Курсовая. ПК Юнусов ПЦ. 1. 2 Классификация помещений по взрыво, пожаро, электроопасности 4
 Скачать 191.17 Kb.
|
Расписать категории и добавить информацию2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ2.1 Выбор схем электроснабжения УРП – цеховая подстанцияВсе электроприемники по надежности электроснабжения разделяются на три категории: Электроприемники ІІ категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Допускается питание электроприемников ІІ категории по одной ВЛ, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему длительному току ВЛ. Допускается питание электроприемников ІІ категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более одних суток допускается питание электроприемников ІІ категории от одного трансформатора. Для электроприемников ІІ категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Согласно ПУЭ, электроприемники ІІ категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания. В целях экономии и в связи с тем, что при ремонте не произойдет массовый недоотпуск продукции, выбираем трансформаторную подстанцию с одним трансформатором и смешанную схему электроснабжения. Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для питания многих электроприемников одного технологического агрегата, но также большого числа сравнительно мелких приемников, не связанных единым технологическим процессом. Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надежность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей. Для питания большого числа электроприемников сравнительно небольшой мощности, относительно равномерно распределенных по площади цеха, применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными. Питающие, или главные, магистрали подключаются к шинам шкафов трансформаторной подстанции, специально сконструированным для магистральных схем. Распределительные магистрали, к которым непосредственно подключаются электроприемники, получают питание от главных питающих магистралей или непосредственно от шин комплектной трансформаторной подстанции (КТП), если главные магистрали не применяются. К главным питающим магистралям подсоединяется возможно меньшее число индивидуальных электроприемников. Это повышает надежность всей системы питания. Следует учитывать недостаток магистральных схем, заключающийся в том, что при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от нее электроприемники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных крупных потребителей, не связанных единым непрерывным технологическим процессом. На предварительном этапе расчета производится группировка электроприемников в группы и узлы с учетом их характеристик (номинальной мощности потребителя и режима работы электрооборудования) и места расположения в цехе. Электроприемники равномерно распределены по территории цеха и предварительно намечается их питание от силовых шкафов, которые получают питание от цеховой КТП-10/0,4 кВ. Руководствуясь вариантами схем электроснабжения, составляем схему проектируемого объекта (рисунок 1)  Рисунок 1 – Схема проектируемого объекта 2.2 Расчет электрических нагрузок Применив метод упорядоченных диаграмм (коэффициента максимума), в соответствии с распределением по РУ, необходимо рассчитать нагрузки. Расчеты ведутся методом коэффициента максимума. Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Рм, Qм, Sм) рассчитанных нагрузок группы электроприемников. Составляем сводную ведомость нагрузок по цеху в табличной форме (таблица 3). В графу 1 Сводной ведомости нагрузок записывается наименование групп электроприемников и узлов питания согласно заданию. В графу 2 записывается количество электроприемников для групп и узла питания n. В графу 3 записывается мощность электроприемников и узлов питания  .В графу 4 для групп приемников и узла питания заносятся суммарная мощность  , (1)В графу 5 - коэффициент использования электроприемников Ки (4, табл. 1.5.1). В графы 6 и 7 для групп приемников записываются tgφ и cosφ. Определяется по (4, табл. 1.5.1) и формуле  , (2)В графу 8 - для групп приемников показатель силовой сборки в группе m = Рн.нб. / Рн.нм, (3) где Рн.нби Рн.нм - номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, кВт В графу 9 - средняя активная мощность за наиболее загруженную смену  , (4)В графу 10 - средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену  , (5)В графу 11 записывается средняя нагрузка за наиболее загруженную смену  , (6)В графу 12 записывается эффективное число электроприемников nэ = n.(7) В графу 13 - коэффициент максимума активной нагрузки Км из (4, табл. 1.5.3). В графу 14 записывается коэффициент максимума реактивной нагрузки Км'. В соответствии с практикой проектирования Км' = 1,1 при nэ < 10; Км' = 1 при nэ > 10. В графу 15 записывается максимальная активная мощность  (8)В графу 16, записывается максимальная реактивная мощность  . (9)В графу 17 записывается максимальная полная мощность  . (10)В графу 18 записывается максимальный ток  . (11)Средние коэффициенты использования группы электроприемников, мощности cosφ и реактивной мощности tgφ:  . (12) . (13) . (14)Однофазные нагрузки приводим к условной трехфазной мощности. Нагрузки распределяются по фазам с наибольшей равномерностью и определяется величина неравномерности (Н)  (15)где Рф. нб., Р ф. нм. – мощность наиболее и наименее загруженной фазы, кВт. При Н > 15 % и включении на фазноенапряжение: Р у(3) = 3 Рнб.ф.(1). (16) где Р у(3) — условная приведенная трехфазная мощность, кВт; Рмф(1) – однофазная нагрузка наиболее загруженной фазы, кВт. Однофазныеэлектроприемники, включенные на фазные и междуфазные напряжения и распределенные по фазам с неравномерностью не выше 15 % (Н ≤ 15 %), учитывают, как трехфазные той же суммарной мощности (сумма всех однофазных нагрузок). Распределение по фазам равномерное, Н ≤ 15 %, поэтому принимаем Р у(3) = Рнб.ф.(1) Переносим результаты Сводной ведомости нагрузок (табл.3) в таблицу 3.1. Таблица 3.1 - Сводная ведомость нагрузок.
Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до cosφк = 0,92...0,95. Задавшись cosφк из этого промежутка, определяют:  . (17)Расчетная реактивная мощность КУ: Qкр = α  Pм (tgφ – tgφк) . (18)где α = 0,9 - коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, tgφ, tgφк - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации. Значения РМ, tgφ выбираются по результату расчета нагрузок из сводной ведомости нагрузок. Зная Qк.р и напряжение, выбирают стандартную компенсирующую установку, близкую по мощности из таблицы 6.1.1. или комплектные конденсаторные установки (ККУ), предназначенные для этой цели из таблицы 6.1.2. В сводную ведомость нагрузок (таблица 3.1) заносят стандартное значение мощности выбранного КУ. После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение  . (19)где Qк.СТ - стандартное значение мощности выбранного КУ, кВар. По значению tgφФ определяют фактический коэффициент мощности  . (20)Результаты заносятся в сводную ведомость нагрузок (таблица 3.1) третьей строкой: активная мощностьРм не изменяется реактивная мощность Qм с КУ = Qм без КУ - Qк.СТ . (21) полная мощность  . (22)Потери мощности трансформатора заносятся в четвертую строку сводной ведомости нагрузок:  . (23) (24) . (25)Расчетные мощности трансформатора с учетом потерь заносятся в пятую строку сводной ведомости:  . (26) . (27) . (28)Выбирается окончательно трансформатор для схемы электроснабжения по таблицам № 5.1.1 или 5.1.2, записывается тип, мощность, потери, сопротивления обмоток. Число трансформаторов n = 2принимается в соответствии с 2 категорией ЭСН. Определяется коэффициент загрузки трансформатора  . (29)Заполнить окончательно сводную ведомость нагрузок (таблица 3). Для расчетов данные взять из интернета подставить в эти формулы Составить таблицу по оборудованию, какие электроприёмники в цеху 2.3 Расчет и выбор аппаратов защиты Рассчитать, выбрать и сформировать марки аппаратов защиты всех линий ЭСН. Руководствуясь схемой РУ (Приложение В.5) разработать составной РП (при необходимости). Выбрать и сформировать марки всех линий ЭСН и учетом соответствия аппарату защиты. Заполнить таблицу 3 «Сводная ведомость электроприемников». Выполнить чертеж 1 «План расположения ЭСН ЭО прессового участка цеха». Для последующего расчета токов КЗ и потери напряжения обосновать и выбрать характерную линию. Обычно это линия с наиболее мощным или наиболее удаленным ЭП. Для выбора аппарата защиты нужно знать ток в линии, где он установлен, его тип и число фаз. В линии сразу после трансформатора  (А) . (30)где SТ - номинальная мощность трансформатора, кВА; UН.Т- номинальное напряжение трансформатора, кВ. Линия к РУ (РП или шинопровод)  . (31)где Sм РУ - максимальная расчетная мощность РУ, кВА; UН. РУ - номинальное напряжение РУ, кВ.  ;Линия к ЭД переменного тока  . (32)где РД - мощность ЭД, кВт; UН.Д - номинальное напряжение ЭД, кВ; UН.Д = 0,38 кВ. ηД - КПД электродвигателя, относительные единицы. Для трехфазных асинхронных двигателей с КЗ ротором мощностью 1…100 кВт принимается ηД = 0,7…0,9. Линия к сварочному трансформатору  . (33)где SСН - полная мощность сварочного 3-фазного трансформатора, кВА. В качестве защитных аппаратов от токов короткого замыкания и ненормальных режимов в сети 0,4 кВ используются автоматические выключатели. Кратность отсечки автомата.  . (34)где IО - ток отсечки, А; IП - пусковой ток, А; IП = КП ·IН.Д . (35) где КП - кратность пускового тока. Принимается КП = 6,5 ... 7,5. IН.Д - номинальный ток, А; Iпик - пиковый ток, А; Iпик = IП.нб + IМ – IН.нб . (36) где Iп.нб - пусковой ток наибольшего по мощности ЭД, А; Iн.нб - номинальный ток наибольшего в группе Эд, А; Iм – максимальный ток на группу, А. Зная тип, Iн.