ЭСН и ЭО участка механосборочного цеха

№ЭП	Наименование ЭП	Рн, кВт	n	Kи	cosφ	tgφ
1,3	Наждачные станки	3.6	2	0,14	0,5	1,73
4…6	Карусельно-фрезерные станки	25	3	0,14	0,5	1,73
7,8	Вертикально-протяжные станки	30	2	0,14	0,5	0,73
9...11	Токарные полуавтоматы	36	3	0,14	0,5	1,73
12…14	Продольно-фрезерные станки	68	3	0,14	0,5	1,73
15,23	Горизонтально-расточные станки	25.6	2	0,14	0,5	1,33
16,17	Вертикально-сверлильные станки	11	2	0,14	0,5	1,73
18,19	Агрегатные горизонтально-сверлильные  станки	22	2	0,14	0,5	1,73
20,21	Агрегатные вертикально-сверлильные  станки	18	2	0,14	0,5	1,73
22,29	Шлифовально-обдирочные станки	9	2	0,17	0,65	1,17
24,25	Вентиляторы	10	2	0,6	0,8	0,75
26,27	Круглошлифовальные станки	7	2	0,17	0,65	1,17
28	Закалочная установка	50	1	0,75	0,95	0,33
30,31	Клепальная машина	12.4	2	0,17	0,65	1,17

Таблица 4- Сводная ведомость нагрузок по цеху.

Расчет компенсирующих устройств (КУ) и выбор трансформатора

Передача значительного  количества реактивной мощности из энергосистемы  к потребителям нерациональна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии  во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью, и дополнительные потери напряжения в питательных сетях. Ввод источника реактивной мощности приводит к снижению потерь в период максимума нагрузки в среднем на 0,081 кВт/кВар. В настоящее время степень компенсации в период максимума составляет 0,25 кВар/кВт, что значительно меньше экономически целесообразной компенсации, равной 0,6 кВар/кВт.

При выборе средств компенсации  реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий необходимо различать по функциональным признаками две группы промышленных сетей взависимости от состава их нагрузок: первая группа – сети общего назначения (сети с режимом прямой последовательности  основной частоты 50 Гц ;вторая группа – сети со специфическим нелинейными, несимметричными и резко переменными нагрузками.

Наибольшая суммарная  реактивная нагрузка предприятия, применяемая  для определения мощности компенсирующей установки равна: Q_M1 =K_HCQ_P, где К_НС – коэффициент учитывающий несовпадения по времени наибольшей активной нагрузки энергосистемы и реактивной нагрузки предприятия.

По входной реактивной мощности Q_Э1 определяют суммарную мощность компенсирующего устройства предприятия, а по назначению Q_Э2 регулируемую часть компенсирующего устройства Q_Э1 определяют по балансу реактивной мощности на границе электрического раздела предприятия и энергосистемы в период наибольшей активной нагрузки энергосистемы: Q_K1 = Q_M1+Q_Э2. Для промышленных предприятий с присоединяемой суммарной мощностью трансформатора менее 400 кВ*А, значение мощности компенсирующего устройства Q_Э1 задается энергосистемой и является обязательным при выполнении проекта электроснабжения предприятия.

По согласованию с энергосистемой, выдавшей технические условия на присоединение потребителей, допускается  принимать большую по сравнению  с Q_Э1 суммарную мощность компенсирующего устройства, если это снижает приведенные затраты на систему электроснабжения предприятия в целом.

Средствами компенсации  реактивной мощности являются в сетях  общего назначения батареи конденсаторов (низшего напряжения – НБК и  высшего напряжения – ВБК) и синхронные двигатели в сетях со специфическими нагрузками, дополнительно к указанным  средствам, силовые резонансные фильтры (СРФ), симметрирующие и фильтросимметрирующие устройства, устройства динамической мощности с быстродействующими системами управления (СТК) и специальные быстродействующие синхронные компенсаторы (ССК).

Таблица 5 – Исходные данные

Параметр	cos	tg	PM, кВт	QM, кВар	SM, кВ*А
Всего на НН без КУ	0,65	1,17	289,73	173,01	226,04

 

Определяем расчетную  мощность компенсирующего устройства:

Q_KP = α*P_M*(tgφ – tgφк)

Q_KP = 0,9*289,73(0,65 – 0,33) = 260,75*0,32 = 83,44кВар;

Из  (5, с 123) выбирается 2*УК2 – 0,38 – 50 со ступенчатым ручным регулированием по 20кВар, по одной на секцию.

