Проектирование системы электроснабжения домостроительной компании
 Скачать 2.06 Mb.
|
|
Выбор распределительных пунктов (ПР) Распределительные пункты выбирают по степени защиты, по номинальному току ввода, по количеству отходящих линий, типу защитного аппарата (с предохранителями или с автоматическими выключателями) и номинальному току аппаратов для присоединений. В качестве силовых распределительных пунктов в цехе выбираем типовые РП серии ПР 8503 с автоматическими выключателями. По данным таблицы 23 согласно [1 стр.248] примем тип распределительных пунктов. Результаты сведены в таблицу 24. Таблица 24 – Распределительные пункты цеха
Выбор магистрального (ШМА) и радиальных шинопроводов (ШРА) Магистральные и распределительные шинопроводы, применяемые в цеховых сетях для передачи и распределения электроэнергии, выбираются таким образом, чтобы номинальный ток шинопровода Iном был не менее расчетного тока:  где Iном – номинальный ток шинопровода, А. При этом для одного магистрального шинопровода величина Iном определяется по номинальной мощности трансформатора, питающего этот шинопровод. Для оценки уровня напряжения, подводимого к ЭП, запитанным от шинопроводов, необходимо учитывать потери напряжения. При токе нагрузки, близком к номинальному току шинопровода, потери напряжения допускается определять по линейной потере напряжения на 100 м шинопровода по формуле:  где ΔUлин.ШРА – линейная потеря напряжения шинопровода, В; Lрасч – длина шинопровода до точки подключения нагрузки, м. Выбор ШМА:  Используя справочную литературу [1, П 1.1], выбираем магистральный шинопровод ШМА 4-1250 с номинальным током 1250 А, амплитудным значением тока КЗ – 70 кА, потерей напряжения на длине 100 м – 8,1В. Согласно схеме электроснабжения цеха (Приложение 1) длина ШМА – 20 м. Рассчитаем потери напряжения:  Выбор ШРА1:  Используя справочную литературу [1, П 1.3], выбираем магистральный шинопровод ШРА-73 с номинальным током 250 А, амплитудным значением тока КЗ – 15 кА, потерей напряжения на длине 100 м – 9,5 В. Согласно схеме электроснабжения цеха (Приложение 1) длина ШРА1 – 18 м. Рассчитаем потери напряжения:  Выбор ШРА2:  где  – удельное активное и индуктивные сопротивления шинопровода, Ом/км;  – средневзвешанный кэффициент нагрузки шинопровода; – расчетный ток i-той нагрузки, А; – длина шинопровода от ввода до точки подключения i-той нагрузки, км. Используя справочную литературу [1, П 1.3], выбираем магистральный шинопровод ШРА-73 с номинальным током 250 А, амплитудным значением тока КЗ – 15 кА, потерей напряжения на длине 100 м – 9,5 В. Согласно схеме электроснабжения цеха (Приложение 1) длина ШРА1 – 18 м. Рассчитаем потери напряжения: Выбор сечений линий питающей сети цеха Выбор сечений проводников питающей сети цеха производится из условий допустимого нагрева длительно протекающим максимальным током нагрузки, допустимой потери напряжения, по условию соответствия выбранному аппарату защиты. По условию нагрева длительным расчетным током:  где Iдоп – допустимый ток кабеля или провода в нормальном режиме; Iрасч – длительный расчетный ток линии. По условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты:  где Iзащ– ток уставки срабатывания защитного аппарата; Kзащ – кратность длительно допустимого тока для провода или кабеля по отношению к току срабатывания защитного аппарата. Значения Kзащ и Iзащ определяют из [1, табл. 9.4] в зависимости от характера сети, типа изоляции проводов и кабелей, условий окружающей среды. При прокладке нескольких кабелей и более четырех проводов в одной трубе, траншее, лотке, коробе, а также при значительном отличие температуры окружающей среды от стандартной, в расчетные формулы вводится поправочный коэффициент на условия прокладки Кпрокл:  где К1, К2 – коэффициенты, учитывающие влияние температуры окружающей среды и влияние рядом проложенных