а. и число полюсов автомата, выписываются все каталожные данные. Проводники для линий, защищенных автоматами с комбинированными расцепителями, выбираются согласно условию: IДОП КЗЩ · IУ(П). (37) где IДОП - допустимый ток проводника, А; КЗЩ - коэффициент защиты. Принимают КЗЩ = 1,25 - для взрыво- и пожароопасных помещений; КЗЩ = 1 - для нормальных (неопасных) помещений. Руководствуясь соотношениями (таблица А.5) рассчитать, выбрать и сформировать марки аппаратов защиты всех линий ЭСН из таблиц А.6 и А.7. В процессе выбора аппаратов защиты и линий ЭСН заполняется таблица 4. Сводная ведомость ЭСН электроприёмников. 2.4 Расчет токов КЗ Составить для выбранной характерной линии расчетную схему и схему замещения, нанести на них необходимые данные, выбрать и пронумеровать точки КЗ. Рассчитать токи КЗ и заполнить таблицу 4 «Сводная ведомость токов КЗ по точкам». Выполнить проверки элементов ЭСН характерной линии по токам КЗ и потере напряжения. Выполнить чертеж 2 «Принципиальная однолинейная электрическая схема ЭСН ЭО прессового участка цеха» в соответствии с полученными результатами, руководствуясь Приложением В.6. Для последующего расчета токов КЗ и потери напряжения обосновать и выбрать характерную линию. Обычно это линия с наиболее мощным или наиболее удаленным ЭП. На расчетную схему (рис.2) и схемы замещения (рис.3, 4) наносим необходимые данные, выбираем и нумеруем точки КЗ. Длина проводников принимается из чертежа 1 «План расположения и ЭСН ЭО прессового участка цеха »: LВН = м (длина линии ЭСН от внешнего источника ЭСН до трансформаторной) Lкл1 = (длина линии ЭСН от ШНН трансформатора до РП l) Lш = (участок РП l до ответвления) Lкл2 = (длина линии ЭСН от РП l до наиболее мощного потребителя).  Рисунок 2 – Расчетная схема  Рисунок 3 - Схема замещения Рисунок 4 - Схема замещения Рассчитываем токи КЗ в выбранных точках и заполняем таблицу 4 «Сводная ведомость токов КЗ по точкам». Для определения токов КЗ используются следующие соотношения: Для всей системы ЭСН ток сети  . (38)где SТ - мощность одного или двух трансформаторов, выбранных для установки с учетом потерь и компенсации реактивной мощности. UС = напряжение, приходящее в трансформатор из энергосистемы. Из таблицы 3.2.1 по значению тока сети IС выбираем марку и сечение неизолированных проводов, прокладываемых снаружи. Из таблицы 1.9.5 по выбранному сечению проводов записываем R0 и X0 (мОм/м).   . (39)  (40) Сопротивление приводят к низшему напряжению НН трансформатора:  ; (41) ; (42)Для трансформатора ___________ из таблицы 1.9.1 по значению мощности SТ записывают сопротивления RТ , XТ , Z(1)Т (мОм). Rт = мОм Хт = мОм Z(1)т = мОм Для автоматов по значению токов Iна из таблицы 1.9.3 записывают сопротивления: 1SF 1000А R1SF=;X1SF=; RП1SF= (мОм) – линия после трансформатора к ШНН. SF1 400А R1SF=;X1SF=; RП1SF= (мОм) – линия от ШНН к РП1. SF 400 А R1SF=;XSF=; RПSF= (мОм) – линия от РП1 к наиболее мощному приемнику. Для ступеней распределения из таблицы 1.9.4 записывают  и  (мОм).Составляется схема замещения (рис.2) для наибольшего по мощности двигателя и нумеруются точки КЗ в соответствии с расчетной схемой. Упрощается схема замещения (рис.3), для чего вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему:  + . (43) +  (45)  + . (46) + . (47) + . (48)Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в «Сводную ведомость» Определяются ударные коэффициенты  по графику рис.1.9.1:  = F (49) = F (50) = F (51)Коэффициент действующего ударного тока  = . (52) Определяются 3-фазные токи КЗ и заносятся в «Ведомость»:  (53) . (54) . (55)Действующие значения трехфазного ударного тока:  . (56) . (57) . (58)Ударный ток КЗ:  . (59) . (60) . (61)Для двухфазного КЗ:  . (62) . (63) . (64)Заполняется таблица 4 «Сводная ведомость токов КЗ по точкам». Составляется схема замещения для расчета 1-фазных токов КЗ и определяются сопротивления. При расчете 1-фазных токов КЗ значение удельных индуктивных сопротивлений петли «Фаза-нуль» принимается равным: X0П = 0,15 мОм/м – для КЛ до 1 кВ и проводов в трубах, X0П = 0,4 мОм/м – для изолированных открыто проложенных проводов, X0ПШ = 0,2 мОм/м – для шинопроводов. Полное сопротивление петли «фаза-нуль» до 1 точки КЗ:  (65)Полное сопротивление петли «фаза-нуль» до 2 точки КЗ:  (66) (67) (68)Полное сопротивление петли «фаза-нуль» до 3 точки КЗ:  (69) (70) (71) . (72) . (73) . (74)Окончательно заполняется сводная ведомость токов КЗ по точкам (таблица 4). Выполнить проверки элементов ЭСН характерной линии по токам КЗ и потере напряжения. Аппараты защиты проверяют на надежность срабатывания/ По результатам проверки каждого аппарата (1SF, SF1, SF) делают вывод: Надежность срабатывания автоматов обеспечена. Иначе аппарат защиты заменяют на соответствующий условию. 