Проектирование схемы электроснабжения участка цеха

Для соединения РП с МРП1 выбираем провода из условия:

Iдоп ≥ 1/3  Iвст   [1.15.]

Iдоп = 55 A.

Iдоп 1/3·160              55 А > 53,3 А

выбираем провод АПВ 4(1х16), проложенный в трубе Ø 25 мм.

Для соединения РП с МРП2 выбираем провода из условия:

Iдоп ≥ 1/3  Iвст   

Iдоп = 55 A.

Iдоп 1/3·160              55 А > 53,3А

выбираем провод АПВ 4(1х16), проложенный в трубе Ø 25 мм.

Принимаем к установке РП типа: ШР 11-73707-22У3, рубильник 1-Р18-373 на 300А, предохранители ПР-2-200.Произведём выбор кабеля от шинопровода трансформаторной подстанции цеха, до РП:

         [1.16.]

А.

Выбираем кабель марки ААБ 4(1х25), с Iдоп = 150 А, который проложим в полу цеха.

1.4.3. Выбор мощности, типа и места расположения компенсирующего устройства.

Установка компенсирующего устройства связана с потребностью снижения реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок, нужна для увеличения КПД работы, систем электроснабжения.

Увеличение потребления реактивной мощности электроустановкой вызывает рост тока в проводниках любого звена системы электроснабжения и снижение величины коэффициента мощности электроустановки.

На тех участках, где потребление реактивной мощности уменьшается, увеличивается напряжение, а при проектировании новых линий создаётся возможность применения проводов меньших сечений при передаче той же активной мощности.

Компенсация реактивной мощности является обязательным мероприятием, проводимым для более долгой работы систем электроснабжения и более рационального использования материальных ресурсов.

В нашем проекте применим конденсаторные батареи, которые установим на стороне низшего напряжения, на цеховой трансформаторной подстанции.

Находим максимальную, активную мощность цеха:

Pmax = Pr·Kc        [1.17.]

Где Рr – мощность всех видов электроприёмников цеха;

Кс – коэффициент спроса для каждого вида электрооборудования.

Pmax.вент. = 338·0,7 = 236,6 кВт

Pmax.осв. = 62·1 = 62 кВт

Pmax.стан. = 1033·0,14 = 144,62 кВт

ΣРmax. = 236,6+62+144,62 = 443,22 кВт

Находим максимальную реактивную мощность цеха:

Qmax = Pmax·tgφ         [1.18.]

Qmax.вент.  = 236,6·0,75 = 177,45 кВар           

Qmax.осв.  = 62·1 = 62 кВар

Qmax.стан. = 144,62·1,33 = 192,34 кВар

ΣQmax. = 177,45+62+192,34=431,79 кВар

Определяем полную максимальную мощность цеха:

кВА

Находим допустимую реактивную мощность, которую может потреблять цех из условия заданного tgφ для завода, tgφ = 0,3 (оговорён в договоре завода).

ΣQдоп. = ΣРmax·tgφ = 443,22·0,3 = 132,96 кВар

Определяем реактивную мощность, которую необходимо компенсировать:

Qк = ΣQmax – ΣQдоп         [1.19.]

Qк = 431,79-132,96=298,33 кВар.

Выбираем конденсаторную установку типа УКМ58–0,4–120–30У3 – 1 (2 шт.), с Qк.ном. = 180 кВАр, с защитой предохранителями типа ПН2 – 400, Iуст. = 315 А и f = 50Гц.

Находим мощность цеховых трансформаторов с учётом компенсации реактивной мощности:

         [1.20.]

На установку примем два трансформатора мощностью 2ТМ-400/10/0,4 кВА каждый (лит 7).

Проверяем на перегрузочную способность, на случай, если один из них выйдет из строя:

Sтр. < 1,4·Sтр.н.            [1.21.]

Sтр.н.·1,4 = 400·1,4 = 560 кВА       284,07 кВА < 560 кВА (условие выполняется).