кабельных линий, соответственно. Для определения К1 используется табл. 1.3.3 ПУЭ. Для определения К2 используется табл. 1.3.12, 1.3.26 ПУЭ. Пример выбора сечения линии от ШМА до ПР2: Класс среды нормальный - Отсутствует технологическая пыль, газы или пары, способные нарушать нормальную работу оборудования. Относительная влажность не превышает 60 % при 20 ºС. Все линии в цехе проложены открыто в лотках. В соответствии с данными условиями:  Iрасч=58,59 А, по таблице 1.3.7 ПУЭ выбираем сечение токопроводящей жилы S=25 мм2, Iдоп=69 А. Проверка по условию нагрева длительным расчетным током:  По условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты:  Выбранное сечение не проходит проверку по условию соответствия выбранному аппарату защиты, поэтому выбираем сечение S=35 мм2. Принимаем кабель марки АВВГ- (4х35):Iдоп=82,8 А. Пример выбора сечения линии от ПР2 до ЭП58(Намоточный станок): В соответствии с температурными условиями и условиями прокладки:  Iрасч=9,5 А, по таблице 1.3.7 ПУЭ выбираем сечение токопроводящей жилы S=4 мм2, Iдоп=24,84 А. Проверка по условию нагрева длительным расчетным током:  По условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты:  Принимаем кабель марки АВВГ- (4х4):Iдоп=24,84 А. 87 Результаты расчета сечений сети цеха приведены в таблице 25. Таблица 25 – Выбop cечений линий цеха
Расчет токов короткого замыкания в сети ниже 1000 В Особенности расчета токов КЗ в сетях до 1000 В: мощность системы (Scист) принимается бесконечной, т. е. напряжение на шинах цеховых ТП считается неизменным при КЗ в сети до 1 кВ; учитываются активные и индуктивные сопротивления до точки КЗ всех элементов сети; При расчетах токов КЗ необходимо учитывать следующие сопротивления: 1) индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, включая силовые трансформаторы, проводники, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей; 2) активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи; 3) активные сопротивления различных контактов и контактных соединений; 4) значения параметров синхронных и асинхронных электродвигателей. Расчет ведется в именованных единицах, напряжение принимается на 5 % выше номинального напряжения сети (U = 1,05∙Uном.сети = 400 В при Uном.сети = 380 В) Расчет трехфазных токов КЗ Ток трехфазного КЗ определяется по формуле:  где Zрез – полное сопротивление до точки КЗ, Ом. Ударный ток КЗ определяется по формуле:  где kуд – ударный коэффициент тока КЗ, определяется по кривым затухания [1.рис 7.1]. Для расчета токов КЗ составим расчетную схему – упрощенную однолинейную схему электроустановки, в которой учтём все источники питания, трансформаторы, воздушные и кабельные линии.  Рисунок 11 – Расчетная схема распределительной сети Расчет ведем в абсолютных единицах. Определяем сопротивления для расчета трехфазного КЗ, используя справочные данные [5]. Сопротивления трансформатора: Rтр = 3,1 мОм Хтр = 13,6 мОм Сопротивления автоматического выключателя QF1: RQF1 = 0,12 мОм ХQF1 = 0,13 мОм RkQF1 = 0,25 мОм Сопротивления автоматического выключателя QF2: RQF2 = 0,4 мОм ХQF2 = 0,5 мОм RkQF2 = 0,6 мОм Сопротивления автоматического выключателя QF3: RQF3 = 0,4 мОм ХQF3 = 0,5 мОм RkQF3 = 0,6 мОм Сопротивления автоматического выключателя QF4: RQF3 = 0,4 мОм ХQF3 = 0,5 мОм RkQF3 = 0,6 мОм Сопротивления первичной обмотки трансформатора тока ТТ: RТТ = 0,07 мОм ХТТ = 0,05 мОм Сопротивления кабельной линии КЛ1: RКЛ1 = r0∙l= 0,261∙27 = 7,047 мОм ХКЛ1 = х0∙l = 0,08∙27 = 2,16 мОм Сопротивления кабельной линии КЛ2: RКЛ2 = r0∙l= 1,95∙49 = 95,55 мОм ХКЛ2 = х0∙l = 0,095∙49 = 4,655 мОм Сопротивления кабельной линии КЛ3: RКЛ3 = r0∙l= 3,12∙21 = 65,52 мОм ХКЛ3 = х0∙l = 0,099∙21 = 2,079 мОм Сопротивление шинопровода ШМА: RШМА = r0∙l= 0,034∙20 = 0,68 мОм ХШМА = х0∙l = 0,016∙20 = 0,32 мОм Переходные сопротивления ступеней распределения: RРУ НН = 15 мОм