Расчет ЭСН. 2 расчётная часть
 Скачать 1.97 Mb.
|
Продолжение таблицы 4  2.4. Расчёт и выбор компенсирующего устройства2.4.1 Основными потребителями в промышленности являются потребители, имеющие активно – индуктивный характер (cos φ не выше 0,5). Для снижения выработки электрической энергии, реактивную мощность компенсируют до величины cos φ = 0,92…0,95. В сетях до 1 кВ компенсации мощности добиваются, устанавливая конденсаторы, собранные в батарею. Расчётную мощность компенсирующего устройства вычислим по формуле:  (24)где Qк – расчётная мощность компенсирующего устройства, кВар; α – коэффициент, учитывающий повышение cos φ естественным спо собом, рекомендуется принимать α = 0,9 [10,с.33]; tgφ, tgφк - коэфф-ент реактивной мощности до и после компенсации. Принимаем cosφк =0,93, тогда tgφ=0,4 Расчёт для приёмников ШНН:  Таблица 5-Технические данные КУ
По [7,таблица 3.239] выбираем для ШНН компенсирующее устройство УКТ-0,38-100 со ступенчатым регулированием по 100 кВар. Мощность уста- новки 100 кВар (используем 2 ступень – мощность 100 кВар). Фактическое значение коэффициентов мощности после компенсации:  (25) Регулирование реактивной мощности конденсаторов может вестись только ступенями путем деления батарей на части.  Ступенчатое регулирование может производиться как вручную, так и автоматически. Окончательно выбираем для установки 1 трансформатор ТМ-160-10/0,4 из таблицы 27.6 [9] мощностью 160 кВА с учётом дальнейшего развития предприятия. Основные технические данные приведены в таблице 3. 2.5. Расчет и выбор аппаратов защиты 2.5.1. В сети 0,4 кВ для защиты электрооборудования сети от токов короткого замыкания и ненормальных режимов принимаем автоматические выключатели. Выбор автоматов производится по следующим условиям: По напряжению Uн.а. Uс (26) где Uн.а - номинальное напряжение автомата, В; Uс - напряжение сети, В. По току Iн.а. Iн.р (27) Iн.р. Iдл (28) где Iн.а. - номинальный ток автомата, А; Iн.р. - номинальный ток расцепителя, А; Iдл- - длительный ток в линии, А. По номинальному току расцепителя для одиночных электроприемников Iн.р. 1,25·Iдл (29) где Iн.р. – номинальный ток расцепителя автомата, А. для магистральных сетей Iн.р. 1,1·Iм (30) где Iм- - длительный ток в линии, А. для осветительных сетей Iн.р. Iн.сети  (31)4. По пусковому току Iпуск. Iмгн. (32) где Iпуск. - пусковой ток электроприемника, А; Iмгн. - ток срабатывания расцепителя, А. 5. По току отсечки:  (33)где Ко – коэффициент отсечки; Iо- ток отсечки; - для линии без электродвигателя Iо ≥ Iн(34) - для линии с одним электродвигателем Iо ≥ 1,2Iп (35) гдеIп - пусковой ток электродвигателя; - для групповой линии с несколькими ЭД Iо ≥ 1,2Iпик(36) гдеIпик – пиковый ток Iпик=Iп.нб.+Iм-Iн.нб(37) 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. Для выбора аппарата защиты нужно знать ток в линии, где он установлен его тип и число фаз. Ток (в амперах) в линии сразу после трансформатора по формуле:  (38)где Sт - номинальная мощность трансформатора, кВА; Uн - номинальное напряжение трансформатора, кВ. Ток в линии к ЭД переменного тока  (39) где Pном - мощность ЭД переменного тока, кВт;Uн - номинальное напряжение ЭД, кВ;  - КПД ЭД, отн. ед.Для установок повторно кратковременного режима, Рд = Рдп√ПВ. Линия к сварочному трансформатору  , (40)где ПВ - продолжительность включения, отн.