Электроснабжение промышленного предприятия. 3 Проверка элементов цеховой сети 29 Вопросы электробезопасности 32

• Название: 3 Проверка элементов цеховой сети 29 Вопросы электробезопасности 32
• Анкор: Электроснабжение промышленного предприятия
• Дата: 13.12.2021
• Размер: 364.84 Kb.
• Имя файла: Электроснабжение промышленного предприятия.docx
• Тип: Документы; #301803
• страница: 4 из 5

3.3. Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности электроустановок потребителей может, производится с помощью различных мероприятий без установки дополнительных источников реактивной мощности или при помощи компенсирующих устройств.

На предприятии из-за малости нагрузки и, следовательно, реактивной мощности (8кВАр), проводятся мероприятия первой группы, то есть без установки дополнительных источников реактивной мощности.

Эти мероприятия более приемлемы, поскольку для их осуществления, как правило, не требуется значительных капитальных вложений, что немаловажно для предприятия. К таким мероприятиям относятся:

-  упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования;

-  замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности;

-  понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;

-  ограничение продолжительности холостого хода двигателей;

-  применение синхронных двигателей вместо асинхронных той же мощности в случаях, когда это возможно по условиям технологического процесса;

-  повышение качества ремонта двигателей;

-  замена и перестановка малозагруженных трансформаторов;

-  отключение части трансформаторов в периоды снижения их нагрузки (в ночное время).

3.4. Расчет осветительной сети

Электроосвещение – важная часть электрики. На промышленных предприятиях 5-10% и более потребляемой энергии затрачивается на электрическое освещение. Рациональное освещение рабочих мест, производственных помещений и территорий предприятий способствует повышению производительности труда, качества работ, снижает вероятность производственных травм и имеет весьма важное гигиеническое значение.

В качестве источника света на промышленных предприятиях широко применяют лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Для питания установок электроосвещения преимущественно применяют сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением 380/220В.

Существует несколько методов расчета общего освещения. Простейший способ светотехнического расчета освещения - метод коэффициента использования. По этому методу потребный световой поток ламп в каждом светильнике Ф рассчитывается по формуле:

, (6)

электроснабжение мощность трансформатор

где Е – заданная минимальная освещенность, лк;

k – коэффициент запаса;

S – освещаемая площадь, м²;

z – отношение средней освещенности к минимальной;

N – число светильников (как правило намечаемое до расчета);

η – коэффициент использования светового потока в долях единицы.

По найденному световому потоку Ф выбирают ближайшую стандартную лампу, поток которой не должен отличаться больше чем на -10…+20%.

Все помещения, кроме основного (ремонтно-механического), освещаются лампами накаливания. Ниже приведен расчет освещения для ремонтно-механического цеха, освещаемого ДРЛ.

Расположение светильников (рисунок 4) выбрано с учетом всех правил, но откорректировано с учетом условий конструкции перекрытий и размещением технологического оборудования, а также необходимостью увеличения или возможностью снижения освещенности в отдельных точках рабочей поверхности. Из рисунка видно, что количество светильников N =22.



Рисунок 4

Расположение светильников в ремонтно-механическом цехе
Так как зрительная работа средней точности, то есть наименьший размер объекта различения 0,5-1мм (разряд зрительной работы IVб), то по справочным данным выбираем Е=500лк. Коэффициент использования светового потока η=0,67. Он также выбирается по справочным данным в зависимости от коэффициента отражения потолка 0,7, пола 0,5, а также индекса помещения, который рассчитывается по формуле:
,

где S – площадь помещения, м²;

h – высота помещения, м;

А и В – длина и ширина помещения соответственно, м.

При размещении светильников по квадратам прямоугольникам отношение средней освещенности к минимальной z=1,15. Коэффициент запаса для инструментальных цехов k=1,5. По формуле (6) вычисляю световой поток одной лампы:



Исходя из справочных, данных такой световой поток имеет лампа ДРЛ-250, характеристики которой представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Характеристики ДРЛ-250

Параметр	Значение параметра
Номинальный ток, мА	250
Габариты, мм	228Х91
Средняя продолжительность горения, ч	12000
Световой поток, лм	11500

3.5. Расчет и выбор аппаратов защиты и линий электроснабжения

В сетях и установках напряжением до 1кВ возможны ненормальные режимы, связанные с увеличением тока (сверхтоком), к которому приводят перегрузки, самозапуск электродвигателей, короткое замыкание. Эти ненормальные режимы могут привести к повреждению электрических сетей и оборудования, созданию ситуаций, опасных для персонала. Поэтому сети и установки должны быть защищены от перегрузок и токов короткого замыкания.

