Разработка электроснабжения

Условие выбора мощности трансформатора для однотрансформаторной подстанции

SНОМ М > S МАХ КУ (22)

Мощность трансформатора выбирается с учетом перегрузочной способности трансформатора. Суммарная перегрузка за счет суточной и летней недогрузок должна быть не более 300%.

Намечаем и сравниваем 2 варианта.

1 вариант – трансформатор  ТМ 630/10.

2  вариант – трансформатор ТМ 1000/10.

С учетом перегрузки трансформатора ТМ1000/10 на 30% условия выполняются

630 кВА > 496 кВА

Проведем технико-экономическое сравнение выбранных вариантов. Технические данные приведены в таблице 3.

Таблица 3

Тип тр-ра	Номи-нальная мощность кВА	Номинальное напряжение кВ		Потери мощности, кВТ		UКЗ    %	IО    %	Цена У.е
		ВН	НН	РХХ	РКЗ
ТМ630	630	6	0,4	1,31	7,6	5,5	2	1600
ТМ1000	1000	6	0,4	2,45	12,20	5,5	1,4	2320

 

Определяем приведенные потери в трансформаторах.

Реактивные потери холостого хода

 

 QХХ = Iхх *Sном м (3, с. 41) (23)

 

 100

 

 QХХ1 = 2*630 = 12,6 квар

 

 100

 

 QХХ2 = 1,4 * 1000 = 14 квар

 

 100

Реактивные потери короткого замыкания

 

 QКЗ = Uкз * Sном м (3, с. 41) (24)

 

 100

 

 QКЗ = 5,5 *630 = 34,6 квар

 

 100

 

 QКЗ = 5,5 * 1000 = 55 квар

 

 100

Приведенные потери активной мощности при коротком замыкании

 

 РК’ = РК + КИН * QКЗ, (3, с. 41) (25)

где КИН = 0,06 кВТ/ квар

РК’1 = 7,6 + 0,06 * 34,6 = 8, 63 кВТ

РК’2 = 12,20 + 0,06 * 55 = 15,5 кВТ

Приведенные потери активной мощности при холостом ходе

 

 Р’ ХХ = РХХ + КИН * QХХ (3, с. 41) (26)

 

 Р’ХХ1 = 1,31+ 0,06 *12,6 = 2, 06

 

 Р’ХХ2 = 2,45+ 0,06 * 14 = 3,29

Полные приведенные потери мощности в трансформаторе

 

 Р= Р’ ХХ + КЗ2 * РК’ , (3, с. 41) (27)

где КЗ – коэффициент загрузки трансформатора

 

 КЗ = Sмах ку (28)

 

 Sном м

КЗ1 = 496 = 0,78

 

 630

КЗ2 = 496 = 0,496

 

 1000

 

 Р1 = 2, 06 +0,782 *8, 63 = 7,3 кВТ

 

 Р2 = 3,29 + 0,4962 * 15,5 = 7, 1 кВТ

Потери электроэнергии определяются

 

 W = Р * ТМАХ , (3, с. 42) (29)

где ТМАХ – годовое число использования максимума нагрузки

ТМАХ = Wгод (30)

 

 РМАХ

ТМАХ = 226170,5 = 2382,2 ч

 

 94,91

 

 W1 = 7,3 * 2382,2 =17390,06 кВТ ч

 

 W2 = 7, 1 * 2382,2 = 16913,62 кВТ ч

Стоимость потерь при СО = 1,7 руб/ кВТ ч

СП = СО * W (3, с. 42) (31)

СП1 = 1,7 * 17390,06 = 29563,102 руб

СП2 = 1,7 * 16913,62 = 28753,154 руб

 

Средняя стоимость амортизационных отчислений

СА = РА * К, (3,с. 42) (32)

где РА = 6,3% - по таблице 4.1 (2)

К – стоимость трансформатора

СА1 = 0,063 * 48000 = 3024 руб

СА2 = 0,063 * 69600 = 4384,8 руб

 

 Годовые расходы

СГОД = СП + СА (3, с. 42) (33)

СГОД 1= 29563,102 + 3024 = 32587,102 руб

СГОД 2 = 28753,154 + 4384,8 = 33137,954 руб

Суммарные затраты определяются

З = СГОД + 0,125 * К (3, с. 43) (34)

З1 = 32587,102 +0,125 *48000 = 38587,102руб

З2 = 33137,954 + 0,125 *69600 = 41837,954 руб

Расчетные данные вносим в таблицу сравнения технико–экономических показателей.

Таблица 4

Вариант	Потери электроэ- нергии W, кВТ ч	Стоимость трансформа-тора К, руб	Эксплуата-ционные расходы СГОД, руб	Амортиза- ционные отчисления СА, руб	Суммарные затраты З, руб
ТМ630	17390,06	48000	32587,102	3024	38587,102
ТМ1000	16913,62	69600	33137,954	4384,8	41837,954

 

 

Выбираем первый вариант, т. к. при нем меньше потери электроэнергии и суммарные затраты.

