Выбор и обоснования схемы элетроснабжения и устанавливаемого электрического оборудования для проектируемого объекта

Выбор и обоснования схемы элетроснабжения и устанавливаемого электрического оборудования для проектируемого объекта

Расчет электрических нагрузок

Расчет осветительных нагрузок

Компенсации реактивной мощности

Выбор силовых трансформаторов

Выбор кабелей ввода

Расчёт тока короткого замыкания на шинах 0,4 кВ цеховой подстанции

Выбор защитной коммутационной аппаратуры и проводниковой продукции

Выбор и проверка высоковольтного выключателя

11. Выбор сборных шин

Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

Расчет релейной защиты

Расчет заземления и молниезащиты

Список используемой литературы

 

 

. Введение

 

Электрификация народного хозяйства является основой строительства экономики, коммунистического общества и развития производительных сил страны. Электрификация обеспечивает выполнения задачи широкой комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, что позволяет усилить темпы роста производительности общественного труда, улучшить качество продукции и облегчить условии труда. На базе использования электроэнергии ведется техническое перевооружение промышленности, внедрения новых технологических процессов и осуществление коренных преобразований в организации производства и управлении им. Поэтому в современной технологии и оборудовании промышленных предприятий велика роль электрооборудования, т.е. совокупности электрических машин, аппаратов, приборов и устройств, посредством которых производится электрической энергии в другие виды энергии и автоматизация технологических процессов.

Энергетика нашей страны обеспечивает надежное электроснабжения народного хозяйства страны и жилищно-бытовые нужды различных потребителей электрической и тепловой энергий.

Основными потребителями электрической энергий являются различные отрасли промышленности, транспорт, сельское хозяйства, коммунальное хозяйства городов поселков. При этом более 70% потребление электроэнергий приходится на промышленные объекты.

Для обеспечения подачи электроэнергий в необходимом количестве и соответствующего качества от энергосистем к промышленным объектом, установкам, устройствам и механизмам служат системы электроснабжения промышленных предприятий, состоящее из сетей напряжения до 1- ого кВ и выше трансформаторных, преобразовательных и распределительных подстанций.

Электроустановки потребителей электроэнергий имеют свои специфические особенности; к ним предъявляются определенное требования: надежность питания, качества электроэнергий, резервирование и защита отдельных элементов и другие. При проектирований, сооружений и эксплуатаций систем электроснабжения промышленных предприятии необходимо правильно в технико-экономическом аспекте осуществлять выбор напряжений, определять электрические нагрузки, выбирать тип, число и мощность трансформаторных подстанций, виды их защиты, системы компенсаций реактивной мощности и способы регулирования напряжений. Это должно решатся с учетом совершенствования технологических процессов производства, роста мощностей отдельных электроприемников и особенности каждого предприятия, цеха, установки, повышения качества и эффективностей их работы.

Передача, распределение и потребления выработанной электроэнергий на промышленных предприятиях должны производится с высокой экономичностью и надежностью.

 

Расчет осветительных нагрузок

Осветительной электроустановкой называется специальное электрическое устройство, предназначенное для освещения территорий, помещений, зданий и сооружений.

Осветительная установка представляет собой сложный комплекс, состоящий из распределительных устройств, магистральных и групповых электрических сетей, различных электроустановочных приборов, осветительной арматуры и источников света, а также поддерживающих конструкций и крепежных деталей.

К осветительным электроустановкам предъявляется следующие основные требования: надежность и бесперебойная работа всех элементов; обеспечения требуемого уровня освещенности помещений и рабочих мест; удобство и безопасность обслуживания и ремонта приборов, светильников и аппаратов.

Выполнение этих требований в известной мере зависит от принятой схемы питания освещения.

Питание от трансформатора подается на распределительный щит подстанции, затем на силовой распределительный пункт РП, далее от распределительного пункта питаются групповые щиты освещения ЩО, а от них через клавишные выключатели питаются светильники ШЛП с лампами накаливания ЛН

Светильники включаются при помощи клавишного выключателя для скрытой установки. У каждого ряда светильника свой выключатель, свой автомат, установленный в щитке освещения ЩО, а в РП 1 имеется общий автомат для всей осветительной установки.

Провода прокладываются открыто, непосредственно по поверхностям строительных конструкций параллельно и перпендикулярно строительным и архитектурным линиям помещения; крепятся через каждые 200 мм стальными скобами.

При определении расчетной нагрузки питающей сети вводится коэффициент спроса, равный отношению расчетной нагрузки к установленной мощности, т.е. пропорциональный числу одновременно включенных ламп.

При определении осветительной электроустановки пользуемся методом коэффициента использования светового потока. Этот метод применяется при расчете общего равномерного освещения горизонтальных плоскостей закрытых помещении с симметрично расположенными светильниками. Пи этом методе определяется освещенность поверхности с учетом как светового потока подающего от светильников, так и отраженного от стен, потолков и самой освещаемой поверхности. Также для расчетов освещения помещений со светлыми стенами и потолками при светильниках рассеянного и отраженного света.