Согласно ПУЭ сети разделяют на защищаемые от перегрузок и токов короткого замыкания, и на защищаемые только от токов короткого замыкания. Защите от перегрузок подлежат следующие сети:

-  внутри помещений, выполненные проложенными открыто незащищенными изолированными проводами или проводами с горючей оболочкой;

-  внутри помещений, выполненные защищенными проводами, проложенными в трубах, несгораемых строительных конструкциях и т.п.;

-  сети освещения общественных и торговых помещений, служебно-бытовых помещений промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников, а также пожароопасных производственных помещений;

-  силовые сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях, когда по условиям технологического процесса или режима работы сетей может возникать их длительная перегрузка;

-  сети всех видов во взрывоопасных наружных установках независимо от условий технологического процесса или режима работы сетей.

Все остальные сети не требуют защиты от перегрузок и должны быть защищены только от токов короткого замыкания.

Основными аппаратами защиты сетей напряжением 380-660В являются предохранители с плавкими вставками и автоматические воздушные выключатели. От них требуется кратчайшее время отключения и обеспечение селективности. Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи срабатывания расцепителей автоматических выключателей должны быть минимально возможными, но не приводящими к отключению цепи при пуске электродвигателей и кратковременных перегрузках.

Защитные аппараты устанавливают в начале каждой ветви сети, т.е. на каждой линии, отходящей от шин подстанции и силовых пунктов, на каждом ответвлении от линии, на трансформаторных вводах.

Предохранители применяют в основном для защиты электроустановок от токов короткого замыкания. Предохранитель представляет собой аппарат, содержащий плавкую вставку, калиброванную на определенный ток и выполненную из легкоплавких материалов. Плавкие вставки предохранителей выдерживают ток на 30-50% выше номинального в течение одного часа и более. При токе, превышающем номинальный ток плавких вставок на 60-100%, они плавятся. Для уменьшения времени перегорания плавкой вставки ее выполняют плоской с несколькими сужениями или виде параллельно соединенных проволок с напаянными на них оловянными шариками.

Предохранитель и плавкую вставку характеризуют следующие показатели:

-  номинальное напряжение – напряжение, при котором предохранитель работает длительное время;

-  номинальный ток патрона – ток, на который рассчитаны токоведущие и контактные соединения патрона по условию длительного нагрева;

-  номинальный ток плавкой вставки – ток, который он выдерживает, не расплавляясь длительное время.

Плавкие предохранители выбирают по номинальному току плавкой вставки Ів. При этом должны быть выполнены следующие условия:

-  номинальный ток плавкой вставки должен быть не меньше максимального тока данной цепи в рабочем режиме, т.е.  , что предотвращает перегорание предохранителя при нормальном режиме работы;

-  плавкая вставка не должна перегорать при пуске самого мощного электродвигателя, подключенного к данной цепи, т.е.  ;

-  номинальный ток плавкой вставки должен быть не больше трехкратного значения допускаемого тока проводов защищаемой линии, т.е.  .

Составляется расчетная схема электроснабжения (рисунок 5), рассчитываются и выбираются аппараты защиты.



Рисунок 5

Схема ЭСН всех электроприемников ШМА

Линия Т1-ШНН, 1SF, линия без электродвигателей:

.

;  .

По справочнику выбирается автоматический выключатель ВА 51Г-31:

;  ;  ;  ;  ;  .

Линия ШНН – ШМА, SF1, линия с группой электродвигателей:

 (из сводной ведомости нагрузок по ШМА);  ;  .

По справочнику выбирается автоматический выключатель ВА 51-25:

;  ;  ;  ;  ;  .

Так как на ШМА количество электродвигателей более 5, а наибольшим по мощности является станок токарный универсальный, то

.

.

.

.

;  .

, принимаем  .

Линию ШМА-ЭД рассчитываем для каждого электроприемника отдельно, но так как есть электроприемники с одинаковыми параметрами, объединяем их в группы.

1. Дисковая маятниковая пила; электроточило наждачное; станок наждачный (2 штуки); станок фуговальный.

;  ;  .

 - номинальный ток электродвигателя.

.

Выбираем ближайшую стандартную плавкую вставку на ток  .

2. Станок фрезерный; станок горизонтально-фрезерный.

;  ;  .

.

.

Выбираем ближайшую стандартную плавкую вставку на ток  .

3. Камера малярная.

;  ;  .

