1. Основная часть. 1 Общая характеристика
 Скачать 498.67 Kb.
|
 = 0,02 = 0,02×224,5=4,49 кВт  = 0,1 = 0,1×224,5 = 22,4 кВАр  =  +  (14) = 4,49² + 22,4² = 22,8 кВАОпределяется расчётная мощность трансформатора с учётом потерь  = + (15) = 224,5 + 22,8 = 247,3 кВА  = 0,7 = 0,7×247,3 = 173,1 кВАС учётом категории надёжности электроснабжения 1 по 1 выбирается КТП 2160–10/0,4; с двумя трансформаторами ТМ 160–10/0,4.  = 0,510 кВт – потери в стали;  = 2,65 кВт – потери в обмотках; = 4,5% – напряжение короткого замыкания; = 2,4% – ток холостого хода трансформатора.Коэффициент загрузки трансформатора определяем из соотношения:  =  /2 (16) = 247,3 / 2×160 = 0,77Коэффициент загрузки в аварийном режиме: Кз.ав. = Sнн / Sт (17) Кз.ав. = 247,3 / 160 = 1,54 1.4 Компенсация реактивной мощности Компенсация реактивной мощности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии. Осуществляется с использованием компенсирующих устройств. Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва. Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электростанций и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии. Компенсация реактивной мощности особенно актуальна для промышленных предприятий, основными электроприёмниками которых являются асинхронные двигатели, в результате чего коэффициент мощности без принятия мер по компенсации составляет 0,7 — 0,75. Мероприятия по компенсации реактивной мощности на предприятии позволяют: -уменьшить нагрузку на трансформаторы, увеличить срок их службы, -уменьшить нагрузку на провода, кабели, использовать их меньшего сечения, -улучшить качество электроэнергии у электроприемников (за счёт уменьшения искажения формы напряжения), -уменьшить нагрузку на коммутационную аппаратуру за счет снижения токов в цепях, -избежать штрафов за снижение качества электроэнергии пониженным коэффициентом мощности, -снизить расходы на электроэнергию. В качестве основного средства компенсации реактивной мощности используются батареи статических конденсаторов. На основании расчётов электрических нагрузок из таблицы 2 определяем необходимость компенсации реактивной мощности. По данным таблицы средний коэффициент мощности по цеху составляет 0,83. В соответствии с требованиями ПУЭ коэффициент мощности должен быть не менее чем 0,92–0,95. Таким образом, возникает необходимость компенсации реактивной мощности. Определим расчётную мощность и выберем компенсирующее устройство. Значительную часть электрооборудования любого предприятия составляют устройства, обязательным условием нормальной работы которых является создание в них магнитных полей, а именно: трансформаторы, асинхронные двигатели, индукционные печи и прочие устройства, которые можно обобщенно охарактеризовать как «индуктивная нагрузка». Поскольку одной из особенностей индуктивности является свойство сохранять неизменным ток, протекающий через нее, то при протекании тока нагрузки появляется фазовый сдвиг между током и напряжением (ток «отстает» от напряжения на фазовый угол). Разные знаки у тока и напряжения на период фазового сдвига, как следствие, приводят к снижению энергии электромагнитных полей индуктивностей, которая восполняется из сети. Для большинства промышленных потребителей это означает следующее: по сетям между источником электроэнергии и потребителем кроме совершающей полезную работу активной энергии протекает и реактивная энергия, не совершающая полезной работы и направленная только на создание магнитных полей в индуктивной нагрузке. Активная и реактивная энергии составляют полную энергию, при этом доля активной энергии по отношению к полной определяется косинусом угла сдвига фаз между током и напряжением — cosφ. Однако, протекая по кабелям и обмоткам трансформаторов, реактивный ток снижает в пределах их пропускной способности долю протекаемого по ним активного тока, вызывая при этом значительные дополнительные потери в проводниках на нагрев — то есть активные потери. Из этого следует, что согласно современным правилам расчета за электроэнергию, потребитель вынужден как минимум дважды платить за одни и те же непроизводительные затраты. Один раз — непосредственно за потребленную из сети реактивную энергию (по счетчику реактивной энергии) и второй раз — за нее же, но косвенно, оплачивая активные потери от протекания реактивной энергии, учитываемые счетчиком активной энергии. Изменить данную ситуацию можно путем размещения источника реактивной энергии