Определяем тип светильника:

ШЛП 3×40

Определяем коэффициенты отражения:

Pп = 70%; Pс = 50%; Pл = 10%

Определяем индекс помещения:

 

l =  =  = 2,2 (11)

Определяем коэффициент использования светового потока:

u = 0,61 [5, стр. 126, табл. 5-12]

Определяем общий световой поток:

Fn =  =  = 194117,6 Лм (12)

 

где;

Emin - минимальная освещенность, Лк

S - площадь помещения, м²

Kзап - коэффициент запаса [5, стр. 124, табл. 5-10]

z - поправочный коэффициент [5, стр. 111]

n - колличество ламп в светильнике [5, стр. 117]

u - коэффициент использования светового потока [5, стр. 126, табл. 5-12]

 

nсв =  =  = 30 св (13)

 

Определяем общую осветительную мощность осветительной установки:

 

Росв = nсв*Рсв = 30*3*40 = 3600 Вт = 3,6 кВт (14)

 

. Компенсация реактивной мощности

 

Реактивная мощность потребляется как электроприёмннками, так и элементами сети. Потребление реактивной мощности, по существу, связано с потреблением активной мощности и обусловлено параметрами сети переменного тока и режимами её работы.

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий, имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии. Потребители электроэнергии, например асинхронные двигатели, для нормальной работы нуждаются как в активной, так и в реактивной мощностях, которые вырабатываются, как правило, синхронными генераторами и передаются по системе электроснабжения трехфазного переменного тока от электростанции к потребителям. Для любой электрической сети должен существовать баланс полной мощности при поддержании нормального режима работы. Реактивная мощность, потребляемая промышленными предприятиями распределяется между отдельными видами электроприемников следующим образом: 65-70 % на асинхроннные двигатели, 20-25 % на трансформаторы, 10 % на ЛЭП, 10% на

Для любой электрической сети должен существовать баланс полной мощности при соблюдении условий поддержания нормального режима с обеспечением необходимой пропускной способности сетей и устойчивости работы электрических установок. При этом необходимо обеспечить баланс реактивной мощности как для системы в целом, так и для отдельных узлов питающей сети с наличием в них необходимого резерва активной мощности для возможности регулирования напряжения. С увеличением реактивной мощности возрастают потерн напряжения в сети и, следовательно, снижается активная мощность, что влечет за собой увеличение мощности оборудования электрических станций, также снижается напряжение у электропрнёмников, что при неизменном значении их мощности приводит к увеличению токов и снижению пропускной способности всех элементов системы электроснабжения.

К методам компенсации реактивной мощности относят применение специальных компенсирующих устройств. К таким устройствам относятся статические конденсаторы, синхронные компенсаторы и перевозбужденные синхронные электродвигатели.

На промышленных предприятиях наибольшее распространение получили статические конденсаторы.

Применение статических конденсаторов по сравнению с другими способами искусственного повышения коэффициента мощности имеет определённые преимущества:

Потери активной энергии в конденсаторах невелики (активная мощность составляет всего 0,3-0,5% от их номинальной мощности);

Монтаж и эксплуатация конденсаторных установок просты. Для их установки не требуется специальных фундаментов вследствие отсутствия вращающихся частей. Мощность конденсаторной установки легко изменяется в результате увеличения или уменьшения количества конденсаторов;

Повреждение одного из конденсаторов не отражается на работе всей компенсационной установки, так как поврежденный конденсатор легко заменить новым.

Выбор средств компенсации реактивной мощности.

Правильный выбор средств компенсации для сетей промышленного предприятия напряжением до 1000 В и 6-10 кВ можно выполнить только при совместном решении всех задач проектирования.

Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:

расчетную реактивную мощность компенсирующего уствройства;

тип компенсирующего устройства;

напряжение компенсирующего устройства.

Расчетную реактивную мощность компенсирующего устройства можно определить из соотношения:

к.р. = a*Pм*(tgφ - tgφк) (15)

 

где;

Qк.р. - расчетная мощность компенсирующего устройства, кВар;

a - коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, принимается, a= 0,9;

tgφ, tgφк - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Принимается cosφк = 0,9, тогда tgφк = 0,48

Qк.р. = 0,9*117,6*(1,33-0,48)= 89,96 кВар (15)

Компенсация реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cosφк= 0,92…0,95.

Задавшись cosφк из этого промежутка, определяют tgφк

Значения , tgφ выбираются по результатам расчета нагрузок из таблица - 1 «Сводной ведомости нагрузок».

Задавшись типом компенсирующего устройства, зная Qк.р. и напряжение, выбирают стандартную компенсирующую установку, близкую по мощности.

Применяются комплектные конденсаторные установки (ККУ) или конденсаторы, предназначенные для этой цели.