.

.

Выбираем ближайшую стандартную плавкую вставку на ток  .

4. Барабан галтовочный.

;  ;  .

.

.

Выбираем ближайшую стандартную плавкую вставку на ток  .

5. Дробилка.

;  ;  .

.

.

Выбираем ближайшую стандартную плавкую вставку на ток  .

6. Станок вертикально-сверлильный.

;  ;  .

.

.

Выбираем ближайшую стандартную плавкую вставку на ток  .

7. Станок настольно-сверлильный (2 штуки); вентилятор вытяжной; вентилятор приточный.

;  ;  .

.

.

Выбираем ближайшую стандартную плавкую вставку на ток  .

8. Станок токарный универсальный.

;  ;  .

.

.

Выбираем ближайшую стандартную плавкую вставку на ток  .

9. Компрессорная установка.

;  ;  .

.

.

Выбираем ближайшую стандартную плавкую вставку на ток  .

Выбираются линии электроснабжения с учетом соответствия аппаратам защиты согласно условию:

.

 для взрыво- и пожароопасных помещений;

 для нормальных (неопасных) помещений;

 для предохранителей без тепловых реле в линии.

Линия ШНН-ШМА:

.

Выбирается сечение жилы 4мм2,   кабель трехжильный для прокладки в воздухе при отсутствии механических воздействий в резиновой оболочке не распространяющей горение АВРГ – 3 4.

Линии ШМА-ЭД:

1.  ;

2.  ;

3.  ;

4.  ;

5.  ;

6.  ;

7.  ;

8.  ;

9.  .

Выбирается сечение жилы 1мм2,  . Провод ПГВ (с медной гибкой жилой и поливинилхлоридной изоляцией) применяется для гибкого монтажа при скрытой и открытой прокладках.

Выбирается ШРМ 75-100 (шинопровод с медными шинами)

 

РП1: сварочный трансформатор, ПВ=25%; сварочный полуавтомат, ПВ=25%; термопласт автомат, ПВ=60%; пластавтомат вертикальный, ПВ=60%.

РП2 – точечная сварка, ПВ=25%.

РП3 – сварочный аппарат, ПВ=25% (2 штуки).

РП1 представлен в виде ШРС1-20 УЗ:  ;  ;  .



Рисунок 6

Схема ШРС1-20 УЗ на 5 трехфазных групп

РП2 и РП3 представлены в виде ШРС1-20 УЗ, но рассчитанных на две трехфазные группы.

.

Для прокладки в воздухе в помещениях нормальной зоной опасности при отсутствии механических повреждений выбирается кабель марки АВРГ, сечение жилы 25мм², кабель трехжильный.

Щит освещения представлен как ШОС2 – 15 – 20 – УЗ:  ;  ;  ;  .

Длительный ток в линии равен номинальному току щита. Ток плавкой вставки должен быль больше или равен длительному току, поэтому выбираю ближайшее стандартное значение  .

.

Выбираем провод марки ПРВД (гибкий с медной жилой, с резиновой изоляцией, двухжильный, скрученный, в ПВХ оболочке) применяемый в осветительных сетях сухих и сырых помещений с сечением жилы 1,5мм²,  .

Результат выбора всех линий электроснабжения и аппаратов защиты сведены в таблицу 5.