непосредственно у потребителей — это дает возможность разгрузить сети от реактивного тока и практически исключить все вышеописанные недостатки — то есть «скомпенсировать» индуктивную реактивную мощность. Таким источником служат другие фазосдвигающие элементы — конденсаторы. В противоположность индуктивности, конденсаторы стремятся сохранять неизменным напряжение на своих зажимах, то есть для них ток «опережает» напряжение. Поскольку величина потребляемой электроэнергии на любом предприятии никогда не является постоянной и может меняться в существенном диапазоне за достаточно малый промежуток времени, — то, соответственно, может меняться и соотношение активной потребляемой энергии к полной, то есть cosφ. Причем, чем меньше активная нагрузка какого-либо индуктивного потребителя (асинхронного двигателя, трансформатора), тем ниже cosφ. Из этого следует, что для компенсации реактивной мощности необходим набор оборудования, обеспечивающий адекватное регулирование cosφ в зависимости от изменяющихся условий работы оборудования — то есть установка компенсаторов реактивной мощности (УКРМ). Расчётную реактивную мощность КУ определим из соотношения  =  (tg – tg ) (18)Где - расчётная мощность КУ, кВАр; – коэффициент, учитывающий повышение коэффициента мощности естественным способом =0,9; tg, tg  - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации= 0,9 × 207 × (0,67 – 0,33) = 63,3 кВАрВыбираем стандартные КУ – УК2–0,38–25У3 (1 50)  = 50 кВАрПосле выбора стандартного КУ определяется фактическое значение коэффициента мощности tg  = tg – / (19)tg = 0,67 – 50 / 0,9 × 207 = 0,4Полученное значение коэффициента реактивной мощности составляет cos = 0,928, что соответствует требованиям ПУЭ. В соответствии с таблицей 1.Таблица 1 Сводная ведомость нагрузок с компенсацией реактивной мощности
1.5 Выбор сечения и марки проводов и кабелей Выбор сечения проводов и кабелей выполняют по длительно допустимому току (  ), определяемый для данной марки кабеля. Выбранное сечение проводника проверяем по условию нагрева: Iрасч. Для магистральных линий в качестве расчётного значения тока Iрасч. принимаем полученное максимальное значения тока Iм. При выборе сечения вводим коэффициент, учитывающий условия прокладки. Для трёхжильных кабелей, проложенных в воздухе он составляет 0,92. Площадь сечения проводника, выбранного по нагреву, проверяется по условию допустимой нагрузки в послеаварийном режиме после отключения одной из двух параллельных цепей:1,3Iдд > Iр.ав, (20) где Iр.ав – сила тока в цепи в послеаварийном режиме. Так как в соответствии с характеристикой производства и потребителей отдельные помещения деревообрабатывающего цеха относятся к пожароопасным помещениям, принимаем для прокладки кабели и провода с медной жилой и негорючей изоляцией. Выбранная марка и сечения кабеля приведены в таблице 2. Таблица 2 Марка и сечение проводов и кабелей
Расчётное значение тока для ответвлений определяем по формуле Iр = Рном/3×Cos×Uном× (21) где Uном – номинальное линейное напряжение (для распределительных сетей Uном = 0,38 кВ). Для вентилятора на РП 2 – : Рном = 5,5 кВт; Cos = 0,8; = 0,9. Iр = 5,5 / 1,73×0,38×0,8×0,9 = 11,7 А По справочнику 4 найдём марку и сечения провода для ответвлений. По току в магистрали и ответвлении выберем распределительные пункты. В качестве РП-1 выберем шинопровод распределительный ШРА 4–250–21-У3. В качестве РП2, РП3 выберем распределительные пункты ПР 85, с автоматическими выключателями серии ВА. Полученные расчётные значения тока и марку и сечения провода приведём в таблице 3. Таблица 3 Марка и сечение провода для ответвлений
1.6 Расчёт токов короткого замыкания Токи короткого замыкания необходимо знать для выбора высоковольтных аппаратов, проверки на динамическую и термическую устойчивость, на отключающую способность релейной защиты. Короткое замыкание (КЗ) — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может возникать в результате нарушения изоляции токоведущих элементов или механического соприкосновения неизолированных элементов. Также коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания. Виды коротких замыканий. В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий однофазное (замыкание фазы на землю или нейтральный провод); двухфазное (замыкание двух фаз между собой); двухфазное на землю (две фазы между собой и одновременно на землю); трёхфазное (три фазы между собой) В электрических машинах возможны