1.4.4. Подсчёт потерь напряжения.

Потери напряжения в проводе определяются по формуле:

        [1.22.]

Где Iр. – рабочий ток потребителей. 

R – фазное активное сопротивление проводника;

X – индуктивное сопротивление проводника;

cosφ – коэффициент мощности, для металлорежущих и шлифовальных станков.

Ом/км 

Ом/км

От РП до МРП:

R = Σr0 · ℓ1        [1.23.]

Где ℓ - длина проложенного провода; ℓ1 = 5 м.

R = 0,0235·0,005 = 0,00012 Ом             

x = Σх0·ℓ1 = 0,0035·0,005 = 0,00002 Ом

ΔU = 48·(0,000077)·100 / 380 = 0,095%

Потери напряжения в линии от МРП1 до станка № 1: ℓ2 = 2,5 м

R = r0·ℓ2 = 0,047·0,0025 = 0,0001 Ом

x = x0·ℓ2 = 0,007  0,0025 = 0,000017 Ом

∆U = 16·(0,00006)·100 / 380 = 0,027 %

Рассчитываем потери напряжения в линии от ТП до РП: ℓ3 = 150 м

R = r0·ℓ3 = 0,047·0,15 = 0,007 Ом

x = x0·ℓ3 = 0,007·0,15 = 0,001 Ом

∆U = 28  (0,0043)·100 / 380 = 3,2 %

Определяем суммарные потери напряжения в линии от ТП до станка № 1:

ΣΔU = ΔUтп + ΔUрп1 + ΔUмрп1 = 0,095 + 0,027 + 3,2 = 3,32 %

Итак, потери напряжения в проводах и кабеле менее 5 % , следовательно – кабель и провода выбраны, верно. Для других станков потери напряжения рассчитываются аналогично. В конечном итоге они также не более 5 %.

1.5. Характеристика монтажа силовой сети.

Проводка от распред. шины цеха, до РП выполнена кабелем марки ААБ 4(1х25), а провода АПВ 4(1х16) и АПВ 4(1х6) проложены в трубах Ø 25 мм и 20 мм.

Вся проводка выполнена скрытой, в полу.

1.6. Расчёт тока однофазного короткого замыкания до электроприёмника. Проверка надёжности срабатывания защитной аппаратуры.

Определяем сопротивление провода:

Rn = Σr0·ℓ                                                     xn = Σx0·ℓ

Rn1 = 0,023·0,15 = 0,0034 Ом                     xn1 = 0,035·0,15=0,0052 Ом

Rn2 = 0,047·0,005 = 0,00023 ОМ                xn2 = 0,007·0,005=0,000035 Ом

Rn3 =0,047·0,0025= 0,00012 Ом                 xn3 = 0,007·0,0025=0,000017 Ом

Определяем сопротивление нулевой жилы:

Rн.о. = r0·ℓ

Rн.о.1 = 0,66·0,15 = 0,099 Ом

Rн.о.2 =0,66·0,005 = 0,004 Ом 

Rн.о.3 =0,66·0,0025 = 0,002 Ом

ΣRн.о. = 0,105 Ом

ΣR = 0,0038 Ом

Σx = 0,0052 Ом

Определяем полное сопротивление петли:

Ом

Находим сопротивление обмотки трансформатора:

  Ом

Находим ток однофазного, короткого замыкания:

Iк.з. = Uф / Zn + ZT = 220 / (0,0064 + 0,0138) = 10891 А

Iк.з. ≥ 3·Iр                      10891 А > 3·117,97А = 353,91 А (условие выполняется).

1.7. Составление спецификации на электрооборудование и материалы, для монтажа силовой сети.

2. Электрооборудование цеховой подстанции.

2.1. Определение нагрузки и подсчёт коэффициента мощности подстанции.