ед. Рассчитываются и выбираются аппараты защиты типа ВА (наиболее современные). Проводники для линий ЭСН выбираются с учётом соответствия аппарату защиты согласно условиям: Iдоп≥КзщIу(п) – для линии, защищённой автоматом с комбинированным расцепителем; Iдоп≥ КзщIвс – для линии, защищённой только КЗ предохранителем; Iдоп≥ КзщIтр – для линии с тепловым реле, где Iдоп – допустимый ток проводника, А; Кзщ – коэффициент защиты. Принимают Кзщ = 1,25 – для взрыво- и пожароопасных помещений; Кзщ = 1 – для нормальных (неопасных) помещений; Кзщ = 0,33 – для предохранителей без тепловых реле в линии. По типу проводника, числу фаз и условию выбора формируется окончательно марка аппарата защиты. Для примера рассчитываем ток для плоскошлифовального станка, который работает в продолжительном режиме и имеет нормальный пуск. Результаты вычислений записываем в таблицу 5.  Iн.р. 1,25·Iдл, Iн.р. 1,25·64, Iн.р. 80А, Iн.а. Iн.р,; 100А 80А; Iо≥1,2·Iп; 2000≥1,2·400А.   Ко=4; Iдоп ≥ КзщIу(п) = 1·100 =100АВыбираем для плоскошлифовального станка автоматический выключатель ВА 51Г-31 с тепловым расцепителем на 100А и кабель для подключения станка к ШРА ВВГнг 5х16 Для остальных приёмников расчёт ведётся аналогично как для плоскошлифовального станка. Таблица 6 - Значения номинальных и пусковых токов отдельных приёмников и выбранные защитные аппараты и провода (кабели)
2.5.2. Расчёт и выбор шинопроводов на стороне НН ШНН подключен к автоматическому выключателю QF3 поэтому токи равны. К ШНН подключены ШМА 1, ЩО. Подсчитаем суммарные токи и результаты запишем в таблицу 8. По [1, т. 2.44] – выбираем типы распре  делительных пунктов. По [8, т. 4.12] - щиты рабочего и аварийного освещения.Таблица7- Значения суммарных токов и тип РП
Таблица 8 - Значения суммарных токов и тип выбранных сборок
2.6. Расчёт токов короткого замыкания (КЗ) Для расчёта токов КЗ необходимо составить схему замещения, рассчитать сопротивления, выбрать точки короткого замыкания. Для определения токов КЗ используем следующие соотношения: Для трёхфазного КЗ:  (41)где Uк – линейное напряжение в точке КЗ, кВ; Zк – полное сопротивление до точки КЗ, Ом. Для двухфазного КЗ, кА:  (42)Для однофазного КЗ, кА:  (43)где Uкф – фазное напряжение в точке КЗ, кВ;  Zп – полное сопротивление петли «фаза-нуль» до точки КЗ, Ом;Для ударного КЗ, кА:  (44)где Ку – ударный коэффициент, определяется по графику [10. c59]; Для действующего значения ударного тока, кА:  (45)где q– коэффициент действующего значения ударного тока,  (46)Для определения сопротивления схем замещения применяют расчётные формулы 40, 41, 42, 43, 44, 45. Для силовых трансформаторов из справочных данных или расчётным путём из соотношений:  (47) (48) (49)где - ∆Р – потери мощности КЗ, кВт; Uк - напряжение КЗ, %; Uнн – Линейное напряжение обмотки НН, кВ; Sт – полная мощность трансформатора, кВА. Для линий электроснабжения и шинопроводов:  (50) (51)где – ro и хо – удельные активное и индуктивное сопротивление, мОм; Lл – протяжённость линии, м.  Для остальных коммутационных устройств и аппаратов пользуются справочными данными. (52)где – S –сечение проводника, мм²; γ- удельная проводимость материала, м/(Ом•мм²). Для алюминия принимаем γ = 30 м/(Ом·мм²). 2.6.1. Расчёт трёхфазных токов коротких замыканий Наибольшие токи короткого замыкания образуются при трёхфазном замыкании, поэтому расчёт ведём для трёхфазного короткого замыкания. Расчётная схема для трансформатора Т3 приведена на рисунке 4. Наиболее характерными являются точки К1 и К2 - наиболее удалённая. Схема замещения приведена на рисунке 5, эквивалентная схема замещения приведена на рисунке 6. 