Выбираю компенсирующую установку УК-0,38-110Н [6, стр. 127, табл. 6.1.1]

 

Р_н=110 кВар 1*110 кВар

 

После выбора стандартного компенсирующего устройства определяется фактическое значение cosφк:

φ_ф = tgφ - , (16)

 

где;

Q_к.ст. - стандартное значение мощности выбранного КУ, кВар.

tgφ_ф =1,33 - = 1,38 (16)

cosφф = 0,60

Определяем расчётную мощность трансформаторов с учётом потерь:

 

∆P = 0,02 * Sнн, кВт (17)

 

∆P = 0,02 * 204,5 = 4, 09 кВт (17)

∆Q = 0,1 * Sнн, кВар (18)

 

∆Q = 0,1 * 204,5 = 20,45 кВар (17)

 

∆S = , кВ*А (19)

 

∆S =  = 20,85 кВ*А (19)

 

Таблица 2 - Сводная ведомость нагрузок компенсаций реактивной мощности

Параметр	cosφ	tgφ	Pм, кВт	Qм, кВар	Sм, кВ*А
Всего на НН без КУ	0,60	1,33	117,6	167,3	209,1
КУ	-	-	-	1×110	-
Всего НН с КУ	0,9	0,48	117,6	57,3	148,06
Потери	-	-	4,09	20,45	20,85
Всего ВН с КУ	-	-	121,69	77,75	168,91

 

. Выбор силовых трансформаторов

Выбор кабелей ввода

Кабелем называется электротехническое устройство, предназначенное для канализации электрической энергии, состоящие из одной или нескольких изолированных друг от друга проводников, заключенных в герметичную, защитную оболочку, поверх которой может быть броня.

Электрические кабели должны:

− обеспечить безопасность в пожарном отношении и в отношении жизни людей;

− быть надёжным в отношении бесперебойного снабжения электроэнергией

− обеспечить высокое качество энергии, определяемое малым отношением подводимого к приёмникам напряжения от номинального напряжения приёмника;

− быть дешёвым.

Выполнение первого условия обеспечивается правильным выбором сечения проводов по условию допустимого нагрева; правильным выбором плавких предохранителей и автоматов, а также выбором изоляции проводов, определяемой его маркой.

Для предотвращения коротких замыканий необходимо правильно вычислить величины токов короткого замыкания и по ним выбирать необходимую аппаратуру, защиту и средства для ограничения токов короткого замыкания.

Для вычисления токов короткого замыкания составляют расчётную схему, соответствующую нормальному режиму работы системы электроснабжения при параллельном включении источников питания. В расчётной схеме учитывают сопротивление питающих трансформаторов, высоковольтных линий, реакторов.

Таблица 7 - Расчет номинальных токов

Наименование приемников	Pн,кВт	Iн, А	Iпик, А	R’
РП1
Токарные станки	3,8	14,4	72	5
Круглошлифовальные станки	5,2	19,7	98,5	5
Фрезерные станки	8	30,4	167,2	5,5
Болтонарезные станки	3,2	12,1	60,5	5
Резьбонарезные станки	8,1	30,8	169,4	5,5
Осветительная установка	0,04	70,9	75
РП2
Сварочные агрегаты	6,5	20,5	102,5	5
Вентилятор вытяжной	4,5	10,6	53	5
Вентилятор приточный	5	11,8	59	5
Сверлильные станки	7,5	28,5	142,5	5
Заточные станки	2,3	8,7	39,15	4,5
Деревообрабатывающие станки	6	22,8	114	5

 

РП1

_P = S_max /√3*U_c, А (85)

_P = 126,2/1,73*0,38 = 191,9 A (85)

 

I_пик = I_р + k΄* I_нб - I_нб * (I_р / Σ I_мах), А (86)

 

I_пик = 191,9+5,5*30,8-30,8* (191,9/178) = 328,3 А (86)

Iэл = 1,25* Iпик, А (87)

Iэл = 1,25* 328,3 = 410,3 А (87)

Выбираем автомат: А3730Б, Iср = 500 А

[4, стр.199, табл. 9.1.2]

вст = Iпик / К, А (88)

вст = 328,3/1,6 = 205,2 А (88)

Выбираем предохранитель: ПР-2-350, Iвст = 225 А

[4, стр. 217, табл. 9.6.2]

РП2

_P = S_max /√3*U_c, А (85)

_P = 82,9/1,73*0,38 = 126, 1 A (85)

 

I_пик = I_р + k΄* I_нб - I_нб * (I_р / Σ I_мах), А (86)

 

I_пик = 82,9+5,5*28,5-28,5* (82,9/102,9) = 216,7 А (86)

эл = 1,25* Iпик, А (87)

эл = 1,25* 216,7 = 260А (87)

Выбираем автомат: А3740Б, Iср = 300 А

[4, стр.199, табл. 9.1.2]

вст = Iпик / К, А (86)

 

Iвст = 216,7/1,6 = 135,4 А (86)

Выбираем предохранитель: ПР-2-200, Iср = 160 А

[4, стр. 217, табл. 9.6.2]

 

. Выбор и проверка высоковольтного выключателя

Выбор и обоснования схемы элетроснабжения и устанавливаемого электрического оборудования для проектируемого объекта