короткие замыкания: межвитковые — замыкание между собой витков обмоток ротора или статора, либо витков обмоток трансформаторов; замыкание обмотки на металлический корпус. При коротком замыкании резко и многократно возрастает сила тока, протекающего в цепи, что, согласно закону Джоуля — Ленца приводит к значительному тепловыделению, и, как следствие, возможно расплавление электрических проводов, с последующим возникновением возгорания и распространением пожара. Короткое замыкание в одном из элементов энергетической системы способно нарушить её функционирование в целом — у других потребителей может снизиться питающее напряжение, что может привести к повреждению устройства; в трёхфазных сетях при коротких замыканиях возникает асимметрия напряжений, нарушающая нормальное электроснабжение. В больших энергосетях короткое замыкание может вызывать тяжёлые системные аварии. В случае повреждения проводов воздушных линий электропередачи и замыкании их на землю в окружающем пространстве может возникнуть сильное электромагнитное поле, способное в близко расположенном оборудовании навести ЭДС, опасную для аппаратуры и работающих с ней людей. Применяют устройства релейной защиты для отключения поврежденных участков цепи Расчётная схема.В расчётную схему входит: кабельная линия напряжением 10 кВ, выполненная кабелем АСБ 325  , длина линии 1,2 км, трансформатор ТМ 160–10/0,4, автоматический выключатель ВА 51–35 на номинальный ток 250А. Точка трёхфазного короткого замыкания – распределительное устройство РП-1. Для расчёта токов короткого замыкания (ТКЗ) вычисляются сопротивления элементов и наносятся на схему замещения. Удельное индуктивное сопротивление кабельной линии 10 кВ составляет  = 0,06 мОм/м.Удельное активное сопротивление кабельной линии найдём по формуле  =  /S (22)= 1000/30×25 = 1,33 Ом/мгде S – сечение проводника, ; – удельная проводимость, для алюминия = 30 м / Ом Найдём индуктивное и активное сопротивление кабельной линии из соотношений:  = L (23)=0,06×1200 = 72 мОм = 0,072 Ом = L (24)= 1,33×1200 = 1,596 Омгде L – длина кабельной линии, м. Сопротивления приводятся к НН:  =  (25)= 1,596×0,0016 = 0,00255 Ом=2,55 мОм =  /  (26)= 0,072×0,0016 = 0,115 мОмгде  и напряжения на низкой и высокой стороне трансформатора, кВ.Для трансформатора находим:  = 16,6 мОм,  = 41,7 мОмДля автоматов там же:  = 0,4 мОм,  = 0,5 мОм,  = 0,6 мОм = 1,3 мОм,  = 1,2 мОм,  = 0,75 мОмСопротивление ступени распределения – ШНН – Rc1 = 15 мОм, РП 1 –  2 = 20 мОмНайдём активное и индуктивное сопротивление до точки КЗ.  = + + + + + + (27) = 2,55 + 16,6 + 0,4 + 0,6 +1,3 + 1,2 + 15 + 20 = 57,65 мОм = +  +  + (28) = 0,115 + 41,7 + 0,5 + 1,2 = 43,515 мОм =  +  (29) = 72,239 мОм/ (30)/= 57,65 / 43,515 = 1,32т.е. Ку= 1 – ударный коэффициент, а q – коэффициент действующего значения ударного тока определяется по формуле q= 1 + 2  = 1 (31)Определим ток короткого замыкания  = Uk/3  (32) =0,4×1000/1,73×72,239 = 3,2 кАгде Iк(3) – ток трёхфазного короткого замыкания, кА; Uк – линейное напряжение, кВ; Zк – полное сопротивление в точке короткого замыкания, мОм. Действующее значение ударного тока  = q (33)= 3,2 × 1 = 3,2 кАМгновенное значение ударного тока  = 2Ку (34)= 1,41×1 × 3,2 = 4,5 кАРезультаты расчёта приведём в сводной ведомости токов короткого замыкания, таблица 4. Таблица 4 Сводная ведомость токов короткого замыкания
2 Расчёт заземляющего устройства Заземление – это преднамеренное соединение корпуса электроустановки с землёй с помощью заземляющего устройства (ЗУ). В мебельном производстве используется искусственное заземление. Искусственное заземление — это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. Заземляющее устройство (ЗУ) состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы. Качество заземления определяется значением сопротивления заземления / сопротивления растеканию тока (чем ниже, тем лучше), которое можно снизить, увеличивая площадь заземляющих электродов и уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта: увеличивая количество заземляющих электродов и/или их глубину; повышая концентрацию солей в грунте, нагревая его и т. д. Электрическое сопротивление заземляющего устройства различно для разных условий и определяется/нормируется требованиями ПУЭ и соответствующих стандартов. Разновидности систем искусственного заземления . Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на: электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью; электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью; электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью; электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью. В зависимости от технических особенностей электроустановки и снабжающих электросетей, её эксплуатация может требовать различных систем заземления. Как правило, перед проектировкой электроустановки, сбытовая организация выдаёт перечень технических условий, в которых оговаривается используемая система заземления. Согласно ПУЭ в установках напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства Rзу 4 Ом. Определяем вид заземления – выносной контур, состоящий из вертикальных заземлителей диаметром 12 мм, длиной 3 м и заземляющей полосы 404 мм, заложенной на глубине 0,7 м. Площадь контура АВ = 7 7  . Длина периметра  = 28. Грунт в районе заземления суглинок, удельное сопротивление грунта = 100 Ом м.Найдём расчётное удельное сопротивление грунта  =.  (35)= 1,5 × 100 = 150 Омгде Ксез – коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта. Для третьей климатической зоны Ксез = 1,5 Расчётное сопротивление одного вертикального электрода  = 0,3 (36) = 0,3×150 = 45 OмТак как = 100 Ом м, то для расчёта принимается  4 ρ /100 (37) = 4 ·100 / 100 = 4 ОмОпределяется количество вертикальных электродов без учёта экранирования (расчётное)  = / (38) = 45 / 4 = 11,25Принимается = 12 С учётом экранирования  = / (39) = 12/0,47 = 25,5где  – коэффициент экранирования.Принимается = 24. Для того, чтобы обеспечить симметрию конструкции, положим количество электродов равно 24, тогда  – расстояние между электродами по ширине объекта, м;  – расстояние между электродами по длине объекта. = 1,16 м, = 1,16 м Среднее значение а = + /2 = 1,16Отношение а/  = 1,16 / 7 = 0,16Уточняются коэффициенты использования = 0,47,  = 0,27Определяются уточнённые значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов.  = (0,4/ ) ×Ксез.г×lg2 /bt (40)= (0,4/28 × 0,27) × 100 × 2,3 lg 2 × 784 × 1000 / 40 × 0,7 = 26,8 Oмгде – длина периметра, Ксез.г – коэффициент сезонности горизонтальный Ксез.г = 2,3; b – ширина полосы, м; t – глубина заложения, м; = / (41) = 45 / 24×0,47 = 3,98 ОмОпределяется фактическое сопротивление ЗУ  =  / + (42) = 3,98 × 26,8 / 3,98 + 26,8 = 3,47 ОмТаким образом, так как 3,47 4, следовательно, ЗУ эффективно. 3 Расчет системы общего освещения Определить световой поток F и подобрать стандартную лампу для общего освещения. Имеются следующие показатели: Е — нормированная минимальная освещенность — 150 лк А — ширина помещения — 24 м; В — длина помещения — 30 м; Н — высота помещения — 8 м; К — коэффициент запаса — 1,5; Z— коэффициент неравномерности освещения, его значение для ламп накаливания ДРЛ – 1,15, для люминесцентных ламп – 1,1; N— число светильников в помещении; nu — коэффициент использования светового потока ламп (табл. 5). Таблица5 Коэффициент использования светового потока nu
Определим величину светового потока лампы F, лм  (43) где S — площадь цеха, м2. S= А×В. Находим общее число светильников N. Получившиеся нецелые значения N округлить до целых в большую сторону.  (44)гдеNДЛ — число светильников по длине; Nш — число светильников по ширине. NДЛ=В/L (45) NДЛ =6 Nш=А/L (46) NШ = 5 Находим расстояние между соседними светильниками (или их рядами) (L)  (47) мгде l — выбирается из (таблицы 6); h— высота установки светильника над рабочей поверхностью, м. Таблица 6 Рекомендуемые и допустимые значения l=L/h
Высота установки светильника h вычисляется по формуле  (48) мгде hсв — высота свеса светильника, м (выбирается из задания); hр.п. — высота рабочей поверхности, м (выбирается из задания). Находим индекс помещения  (49) Коэффициент использования светового потока (nu) находится по табл. 5 в зависимости от коэффициента отражения стен Рс и потолка Рп (выбирается из задания) и индекса помещения, i. Получившиеся нецелые значения i округлить до целых в большую сторону. Подсчитав по формуле (43) световой поток лампы F по табл. 7, 8 подобрать ближайшую стандартную лампу и определяют электрическую мощность всей осветительной установки. В практике допускается отклонение потока выбранной лампы от расчетного до –10 % и +20 %, в противном случае выбирают другую схему расположения светильников.  лмСветовой поток равен 11076 лм. Выбираем лампу ДРЛ 250 со световым потоком 13000 лм. Таблица 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, кА