1SF надежность срабатывания автомата обеспечена; SF1 надежность срабатывания автомата обеспечена; SF надежность срабатывания автомата обеспечена Аппараты защиты проверяют на отключающую способность, согласно условию  , (75)где  - ток автомата по каталогу, кА. - 3-фазный ток КЗ в установившемся режиме, кА.Аппараты защиты проверяют на отстройку от пусковых токов, согласно условиям  . (76)- для электродвигателя;  . (77)- для распределительного устройства с группой ЭД, где  - ток уставки автомата в зоне КЗ, кА; - пусковой ток электродвигателя, кА.Проводки (кабели) проверяют на соответствие выбранному аппарату защиты, согласно условию: Для автоматов и тепловых реле  . (78)Для предохранителей  . (79)где  - допустимый ток проводника по каталогу, А;  - ток уставки автомата в зоне перегрузки, А;  - кратность (коэффициент) защиты (таблица 1.10.1).Проводки (кабели) проверяют на термическую стойкость по условию  (80)где  - фактическое сечение кабельной линии, мм2. - термически стойкое сечение КЛ, мм2. КЛ1 (ШНН-ШМА) 1 ступень:  . (81)КЛ2 (ШМА-двигатель) 2 ступень:  . (82)где  - термический коэффициент, принимается: = 6 - для меди - установившийся трехфазный ток КЗ, кА; - приведенное время действия тока КЗ, с (таблица 1.10.3).Шинопроводы проверяют на динамическую стойкость по условию  , (83)где  - допустимое механическое напряжение в шинопроводе, Н/см2; - фактическое механическое напряжение, Н/см2.Динамическое действие токов КЗ. При прохождении тока в проводниках возникает механическая сила, которая стремится их сблизить (одинаковое направление тока) или оттолкнуть (противоположное направление тока). Максимальное усиление на шину  , (84)где  - максимальное усилие, Н;  - длина пролета между соседними опорами, см;  - расстояние между осями шин, см;  - ударный ток КЗ, трехфазный, кА.При отсутствии данных шинопровода принимается равным 1,5 - 3 - 4,5 - 6 м.Величина принимается 100, 150, 200 мм.Наибольший изгибающий момент (Ммакс, Н·см):  - при одном-двух пролетах, - при трех и более пролетах.Напряжение (σ, Н/см2) в материале шин от изгиба по формуле:  , (85)где W - момент сопротивления сечения, см3: Шинопроводы проверяют на термическую стойкость, согласно условию  . (86)где  - фактическое сечение шинопровода, мм2. - термически стойкое сечение шинопровода, мм2.Термическое действие токов КЗ. Ток КЗ вызывает дополнительный нагрев токоведущих частей и аппаратов. Повышение температуры сверх допустимой снижает прочность изоляции, так как время действия тока КЗ до срабатывания защиты невелико (доли секунды - секунды), то согласно ПУЭ допускается кратковременное увеличение температуры токоведущих частей (таблица 1.10.2). Минимальное термически стойкое сечение по формуле  , (87)где - термический коэффициент - установившийся 3-фазный ток КЗ, кА; - приведенное время действия тока КЗ, с.Время действия тока КЗ  (таблица 1.10.3) имеет две составляющих: время срабатывания защиты  и время отключения выключателя  :  . (88)Шинопроводы проверяют по потере напряжения для характерной линии ЭСН с наиболее мощным ЭД или наиболее удаленным потребителем. Наиболее целесообразный расчет по токам участков:  (89) где  - потеря напряжения,%;  - номинальное напряжение, В, = 380 В; - ток участка, А; - длина участка, км;  - расстояние от начала ответвления, км; - активная мощность ответвления, кВт;  - реактивная мощность ответвления, кВар; ,  - удельные активное и индуктивное сопротивления, Ом/км.Наиболее целесообразную формулу применить для всех участков с различным сечением, а затем сложить результаты:  . (90) |