кабельной линии 1,4 км, при глухом вводе, установка выключателя  нагрузки необязательна, однако, при  использовании схемы «выходного дня», т.е. отключения силового трансформатора в нерабочие дни предприятия, а также для исключения различного рода внештатных ситуаций, необходимо применение выключателя нагрузки с  предохранителем.

 

Выбирается  и проверяется плавкий предохранитель, установленный в шкафу высокого ввода на цеховой трансформаторной подстанции.

 

 

Условия проверки, а также тип и паспортные данные аппаратов, сводим в таблицу 5.1.

 

 Таблица  5.1

№ п/п	Условие выбора	Расчетные данные	Паспортные данные
1	По номинальному напряжению: Uн.с.Uн.тр.	10 кВ	10 кВ
2	По расчетному току: Iн.пр.Iм.к.л.х Кн	Iр.пр.=80,2х1,2=96,24А	Iн.пр.= 100 А
3	По отключающей способности:	3,4 кА	Iн.откл.=31,5 кА
Тип предохранителя ПКТ – 103 – 10 – 100 – 31,5УЗ

 

Выбирается  и проверяется выключатель нагрузки, установленный в шкафу высокового ввода на цеховой трансформаторной подстанции. Результаты проверки и  выбора заносим в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

№ п/п	Условие выбора	Расчетные данные	Паспортные данные
1	По номинальному напряжению: Uн.с.Uн.тр.	10 кВ	10 кВ
2	По расчётному току: Iм.к.л.Iн.выкл.	Iм.к.л.=80,2 А	Iн.выкл. = 630 А
3	По термической стойкости: βкβкt		Bкt =100 кА2хс
4	По динамической устойчивости iдин		iдин=25 кА
Тип выключателя нагрузки: ВПН-10/630

 

К установке  принимаем выключатель нагрузки ВПН-10/630 с плавким предохранителем  ПКТ-103-10-100-31,5УЗ.

6. Расчет электрических сетей напряжением  ниже 1 кВ.

6.1 Выбор схемы внутрицехового электроснабжения и конструктивного исполнения сети.

 

Выбор схемы распределения электроэнергии в сети напряжением до 1 кВ.

 

6.1.1. На основе требований по надёжности электроснабжения потребителей, с учетом характера окружающей среды и распределения технологического оборудования на площади цеха, ориентировано определяем координаты центра электрических нагрузок (ЦЭН). Намечаем место установки цеховой трансформаторной подстанции (ЦТП) – внутрицеховая подстанция, расположенная в отдельном помещении.

 

6.1.2. С учётом расположения технологического оборудования и характера окружающей среды, принимаем радиальную схему электроснабжения кузнечно – прессового цеха. Питающая сеть выполнена кабельными линиями, проложенными открыто по стенам крепёжными накладными скобами, кабелями марки АВРБ (АВРГ)

 

6.1.3. Распределительная электросеть выполнена распределительными шинопроводами серии ШРА-4, установленными на высоте 2,4 м на кронштейнах вдоль стен и на стойках. Линии к приёмникам электроэнергии выполнены проводом марки АПРТО в металлических тонкостенных трубах в полу.

Длина шинопроводов: ШР-1: 56 м; ШР-2: 56 м.

Длинна  кабельных линий: КЛ-1: 52 м; КЛ-2: 12 м; КЛ-3: 8 м; КЛ-4: 72 м; КЛ-7:34 м; КЛ-8: 40 м; КЛ-9: 44 м.

 

6.1.4. На плане цеха, наносим элементы электропроводки (рис. 6.1)

 

6.1.5. На основе компоновки электрооборудования и электрических сетей, составляем однолинейную схему электроснабжения цеха (рис.6.2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2 Определение расчетных электрических нагрузок по узлам сети до 1 кВ.

 

Определяем максимальный расчётный и пиковый токи по каждому узлу цеховой сети.

 

Производим определение расчётных  электрических нагрузок отдельных  узлов цеховой сети 0,38 кВ и в  целом по ЦТП.

 

Определение расчётных  нагрузок производим по методу коэффициента максимума, табличным  способом. Результаты сводим в таблицу  6.1.