Исходя из максимальной мощности, в проекте принята к установке двух трансформаторная, комплектная подстанция 2КТП – 400 – 10 / 0,4. Номинальная мощность трансформаторов 400кВА.

Принимаем коэффициент загрузки цеховых трансформаторов равным 0,85. В нашем проекте:

Кз = Sн.н. / N·Sн.т.          [2.1.]

Кз = 272,19/400 =0,68, что меньше допустимого значения.

Трансформаторы выбраны с небольшим недогрузом.

2.2. Выбор типа подстанции, числа и мощности трансформатора, схема соединений.

В проекте принята комплектная двух трансформаторная подстанция типа

2 КТП – 400 – 10 / 0,4.

Подстанция состоит из: шкафа ввода высокого напряжения ШВВ 3 (2 шт.), двух трансформаторов ТМ 400/10/0,4, двух шкафов низкого напряжения ШВН–2, шкафа секционного ШСН – 2 (лит 7).

Для защиты силовых трансформаторов при повышении давления внутри бака в результате бурного газовыделения, вызванного внутренними повреждениями, служит реле давления.

Подстанция не предназначена для работы в условиях толчков, ударов, сильной тряски, а также на подвижных установках и в шахтах.

2.3. Выбор типа вводного устройства высокого напряжения и распределительного устройства низкого напряжения.

Подстанция подключена к ЦРП завода. Питающие кабели присоединяются к трансформаторам через выключатели нагрузки ВНП 10 / 0,4 , которые смонтированы в шкафах ввода высокого напряжения типа ШВВ – 2У3. Вся коммутационная аппаратура устанавливается в ячейках УВН 10 кВ.

Распределительное устройство низкого напряжения (РУНН) состоит из трёх шкафов: двух шкафов ввода ШВН – 2 и секционного шкафа ШСН – 2.

Шкафы ШВН – 2 снабжены двумя автоматическими выключателями:

             [2.2.]

Iр = 1,4·400/(√3·0,38) = 861,5 А

Принимаем к установке автоматы ВА74-4308  с Iн = 1250А,               

Iн ≥ Iр  1250А > 861,5 А, т.е. автомат выбран верно.

Секционный шкаф ШСН – 2 снабжён автоматами ВА74-4308  с Iн = 1250А,

Iн ≥ Iр  1250А > 861,5 А.              

2.4. Расчёт токов короткого замыкания и определение сечения питающих кабелей высокого напряжения.

Длина линии от ЦРП до ТП  3 км. Примем, что установившийся ток короткого замыкания на шинах 10 кВ ЦРП равен 10 кА.

Составляем расчётную схему и схему замещения сети.

Расчёт тока короткого замыкания производим в точке К1 (рис2.).

Рассчитываем индуктивное сопротивление системы:

       [2.3.]

Ом

Находим активное и индуктивное сопротивление кабеля от ЦРП до ТП:

                 [2.4.]

rк1 = 0,21·3 = 0,63 Ом               xк1 = 0,07·3 = 0,21 Ом

Сопротивление обмоток трансформатора: Zт = 0,0032 Ом    Xт = 0,0134 Ом.

Находим общее сопротивление в точке К1:

     [2.5.]

Ом

Находим ток короткого замыкания в точке К1:

                    [2.6.]

кА

Ударный ток определяем по формуле:

              [2.7.]

Где Куд. – ударный коэффициент, Куд. = 1,3

А

2.5. Расчёт защиты трансформаторов.

В соответствии с ПУЭ для внутрицеховых трансформаторов Sн.т. = 400 кВА предусматриваются следующие виды защит: максимальная токовая защита, защита от перегрузок, газовая защита с действием на сигнал и отключение.

В 2КТП – 400 – 10/0,4 защиту трансформаторов осуществляют предохранители выключателей нагрузки.  

2.6. Проверка аппаратов высокого напряжения на устойчивость при коротких замыканиях.

Высоковольтный выключатель нагрузки ВНП 10/400. Составляем таблицу сравнений.