RПР3 = 20 мОм RПР4 = 25 мОм Активные переходные сопротивления неподвижных контактных соединений: RkШМА = 0,0034 мОм RkКЛ1 = 0,056 мОм RkКЛ2 = 0,085 мОм RkКЛ3 = 0,085 мОм Упростим схему замещения, определив эквивалентные сопротивления на участках схемы между точками КЗ R1 = Rтр+RQF1+RРУНН+RkШМА+RШМА+RТТ+ RkQF1 = 3,1+0,12+15+0,0034+0,68+0,07+0,25 = 19,223 мОм Х1 = Хтр+ХQF1+ ХШМА+ ХТТ = 13,6+0,13+0,32+0,05 = 14,1 мОм R2=RQF2+ RkQF2+RkКЛ1+RКЛ1+RПР3=0,4+0,6+0,056+7,047+20=28,103 мОм Х2 = ХQF2 + ХКЛ1 = 0,5 + 2,16 = 2,66 мОм R3=RQF3+ RkQF3+RkКЛ2+RКЛ2+RПР4=0,4+0,6+0,085+95,55+25=121,635 мОм Х3 = ХQF3 + ХКЛ2 = 0,5 + 4,655 = 5,155 мОм R4=RQF4+ RkQF4+RkКЛ3+RКЛ3 =0,4+0,6+0,085+65,52=66,605 мОм Х4 = ХQF4 + ХКЛ3 = 0,5 + 2,079 = 2,579 мОм  Рисунок 12 – Упрощенная схема замещения цеховой сети Пример расчета тока КЗ для точки К1:    Результаты расчетов токов КЗ для остальных точек приведены в таблице 26. Расчет однофазных токов КЗ Ток однофазного КЗ определяется по формуле:  где Uф – фазное напряжение в точке КЗ, В; Zф-0 – полное сопротивление петли «фаза нуль» до точки КЗ, мОм; Z(1)тр – полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, мОм. К схеме замещения нужно добавить сопротивления нулевых проводников. Сопротивления нулевой жилы кабельных линий и шинопровода: R0-КЛ1 = r0∙l= 0,261∙27 = 7,047 мОм R0-КЛ2 = r0∙l = 1,95∙49 = 95,55 мОм R0-КЛ3 = r0∙l = 3,12∙21 = 65,52 мОм R0-ШМА = r0∙l = 0,068∙20 = 1,36 мОм Кроме этого изменятся индуктивные сопротивления кабельных линий и шинопровода: ХКЛ1 = х0∙l = 0,1∙27 = 2,7 мОм ХКЛ2 = х0∙l = 0,2∙49 = 9,8 мОм ХКЛ3 = х0∙l = 0,25∙21 = 5,25 мОм Х0-ШМА = х0∙l = 0,053∙20 = 1,06 мОм Сопротивления трансформатора:  Упрощенная схема замещения цеховой сети для расчета токов однофазных КЗ не изменится, однако значения сопротивлений будут другими. R1 = R0-ШМА +RQF1+RРУНН+RkШМА+RШМА+RТТ+ RkQF1 = 1,36+0,12+15+0,0034+0,68+0,07+0,25 = 17,483 мОм Х1 = Х0-ШМА +ХQF1+ ХШМА+ ХТТ = 1,06+0,13+0,32+0,05 = 1,56 мОм R2=RQF2 + RkQF2 +RkКЛ1 +RКЛ1 +R0-КЛ1 +RПР3= 0,4+0,6+0,056+7,047+7,047+20 = 35,15 мОм Х2 = ХQF2 + ХКЛ1 = 0,5 + 2,7 = 3,2 мОм R3=RQF3+ RkQF3+RkКЛ2+ R0-КЛ2+ RКЛ2+RПР4= 0,4+0,6+0,085+95,55+95,55+25=217,185 мОм Х3 = ХQF3 + ХКЛ2 = 0,5 + 9,8 = 10,3 мОм R4=RQF4+ RkQF4+RkКЛ3+RКЛ3+R0-КЛ3 =0,4+0,6+0,085+65,52+65,52=132,125 мОм Х4 = ХQF4 + ХКЛ3 = 0,5 + 5,25 = 5,75 мОм Пример расчета тока КЗ для точки К1:   Результаты расчетов токов КЗ для остальных точек приведены в таблице 26. Таблица 26 – Сводная ведомость токов КЗ
Расчет питающей и распределительной сети по условиям допустимой потери напряжения. Построения эпюры отклонений напряжения Согласно ПУЭ для силовых сетей отклонение напряжения от номинального должно составлять не более ±5% Uн. Для осветительных сетей промышленных предприятий и общественных зданий допускается отклонение напряжения от +5 до -2,5 % Uн, для сетей жилых зданий и наружного освещения ±5% Uн. Расчет цеховой сети по условиям допустимой потери напряжения и построение эпюры отклонения напряжения выполняется для цепочки линии от шин ГПП до зажимов одного наиболее удаленного от цеховой ТП или наиболее мощного ЭП для режимов максимальных и минимальных нагрузок. Для расчета выберем цепь ГПП - ТП4 – ШМА - ПР3 – ПР4 - ЭП 34 (Пресс ножницы). Последовательность расчета: 1. Составляется расчетная схема замещения сети 2. Определяются возможные режимы работы схемы, и для каждого режима определяются расчетные нагрузки. 3. Производится расчет для каждого режима. 4. По данным расчета строится эпюра отклонений напряжения для каждого режима. ТП-4 – однотрансформаторная подстанция, поэтому расчет цеховой сети по условиям допустимой потери напряжения и построение эпюры отклонения напряжения выполняется режимов максимальных и минимальных нагрузок. Режим максимальных нагрузок По результатам расчета электрических нагрузок используем известные нагрузки узлов сети для максимального режима.  