 2.6.2. Расчёт сопротивления схемы замещенияАктивное и индуктивное сопротивление схемы замещения вычисляем по формулам 39 и 40.   Хо =0,079Ом/км [по 10 с. 60];  Данные величины сопротивлений вычислены на стороне ВН. Для расчёта эквивалентного сопротивления эти значения необходимо привести к стороне НН.   (53)   Сопротивление силового трансформатора выбираем по таблице 1.9.1. [10]. Rт=16,6мОм Хт=41,7 мОм; Zm=487мОм Для автоматических выключателей SF сопротивление выбираем по таблице 1.9.3. [10]: 1SF - Rа= 0,08 мОм; Ха=0,08 мОм; Rп=0,1 мОм. SF1 - Rа= 0,1 мОм; Ха=0,1 мОм; Rп=0,15мОм. SF2 - Rа= 1,3 мОм; Ха=1,2 мОм; Rп=0,75 мОм. Для кабельной линии по таблице 1.9.5. [10]. КЛ1: линия от ШНН до ШРМ сечением 120 мм2 с допустимым током 290А записывают ro¹=0,154 мОм/м.; хо¹=0,08 мОм/м.   КЛ: линия от ШРМ к наиболее мощному приемнику сечением 25мм2 с допустимым током 78А записывают ro=0,74 мОм/м.; хо=0,091 мОм/м.   Для шинопровода ШРМ 75 по таблице 1.9.7. [10]. ro= 0,00015мОм/м; хо=0,0002мОм/м; Для ступеней распределения по таблице 1.9.4.[10] Rc¹=15 мОм; Rc²=20 мОм. Упрощаем схему замещения, вычисляем эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносим на схему (рисунок 6) RЭ1 = RС + RТ + R1SF + RП1SF + RC1 =0,26+16,6+0,08+0,1+20=37,57мОм ХЭ1 = ХС + ХТ + Х1SF = 0,17+41,7+0,08=42,29мОм RЭ2 = RSF1 + RПSF1 + RКЛ1 + RШ + RC2 = 0,15+0,56+1,44+15=17,15мОм ХЭ2 = ХSF1 + ХКЛ1 + ХШ = 0,1+0,29+1,87 = 2,26мОм RЭ3 = RSF2 + RПSF2 + RКЛ2 = 1,3+0,75+17,02 = 19,07мОм  ХЭ3 = ХSF + ХКЛ2 = 1,2+2,093 = 3,29мОм Вычисляем сопротивление до каждой точки КЗ и заносим в «Сводную ведомость» таблица 7. RК1=RЭ1= 37,57 мОм; ХК1=ХЭ1=42,29 мОм;  (54) RК2=RЭ1+RЭ2=37,57+17,15=54,72 мОм; ХК2=ХЭ1+ХЭ2=42,29+2,26=44,55 мОм;  RК3=RК2+RЭ3=54,72+19,07=73,79 мОм; ХК3=ХК2+ХЭ3=44,55+3,29=47,84 мОм;     Определяю коэффициенты Ку (рис 1.9.2. [10]) и q:       Определяем двухфазные и однофазные токи КЗ и заносим в «Ведомость».   (55) кА; кА; кА; (56) кА;  кА; кА кА; (57) кА; кА; кА; (58) кА кА кАТаблица 9- Сводная ведомость токов КЗ
2.7. Проверка элементов цеховой сети Аппараты защиты проверяются: 1) на надёжность срабатывания, согласно условиям   - (для автоматов с комбинированным расцепителем); (59) - (для автоматов только с максимальным расцепителем на Iна≤100А); (60)  - (для автоматов только с максимальным расцепителем на Iна>100А), (61) где  -1-фазный ток КЗ, кА; - номинальный ток расцепителя автомата, кА; - ток отсечки автомата, кА;2) на отключающую способность, согласно условию  , (62)где Iоткл – ток автомата по каталогу, кА;  - 3-фазный ток КЗ в установившемся режиме, кА;3) на отстройку от пусковых токов, согласно условиям  - (для электродвигателя); (63) - (для РУ с группой ЭД), (64)где  – ток установки автомата в зоне КЗ, кА; - пусковой ток электродвигателя, кА.Проводки (кабели) проверяют: 1) на соответствие выбранному аппарату защиты, согласно условию  - (для автоматов и тепловых реле); (65) - ( для предохранителей), (66)где  – допустимый ток проводника по каталогу, А; - ток уставки автомата в зоне перегрузки, А; - кратность (коэффициент) защиты (таблица 1.10.1) [10];2) на термическую стойкость, согласно условию Sкл≥Sкл.тс, (67) где Sкл – фактическое сечение кабельной линии, мм²;  Sкл.тс – термически стойкое сечение кабельной линии, мм².Шинопроводы проверяют: 1) на динамическую стойкость, согласно условию σш.доп ≥ σш, (68) где σш.доп – допустимый ток механическое напряжение в шинопроводе, Н/см²; σш – фактическое механическое напряжение в шинопроводе, Н/см²; 2) на термическую стойкость, согласно условию Sш≥Sш.тс, (69) где Sш – фактическое сечение шинопровода, мм²; Sш.