Сводная ведомость ЭСН ЭП

Таблица 5

РУ			Электроприемники					Аппараты защиты				Линия ЭСН
тип		№ п/п		n			тип				марка			L, м
1	2	3		4	5	6	7		8	9	10		11	12
РП1 ШРС1-20 УЗ	Сварочный трансформатор	3		1	6,3	47,3	ПР2-60		60	60	ПРГН 3 2,5		21	6
	Сварочный полуавтомат	4		1	10	43,8	ПР2-60		60	60	ПРГН 3 2,5		21	6
	Термопласт автомат	12		1	7	21,42	ПР2-60		60	60	ПРГН 3 2,5		21	20
	Пластавтомат вертикальный	13		1	5,5	17,03	ПР2-60		60	60	ПРГН 3 2,5		21	20
РП2	Точечная сварка	10		1	9,5	41,67	ПР2-60		60	60	ПРГН 2 2,5		21	2
РП3	Сварочный аппарат	11,27		2	8	35,09	ПР2-60		60	60	ПРГН 1 6		40	30
ШМА ШРМ 75-100	Дисковая маятниковая пила	5		1	1,5	8,95	ПР2-15		10	15	ПГВ 3 1		17	20
	Камера малярная	6		1	5	8,36	ПР2-60		25	60	ПГВ 3 1		17	25
	Барабан галтовочный	7		1	1	1,67	ПР2-15		6	15	ПГВ 3 1		17	25
	Электроточило наждачное	8		1	1,5	8,95	ПР2-15		10	15	ПГВ 3 1		17	18
	Станок наждачный	9,21		2	1,5	8,95	ПР2-15		10	15	ПГВ 3 1		17	25
	Дробилка	14		1	3	5,19	ПР2-15		15	15	ПГВ 3 1		17	10
	Станок фуговальный	15		1	1,5	8,95	ПР2-15		10	15	ПГВ 3 1		17	15
	Станок вертикально-сверлильный	16		1	1,8	3,22	ПР2-60		10	15	ПГВ 3 1		17	17
	Станок настольно-сверлильный	17,18		2	1	1,88	ПР2-15		6	15	ПГВ 3 1		17	25
	Станок токарный универсальный	19,20		2	6	10,74	ПР2-60		35	60	ПГВ 3 1		17	25
	Станок фрезерный	22		1	5	8,95	ПР2-60		35	60	ПГВ 3 1		17	30
	Станок горизонтально-фрезерный	23		1	5	8,95	ПР2-60		35	60	ПГВ 3 1		17	34
	Вентилятор вытяжной	24		1	1	1,88	ПР2-15		6	15	ПГВ 3 1		17	20
	Вентилятор приточный	25		1	1	1,88	ПР2-15		6	15	ПГВ 3 1		17	25
	Компрессорная установка	28		1	5	8,95	ПР2-60		35	60	ПГВ 3 1		17	20

3.6. Расчет токов короткого замыкания

Токи короткого замыкания рассчитывают для тех точек сети, при коротком замыкании в которых аппараты и токоведущие части будут находиться в наиболее тяжелых условиях.

Особенность расчета токов короткого замыкания в установках напряжением до 1кВ заключается в том, что кроме индуктивных учитываются и активные сопротивления цепи короткого замыкания (воздушных и кабельных линий, обмоток силовых трансформаторов, шин, коммутационной аппаратуры и т.д.). При расчетах, согласно ПУЭ и СН 174-75, следует исходить из следующих условий:

-  напряжение трансформатора неизменно и мощность системы не ограничена, т.е. хс=0 (это условие выполняется, если мощность системы примерно в 50 раз больше мощности трансформатора);

-  по режиму короткого замыкания в сетях до 1кВ должны проверяться лишь элементы, указанные в ПУЭ, т.е. распределительные щиты, силовые шкафы и токопроводы;

-  по термической стойкости к токам короткого замыкания не проверяются элементы, защищаемые плавкими предохранителями, если время их перегорания менее 0,01с. При такой быстроте отключения цепи ток короткого замыкания не успевает достигнуть амплитудного значения и, следовательно, действие будет оказывать лишь то значение тока, при котором предохранитель сработал.

Для вычисления токов короткого замыкания составляют расчетную схему, на которую наносят все данные, необходимые для расчета, и точки, в которых следует определить токи короткого замыкания. По расчетной схеме составляют схему замещения, в которой все элементы представляют в виде индуктивных и активных сопротивлений, выраженных в относительных единицах или омах.

Для расчета токов КЗ необходимо выбрать характерную линию. Обычно это линия с наиболее мощным или наиболее удаленным электроприемником. Исходя из таблицы 5, таким приемником может быть № 23 – станок горизонтально-фрезерный. Таким образом, исходными данными для расчета токов КЗ являются:

Электроприемник № 23 – станок горизонтально-фрезерный.

Pн = 5кВт; cos φ=0,85; tg φ=0,62.

LВН=1км; LКЛ1=100м; LКЛ2=34м; LШ=1м.

Требуется:

-  Составить схему замещения, пронумеровать точки КЗ;

-  Рассчитать сопротивления и нанести их на схему замещения;

-  Определить токи КЗ в каждой точке и составить «Сводную ведомость токов КЗ».

1. Составляется схема замещения и нумеруются точки КЗ в соответствии с расчетной схемой.

2. Вычисляются сопротивления элементов и наносятся на схему замещения.

-  Для системы:

.

Наружная ВЛ АС – 3х10/1,8; Iдоп=84А.

;

;

;

.

Сопротивления приводятся к НН:

;

.



Рисунок 7

Схема электроснабжения расчетная

-  Для трансформатора по справочной таблице:

;  ;  .

-  Для автоматов по справочным таблицам:

1SF  .

