Электроснабжение шлифовального цеха. Курсовой Шлифовальный цех. Расчётно техническая часть
 Скачать 329.78 Kb.
|
|
1.8 Расчет токов короткого замыкания Вычисление токов короткого замыкания производятся для определения условий работы потребителей при аварийных режимах; выбора электрических аппаратов, шин, изоляторов, силовых кабелей; проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики; проектирование защитных заземлений; подбора характеристик разрядников для защиты от перенапряжений. Для начала расчетов токов короткого замыкания строится упрощенная однолинейная схема согласно рисунку 2, по ней – схема замещения согласно рисунку 3. В данном курсовом проекте расчет сопротивлений схемы замещения осуществляется в именованных единицах (мОм). Точки короткого замыкания указаны на рисунке 3. Пересчитываем удельное сопротивление высоковольтной кабельной линии в мОм      Рисунок 2 – Упрощённая однолинейная схема Рассчитываем ток периодической составляющей тока короткого замыкания в начальный момент времени,  , кА, по формуле где  – напряжение в точке короткого замыкания, В; – полное сопротивление данного участка цепи, мОм.  Рисунок 3 – Схема замещения Находим отношение индуктивного сопротивления к активному  По справочнику [1, рисунок 7.4] определяем значение ударного коэффициента  .Рассчитываем ударный ток  , кА  кА.Пересчитываем сопротивления трансформатора  , мОм    По току цеха Imц = 259,79 А, принимаем к установке с низкой стороны трансформатора по справочнику [11] выключатель типа ВА62  .По каталогу [7, таблица 2-22, 2-23] определяем индуктивное сопротивление катушки выключателя ха = 0,094 мОм, активное сопротивление катушки ra = 0,12мОм и переходное сопротивление контактов rк = 0,25 мОм. Рассчитываем ток короткого замыкания в точке к2   мОм,  мОм,   , кА.  Аналогично выполняем расчёт токов короткого замыкания в точках к3 и к4. Производим расчёт в точке к3. Находим сопротивления выключателя ВА 51-35   0,28 мОм;  0,36 мОм;  0,6 мОм.Сопротивления кабельной линии идущей к шкафу ШР 1     ,  мОм,   , кА.Производим расчёт в точке к4. Сопротивления выключателя ВА 13-25   мОм;  мОм;  мОм, мОм, мОм,  ,  мОм,  , кА.1.9 Выбор электрооборудования и проверка его на действие токов короткого замыкания Электродинамические усилия в токоведущих частях выключателей, разъединителей и других аппаратов трудно даются расчету, поэтому заводы-изготовители указывают предельный сквозной ток, короткого замыкания (амплитудное значение), ток предельный сквозной (ток динамический), который не должен быть меньше найденного, при расчете короткого замыкания, т.е. проверка производится по условию iпр.скв(iдин) > iу. Проверка аппаратов на термическую стойкость производится по току термической стойкости Iтер, заданному заводом изготовителем и расчетному времени термической стойкости, по каталогу Iтерм. Аппарат термически стоек, если тепловой импульс Bк, кА2с, не превышает квадратного значения тока термической стойкости Iт, кА, на время термической стойкости tт, с т.е. Bк < Iт2·tт. Для II категории по надёжности электроснабжения в качестве защитной аппаратуры с высокой стороны трансформатора выбираем по справочнику [12, таблица 5.3] к выключатель нагрузки с предохранителем и заземляющими ножами типа ВНПз – 17 на напряжение U = 10кВ и номинальным током Iн = 200 А; предохранитель типа ПК 10/30, с наибольшим номинальным током патрона Iп = 30 А > Im(10) = 10,47 А. Согласно ПУЭ [4, пункт 1.4.3] аппараты и проводники защищенные предохранителями на действие токов короткого замыкания не проверяются, поэтому выключатель нагрузки принимаем к окончательной установке. Для подключения катушек измерительных приборов, реле релейной защиты, автоматики сигнализации и счетчиков принимаем к установке измерительные трансформатор по справочнику [12, таблица 5-9] тока ТПЛ-10, проходной, с литой изоляцией с первичным током Iн = 200 А, со вторичным током Im = 5 А, классом точности 0,5 и допустимой нагрузкой в классе точности rном0,5 = 0,4 Ом. Для подключения катушек измерительных приборов принимаем по справочнику [12, таблица 5-13] трансформатор напряжения однофазный с естественным масляным охлаждением типа НОМ-10 с первичным напряжением Uн1=10 кВ с номинальным напряжением вторичной обмотки Uн2 =100 В, номинальной мощностью в классе точности 0,5 Sн 0,5=75 ВА. В соответствии с ПУЭ [4, пункт 1.4.3] трансформатор напряжения не проверяется на действие токов к.з., так как защищён предохранителем типа ПКТН – 10 – У3. Проверим шину на термическую стойкость. Данная проверка осуществляется по условию  Рассчитываем тепловой импульс тока к.з. в точке к2 Bk к2, А Bk к2 = Iп.0 к22 · (tз + tв + Tа), Bk к2 = 100002 · (0+ 0,04 +  )= 5200000 А2·с,  Рассчитываем минимальное сечение шины Fmin, мм2  где  – коэффициент, зависящий от допустимой температуры при коротком замыкании и материала проводника, принимаем = 88,для алюминиевых шин с напряжением U ≤ 10 кВ.  Т.к. принятое сечение больше минимального, то шина проходит по термической стойкости. Проверим шины на динамическое действие токов к.