тс – термически стойкое сечение шинопровода, мм². 2.7.1. Проверка автоматических выключателей 1) на отключающую способность 1SF:  ; 35000>1,42·4090 А;SF1:  ; 25000>1,42·3110 А;SF1:  ; 7000>1,42·2500 А;Автоматы при КЗ отключается, не разрушаясь; 2) на отстройку пусковых токов. Учтено при выборе Ко для Iу(кз) каждого автомата: Iу(кз) ≥ Iп (для ЭД); 4090 ≥ 487,5 3110 ≥487,5 2500 ≥487,5 Автомат при пуске не отключится. 2.7.2. Проверка проводников 1) на термическую стойкость, согласно условию Sкл≥Sкл.тс КЛ(ШНН-ШРА1) :   .По таблице 1.10.3 [10] tпр(I) = 3,5с. КЛ2( ШМА-двигатель):  По таблице 1.10.3 [10] tпр(II) = 1.7с. По термической стойкости шинопроводы и кабельные линии устойчивы, следовательно, шинопровод выдерживает кратковременно нагрев при КЗ до 200°С; 1)на соответствие выбранному аппарату защиты: учтено при выборе сечения проводника Iдоп≥КзщIу(п). 2.7.3. Шинопровод проверяем на 1) на динамическую стойкость: σш.доп ≥ σш, Для медных шин σдоп = 14·10³ Н/см²;  ; (70)Наибольший изгибающий момент (Ммакс, Н·см) определяем по формуле Ммакс=0,125·  ·l(при трёх пролётах и более).Ммакс=0,125· ·l=0,125·5,84·150=109,5Н∙смгде l – длина пролёта между соседними опорами, см; - максимальное усилие на шину  =0,176· =0,176· . (71)гдеa- расстояние между осями шин, принимаем 200 мм = 20 см. W - момент сопротивления сечения, см³. Принимаем установку шин на ребро, тогда W=  (72)σш.доп ≥ σшра1, 14000 ≥ 53,94 Н/см²; Шинопровод динамически устойчивы. 2)на термическую стойкость, согласно условию: SШ ≥SШ.ТС SШ = b ∙ h2 = 5∙50=250мм2 SШ.ТС = α ∙ I(3)∞ ∙ tпр = 6 ∙ 4,09 ∙ 1,7 = 31,99  Шинопровод термически устойчив, он выдержит кратковременные перегрузки при температуре 200 °С при КЗ1) по потере напряжения: Линия ЭСН должна удовлетворять условию ΔV ≤ 10% от Vн. Расчётная схема изображена на рисунке 5.  Рисунок 5 – Расчетная схема ΔV Расчёт потерь ведётся по формуле:     Для линии питающей плоскошлифовальный станок:  ; 5,65%<10%. Потери напряжения менее нормы (10%), что удовлетворяет силовые нагрузки. Выполненные проверки элементов ЭСН показали их пригодность на всех режимах работы.2.8. Расчёт и выбор аппаратов на стороне ВН Выключатели ВН выбираются по току, категории размещения, конструктивному выполнению и коммутационной способности. Согласно схеме электроснабжения на стороне ВН применяются: разъединитель, автоматическиё выключатель, трансформаторы тока и напряжения. Выбор разъединителя и вводного автоматического выключателя. Выбор разъединителя производят по следующим параметрам: -номинальному напряжению Uн.р.≥Uн; -по току продолжительного режима Iн.р.≥Iн; -по термической стойкости Iт·tт≥Вк; -по электродинамической стойкости iд≥iу. Разъединители проверяют по электродинамической и термической стойкости. Автоматические выключатели выбирают по номинальным значениям напряжения и тока Uн≥Uс, (73) где Uн – номинальное напряжение выключателя, В. Uс – напряжение сети; Iн.выкл≥Iп.р. (74) Iп.р. – расчётный ток продолжительного режима работы электроприёмников. Для выбора аппаратов на стороне ВН произведём расчёт номинальных токов на стороне ВН. Определим номинальный ток на стороне 10 кВ ВН:  Воздушную линию выбираю АС – 3 ˟10/1,8; Iдоп = 84А. Выключатели нагрузки на стороне ВН выбираем по значениям номинальных значений тока и напряжения и проверяем по отключающей спо  собности и термической стойкости. Выбираем по таблице 1.11.1.[10] маломасляные выключатели, технические данные приведены в таблице 8. Данные проверки выключателей заносятся в «Ведомость выключателя» таблица 9.Таблица 10 - Технические данные силовых выключателей
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