Определяем фактические  значения tgφ_Ф и cosφ_Ф после компенсации реактивной мощности:

tgφ_Ф = tgφ -  = 0,65 - = 0,65 – 0,38 = 0,27.

Определяется расчетная  мощность трансформатора с учетом потерь.

S_P = 0,7*S_BH = 0,7*458,04= 320,62 кВ*А;

Р_Т. = 0,02*S_HH = 0,02*298,78= 5,97 кВт;

Q_T. = 0,1*S_HH = 0,1*298,78= 29,87кВар;

S_T. = = = 30,46кВ*А.

По (5, с 106) выбираем трансформатор типа ТМ –400/10/0,4

Мощность потерь:

Р_Х.Х. = 950 кВт; Р_К.З. = 5500 кВт ;L_X.X. = 2,1 %; U_К.З. = 4,5 %.

Рассчитываем коэффициент  загрузки  трансформатора:

К_З= S_HH/S_T;

К_З = 432,7/2*400 = 0,54.

Ответ: Выбираем цеховую  КТПx400/10/0,4; К_З = 0,54.

Таблица 6 – Сводная ведомость  нагрузок

Параметр	cos	tg	PM, кВт	QM, кВар	SM, кВ*А
Всего на НН без КУ	0,65	1,17	289,73	173,01	226,04
КУ				2*50
Всего на НН с КУ	0,97	0,25	289,73	73,01	298,78
Потери			5,97	29,87	30,46
Всего на ВН с КУ			295,7	102,88	313

 

2.3 Расчет и выбор элементов  ЭСН

При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и кабелей, КЗ вызывают повышение температуры  токопроводящих жил больше допустимой. Это приводит к преждевременному износу их изоляции, следствием чего может  произойти пожар , взрыв во взрывоопасных  помещениях, поражение персонала.

Для предотвращения этого  линия ЭСН имеет аппараты защиты, отключающий поврежденный участок.

Аппаратами защиты являются: автоматические выключатели, предохранители с плавкими вставками и тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели.

Автоматические выключатели  являются наиболее совершенными аппаратами защиты, надежными, срабатывающими при  перегрузке и КЗ в защищаемой линии. Чувствительными элементами автоматов  являются расцепители: тепловые, электромагнитные и полупроводниковые.

Тепловые расцепители  срабатывают при перегрузках, электромагнитные – при КЗ, полупроводниковые –  как при перегрузках, так и  при КЗ.

Наиболее современные  автоматические выключатели серии  ВА предназначены для замены устаревших А37, АЕ, АВМ и «Электрон». Они имеют  уменьшенные габариты, совершенные  конструктивные узлы и элементы. Работают в сетях постоянного и переменного  тока. В таблице 6 представлены данные ВА, так как они наиболее современные и применяются в комплектных распределительных устройствах в виде различных комбинаций. Автоматические выключатели серии ВА.

Выключатели серии ВА разработок 51,52,53,55 предназначены для отключений при КЗ и перегрузках в электрических  сетях, отключений при недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастых оперативных включений  отключении электрических цепей. Выключатели серии ВА разработок 51 и 52 имеют тепловой (ТР) и электромагнитные расцепители, иногда только ЭМР.

ВА 51 – имеют среднюю  коммутационную способность;

ВА 52 – имеют повышенную коммутационную способность.

Автоматические выключатели  выбираются согласно условиям:

для линии без ЭД – I_Н.А>I_Н.Р.; I_H.P.>I_Д.Л;

для линии с одним ЭД – I_Н.А.>I_H.P.; I_H.P.>1,25 I_Д.Л;

для групповой линии с  несколькими ЭД – I_H.A>I_H.P.; I_H.P.>1,1.

2.3.1 Расчёт и выбор аппаратов защиты и линий электроснабжения

Методика расчёта

Для выбора аппарата защиты нужно знать ток в линии, где  он установлен, тип его и число  фаз.

• Токи (в амперах) в линии определяются по формуле

I_T = S_T/√3U_H.T – сразу после трансформатора,

где S_T – номинальная мощность трансформатора, кВ*А;

U_H.T– номинальное напряжение трансформатора, кВ.