2.5  Расчет и выбор питающих линий высокого напряжения

Цеховая ТП получает питание по воздушной линии от городской ГПП. Расчет сечения ВЛЭП производим по экономической плотности тока

SЭ = Iрасч (2, с. 85) (35)

 

 JЭ

где SЭ – экономическое сечение провода;

 

 Iрасч – расчетный ток  линии;

JЭ – экономическая плотность тока, по таблице 2.26 (2) JЭ = 1,0 А/мм2 с ТМ более 5000 ч.

Определяем расчетный ток линии

Iрасч = Sмах ку (36)

 

 √ 3 * U

Iрасч = 496 = 29,1 А 

 

 √ 3 * 10

SЭ = 29,1 = 29,1 мм2

Минимальное сечение провода сталеалюминиевого провода АС по условию механической прочности

S = 35 мм2 – (1, табл. 2. 5.4) с IДОП = 130 (1, табл. 1.3.29), активное сопротивление RО = 0,91 Ом/ мм2 (2, табл. П4).

Выбранный провод АС – 35 проверяем по нагреву.

Должно выполняться условие

Iрасч < IДОП (37)

29,1А < 130 А

Проверку выбранного провода проводим по потери напряжения. Условие проверки

 

 UДОП > UРАСЧ, (38)

где UДОП – допустимая потеря напряжения, 5% (1, с. 146);

 

 UРАСЧ - расчетное значение потери напряжения.

 

 UРАСЧ = (10 5/ U 2НОМ * cos φ)( RО * cos φ +ХО) * ΣРℓ, (39) где RО – активное сопротивление на 1км длины линии, 0,91 Ом/км;

ХО – реактивное сопротивление на 1км длины линии 0,08 Ом/км;

cos φ, sin φ – коэффициенты мощности устройств с учетом установки компенсирующих устройств; 0,92; 0,39;

ΣР – максимальная расчетная мощность;

ℓ - длина кабельной (воздушной) линии.

 

 UРАСЧ = (10 5/100002 * 0,99)( 0,91 *0,99 +0,08 * 0,39) * 94,91* 2,5 = 2,2 %

 

 UДОП = 5% > UРАСЧ = 2,2 %

Условие проверки выполняется.

Выбираем шины на стороне ВН трансформаторной подстанции, алюминиевые прямоугольного сечения 15 *3, допустимый ток IДОП =165 А – (2, табл. П5)

Условие выбора по нагреву током

Iрасч < IДОП (40)

Выполняется , так как

Iрасч = 29,1А < IДОП =165 А

 

2.6 Расчет и выбор магистральных  и распределительных сетей напряжением  до 1000В (выбор аппаратов защиты  и распределительных устройств, выбор марок и сечений проводников, типа шинопроводов)

Так как трансформаторная подстанция находится в помешении токарног цеха, то силовой пункт получает питание от шинопровода ТП по магистральной схеме. Сечение питающих кабелей определяют по расчетному максимальному току и условию нагрева

Iрасч < IДОП (41)

Так как IРАСЧ СП = 115,5 А, IРАСЧ ЩО = 37,44 А выбираем кабель АВВГ сечением S1 = 70 мм2 с IДОП =140 А; SЭ =10 мм2 с IДОП = 42 А – по таблице 2.8 (2), условие нагрева выполняется.

В качестве СП используется шинопровод, укомплектованные автоматическими выключателями ВА 51, которые защищают линии нагрузок от токов короткого замыкания.

Условия выбора занесены в таблицу 5.

рассмотрим токарно-револверный станок с данными РНОМ = 9 кВТ; IНОМ = 13,9 А ; IПУСК = 83,4 А .

Таблица 5

Условие выбора	Расчетное значение	Табличные значения ВА51
UНА > UУСТ	UУСТ = 380 В	UН = 500 В
IНА > IРАСЧ	IРАСЧ = 13,9 А	IНА = 100 А
IМЭА > IРАСЧ	IРАСЧ = 13,9 А	IМЭА =16 А
IЭМ > 1,25 IПУСК	1,25 IПУСК = 208,5 А	IЭМ = 1000 А

 

Для питания токарно-револверного станока выбирается провод АПВ 4(1*2,2) с IДОП = 19 А.

IДОП = 19 А. > IРАСЧ = 13,9 А

По соответствующему аппарату защиты

IДД = 19 А > КЗАЩ * IЗАЩ = 1*18 А

Условия выполнены. Для остального оборудования расчеты сведены в таблицу 6.