 

Пример расчёта:

 

6.2.1. Определяем суммарную мощность по узлу сети ШР-1:

(кВт)

 

где:  - номинальная активная мощность при ПВ=100% i-того ПЭЭ, кВт

         – количество i-ых ПЭЭ, шт

 

 

 

6.2.2. Определяем среднесменную активную мощность по каждой группе электроприемников, питающихся от данного узла:

,

где: P_н∑ - номинальная суммарная мощность приемников электроэнергии по каждой группе ПЭЭ, кВт

        k_иi – коэффициент использования приемников электроэнергии каждой группы

 

 

 

 

6.2.3. Определяем среднесменную реактивную мощность по каждой группе ПЭЭ питающихся от данного узла:

,

где: P_cмi - среднесменная активная мощность приемников электроэнергии питающихся от данного узла, кВт

        tgφ_i – коэффициент реактивной мощности приемников электроэнергии каждой группы

 

 

 

 

Определяем суммарные среднесменные  мощности по данному узлу:

-активную:  

где: P_cмi - среднесменная активная мощность приемников электроэнергии, питающихся от данного узла, кВт

 

- реактивную:

 

где: Q_cмi - среднесменная реактивная мощность приемников электроэнергии питающихся от данного узла, кВАр

 

 

6.2.5. Определяем средневзвешенный коэффициент использования мощности по узлу сети:

 

где P_см∑ - среднесменная суммарная активная мощность ПЭЭ по узлу, кВт

       Р_ном∑ - суммарная номинальная активная мощность ПЭЭ по цеху, кВт

 

6.2.6. Определяем средневзвешенный  коэффициент реактивной мощности:

 

где Q_см∑ - среднесменная суммарная реактивная мощность ПЭЭ по узлу, кВАр

        P_см∑ - среднесменная суммарная активная мощность ПЭЭ по узлу, кВт

 

По значению tgφ_cв определяем cosφ_св=0,66

6.2.7. Определяем эффективное число ПЭЭ по узлу сети:

 

где Р_н1max – номинальная активная мощность наибольшего ПЭЭ по узлу, кВт

      Р_н∑ - суммарная номинальная активная мощность ПЭЭ по узлу, кВт

 

 

6.2.8. Определяем коэффициент максимума К_м по таблице 2.13 [2] стр. 54 или по рис. 2.15 стр. 55:

 

где К_исв – средневзвешенный коэффициент использования ПЭЭ по узлу

       n_э – активное число приёмников электроэнергии по узлу, шт

6.2.9. Определяем максимальную расчетную  мощность:

• активную:

где P_см∑ - среднесменная суммарная активная мощность ПЭЭ по узлу, кВт

       К_м – коэффициент максимума

,

• реактивную:

 

                     

где Q_см∑ - среднесменная суммарная реактивная мощность ПЭЭ по узлу, кВАр

       n_э – активное число приёмников электроэнергии по узлу сети, шт

Т.к. n_э=13 (13>10), следовательно

• полную: ,

где: Р_м – максимальная расчётная активная мощность ПЭЭ по узлу, кВт

       Q_м – максимальная расчётная реактивная мощность ПЭЭ по узлу, кВАр

 

 

6.2.10. Определяем максимальный расчётный  ток:

 

где: S_м – полная максимальная расчётная мощность ПЭЭ по узлу сети, кВА

       U_нс – номинальное напряжение сети, U_нс=0,38 В

6.2.11. Определяем пиковый ток:

 

где: - максимальный расчётный длительный ток по узлу сети, А

       k_и – коэффициент использования мощности одного наибольшего по мощности ПЭЭ

       - пусковой ток одного наибольшего по мощности ПЭЭ, А

 

       - номинальный ток одного наибольшего по мощности ПЭЭ, А

 

где: - номинальная мощность наибольшего ПЭЭ при ПВ=100%, кВт

      - коэффициент полезного действия двигателя, по паспортным данным η=0,92

      cosφ – коэффициент активной мощности данного ПЭЭ

      U_нс – номинальное напряжение сети, U_нс=0,38 В

 

 

 

 

Расчёты по остальным узлам сети приведены в таблице 6.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.3 Расчет и выбор питающих и  распределительных электрических  сетей напряжением до 1 кВ.

 

6.3.1. Выбор распределительных шинопроводов.

 

Выбор распределительного шинопровода  ШР-1:

По расчётному току нагрузки = 153,22 А, по справочным данным [6, табл. 2.45] выбираем магистральный шинопровод серии ШРА-4 на номинальный ток = 250 А.

Проверяем выбранный шинопровод по условию:

 

, следовательно  выбранный  шинопровод проходит по нагреву.

Проверяем шинопровод по допустимой потере напряжения по условию:

 

где: – допустимые потери напряжения,= 2%

        - расчётные потери напряжения в шинопроводе, %

 

где: – расчётный ток нагрузки по ШР, А

       - длина шинопровода, км

       - номинальное напряжение сети, В