SF1  .

Сопротивление предохранителей не учитывается.

-  Для кабельных линий по справочным таблицам:

КЛ1:  ;  .

.

.

КЛ2:  ;  .

.

.

-  Для шинопровода ШРМ 75 - 100 по справочным таблицам сопротивления не учитываются.

-  Для ступеней распределения по справочнику:

; 



Рисунок 8

Схема замещения

3. Упрощенная схема замещения; вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему (рисунок 9).

.

.

.

.

.

.



Рисунок 9

Схема замещения упрощенная

4. Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в «Сводную ведомость» (таблица 6).

;  .

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

5. Определяются коэффициенты Ку и q

.

.

.

.

.

6. Определяются трехфазные и двухфазные токи КЗ и заносятся в таблицу 6

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

7. Составляется схема замещения для расчета однофазных токов КЗ (рисунок 10) и определяются сопротивления.



Рисунок 10

Схема замещения для расчета однофазных токов КЗ
Для кабельных линий:

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Результаты расчета токов КЗ представлены в «Сводной ведомости токов КЗ» (таблица 6).

Сводная ведомость токов КЗ

Таблица 6

Точка КЗ
К1	74,38	103,84	127,73	0,72	1,1	1,01	1,81	2,81	1,81	1,57	15	0,54
К2	882,18	215,34	908,08	4,097	1,0	1	0,24	0,34	0,24	0,21	1597	0,11
К3	1511,18	219,862	1527,09	6,87	1,0	1	0,14	0,2	0,14	0,12	2855	0,105

3.7. Проверка элементов цеховой сети

Электрические аппараты, провода, кабели и шины должны выдерживать кратковременные импульсы электродинамических сил и тепловые импульсы, возникающие в момент короткого замыкания. Поэтому при выборе аппаратов и проводников необходимо рассчитывать их не только по условиям длительной работы в нормальном нагрузочном режиме, но и проверять динамическую устойчивость при коротком замыкании.

Шины выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, условиям окружающей среды и проверяют на термическую и динамическую устойчивости.

Кабели выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, способу прокладки, условиям окружающей среды и проверяют на термическую устойчивость при коротком замыкании.

Предохранители выбирают по конструктивному исполнению, роду установки, номинальным току и напряжению и проверяют на отключающую способность.

Включатели нагрузки выбирают по номинальным току и напряжению и проверяют на термическую и динамическую устойчивости, а также отключающую способность в нормальном рабочем режиме.

Проверку элементов цеховой сети произведем для той же линии, что и токи КЗ, для остальных линий проверка производится аналогично.

Таким образом, исходными данными для проверки является характерная линия электроснабжения. Необходимо проверить аппараты защиты и проводники по токам КЗ, а также линию электроснабжения по потере напряжения.

1.  Согласно условиям по токам КЗ аппараты защиты проверяются:

-  на надежность срабатывания:

1SF:  ; 0,54кА 0,3кА.

SF1:  ; 0,11кА 0,075кА.

FU:  ; 0,105кА=0,105кА.

Надежность срабатывания автоматов и предохранителя обеспечена.

-  на отключающую способность:

1SF:  ,

,

7 > 2,55.

SF1:  ,

,

3 > 0,34.

Автоматы при КЗ отключаются не разрушаясь.

-  на отстройку от пусковых токов – учтено при выборе Ко для IУ(КЗ) каждого автомата:  .

2.  Согласно условиям проводники проверяют:

-  на термическую стойкость:

КЛ (ШНН-ШМА):  ,

=4 мм2,

.

КЛ (ШМА-ЭП):  ,

.

По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют.

-  на соответствие выбранному аппарату защиты – учтено при выборе сечения проводника.

3.  Согласно условиям шинопровод проверяется:

-  на динамическую стойкость:

.

Для алюминиевых шин  .

.

.

.

.

.

.

Шинопровод динамически устойчив.

-  на термическую стойкость:

.

.

.

400мм2>4мм²

Шинопровод термически устойчив, следовательно, он выдержит кратковременно нагрев при КЗ до 2000С.

4.  По потере напряжения линия электроснабжения должна удовлетворять условию  . Составляется расчетная схема для потерь напряжения (рисунок 11) и наносятся необходимые данные.



Рисунок 11

Расчетная схема для определения 

Так как токи участков известны, то наиболее целесообразно выбрать вариант расчета   по токам участков.





.

 - что удовлетворяет условию для силовой нагрузки.

Выполненные проверки элементов ЭСН показали их пригодность на всех режимах работы.