з. Данная проверка шин осуществляется исходя из условия, что расчётное напряжение в материале шин от изгиба меньше допустимого σрасч < σдоп = 75 МПа. Находим усилие, действующее на шинную конструкцию при трёхфазном замыкании F(3), Н,  где l – расстояние между изоляторами шинной конструкции, м, принимаем l = 0,9 м; a – расстояние между фазами, м, принимаем по справочнику [5, страница 140] а = 0,06 м, так как Sн = 400 кВА.  Находим изгибающий момент М, Н·м   Определяем момент сопротивления сечения W, см3, при расположении шин плашмя по формуле  где b и h – размеры поперечного сечения шины, см.  Рассчитываем напряжение в материале шин от изгиба σрасч , МПа   Т.к. расчетные параметры меньше допустимых, то шины принимаем к окончательной установке. 1.10 Релейная защита Для обеспечения надёжной работы релейная защита должна иметь избирательность (селективность), обладать высокой чувствительностью ко всем видам повреждений на защищаемой линии, быть выполнена по наиболее простой схеме с наименьшим числом аппаратов. Защита, устанавливаемая на силовом трансформаторе, должна обеспечивать его отключение при междуфазных и витковых коротких замыканиях, а также при замыканиях на землю, или подавать сигнал о ненормальном режиме работы трансформатора. Виды защит, устанавливаемых на трансформаторе, определяются мощностью трансформатора, его напряжением, местом установки и другими требованиями, предъявляемые к его эксплуатации. Для трансформаторов с сухой изоляцией может быть применена дифференциальная продольная защита, основанная на принципе сравнения токов в начале и конце защищаемого участка. Продольная дифференциальная защита действует при междуфазных коротких замыканиях, обладает высокой чувствительностью и является быстродействующей. Контроль температуры трансформаторов может осуществляться в обмотке низшего напряжения применением терморезистора с положительным температурным коэффициентом (РТС), РТ 100 или термометра с капиллярной трубкой. При этом будет контролироваться температура обмотки низшего напряжения. В преобразовательном трансформаторе дополнительно контролируется температура магнитопровода. Экономичнее всего является контроль при помощи терморезистора с положительным температурным коэффициентом и отключающего прибора без показаний температуры. Каждый трансформатор снабжён как минимум одним контурным шлейфом с положительным температурным коэффициентом для отключения. Воздушные и кабельные линии электропередачи, имея большую протяженность подвержены различным видам повреждений. Воздушные линии могут повреждаться от грозовых разрядов, гололёда, сильного ветра, загрязнение изоляторов и т. п. Кабельные линии, проложенные в земле, могут повреждаться из-за ухудшения условии охлаждения, коррозии оболочек кабеля, осадки почвы при земляных работах. Указанные причины повреждения воздушных и кабельных линий могут вызвать междуфазные короткие замыкания или замыкания отдельных фаз на землю. Защиты линий отличаются большим многообразием, и их выбор зависит от схемы и напряжения сети, а также от категории потребителей. Для электроснабжения промышленных предприятий принимают линии с односторонним питанием, где используется максимально – токовая защита, токовая отсечка, токовая поперечная дифференциальная защита параллельных линий, а также защиты от замыканий на землю. Максимальная токовая защита применяется, главным образом, для защиты радиальных линий с односторонним питанием. Она обычно не обеспечивает селективного ступенчатого действия в кольцевой сети, так как изменением выдержек времени максимальных токовых защит получить её селективного действия невозможно. Максимально направленная защита может подействовать на отключение выключателя в случае, если сработает не только токовое реле, но и реле направления мощности, причём последнее замыкает контакты при направлении мощности короткого замыкания от шин подстанций в линию. Для защиты параллельных линий применяют токовую поперечную дифференциальную защиту. На большинстве предприятий различных отраслей промышленности обычно применяют асинхронные и синхронные электродвигатели различных мощностей напряжений. Электродвигатели мощностью Рн ≤ 300 кВт, устанавливаемых на неответственных механизмах, могут защищаться высоковольтными предохранителями типа ПК. От однофазных коротких замыканий на землю устанавливают защиту только для двигателей с током замыкания на землю выше Iк.з. = 10 А. Осуществляется она трансформатором тока нулевой последовательности, действующим через токовое реле на промежуточное и далее на катушку отключения. Защита от токов перегрузки осуществляется реле типа РТ-80 с зависимой от тока выдержкой времени, включенным, так же, как и реле максимально-токовой защиты РТМ, на разность токов. Устанавливается она на двигателях, когда возможны перегрузки по техническим причинам или тяжелые условия пуска и самозапуска. Защита минимального напряжения устанавливается, чтобы обеспечить самозапуск наиболее ответственных электродвигателей и отключить неответственные электродвигатели, отсутствие которых в течение некоторого времени не отразится на производственном процессе. Перечисленные виды защит применяют как для асинхронных, так и для синхронных высоковольтных двигателей. Защита статических конденсаторных батарей напряжением U > 1кВ может выполняться предохранителями типа ПК или реле мгновенного действия типа РТМ. Защита от замыканий на землю осуществляется токовым реле, действующим через промежуточное реле на отключение. Защита конденсаторных батарей при однофазных замыканиях на землю устанавливается в двух случаях: когда токи замыкания на землю выше Iк.