Рисунок 13 – Радиальная схема для расчета отклонения напряжения Участок 1 – 2 Расчетная активная нагрузка на участке 1 – 2:  где Ррасч.ТП4 – расчетная активная нагрузка ТП-4 (определена методом коэффициента расчетной активной мощности). ∆РТр - потери активной мощности в трансформаторе ТП-4. Расчетная реактивная нагрузка на участке 1 – 2:  где Qрасч.ТП4 – расчетная реактивная нагрузка ТП-4 (определена методом коэффициента расчетной активной мощности). ∆QТр - потери реактивной мощности в трансформаторе ТП-4. QБК_ТП4 – мощность конденсаторных батарей, установленных на ТП-4. Потери напряжения на данном участке определим по выражению:  где R1-2, X1-2 – активное и индуктивное сопротивления КЛ-4, питающей ТП-4. U1 – напряжение на шинах КРУ ГПП. Величину напряжения в начале участка в максимальном режиме принимаем равным U1=10,5 кВ.   Участок 2 – 3 Потоки мощности, передаваемые через вторичную обмотку цехового трансформатора:  где Ррасч.ТП4 – расчетная активная нагрузка ТП-4 (определена методом коэффициента расчетной активной мощности).  где Qрасч.ТП4 – расчетная реактивная нагрузка ТП-4 (определена методом коэффициента расчетной активной мощности). QБК_ТП4 – мощность конденсаторных батарей, установленных на ТП-4. Потери напряжения на участке определяются потерей напряжения на цеховом трансформаторе и определяется по выражению:  где Ua, Uр – активная и реактивная составляющие напряжения КЗ, Uk%.  – коэффициенты мощности по нагрузке трансформатора (с учетом установки компенсирующих устройств).Активная составляющая напряжения короткого замыкания цехового трансформатора определяется:   Коэффициенты мощности для вторичной нагрузки цехового трансформатора определяем по выражению:    – отношение фактической нагрузки одного трансформатора к его номинальной мощности в рассматриваемом режиме работы:   Участок 3 – 4 Расчетная активная нагрузка на участке 3 – 4:  где Ррасч.ТП4 – расчетная активная нагрузка ТП-4 (определена методом коэффициента расчетной активной мощности). Расчетная реактивная нагрузка на участке 3 – 4:  где Qрасч.ТП4 – расчетная реактивная нагрузка ТП-4 (определена методом коэффициента расчетной активной мощности).   Участок 4 – 5 Расчетная активная нагрузка на участке 4 – 5:  где РПР3-ПР4 – расчетная активная нагрузка ПР3-ПР4 (определена методом коэффициента расчетной активной мощности). Расчетная реактивная нагрузка на участке 4 – 5:  где QПР3-ПР4 – расчетная реактивная нагрузка ПР3-ПР4 (определена методом коэффициента расчетной активной мощности).   Участок 5 – 6 Расчетная активная нагрузка на участке 5 – 6:  где РПР4 – расчетная активная нагрузка ПР4 (определена методом коэффициента расчетной активной мощности). Расчетная реактивная нагрузка на участке 5 – 6:  где QПР4 – расчетная реактивная нагрузка ПР4 (определена методом коэффициента расчетной активной мощности).   Участок 6 – 7 Расчетная активная нагрузка на участке 6 – 7:  где Рном.ЭП34 – номинальная активная мощность ЭП 34. Расчетная реактивная нагрузка на участке 6 – 7:  где Qном.ЭП34 – – номинальная реактивная мощность ЭП 34.   Режим минимальных нагрузок Величину напряжения в начале участка в режимеминимальных нагрузок принимаем равным U1=10 кВ. Для определения потоков мощностей минимального режима необходимо воспользоваться характерным суточным графиком электрических нагрузок. В нашем случае примем Pmin=0,3∙Pmax, а минимальная реактивная мощность Qmin=0,5∙Qmax.       После этого расчет повторяется по принципу расчета максимального режима, но при уменьшенной передаваемой мощности. Результаты расчета представлены в таблице 27. Таблица 27 – Результаты расчета режимов
На рисунке 14 представлены эпюры отклонения напряжения для максимального и минимального режимов.  Рисунок 14 – Эпюры отклонения напряжения | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