Таблица 6

Наименование электроприемников	Мощность РНОМ, кВТ	Ток IНОМ, А	Пуск. ток IПУСК, А
Шинопровод	71,93	115,5	-
Токарно- револверные станки	9	13,9	83,4
Кран –балки	3,36	5,2	31,2
Токарные станки с ЧПУ	5	7,7	46,2
Сверлильно-фрезерные станки	7,2	11,1	66,6
Кондиционер	5,5	8,5	51
Токарные станки с ЧПУ повышенной точности	7	10,8	64,8
Координатно- сверлильные горизонтальные станки	9,8	15,1	90,6
Строгальный станок	12	18,5	111
Сверлильно- фрезерные станки	4,2	6,5	39
Шлифовальный станок	8,5	13,1	78,6
Наждачный станок	3,2	4,9	29,4
Токарно многоцелевые прутково- патронные модули	15	23,2	139,2
Токарно вертикальные полуавтоматы с ЧПУ	30	46,4	278,4
Координатно- сверлильные вертикальные станки	8,7	13,4	80,4

Автоматический выключатель				Кабель (провод)
Тип	IНА, А	IМЭА, А	IЭМ, А	Марка	Число, сечение	IД, А
ВА51-33	160	160	1600	АВВГ	3*95+1*50	170
ВА51-33	100	16	1000	АПВ	4(1*2,5)	19
ВА51-31	100	10	1000	АПВ	4(1*2,5)	19
ВА51-31	100	10	1000	АПВ	4(1*2,5)	19
ВА51-31	100	16	1000	АПВ	4(1*2,5)	19
ВА51-31	100	10	1000	АПВ	4(1*2,5)	19
ВА51-31	100	16	1000	АПВ	4(1*2,5)	19
ВА51-31	100	20	1000	АПВ	4(1*2,5)	19
ВА51-31	100	20	1000	АПВ	4(1*2,5)	19
ВА51-31	100	10	1000	АПВ	4(1*2,5)	19
ВА51-31	100	16	1000	АПВ	4(1*2,5)	19
ВА51-31	100	10	1000	АПВ	4(1*2,5)	19
ВА51-31	100	31,5	1000	АПВ	3(1*5)+1*2,5	30
ВА51-31	100	63	1000	АВВГ	3*16+1*10	70
ВА51-31	100	16	1000	АПВ	4(1*2,5)	19

 

2.7. Расчет заземляющего  устройства

Так как цеховая ТП является встроенной в токарный цех, то защитное заземление выполняется общим размером цеха 48000 * 28000; грунт в районе цеха – глина – S = 100 Ом * м; U ВЛЭП = 10кВ, длина воздушной линии 2,5 км. В качестве вертикальных электродов используем стальной уголок 75*75, LВ = 3м, горизонтальный электрод – полоса 40 * 4 мм.

Рассчитываем сопротивление одного вертикального электрода

RВ = 0,3 * S * КСЕЗ. В, (3, с. 91) (42)

где КСЕЗ. В = 1,5 – по таблице 1.73

RВ = 0,3 * 100 * 1,5 = 45Ом

Определяем предельное сопротивление совмещенного ЗУ

RЗУ1 < 125 (3, с. 88) (43)

IЗ

где RЗ - сопротивление заземляющего устройства;

 

 IЗ – расчетный ток замыкания на землю.

IЗ = Uном * (35 * ℓклэп +ℓвлэп ) (3, с. 88) (44)

IЗ = 10 * (35 * 0 + 2,5) = 0,07 А

RЗУ1 = 125 = 1785,7 Ом

Требуемое по НН RЗУ2 < 4 Ом на НН. Принимаем RЗУ2 = 4 Ом. Так как S > 100 Ом * м, то для расчета

RЗУ < 4 * S  = 4 Ом

Количество вертикальных электродов

N’В. Р = Rв , (3, с. 92) (45)

 

 RЗУ

N’В. Р = 45 = 11 шт

с учетом экранирования

NВ. Р = N’в.р = 11 шт (3, с. 92) (46)

 

 ŋВ

где ŋВ – определяется по таблице 1. 13. 5.; 0,55.

NВ. Р = 11 = 20 шт

размещаем электроды на плане, учитывая, что контурное заземление отрывается от здания на расстоянии не менее 1 м.

 

 

 

 48000

Определяем уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов

RГ = 0,4 * S* КСЕЗ. Г * ℓ * 2 L2 н (3, с. 93) (47)

 

 LН* ŋГ в t

RГ = 0,4 *100*1,8 ℓ * 2*762 = 9,36 Ом

 

 76 * 0,27 40*10 –3 *15

RВ = Rв (3, с. 93) (48)

 

 NВ*ŋВ

RВ = 45 = 4,7

 

 20 * 0,47

Фактическое сопротивление ЗУ

RЗУ = Rв*Rг (3, с. 93) (49)

 

 RВ + RГ

RЗУ = 4,7*9,36 = 3,1 Ом

 

 4,7 + 9,36

что меньше 4 Ом.

 

 

 3. Организационные  и технические мероприятия

Кроме общих правил для всех работ, при монтаже проводок соблюдают следующие требования ТБ.

Борозды, отверстия и проемы в кирпичных и бетонных конструкциях пробивают в предохранительных очках. Нельзя применять при пробивки неисправные ручные и механизированные инструменты, работать с приставных лестниц, а также натягивать с приставных и раздвижных лестниц в горизонтальном направлении провода сечением более 4 мм2 . Монтаж с крана цеховых магистралей допустим лишь при наличии ограждений крановых троллеев и других открытых токоведущих деталей крана, находящихся под напряжением. К работе с монтажным пистолетом допускается только специально обученный персонал.

При работе в помещениях без повышенной опасности применяют электрифицированный инструмент на напряжение 220/120 В при условии надежного заземления корпуса электроинструмента.