Принимается U_H.T = 0,4 кВ.

I_PУ = S_M.РУ/√3U_H.РУ – линия к РУ (РП или шинопровод),

где S_M.РУ – максимальная расчетная мощность РУ, кВ*А;

U_H.РУ – номинальное напряжение РУ, кВ.

Принимается U_H.РУ = 0,38 кВ.

I_Д = Р_Д/√3U_H.ДД cos_Д – линия к ЭД переменного тока,

где Р_Д – мощность ЭД переменного тока, кВт;

U_H.Д – номинальное напряжение ЭД, кВ;

_Д – КПД ЭД, отн.ед.

Примечание. Если ЭД повторно – кратковременный режима, то Р_Д = Р_Д.П√ПВ.

I_CB = S_CB√ПВ/√3U_H – линия к сварочному трансформатору,

где S_CB – полная мощность сварочного 3 – фазного трансформатора, кВ*А;

ПВ – продолжительность  включения, отн. Ед.

• В сетях напряжение менее 1 кВ в качестве аппаратов защиты могут применяться автоматические выключатели (автоматы), предохранители и тепловые реле.
• Автоматы выбираются согласно условиям:

I_H.A>I_H.P; I_H.P>I_ДЛ – для линий без ЭД;

U_H.A>U_C; I_H.P> 1,25I_ДЛ–для линий с одним ЭД;

I_H.P>1,1I_M – для групповой линии с несколькими ЭД,

где I_H.A – номинальный ток автомата, А;

I_H.P – номинальный ток расцепителя, А;

I_ДЛ–длительный ток в линии, А;

I_M – максимальный ток в линии, А;

U_H.A – номинальное напряжение автомата, В;

U_C – напряжение сети, В;

К_О>I_O/I_HP;

I_О>I_ДЛ – для линий без ЭД;

I_О>1,2I_П–для линии с одним ЭД;

I_О>1,2I_ПИК – для групповой линии с несколькими ЭД,

где К_О – кратность отсечки

I_О – ток отсечки, А;

I_П – пусковой ток, А,

I_П = К_ПI_Н.Д

где К_П – кратность пускового тока. Принимается К_П = 6,5…7,5 – для АД; К_П = 2…3 – для СД и МПТ;

I_Н.Д – номинальный ток, А;

I_П – пиковый ток, А,

I_ПИК = I_П.НБ+I_М+I_Н.НБ,

 

где I_П.НБ – пусковой ток наибольшего по мощности ЭД, А;

I_Н.НБ – номинальный ток наибольшего в группе ЭД, А;

I_М – максимальный ток на группу, А.

Зная тип, I_Н.А и число полюсов автомата, выписываются все каталожные данные.

• Предохранители выбираются согласно условиям:

I_ВС>I_ДЛ – для лини без ЭД;

I_ВС>I_П/1,6 – для линии с ЭД и тяжелым пуском;

I_ВС>I_П/2,5 – для линии с ЭД и легким пуском;

I_ВС>I_П+I_ДЛ/2,5 – для линии к РУ (РП или шинопровод);

I_ВС>1,2I_СВ√ПВ – для линии к сварочному трансформатору,

где I_ВС – ток плавкой вставки, А;

I_Н.П>I_ВС

где I_Н.П – номинальный ток предохранителя, А.

• Тепловые реле выбираются согласно условию:

I_ТР>1,25I_Н.Д,

где I_ТР – ток теплового реле, номинальный, А.

Наиболее современными являются автоматы серии ВА и АЕ, предохранители серии ПР и ПН, тепловое реле серии РТЛ.

• Проводники для линии ЭСН выбираются с учетом соответствия аппарату защиты согласно условиям:

I_ДОП>K_ЗЩ I_У(П) – для линии, защищенной автоматом с комбинированным расцепителем ;

I_ДОП>K_ЗЩI_ВС – для линии, защищенной только от КЗ предохранителем;

I_ДОП>K_ЗЩI_ТР – для линии с тепловым реле,

где I_ДОП – допустимый ток проводника, А;

K_ЗЩ – коэффициент защиты.

Принимают K_ЗЩ – 1,25 – для взрыво – и пожароопасных помещений; K_ЗЩ – 1 для нормальных (неопасных) помещений; K_ЗЩ – 0,33 – для предохранителей без тепловых реле в линии.