з. = 20 А и когда защита от междуфазных коротких замыканий не срабатывает. 1.11 Расчет заземляющего устройства При обслуживании электроустановки опасность представляют не только неизолированные токоведущие части, находящиеся под напряжением, но и те конструктивные части электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции. Для защиты людей от поражения электрическим током согласно ПУЭ [4, пункт 1.7.32] при повреждении изоляции применяется одна из следующих защитных мер: заземление, зануление, защитное отключение, разделительный трансформатор, двойная изоляция, малое напряжение, выравнивание потенциалов. В соответствии с ПУЭ [4, пункт 1.7.35] для заземления электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители. Если при использовании естественных заземлителей сопротивление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеет допустимое значение, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве и допустимые плотности токов в естественных заземлителях, выполнение искусственных заземлителей в электроустановках до 1 кВ не обязательно. Согласно ПУЭ [4, пункт 1.7.62] сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов или трансформаторов или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Рассчитываем сопротивление растеканию тока через трубы холодного водоснабжения  , Ом, по формуле где  – удельное сопротивление грунта, с учетом коэффициента сезонности  определяем по формуле где  – рекомендуемое каталогами удельное сопротивление грунта,принимаем по справочнику [11, таблица 6-4]  Омдля супеска;  – коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта, принимаем для работ с умеренным климатом  ; ρ=300·1,45=435 Ом · м;l – длина трубы, м принимаем l =300 м; d – диаметр трубы, м, принимаем d=0,3 м; t – глубина заложения трубы, м, принимаем   Так как сопротивление растеканию тока через трубы холодного водоснабжения не превышает требуемых значений  Ом для сетей с глухозаземленной нейтралью  , поэтому принимаем заземлители к предварительной установке. Окончательное решение будет принято после испытаний.ЗАКЛЮЧЕНИЕ Работа над курсовым проектированием заключалась в выборе рациональной схемы электроснабжения отдельно взятого цеха, в данном случае шлифовального цеха инструментального завода. Цель электроснабжения - обеспечение надежности электроснабжения промышленного производства на всех его этапах, а также улучшение экономических показателей в плане производства, распределения и потребления электрической энергии. Здесь рассмотрены вопросы по расчету электрических нагрузок цеха. В данном цехе расположены электроприемники с различными режимами работы и технологическими особенностями, предназначенные для ремонта электрических машин. В качестве источника электроснабжения выбрана КТП. Для компенсации реактивной мощности Q - БСК типа УКЗ-0,38-50УЗ. Рассчитаны и выбраны провода и кабели распределительной и магистральной сетей, конструктивное исполнение распределительной сети. Далее был рассчитан, выбран питающий кабель на 10 кВ марки ААШв сечением (3x16) мм2. Рассчитано защитное заземление. Приняты к установке по периметру цеха прутковые заземлители диаметром 0,3 м, длиной 3 м, с расстоянием между заземлителями 3 м. Далее описана релейная защита КТП. Завершающим этапом проектирования является графическая часть курсового проекта из двух листов формата А1, на которых показаны план расположения электрооборудования и схема электрическая однолинейная электроснабжения цеха. Список использованных источников Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Энергоиздат, 2021. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Высшая школа, 2019. Шеховцов В.П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2020. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. - М: Издательство «Мастерство», 2020. Справочник по проектированию электроснабжения. Под редакцией Барыбина Ю.Г. - М.: Энергоиздат, 2020. Постников Н.П., Рубашов Г.М. Электроснабжение промышленных предприятий. - Л.: Стройиздат, 2019. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). М.: Издательство ДЕАН, 2019. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередач и сетей. Под редакцией Большам Я.М., Крупович В.И. - М.: Энергия, 1975. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование ОУ и электроустановок промышленных механизмов. – М. ФОРУМ, 2020. Справочник. Автоматические выключатели общего применения до 630А. - М.: Информэлектро, 2020. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. Под редакцией Крупович В.И., Барыбина Ю.Г., Самовера М.Л. - М.: Энергоиздат, 2020. Крючков И.П., Кувшинcкий Н.Н., Неклепаев Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций. - М.: Энергия, 2018. Каталог. Таврида Электрик, 2021. Справочник по проектированию электрических сетей и электрообору-дования. Под редакцией Крупович В.И., Барыбина Ю.Г. - М.: Энергоиздат, 2020. |